Realisierung einer mikroprozessorgesteuerten dimmerschaltung

 Realisierung einer mikroprozessorgesteuerten Dimmerschaltung                                      1.AufgabenstellungEntwurf und Realisierung einer mikroprozessorgesteuerten Dimmerschaltung mit folgenden Features: Steuerung der Helligkeit mittels PC-Tastatur (Tasten „H“ und „D“) Die Schaltung sollte mit möglichst geringem Bauteilaufwand realisiert werden. 2.Theoretische Grundlagen 2.1 ThyristorThyristoren sind steuerbare Bauteile mit Schaltereigenschaften. Sie haben zwei stabile Betriebszustände, einen hochohmigen und einen niederohmigen Zustand.

Das Umschalten von einem Zustand in den anderen ist über einen Steueranschluß steuerbar.                   Bild 1 Bild 2 Bild 3 Bild 4   Bild 1:Schaltzeichen eines Thyristors (kathodenseitig steuerbar) Bild 2:Grundaufbau Bild 3:Aufteilung des Thyristorkristalls in zwei Thyristorstrecken Bild 4:Ersatzschaltnild Die Nullkippspannung ist die Spannung, bei der ein mit offenem Steueranschluß in Schaltrichtung betriebener Thyristor in den niederohmigen Zustand kippt. Gibt man den Steueranschluß des Thyristors einen gegenüber der Kathode positiven Impuls, so steuert die Transistorstrecke T2 auf und leitet den gegenseitigen Aufsteuerungszustand zwischen T1 und T2 ein. Der Thyristor kippt in den niederohmigen Bereich.2.2 Triac und Optotriac     Ein Triac (triode alternating switch) arbeitet wie eine Antiparallelschaltung von zwei Thyristoren.

Er steuert beide Halbwellen eines Wechselstromes. Die Steuerung erfolgt über eine einzige Steuerelektrode   In unserem Fall wurde auch ein Optotriac verwendet (MOC3022).Dieser dient dazu die Steuerelektrode vom Laststromkreis optisch zu trennen.                 3.Verwendete Bauteile             VCEO:70 V VRMS:4400 V Ifmax:50 mA       Isolation Voltage:7500V VDRM (max..

Rating):400V IFT (max.):10mA VTM (max.) (ITM=100mA):3V dv/dt:12 V/µs IDRM (max) at rated VDRM:100nA       ITRMS:12 A at TC=85°C VDRM:200 V to 800 V ITSM:120 A VRMS:2500 V     !!!Anm: Der zuerst verwendete Bauteil AN1511 (Triac) konnte nicht in die Realisierung einbezogen werden, da der Zündimpuls nur in einem bestimmten Bereich möglich war, wir aber den gesamten Halbwellenbereich ausnutzen. 4. Realisierung 4.1 Schaltungsaufbau     Baut.

Wert Baut. Wert R1 10k / 10W C1 1mF/16V R2 390 k C2 10 µF R3 39 k C3 10 nF R4 10 k Z1 5V6 R5 390 E Z2 5V6 R6 10 k D1 1N4148 R7 470 k D2 1N4004 R8 100k D3 1N4004   Schaltungserläuterung:  Die Bauteilgruppe R1,D1,Z1 und C1 dient zur Erzeugung und Gleichrichtung der 5V Gleichspannung. Die darunter liegende Bauteilgruppe teilt die Wechselspannung herunter und wandelt diese in ein Rechtecksignal um, welches zur Nulldurchgangsbestimmung benötigt wird. Der Optokoppler CNY17 dient lediglich dazu das µP-Board optisch von der übrigen Schaltung zu trennen. Im Laststromkreis wird die Phase der Wechselspannung angeschnitten. Je größer der Zündverzögerungswinkel des Triacs ist, desto geringer ist die Helligkeit der Lampe (Senkung der Effektivwertspannung).

Die Synchronisation des Zündzeitpunktes wurde im µP- Programm berücksichtigt.                       4.2 Nähere Betrachtung des Laststromkreises      -Dimensionierung   Datenblatt: Pulse duration (Mindestanhaltezeit des Zündstromes): >20µs Þ t =100 µs (Annahme) IGT (Typ. Zündstrom): 2 mA< IGT<50 mA => Ann.» 40 mA   ÞR7 muß so dimensioniert werden, daß IGT unter dem Zündstromminimum bleibt.     R7 und R8 müssen gemeinsam groß genug sein, damit es zu keiner unerwünschten Zündung kommen kann (der minimal benötigte Zündstrom darf nicht über die Serienschaltung der beiden Widerstände fließen).

Jedoch müssen beide Widerstände klein genug sein, um das Aufladen der Kondensatoren in der zur Verfügung stehenden Zeit zu gewährleisten.   Berechnung des Kondensators C2:   Gegeben: t=4,5ms.....

Zeit welcher der Kondensator hat um sich auf ungefähr 325V aufzuladen.     R7=470k     Gewählt wurde ein Kondensator von 10µF für C2 da nur dieser für eine Spannung von über 300V vorhanden ist. 5. Entwicklungsprobleme Der erste realisierte Aufbau wies einige Mängel auf .Die Glühbirne flackerte in unregelmäßigen Abständen immer wieder auf . Es bestand die Vermutung, daß diese Störungen eventuel vom Netz herrühren könnte.