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Halogenlampen mit PWM dimmen.

Diskutiere Halogenlampen mit PWM dimmen. im Lichttechnik Forum im Bereich ELEKTROINSTALLATION; Hallo, ich dimme mit einem PIC-Controller + Leistungsstufe eine 12V= / 24V= Halogenlampe bis max. 8 Ampere (100 / 200 Watt) mittels PWM von...

  1. #1 kalledom, 12.03.2008
    Zuletzt bearbeitet: 12.03.2008
    kalledom

    kalledom Lichtbogenlöscher

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    Hallo,

    ich dimme mit einem PIC-Controller + Leistungsstufe eine 12V= / 24V= Halogenlampe bis max. 8 Ampere (100 / 200 Watt) mittels PWM von 0...100%.
    Um die Schaltung kurzschlußfest zu gestalten, messe ich an einem Widerstand 0,01 Ohm = 10 MilliOhm den Spannungsabfall und schalte bei Überschreitung von 100mV = 10A für einige Millisekunden ab.

    Da Glühlampen keinen linear verlaufenden Widerstand haben, steigt der Strom mit abnehmender PWM-Taktzeit (< 50%) an, weil sich der Lampenwiderstand verringert.
    Damit bei geringer Helligkeit nicht ständig wegen Überstrom abgeschaltet wird, muß ich die Schwelle auf ca. 150mV = 15A erhöhen. Das sollte wegen der kurzen Einschaltdauer bei Überstrom auch hinsichlich der Leiterbahnstärke und Feinsicherung (max. 10A) möglich sein.

    Da ich aktuell über kein Netzteil verfüge, das 10...15A liefert und kurzschlußfest ist, teste ich im Moment mit einer 10W Halogenlampe, statt mit 100W und natürlich einem 0,1 Ohm Widerstand als Shunt.

    Ist die Kennlinie / das Verhalten einer 10W Halogenlampe der einer 100W annähernd gleich oder muß ich mich da noch auf böse Überraschungen gefaßt machen ?

    Auch wenn ich mit @trekmann oft unterschiedlicher Meinung bin und er mich auf seine Ignorierliste gesetzt hat, ist er aber vielleicht in diesem Fall besonders sachkundig. Ich würde seine Tips gerne annehmen ;-)
     
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  3. #2 Michael, 12.03.2008
    Michael

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    AW: Halogenlampen mit PWM dimmen.

    Da er Dich ignoriert liest er das hier aber gar nicht :D

    Und ich bin für so was nicht ausgebildet ;)
     
  4. #3 kalledom, 12.03.2008
    Zuletzt bearbeitet: 12.03.2008
    kalledom

    kalledom Lichtbogenlöscher

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    AW: Halogenlampen mit PWM dimmen.

    Na ja, vielleicht kennt sich ja noch jemand anders damit aus ?
    Oder vielleicht sieht @trekmann Deinen Beitrag und wird doch mal neugierig ?
    Oder jamand anders mailt ihm, daß er doch mal gucken soll ?
    Oder ich schicke ihm eine PN (aber ich soll ihm ja nicht schreiben, das will er nicht) ?
    Mal sehen, et kütt, wie et kütt, sagt der Kölsche :-)

    Edit: So, PN ist abgeschickt :-)
     
  5. #4 trekmann, 12.03.2008
    Zuletzt bearbeitet: 12.03.2008
    trekmann

    trekmann Spannungsgeprüft

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    AW: Halogenlampen mit PWM dimmen.

    Hallo,

    deine PN´s kommen nicht an ;). Deswegen schrieb ich das du mir nicht antworten sollt. Nicht weil ich es nicht will sonders weil es nicht geht ;)! Na ja egal … ! Probleme sind zum Lösen da ;).

    Habe grade den Edit gesehen :D. Damit haben sich drei Seiten Text schon mal erledigt! Nutzt du hochfrequent PMW? Bei niedrigen Frequenzen hast du das Problem, das du die Schaltzyklen sehen könntest. Benutzt du ein Messwiderstand mit geringen Toleranzen? Die Idee ist schon mal gut, aber bedenke die ganzen Bauteiltoleranzen und Messgerätetoleranzen. Dimensionier es großzügig genug, damit auch bei hohen Schwankungen nichts passiert.



    Bist dir da sicher? Die Spannung wir doch auch geringer!
    Beispiel: Eine Periode dauert 1ms! Du schaltest jetzt 1ms ein = 12V.
    Später schaltest du nur 0,5ms ein und hast nur 6V. Du hast jetzt ein geringeren Widerstand, ABER auch nur 50% der Spannung. In Bild 1 habe ich eine Glühlampenkennlinie Angehängt. Diese zeigt den Strom in Abhängigkeit zur Spannung.



    Die Kennlinie nicht. Aber das generelle Verhalten ist gleich. Sie zeigen alle ein PTC-Verhalten. Also in sofern keine bösen Überraschungen.

    Mit freundlichen Grüßen Marcell
     

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  6. #5 PatBonner, 12.03.2008
    PatBonner

    PatBonner Guest

    AW: Halogenlampen mit PWM dimmen.

    Verzeiht mir bitte meine Ausdrucksweise.

    Aber ich finde es GEIL, dass Jemand über seinen Schatten springen kann und
    jemandem hilft, über den er sich gerade noch geärgert hat.

    DAS zeichnet eine funktionierende Community aus, und macht mich sehr Stolz!

    Grüsse
    Paddy
     
  7. #6 trekmann, 12.03.2008
    trekmann

    trekmann Spannungsgeprüft

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    AW: Halogenlampen mit PWM dimmen.

    Hallo,

    ich danke dem besten Moderator den ich kenne in diesem und allen anderen Foren ;). Dafür das er mir klar gemacht hat, vielleicht doch über mein Schatten zu springen. Ohne ihn gäbs hier keine Antwort von mir ;).

    MFg MArcell
     
  8. #7 Lötauge35, 12.03.2008
    Lötauge35

    Lötauge35 Lichtbogenlöscher

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    AW: Halogenlampen mit PWM dimmen.

    hallo kalle,

    ich habe auch kein so starkes Netzteil,

    aber für solche Späße benutze ich gerne mal meine Autobatterie... :D
     
  9. #8 kalledom, 12.03.2008
    kalledom

    kalledom Lichtbogenlöscher

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    AW: Halogenlampen mit PWM dimmen.

    So, hat jetzt etwas gedauert, weil ich mir erst noch ein Steak und einen Whisky in den Bauch geschlagen, einen Meßplatz im Büro am PC eingerichtet und eine Meßreihe durchgeführt habe; lecker :p
    @trekmann, ich finde es toll, daß Du mir nach unseren kleinen Meinungsunterschieden hilfst.

    Die PWM-Frequenz habe ich auf 100 Hz gesetzt, weil manche Halogenlampen bei 200 Hz leise "singen". Bei 100 Hz habe ich bisher noch keinen Ton vernommen. Kommt vielleicht noch bei höheren Strömen.
    100 Hz PWM-Frequenz bedeutet bei mir, daß ein Zyklus 10ms dauert, also bei 50% DutyCycle 5 ms lang ein- und 5 ms lang ausgeschaltet ist, bei 1% DutyCycle 0,1ms ein und 9,9ms aus.
    Ich bezeichne 100 Hz als niederfrequente PWM. Die Glühwendel sind über den gesamten Bereich ganz ruhig. Leider ist ab ca. 85% DutyCycle kaum noch eine Helligkeits-Änderung erkennbar.
    Leds sollte man nicht mit 100 Hz regeln, weil die erst ab 200 Hz "flackerfrei" sind.

    Ich benutze als Shunt einen 5% Widerstand 0,01 Ohm, 2 Watt, um geringen Spannungsabfall und wenig Verlustleistung zu haben. Bei 0,1 Ohm müßte ich einen Widerstand mit 10 Watt nehmen. Da hatte ich mich in der allerersten Überschlagsrechnung um eine Stelle verrechnet und kam fälschlicherweise auf nur 1 Watt :-(

    Mit einem Anstieg des Stromes bei kürzer werdender PWM-Ein-Zeit bin ich mir sehr sicher; der Shunt ändert sich ja nicht, aber der Spannungabfall, ein sehr schönes Rechecksignal, so wie der Leistungs-FET schaltet:
    100% = 82mV = 0,82A * 12V ~ 10W Halogenlampe
    70% = 90mV = 0,90A * ?? Volt = ?? Watt
    50% = 95mV = 0,95A
    30% = 99mV = 0,98A
    10% = 102mV = 1,02A
    Gemessen mit einem Oszilloskop Tektronix 2235 am 0,01 Ohm-Widerstand.
    Der Komperator meldet mir ab 100mV (entspricht 1A, später 10A), also unter 25% DutyCycle, Überlast und die Software schaltet nach spätestens 1ms für 10ms aus.
    Dadurch bleibe ich im Moment unter 10% DutyCycle (1ms ein, 9ms aus), habe einen Spannungsabfall von 102mV am Shunt und bekomme somit immer Überlast gemeldet :mad:
    Die Schwelle muß ich also auf 110...120mV hoch setzen, damit auch bei kleinem DutyCycle keine Überlast gemeldet wird.

    Wenn Du sagst, daß das generelle Verhalten zwischen 10W und 100W Halogenlampen gleich ist, werde ich erst mal die Software fertig machen und weiter mit 10W testen.
    Wenn ich dann ein 15A Netzteil habe, wird es ernst, ob auch tatsächlich das Verhalten bei Kurzschluß wie gewünscht ist: FET bleibt kühl und heile, keine Sicherung fliegt raus.

    Danke erst mal für Deine Hilfe. Wenn Du zu dem Projekt Fragen hast, dann frage einfach oder hake nach, wenn Du noch einen Tip hast.

    @Lötauge35
    Ich würde ja auch eine Batterie nehmen, wenn ich wüßte, daß alles korrekt funktioniert. Wenn die Software aber im Kurzschlußfall, den ich ja testen muß, nicht schnell genug abschaltet, dann fliegt mir die Platine um die Ohren und ich habe eine von 3 Prototypen weniger. Strombegrenzung oder Abschaltung muß also sein.
     
  10. #9 kalledom, 13.03.2008
    kalledom

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    AW: Halogenlampen mit PWM dimmen.

    @trekmann
    jetzt stehe ich vor einer weiteren Entscheidung, für die ich aus der Praxis noch kein richtiges Gefühl habe.
    Ich habe in dem Controller mehrere "Software-Timer", nämlich 0,1, 1, 10, 100 und 1000ms.
    Aktuell prüfe ich jede 1ms auf Überlast und schalte dann evtl. ab, was bedeutet, daß maximal 1ms lang ein Kurzschlußstrom fließen kann. Nach 10ms wird die Einschaltung wieder freigegeben.
    Ich könnte alle 0,1ms auf Überlast prüfen und sofort abschalten; dann wäre die maximale Einschaltdauer für den Kurzschlußstrom nur noch 0,1ms.
    Die Einschalt-Freigabe könnte nach 10, 100 oder 1000ms erfolgen.

    Wie würdest Du entscheiden ?
    Wieviel ist 1ms lang ein unbekannter Kurzschlußstrom, auch hinsichlich elektro-magnetischer Abstrahlung auf Leiterbahnen und Leitungen ?
    Der FET sollte das aushalten, denn der verträgt 50A Dauer und Peak ???A; er hat einen Rdson von 20mOhm.
    Wieviel Strom fließt im Kurzschlußfall bei einer Reihenschaltung aus FET (0,02 Ohm), Shunt (0,01 Ohm), Leiterbahnen (0,?? Ohm), Klemmen und Anschlußleitung ???
    Geschätzt: 0,02 + 0,01 + 0,07 = 0,1 Ohm .... 12V / 0,1 Ohm = 120A ???
    Klar, kommt drauf an, wo der Kurzschluß entsteht und wie niederohmig er ist.

    Falls was schief läuft, ist immer noch die träge 10A Feinsicherung drin. Wenn die auslöst, dürften allerdings einige Bauteile und die Platine etwas "komisch" aussehen :-)
     
  11. #10 trekmann, 13.03.2008
    Zuletzt bearbeitet: 13.03.2008
    trekmann

    trekmann Spannungsgeprüft

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    AW: Halogenlampen mit PWM dimmen.

    Hallo,
    Hört sich gut an, damit werden die normalen HV –Halogenlampen ja auch betrieben.



    ich habe da noch mal intensiv drüber nachgedacht und denke das es hier ein ganz anderes Problem gibt welches den Storm steigen lässt. Denn:

    PWM heißt ja, dass im Gegensatz zu Phasenanschnittsteuerung das Leuchtmittel immer mit 12V betrieben wird. Daher wird es immer in SEINEM Optimalen Betriebspunkt betrieben.

    Also 12V --> 10W --> 0,8333A --> 14,4 Ohm pro Leuchtmittel. Im Zeitlichen mittel ist die Leistung durch das Puls – Pausenverhältnis allerdings geringen. Die Leistung im Zeitlichen mittel ist dann abhängig vom PWM. Daher ist es UNMÖGLICH das ein höherer Strom fließt. Es liegt ja immer die gleiche Spannung an. ODER?

    Ich denke der höhere Strom liegt hier ganz woanders. Nämlich nicht an der Lampe, wie auch? Die hat immer ihr 12V, egal wie du sie betriebst. Denn du änderst ja nicht die Spannung (nur wenn du 1 min betrachtest ist die Spannung geringen, betrachtest du 5ms an 5 ms aus hat sie 5ms 12V und 5ms nix). Ich denke die Erhöhung der Stromes, ist zurückzuführen auf den Anstieg der Oberwellen. Ein Rechecksignal ist ja alles andere als Sinusförmig, daher entsteht es durch eine Überlagerung von Sin. und Cos. in einer extrem hohen Anzahl. Ich hänge als Bild mal das Amplitudenspektrum eines Reckecksignals mit 5ms ein 5ms aus an. Die Grafik habe ich nach 15kHz abgebrochen. Sie ging übrigens bis 100kHz weiter. Jeder dieser grünen Dreiecke stellt eine Sinus oder Kosinus Funktion das, die durch Überlagerung den Recheck ergeben.
    Genaueres Kann ich zu dem Thema noch nicht sagen, kommt erst dieses Semester in Mathe die Furie Analyse ;).


    Wenn du Technisch die Möglichkeit hast, dann Prüf so schnell wie es geht (also 0.1ms)! Je schneller du die Daten bekommst, kannst du sie verarbeiten und dementsprechend Handeln. Bei 1ms habe ich ein etwas mulmiges Gefühl, da die Schaltzeiten ja auch nur unwesentlich schneller sind.

    Mit freundlichen Grüßen MArcell
     

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