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Lampen
und Heizungen
Glühlampen und LEDs lassen sich einfacher steuern als Motoren und Relais, weil von ihnen keine impulsförmigen Rückwirkungen auf die Steuerung ausgehen.
Programmierung von Schaltvorgängen Bei der Sensorbox können alle digitalen I/O nur kollektiv mit
einem Befehl geschaltet werden. Daher ist eine gewisse Planung bei der
Formulierung der Befehle notwendig. Soll ein LED (wie unten beschrieben) eingeschaltet werden, dann muss das zu diesem I/O gehörende Bit gelöscht (= 0 gesetzt) werden. Bei allen Schaltungsvarianten mit invertierendem Verstärker muss das zu diesem I/O gehörende Bit gesetzt (= 1) werden, um das Relais einzuschalten. Wenn Z der momentane
Wert des digitalen I/O Byte ist, dann ist zum Setzen / Löschen
folgende Boole'sche Operation notwendig:
Der zu sendende Steuerbefehl lautet nach Korrektur von Z:
LED ein- und ausschaltenDer Pluspol der Betriebsspannung wird mit einem Strombegrenzungs- Widerstand von mindestens 220 Ohm verbunden. Mit dem anderen Anschluss des Widerstands wird die LED verbunden – der längere Draht an der LED muss immer in Richtung Pluspol der Betriebsspannung installiert werden. Der kürzere Draht wird mit einem Digitalausgang der Sensorbox verbunden. Prinzipiell kann auch die Reihenfolge beider Bauelemente vertauscht werden, die hier vorgeschlagene Reihenfolge bietet eine etwas höhere Sicherheit bei Kurzschluss. Leuchtdioden brauchen zum Leuchten einen Strom von 20 mA (ältere Standard LEDs und moderne superhelle LEDs) oder 2 bis 4 mA (moderne Low-Current-Typen). An der Leuchtdiode fällt im eingeschalteten Zustand eine Durchlasspannung von etwa 1,8 Volt ab. Am Schalttransistor in der Sensorbox fallen nochmal ca. 0,5 Volt ab. Der Vorschaltwiderstand muss bei 5 Volt Betriebsspannung also ca. 2,7 Volt vernichten. Für einen LED-Strom von zum Beispiel 4 mA muss also der Vorschaltwiderstand R=U/I = 2700 mV/4 mA = 675 Ohm betragen. Man wird den handelsüblichen Standardwert 680 Ohm verwenden. Für den Anschluss sind nur 2 Adern (gelb und rot) notwendig. Bei der Patchbay wird eine der Buchsen Nr. 11 bis 15 verwendet, im Programmierbeispiel mit digital I/O#0 ist das Nr. 11, beim SubD- Stecker wird entsprechend die gelbe Leitung an einen der Pins 1 bis 5 gelötet, hier an Pin 5. Programmierung beim Anschluss an Box#0, digital I/O#0: LED ein: $B0 $0E $00 dezimal: 176 14 0
LED "dimmen"Aufbau wie vorher, Dimmen erfolgt mit der Pulsweitemodulation. Die Helligkeit der LED ist ungefähr proportional dem Anteil der Low-Phase der Pulsweitemodulation an der Gesamtschwingung. Das heisst: niedrige Datenwerte (spez. im 2. MIDI Datenbyte) ergeben eine helle LED Programmierung: (Parameter wie oben, aber jetzt Steuerung durch Pulsweitemodulation) LED ein: $B0 $40 $00 dezimal: 176 64 0 Programmiert man den Frequenzgenerator mit niedriger Frequenz, so kann man die LED auch flackern lassen. Programmierung:zuerst Gesamtperiode so lange wie möglich: $B0 $57 $7F dezimal: 176 87 127 Dann High-Phase 50%: $B0 $58 $40 dezimal: 176 88 64 LED flackert dunkel: $B0 $58 $70 dezimal: 176 88 112 LED flackert hell: $B0 $58 $20 dezimal: 176 88 32 LED flackert schneller: $B0 $50 $40 dezimal: 176 80 64
12 Volt Glühlampen ein- und ausschaltenz.B. mit Auto-Standlichtbirne 12 Volt 5 Watt. Diese Anwendung unterscheidet sich vom LED-Beispiel in 2 Punkten: erstens ist die Speisespannung und der Stromverbrauch der Lampe so hoch, dass die Speisung aus einem externen Netzteil erfolgen muss. Zweitens ist keine direkte Steuerung aus der Sensorbox möglich, so dass ein Schaltverstärker hinzugefügt werden muss. Hierzu eignen sich sehr gut die "smarten" Transistoren des Typs BUK100-50GL und BUK110-50GL (in Wirklichkeit sind dies bereits einfache integierte Schaltungen). Sie können direkt mit den digitalen I/O der Sensorbox angesteuert werden und haben verschiedene Schutzschaltungen eingebaut, so dass sie durch falsche Handhabung kaum zerstört werden können. Man beachte die invertierende Funktion des Verstärkers: die Glühlampe ist AUS, wenn der Transistor gesperrt ist, d.h. der digitale Ausgang der Sensorbox = LOW ist. Bei höherem Strom und Dauerlast erwärmt sich der Transistor so stark, dass er gekühlt werden muss. Die Kühlung kann mit einem Kühlkörper (ersatzweise Stück 2mm Alublech ca. 5 x 5 cm) erfolgen, der fest mit der Blechfahne des Transistors verschraubt werden muss. Achtung, der Kühlkörper darf nicht mit Masse in Berührung kommen, ggf. isoliert aufbauen oder zur Befestigung des Transistors einen handelsüblichen Isoliersatz benutzen (Isolierscheibe plus Isoliernippel, beim Kauf angeben: für TO220 Gehäuse). Programmierung:
12 Volt Glühlampen dimmenAufbau wie oben, Dimmen wie LED-Beispiel, jedoch mit umgekehrtem Tastverhältnis: hohe Datenwerte (spez. im 2. Datenbyte) ergeben helle Lampe.
230 Volt Glühlampen dimmen
Zur Steuerung von 230 Volt Glühlampen verwendet man ein analoges
Dimmerpack mit 0 bis 10 Volt Steuerspannung. Es gibt Dimmerpacks
mit Schukosteckdosen (am praktischsten zum Experimentieren), mit Kaltgerätedosen
(meist am preiswertesten) und mit Klemmenanschluss (nur für Festinstallationen
zu empfehlen). Die meisten Dimmerpacks haben eine 8-polige DIN-Buchse
als Steuereingang, die Belegung des Steckers findet man in der Bedienungsanleitung
oder direkt auf dem Dimmerpack aufgedruckt. Programmierung wie "LED dimmen", jedoch mit umgekehrtem Tastverhältnis: hohe Datenwerte (spez. im 2. Datenbyte) ergeben hohe analoge Ausgangsspannung. Die pulsweitemodulierte Wechselspannung wird in der Sensorbox durch eine Filter- und Verstärkerschaltung in eine variable Gleichspannung transformiert.
Mit Dimmerpacks kann man steuern: normale Glühlampen, Film- und Theaterscheinwerfer auf Glühlampenbasis (meist 230 Volt Halogenbrenner, Leistung darf nicht höher sein als Leistung des Dimmerpacks: 5A Dimmer= max. 1 Kilowatt), 12 Volt Halogenlampen mit konventionellem Trafo (5A Dimmer= max. 300 Watt). Für 12 Volt Halogenlampen gibt es auch elektronische Trafos, die aber unbedingt "mit PhasenANschnitt dimmbar" sein müssen. Zum Experimentieren werden elektronische Trafos nicht empfohlen. Für reine Schaltfunktionen gibt es Switchpacks, die ähnlich funktionieren wie Dimmerpacks. Switchpacks können keine Werte zwischen EIN und AUS einstellen, dafür sind sie mit Nullspannungs- Schaltern ausgerüstet und übertragen keine Störungen auf andere elektronische Geräte, wie z.B. Audioanlagen. Wenn man keinen Wert auf allerhöchste Präzision
legt, kann man mit Dimmerpacks auch 230 Volt Elektromotoren steuern
(5A Dimmer=max. ca. 300 Watt). An Dimmerpacks anschliessen kann man
vor allem bürstenkommutierte Universalmotoren, das sind solche
die beim Laufen Krach machen (Bohrmaschine, Küchenmixer, Haarfön).
Motoren, die einen Hilfskondensator benötigen, z.B. aus Waschmaschinen,
dürfen nicht an Dimmerpacks angeschlossen werden. Sehr leise laufende
Elektromotoren, wie z.B. in Plattenspielern und Ventilatoren, sind oft
"Kurzschlussläufer", die sich nicht per Dimmer steuern lassen.
Mehr Informationen zu den verschiedenen Elektromotor-
Typen siehe unter "Motoren". Man kann schliesslich die Ausgangsspannung von ungeregelten Steckernetzteilen mit einem Dimmer per Software einstellen. Das funktioniert aber nur über den unteren halben Steuerbereich des Dimmers. Über Feedback an einem Analogeingang der Sensorbox kann man die Ausgangsspannung sogar bei unterschiedlichen Belastungen "regeln". In der Feedback- Leitung muss dann zur Unterdrückung des Netzbrumms dieser Netzteile entweder ein Tiefpass oder ein Spitzenwert- Gleichrichter vorgesehen werden.
Lieferadressen für Dimmerpacks:
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