Elektronische Lampensteuerung selberbauen

zeit...
wenn ich bedenk, wie lang ich an einem sonnen teil rumlöte...
und wenn ich mir dann noch vorstell, das die software das eigentliche problem an den steuerungen ist ;)

apropos, es sind noch 5 da
ein paar sind schon unter die leute gebracht :)
ich hoffe mal, das martin bald auch die V2 fertig hat.
der ist moemntan nur wieder so eingespannt, dasser selten dazu kommt :)
 
So, hier mal wieder Neuigkeiten von meiner "Lampenmanufaktur" :lol:

Der Mechanische und Elektronische Aufbau ist fertiggestellt. Die Software ist auch soweit schon in Butter. Nicht elegant, aber funktionstüchtig. Mir ist leider etwas dazwischen gekommen was meine rare Zeit noch etwas rarer macht, aber das sollte mich nicht davon abhalten die Lampe fertig zu basteln.

Anbei ein paar Bilder der fertigen Lampe. Die Tasche ist aus Cordura von www.extremtextil.de. Dank eines Praktikums in einer Sattlerei und Nähkenntnissen war die Tasche mit den Gurten und der Polsterung einer Sache von 3 Stunden an der heimischen Bernina von Mutter. :cool:

Gestern hatte ich die erste Probefahrt: Soweit hat alles gepasst. Nur sind mir Dinge aufgefallen, die ich noch zu klären habe und die eventuell schon eine V2 ergeben.

Das wären:

1) ich habe ganz vergessen neben dem selbst sehen gibt es auch noch den Aspekt des gesehen werdens. -> Die Steuerung bedient leider kein Rücklicht. Das muss sich ändern. Einfachster Fall wäre wohl ein ODER Gatter an den Ausgängen zu den FETs. Sobald einer der FETS durchschaltet ist auch das Rücklicht an. Doff ist dann, wenn die Steuerung irgendwann per PWM dimmt, dimmt sie das Rücklicht dummerweise mit.

2) Lichtbodenabriss der HID. Habe ich selbst noch nicht erlebt, aber davon gehört. Daher meine Sorge: Fahre ich nun mit de rHID angeschaltet den BErg runter und mir reißt der Lichtbogen ab, stehe ich im dunkeln. Will ich aber nicht. Daher dachte ich mir:
Kann ich einen eventuellen Lichtbogenabriss in der Elektronik erkennen? Fällt im Moment des Abrisses der Strom, den der Ballast aufnimmt? Man müsste also in die Zuleitung des Ballastes einen Shunt bauen und den Tiny die Spannung darüber messen lassen. Anschließend dann gucken, wenn sich der Strom schlagartig ändert. Erste Ableitung oder so. Sprünge in der Stromaufnahme erkennen.

Alternative Basterlösung vor der mir selbst schaudert: Photosensor in die Lampe und darüber gucken ob sie noch an ist. :spinner:

Tja, ansonsten bleibt mir noch eine Frage: Wie habt ihr sinnvolle Zahlen ermitteln für die Anzeiger des Akkuzustandes? Bei wieviel Volt zeigt Ihr welche Farbe an? Man bräuchte halt eine Entladekurve und müsste es daraus ableiten, oder? Wie erstellt man die Entladekurve, ohne 2 Stunden mit dem Voltmeter neben dem Akku zu sitzen?

Vielen Dank für die Antworten.

Michael
 

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Hallo!

Tja, ansonsten bleibt mir noch eine Frage: Wie habt ihr sinnvolle Zahlen ermitteln für die Anzeiger des Akkuzustandes? Bei wieviel Volt zeigt Ihr welche Farbe an? Man bräuchte halt eine Entladekurve und müsste es daraus ableiten, oder? Wie erstellt man die Entladekurve, ohne 2 Stunden mit dem Voltmeter neben dem Akku zu sitzen?

Zur Spannungsmessung einen weiteren Controller mit Analogeingang und serieller Schnittstelle nehmen. Die Spannung messen und zyklisch per RS232 ausgeben, per Terminalprogramm in eine Datei schreiben und mit Tabellenkalkulation aufarbeiten. Damit kann man dann auch gleich kontrollieren ob der Akku die angegebene Kapazität hat. Ist für Einmalige oder Gelegenheits-Anwendung aber wohl etwas aufwändig, zugegeben. ;-)

Oder zur Lampensteuerung gleich einen Controller mit ser. Schnittstelle nehmen, so hab ich's gemacht...

Gruss,
Joerg.
 
Für den Ladezustand von Akkus gibt es Datenblätter der einschlägigen Hersteller. Da kannst Du Dir dann die entsprechenden Werte rausnehmen.

Warum einfach, wenn es auch kompliziert geht;)

Der Nikolauzi
 
Hi!

Das war auch meine Idee mit der Seriellen Schnittstelle... Ich denke ich werde den Controller dann doch bald auf einen Mega8 heben... dann kann ich da alles mit machen was ich will.

Liebäugle schon lange mit einem Nokia Display in der Fernsteuerung. Da gibt es ja auch welche, die schön seriell angesprochen werden können und bunte Bilder zeichnen können. Was man da dann drauf packt aufs Display außer einer Akkustandsanzeige? Tja. Das weiss ich auch nicht so genau. Da findet sich schon was. Zur Not packe ich einfach mein Rockwell GPS Modul dazu das hier rum fliegt und Tracke meinen Weg. :lol:

Zur Sache mit den Datenblättern: Ich fahre mit einem (teuren) Modellbauakku von poly-tec.info. Die haben keine Datenblätter. Zumindest nicht online.

Michael
 
Kann ich einen eventuellen Lichtbogenabriss in der Elektronik erkennen? Fällt im Moment des Abrisses der Strom, den der Ballast aufnimmt? Man müsste also in die Zuleitung des Ballastes einen Shunt bauen und den Tiny die Spannung darüber messen lassen. Anschließend dann gucken, wenn sich der Strom schlagartig ändert. Erste Ableitung oder so. Sprünge in der Stromaufnahme erkennen.

Hallo Michael

Im Moment in dem der Lichtbogen in der Lampe länger wird müsste der vom Ballast aufgenommene Strom größer werden, da die Spannung für den längeren Lichtbogen größer sein muß. Bei etwa gleichbleibendem Lampenstrom müsste nun die Gesamtleistung größer werden.

Gruß bergnafahre
 
Aber ob dieHochspannung der Elektronik gut bekommt, wage ich zu bezweifeln. Denk mal an die Zünsspannung die dann am Shunt anliegen wird.
 
Im Moment in dem der Lichtbogen in der Lampe länger wird müsste der vom Ballast aufgenommene Strom größer werden, da die Spannung für den längeren Lichtbogen größer sein muß. Bei etwa gleichbleibendem Lampenstrom müsste nun die Gesamtleistung größer werden.

Das mag nur bedingt stimmen, wenn ich mich richtig an meine E-Technik Studienzeit erinnere hat ein Lichtbogen einen differentiell negativen Widerstand.

Von daher ist dieser Zusammenhang eher umgedreht.

Aber ob dieHochspannung der Elektronik gut bekommt, wage ich zu bezweifeln. Denk mal an die Zünsspannung die dann am Shunt anliegen wird.[/QUOTE

Die Hochspannung schadet dem Meßwiderstand (Shunt) nicht.
Die Messung des Stromes nach dem Vorschaltgerät ist in Hinblick auf die zu verwendenden Isolationsmaßnahmen eher aufwendig. Zumindest zum Zeitpunkt des Zündens. Die Brennspannung ist ja eher niedrig.
(Optische Trennverstärker usw....)
Alternativ käme eine Stromwandler in Frage (Bei Wechselspannungsbetrieb des Brenners)

Gruß

Thomas
 
Hallo Leute,

vielen dank an (fast) alle, die auf meine Anfrage antworteten. Ich dachte auch daran die sozusagen "Primärseite" des Ballasts Leistungsmäßig zu überwachen. Irgendwas muss sich da doch tun, wenn das Lämpchen keinen Lichtbogen mehr hat.

Ich würde das ja mal testen, wenn mein Brenner nicht schon fest ans den Ballast gelötet wäre. Dann könnte man auf der Versorgungsseite des Ballasts mal Stromaufnahme messen und dann das Lämpchen abziehen. Mal sehen was sich tut.

@ The Tretschwein:
Du wolltest deinen Beitrag wohl in den Marktplatz schreiben, hast aber irgendwie was verwechselt in deinem Lampenkopf? :lol:
 
mal ne vielleicht dumme Frage von nem Elektronik-Laien:

Wenn ich ne 50W-IRC als Leuchtmittel nehme, kann ich die doch auf z.B. 2 Stufen runterdimmen. Z. B. der Lichtleistung von 35W und von 20W.

Ich meine gehört zu haben, dass die dann aber nicht nur 20W bzw. 35W verbrauchen, sondern mehr.

Meine Frage also:
Wieviel Watt zieht eine 50W-Birne, auf die Lichtleistung von 35W bzw. 20W gedrosselt?
 
mal ne vielleicht dumme Frage von nem Elektronik-Laien:

Wenn ich ne 50W-IRC als Leuchtmittel nehme, kann ich die doch auf z.B. 2 Stufen runterdimmen. Z. B. der Lichtleistung von 35W und von 20W.

Ich meine gehört zu haben, dass die dann aber nicht nur 20W bzw. 35W verbrauchen, sondern mehr.

Meine Frage also:
Wieviel Watt zieht eine 50W-Birne, auf die Lichtleistung von 35W bzw. 20W gedrosselt?

Das Problem ist, dass es bei der Betrachtungsweise ein lineares und ein nichtlineares Verhalten gibt.

Beispiel:

Innerhalb einer Leuchtmittelreihe ist die abgestrahlte Lichtmenge proprotional zur angegeben Aufnahmeleistung (z.B. Osram 20W, 35 W, 50 W jeweils 24°, ca. 115 cd/Watt)

Beim Dimmvorgang wird dagegen die Spannung zwischen 0 und 100% der Nominalspannung verändert.
50% Spannung sind nicht 50% Lichtmenge.

Gutes Beispiel hierfür sind die diversen Überspannungsversuche unserer Usergemeinschaft.

12 V 20W 24° an 14,4V hat ungefähr die gleiche Lichtleistung wie
12 V 35W 24° an 12 V.

D.h. mit linearem Spannungsverlauf steigt die emittierte Lichtmenge exponentiell an.

Ein 20W produziert bei gleicher Nennspannung also nur rund 40% der Lichtmenge einer 50W Leuchte, d.h. der Strom beträgt ebenfalls nur 40%.

Würde man bei einer 50 W Leuchte durch eine Dimmschaltung auf 40% reduzieren, wäre die Lichtmenge auf Grund der oben beschrieben Nichtlinearität deutlich unter 40%.

VG Martin
 
Das Problem ist, dass es bei der Betrachtungsweise ein lineares und ein nichtlineares Verhalten gibt.

Beispiel:

Innerhalb einer Leuchtmittelreihe ist die abgestrahlte Lichtmenge proprotional zur angegeben Aufnahmeleistung (z.B. Osram 20W, 35 W, 50 W jeweils 24°, ca. 115 cd/Watt)

Beim Dimmvorgang wird dagegen die Spannung zwischen 0 und 100% der Nominalspannung verändert.
50% Spannung sind nicht 50% Lichtmenge.

Gutes Beispiel hierfür sind die diversen Überspannungsversuche unserer Usergemeinschaft.

12 V 20W 24° an 14,4V hat ungefähr die gleiche Lichtleistung wie
12 V 35W 24° an 12 V.

D.h. mit linearem Spannungsverlauf steigt die emittierte Lichtmenge exponentiell an.

Ein 20W produziert bei gleicher Nennspannung also nur rund 40% der Lichtmenge einer 50W Leuchte, d.h. der Strom beträgt ebenfalls nur 40%.

Würde man bei einer 50 W Leuchte durch eine Dimmschaltung auf 40% reduzieren, wäre die Lichtmenge auf Grund der oben beschrieben Nichtlinearität deutlich unter 40%.

VG Martin


So in der Art habe ich das befürchtet.

Darum ja auch meine Frage:
Wieviel Watt zieht eine 50W-Birne, auf die Lichtleistung von 35W bzw. 20W gedrosselt?
 
So in der Art habe ich das befürchtet.

Darum ja auch meine Frage:
Wieviel Watt zieht eine 50W-Birne, auf die Lichtleistung von 35W bzw. 20W gedrosselt?



50W = 100%
35W = 070%
20W = 040%

Wenn Du Dir den linken unteren Quadranten anschaust,
kannst Du folgende Rückschlüsse ziehen:

Du verfolgst die Lichtkurve bis auf 70% (roter Kreis = 35 W, s.o.),
dann schneidet dieser Punkt die Spannungsachse (unten) bei ca. 90% und die Stromachse (erst nach oben bis zur Stromkurve, dann nach links) bei ebenfalls ca. 90%.

Pgedimmt= 90% Unormal x 90% (Pnormal / Unormal)
Pgedimmt= 90% x 90% Pnormal = 0,81 x Pnormal = 40,50 W
(Nach meiner persönlichen Einschätzung sogar mehr.)

D.h. eine 50W Leuchte auf 40,5 W gedimmt, emittiert genauso viel Licht wie eine 35 W Leuchte.

Aus Stromspargründen bzw. Optimierung der Akkulaufzeiten ist es also durch diese Nichtlinearität sinnvoller, ein Leuchtmittel mit geringer Nominalleistung an Überspannung zu betreiben als ein Leuchtmittel mit höherer Nomialleistung an Nominalspannung.

Die Verkürzung der durchschnittlichen Betriebsdauer durch die Überspannung findet in dieser Aussage keine Berücksichtigung.

Ziel ist ja nur die Optimierung der emittierten Lichtmenge in Verhältnis zur Nominalleistung.

VG Martin

PS:

Eine 50W Leuchte an nomial 12 V emittiert bei einer bestimmten Baureihe ca. 5.750 cd.

Eine 35 W Leuchte an nominal 12 V emittiert bei derselben Baureihe ca. 4.025 cd.

Dieselbe 35 W Leuchte an 14,4 V Überspannung emittiert ca. 7.640 cd (Wirkungsgrad ca. 190%, siehe Diagramm).
Die Aufnahmeleistung beträgt PÜ= 14,4 V x 120%(35W/12V) = 50,46 W !!!

D.h. bei gleicher Aufnahmeleistung 33% mehr Lichtleistung.
 
Hmmm... das wäre ja fast noch OK, also 5W mehr, als eine reguläre 35W-Birne. (Das ist ja von 14,4V komme, macht in der Rechnung keinen Unterschied?)

Wenn ich richtig rechne, wären das dann für 20W Lichtleistung ->28W?
 
Hmmm... das wäre ja fast noch OK, also 5W mehr, als eine reguläre 35W-Birne. (Das ist ja von 14,4V komme, macht in der Rechnung keinen Unterschied?)

Wenn ich richtig rechne, wären das dann für 20W Lichtleistung ->28W?

50W an 14,4 V Überspannung :eek: :eek: :eek:

Du nimmersattes Lichtmonster, DU! :D

Das Diagramm hat im unteren Quadranten eine sehr schlecht Auflösung.
Es können auch 93/94% bei der Spannungskurve und ca. 95% bei der Stromkurve sein.

Bei jeweils 95% und 70% Lichtleistung sind es statt 40 W schon 45 W.
Halte ich persönlich für realistischer.

Wg. Deiner 20W/28W habe ich ein Problem,
da die Anzeige der Lichtkurve bei 50% (=25 W) aufhört.

In diesem niedrigen Bereich kommt eine weitere Singularität zur Wirkung.
Durch den geringen Strom verändert sich das Lichtspektrum (Rotverschiebung),d.h. wir haben einen zweiten nichtlinearen Faktor.

Mit ausschließlich diesem Diagramm läßt sich in dem Bereich keine sinnvolle Aussage mehr treffen.

VG Martin
 
Eine kurze Info meinerseits.

Wie auch der Versand meiner Lampengehäuse hat die Elektronik etwas unter Zeitnot zu kämpfen.

Nur soviel:

Ich habe 20 Platinen herstellen lassen, zur Zeit beende ich die Software und teste die Elektronik auf ihre Funktion.

Die ersten Einsätze mit 20W IRC + 3W LED sind erledigt...
Ich teste nun aus, wie hoch die maximale Last sein darf.
Theoretisch hält die Elektronik eine 50W [email protected] aus.
Allerdings ist der Strom beim Einschalten dermaßen hoch, dass mir die Stromversorgung des Controllers zusammenbricht ;)

Um dies zu unterdrücken, muss ich die PWM-Frequenz erhöhen, das bringt aber wieder höhere Schaltverluste mit sich...

Mal sehen was aus der 50W IRC wird ;)

@sindri
Kannst du mir eine Quelle nennen, wo es den Geflechtschlauch preiswert bekommt?
Und welchen Durchmesser hast du genommen?
 
Weil die Profis hier gerade so nett und äußerst verständlich aus dem Nähkästchen plaudern...

Ich habe vor mich mal etwas in die Sache mit dem Akku und den Ladungen hinein zu fuchsen. Was ich vor habe ist: Ich will einen Atmel dazu bringen mir die in der Batterie noch vorhandene Ladung zu berechnen.

Dazu würde ich wie im Datenblatt des bq2050 von TI (http://focus.ti.com/docs/prod/folders/print/bq2050h.html) sehr schön beschrieben einfach den Strom messen, der aus oder in den Akkupack fließt. Das ganze dann so ein bisschen summieren, integrieren und ein wenig zählen und am Ende fällt eine Zahl raus. Wie das geht steht auch in dem Datenblatt. Zumindest grob, und das möchte ich gerne etwas verfeinern.

Sache ist die: wie messe ich die Ladung, die hinein oder heraus kommt? Reicht es aus, einfach in einem festen Zeitintervall den Strom zu messen und dann den gemessenen Strom mit der länge des Zeitintervalls in s zu multiplizieren, um z.B. die Amperesekunden zu erhalten?

In dem Datenblatt ist auch die Rede von mVh, allerdings verschließt sich mir noch der Sinn von Millivolstunden? Das ist bei denen ein Maß über den Zeitlichen Verlauf der Messpannung über den Shunt. Oder so.

Vielen Dank schon mal!

Michael
 
Hallo zusammen,

ich habe versucht, hier durch den Thread zu steigen, bin aber aufgrund der Länge zu der Entscheidung zu kommen, hinten einzusteigen :-)

Was haltet ihr denn von einem Lampenschaltungskonzept, das nur 2 Leistungsstellungen pro Lampe zulässt? Und zwar ausgehend von der Maximalspannung der verwendeten Lampe eine Schaltstufe, die mit 100% Leistung und Softstart versehen ist und die 2. Leistungsstufe, die individuell abspeicherbar ist.
Dazu beginnt die Lampe mit 100% zu leuchten und wird mittels Taster bei exakt der Helligkeit gestoppt, die man haben will.

Man könnte mit einem Taster auskommen: 1 mal tasten = 100%, 2mal tasten = die gedimmte Leistung, 3 mal tasten = lampe aus, 1 mal lang tasten = Speichermodus, incl. 1 mal tasten zum stoppen bei gewünschter lichtleistung
.
-> Vorteil: Individuell einstellbar und zwar für alle Lampen, die zu der gewählten Spannung passen

Das ganze modular aufgebaut und um eine oder mehrere Lampen erweiterbar (skalierbar)

Hm, wäre das Konzept von Interesse? Und wäre jemand bereit, das mal testweise zu programmieren? Sollte bei bestehender Testumgebeung vielleicht kein allzugrosses Problem sein :-)

Lieben Gruss,
Jens
 
@Sindri

Genau das läuft bei mir schon als Versuchsaufbau.
Was habe ich aufgebaut:

Messung der Akkuspannung über Spannungsteiler
Messung des Stroms über Shunt mit 2 OPVs (einer invertierend, einer normal).
Ein seperater Quartz um eine höhere Genauigkeit gegenüber des internen Resonators zu haben.
Wenn ich Strom und Spannung in einem festen Interval messe, habe ich eine Auskunft über die Ladungsmengen, die transportiert werden.

Problematisch ist die Tatsache, dass die keine konstante Kapazität aufweisen und man ständig "nachkalibrieren" muss.

Es passiert dass die untere Abschaltspannung erreicht wird, wenn die Kapazität intern noch nicht bei 0 ist. Genauso kann es sein, dass die intern gespeicherte Kapazität beim Laden nach oben korrigiert werden muss.

Die Tolleranzen der Messungen sind absolut vernachlässigbar :)

Über RS232 bekomme ich dazu alle Infos zu aktueller Spannung, Strom, Kapazität und Anzahl der Ladezyklen in den PC...

@astral67
Modular erweiterbar für mehrere Lampen und 1 Taster beist sich etwas...

Ich habe mich für 2 Taster entschieden, da das mir eine größtmögliche Flexibilität liefert.
Wie ich dann die Schaltung programmiere ist eine andere Sache...

Eine Variante meiner 1 Tasten-Schaltung mit IRC 35W war:
Aus - Low (~5W) - Normal (20W) - High (Max ~40W).
1 kurz mal drücken: Low
2 mal kurz drücken: Normal
3 mal kurz drücken: High

Wenn man in Normal bzw. High ist, wird beim kurzen Druck zwischen diesen gewechselt.
Wenn man in Normal bzw. High ist, wird beim langem Druck auf Low gewechselt.
Von Low Lange gedrückt: Aus

Das hatte sich als überaus praktisch gezeigt. Im Wald brauche ich nur Normal und High. Kann also mit einem einzelnen kurzen Druck ständig zwischen diesen wechseln.

Komme ich in die Stadt schalte ich auf Low...
 
In dem Datenblatt ist auch die Rede von mVh,

Das ist eine Konstante, die du dem Controller mitteilen musst, damit er beim ersten Laden schon einen korrekten Wert zur Kapazität anzeigt...

Woher kann man den IC bekommen?
Und was kostet er?
Abgesehen von den 2 Samples ;)
 
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