Dämmerungsschalter/PWM-Dimmer (mit Opamps)

[Lupin III.]

Ich habe eine Schaltung entworfen, die folgendes machen soll:
eine LED-Kette (3A bei 12V) soll gedimmt werden können und sich am Tag automatisch abschalten. Bei der Leistung mache ich das Dimmen mittels PWM.

Da ich mir nicht sicher bin, ob ich alles berücksichtigt habe, bitte ich euch, sie anzusehen und mich auf Fehler aufmerksam zu machen.

Die Beschreibung der Schaltung im Detail:
Links ist der Dämmerungsteil. U1A arbeitet als Impedanzwandler für den Spannungsteiler aus R1 und R14 (die Widerstandsnumerierung ist leider nicht so gelungen). U1B arbeitet als Schmitttrigger, dessen Hysterese mit dem Poti R8 eingestellt werden kann. Mit R2 kann der Umschaltpunkt eingestellt werden. R19 soll den lichtempfindlichen Widerstand darstellen.

Ist es hell, liegt am Ausgang von U1B Betriebsspannung minus 1,4V, da der LM358 nicht Rail-to-Rail fähig ist. Damit T1 trotzdem gesperrt bleibt (ist ja hell), folgt eine Zener-Diode (2,7V) und R4 hält die Basis von T1 möglichst nahe an der Betriebsspannung.

Im Dunklen öffnet T1 und legt somit beinahe Betriebsspannung an den PWM-Teil. U2A ist wieder ein Impedanzwandler, U2B und U2C bilden zusammen einen Rechtecks-Dreiecks-Generator. Das Dreieckssignal am Ausgang von U2C geht an den als Komparator geschalteten U2D, dess Schaltschwelle mir dem Poti R17 eingestellt werden kann, sodass am Ausgang ein PWM-Signal anliegt. Das steuert schließlich einen Leistungs-FET, der die LED-Kette (als R11 dargestellt) schaltet.

[kalledom]

Hallo Lupin III.,
unter http://www.strippenstrolch.de/forum/board_entry.php?id=1761 baut jemand eine 'Abenddämmerung' mit Dimmer 0...10 V.
Eine passende Schaltung für 0...10 V nach PWM 0...100 % findest Du hier: http://www.strippenstrolch.de/forum/board_entry.php?id=1490. Am Besten entnimmst Du aus allen Schaltungen das 'Beste'.

[Lupin III.]

Ein richtiger "Dämmerungsteil" mit LDR ist dort allerdings nirgends dabei, sondern das wird mit einer Zeischaltuhr gemacht.

Es geht mir aber im besonderen darum, ob man in meiner eigenen Schaltung etwas ganz anders machen müsste oder ich etwas übersehen habe, da ich dabei am meisten lerne (ich habe ja gerade erst angefangen Opamps zu verstehen). Dazu brauche ich aber das Wissen von jemandem, der das schon öfter gemacht hat. Mein Entwurf und Aufbau war nach dem Motto "so müsste es funktionieren".

Die Schaltung funktioniert auch im "Laborbetrieb" unter optimalen Bedingungen (sofern man ein Steckbrett als optimal bezeichnen kann, aber zumindest Spannung, Temperatur sind ok). Wenn ich jetzt dann eine Platine entwerfe (habe ich auch noch nie gemacht) und sie zusammen löte und an einer Autobatterie betreibe ... geht dann noch alles?

Was mir auf alle Fälle aufgefallen ist, bei deinen Schaltungen sind oft 10µF Elkos zwischen nicht-invertierendem Eingang der Opamps und Masse. Scheinen wichtig zu sein. Gibt's sonst noch etwas zu wichtiges zu ändern?

[kalledom]

Hallo,
ob die Schaltung funktioniert, kann ich Dir nicht sagen. Alle Gedankengänge nachvollziehen, die in dieser Schaltung stecken, wird etwas schwierig.
Es gibt jede Menge Fragen, deren Beantwortung nicht wirklich hilft und bis auf einen ellenlangen Thread nicht viel mehr bei raus kommt.
Bau die Schaltung auf und siehe dann, was Du unter 'funktioniert' und 'funktioniert nicht' verbuchen kannst.
Du lernst aus mißglückten und geglückten Versuchen gleichermaßen. Vergleiche Deine Schaltungen mit denen Anderer und erkenne die Unterschiede. Versuche heraus zu finden, was besser geeignet ist.
Wenn Du die Grundschaltungen anschaust, damit experimentierst und dabei konkrete Probleme entstehen, dann kann ich Dir auch konkret helfen.

Konkret zu beantworten wäre z.B.:

Was mir auf alle Fälle aufgefallen ist, bei deinen Schaltungen sind oft 10µF Elkos zwischen nicht-invertierendem Eingang der Opamps und Masse.

Sie 'glätten' Spannungsschwankungen und blocken Störungen ab.
Für OpAmp- und weitere Grundschaltungen, sowie Links zu anderen Elektronik-Seiten kann ich noch http://www.domnick-elektronik.de/elek.htm empfehlen.

[Lupin III.]

Aufgebaut ist sie schon und inuwischen habe ich auch aus einem Netzteil einen Leistungs-FET ausgebaut der einem BUZ11 (den ich gerade nicht habe) recht nahe kommt. Das heißt, ich konnte die Schaltung bei ca. 1A testen (die 3A für die Endversion wollte ich dem Steckbrett nicht zumuten).

Das erste was mir aufgefallen ist: die hohe Gate-Kapazität (3nF) des FETs macht das Ausgangssignal sehr unschön. Ich werde wohl eine Transistorstufe dazwischen schalten müssen, da ich den Ausgang des Opamps nicht zu sehr belasten will.

Das zweite, was viel schlimmer ist: die Spannungsschwankungen, wenn 1A gepulst wird, sind ganz schön heftig. Ich brauche keine extrem stabilisierte Spannung, nur Zacken sollten halt keine drin sein. Deswegen habe ich versucht wie im Bild unten die Last vom Rest der Schaltung zu trennen. Der FET verbindet über die zu schaltende Last GND mit 9-15V. Die Schaltung sitzt an V+ hinter der Diode, die einerseits als Verpolschutz dient und andererseits verhindert, dass sich der Kondensator, der die Spannung kurz glätten soll, durch die Last entlädt. Die Schaltung selbst braucht keine 5mA und trotzdem reichen 220µF scheinbar nicht aus. Was mache ich da falsch? Im Prinzip müsste es doch funktionieren, oder?

Oder kann das ganze daran liegen, dass ich die Schaltung zur Zeit mit einem Schaltnetzteil versorge? Das packt auf der 12V Leitung zwar 5A, macht aber trotzdem ganz grausige Geräusche, trotz eines parallelen 10000µF Elkos.