DE3004112A1 - Dimmerschaltung mit zeitverhalten - Google Patents

Dimmerschaltung mit zeitverhalten

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DE3004112A1
DE3004112A1 DE19803004112 DE3004112A DE3004112A1 DE 3004112 A1 DE3004112 A1 DE 3004112A1 DE 19803004112 DE19803004112 DE 19803004112 DE 3004112 A DE3004112 A DE 3004112A DE 3004112 A1 DE3004112 A1 DE 3004112A1
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capacitor
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DE19803004112
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English (en)
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Eberhard Dipl.-Phys. 7257 Ditzingen Pechhold
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    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05BELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B39/00Circuit arrangements or apparatus for operating incandescent light sources
    • H05B39/04Controlling
    • H05B39/08Controlling by shifting phase of trigger voltage applied to gas-filled controlling tubes also in controlled semiconductor devices
    • H05B39/083Controlling by shifting phase of trigger voltage applied to gas-filled controlling tubes also in controlled semiconductor devices by the variation-rate of light intensity

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  • Circuit Arrangement For Electric Light Sources In General (AREA)

Description

  • DIMMERSCHALTUNG MIT ZEITVERHALTEN
  • Zusatz zu Patent ..... (PatentAnmeldung P 29 26 052.4) Die Erfindung betrifft eine Dimmerschaltung nach dem Ober begriff des Ansprucs 1.
  • Mit einer solchen Schaltung ist es möglich, die Helligkeit von Beleuchtungskörpern nach einer Zeitfunktion mit einfachen mitteln zu steuern. Die Schaltung eignet sich vor allem zur Steuerung von Treppenhausbeleuchtungen. Diese werden dann nicht mehr abrupt abgeschaltet, sondern verlöschen lansam nach einer vorgegebenen Betriebszeit.
  • In der Hauptanmeldung ist eine Schaltung beschrieben, die zwei zueinander komplementäre Transistoren zur Einstellung des Ladestromes des Starterkondensators abhängig vom Lade= zustand zweier Speicherkondensatoren enthält. Einer d.er Transistoren dient dabei der Einstellung des positiven, der andere der Einstellung des negativen Lade stromes während der entsprechenden Halbwellen, der Wechselspannung. Die Empfind= lichkeit dieser Schaltung gegeniiber Schwankungen der elek= frischen Werte der verwendeten Transistoren wi.rd in einer älteren Zusatzanmeldung (Patentanmeldung P 29 42 662.8) dadurch vermieden, daß d.ie Auf ladung des Starterkondensators über eine Gleichrichter-Brückenschaltung erfolgt, wobei die Einstellung des Ladestromes beider Polaritäten über einen einzigen Transistor im Querzweig der Gleichrichter-Brücken= schaltung vorgenommen wird.
  • Bei dieser Schaltung besteht noch eine geringe Abhängigkeit den Dauer der Verlöschung der gesteuerten Lichtquelle von der vorgegebenen Betriebszeit, wenn nicht die aufwendigeren, in den Ansprichen 6 und 9 der genannten älteren Zusatzanmeldung beschriebenen Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Dimmerschaltung verwendet werden.
  • Es ist Aufgabe der Erfindung, eine weitere Schaltung der oben genannten Art anzugeben, mit der auf noch einfachere Weise eine Trennung von Betriebszeit und Dauer des Verlöschungsvor gangs erreicht wird.
  • Die Aufgabe der Erfindung wird durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 aufgeführten Merkmale gelöst.
  • Die erfindungsgemäße Schaltung unterscheidet sich von den in der Hauptanmeldung und der älteren Zusatzanmeldung beschriebenen Schaltungen vor allem darin, daß die Mittel zur ii:in= stellung des Ladestromes des Starkerkondensators (Brückenschaltung, komplementäre Transistoren) hier nicht in Reihe mit dem Starterkondensator, sondern diesem parallel liegen und einen einstellbaren Teil des zur Aufladung des Starterkondensators maximal zuur Verfügung stehenden Stromes aufmcn, so daß für die Aufladung nur noch der Reststrom als eigentlicher Ladestrom übrigbleibt.
  • Ausgestaltungen der Dimmerschaltung nach der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.
  • So hat z.B. die in Anspruch 2 beschriebene Ausgestaltung den Vorteil, daß hysteresebedingte Unnstetigkeiten der Lichtabgabe der ;,;esteuerten Lichtquelle während des Verlöschungsvorganges unterdrückt werden.
  • Anspruch 3 enthält eine Ausgestaltung, die sich für die Ver: wendung preisgünstiger, wenig spannungsfester Transistortypen eignet.
  • Die in Anspruch 4 angegebene Ausgestaltung; ist fiir Anwendungs= fälle mit besonders langer vorgegebener Betriebszeit vorgesehen.
  • 1)ie in den Ansprüchen 5,6 und 7 enthaltenen Ausgestaltungen sehen die Verwendung preisgünstiger selbstleitender Feldeffekt transistoren vor. Dadurch wird die Dimmerschaltung nach der Erfindung besonders einfach.
  • Der in Anspruch 8 angegebenen Ausgestaltung liegt die Aufgabe zugrunde, Unstetigkeiten während des Verlöschungsvorganges zu vermeiden, während eine in Anspruch 9 beschriebene Weiterbildung der erfindungsgemäßen Dimmerschaltung eine Alternativ zu der im Anspruci 5 angegebenen Ausgestaltung darstellt und die Verwendung selbstsperrender Transistoren oder Feldeffekt transistoren gestattet.
  • Anhand zweier Zeichnungen sollen nun Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Dimmerschaltung ausführlich beschrieben und ihre Funktion erklärt werden.
  • Fig.1 zeigt eine Dimmerschaltung mit einem selbstleitenden Feldeffekttransistor, Fig.2 zeigt eine Dimmerschaltung mit einem selbstsperrenden Transistor.
  • In lig. 1 ist eine Dimmerschaltung nach der Erfindung zur Steuerung eines Wechselstromverbrauchers V, der an einen Wech selspannungsquelle N, z.B. dem Haushaltsstromnetz betrieben werden soll, dargestellt. Sie enthält wie die in der Haupt= anmeldung, im Zusammenhang mit der dort enthaltenen Fig.2 beschriebene Schaltung einen Triac TR in Reihe mit dem Wechselstromverbraucher V, einen Diac D1 und einen Starterkondensator C1. Der Einstellung eines Ladestrom-Grenzwertes für den Starterkondensator dient ein Strombegrenzungswiderstand R4, tle-r seinerseits mit je einem Anschluß des Starkerkondensators und des Diac, andererseits über den Wechselstromverbraucher V mit einer Seite der Wechselspannungsquelle t verbunden ist.
  • Der zweite Anschluß des Starterkondensators liegt zusammen mit der dem Wechselstromverbraucher abgewandten Seite der Triac-Schaltstrecke an der anderen Seite der Wechselspannungsquelle.
  • Der zweite Anschluß des Diac ist mit der Steuerelektrode des Triac verbunden.
  • Parallel zum Starterkondensator C1 weist die erfindungsgemäße Schaltung eine Gleichrichter-Brückenschaltung, bestehend aus Dioden D14,D15,D16 und D17 auf, in deren Querzweig ein GlättungskoIIdensator C9 und dazu parallel eine Reihenschaltung aus einer Z-Diode Z8 und der Schaltstrecke eines Feldeffekttransistors T6 liegt. Die Z-Diode Z8 ist dabei in Sperrichtung geschaltet.
  • Der Schaltstrecke des Feldeffekttransistors liegt eine weitere Z-Diode Z6 in Sperrichtung zur Spannungsbegrenzung parallel.
  • Der Feldeffekttransistor T6 ist vom Verarmungstyp und somit selbstleitend. Parallel zu seiner Steuerstrecke liegt ein Speicherkondensator C7 und ein Entladewiderstand R12. Die Steuerelektrode des Feldeffekttransistors ist außer mit dem opei.cherkondensator und dem Entladewiderstand über eine Diode D19 mit dem Mittelabgriff eines I-otentiometers R13 verbunden.
  • Dieses ist Teil einer Ladeschaltung, die weiterhin einen Schalter S, der während des Ladevorgangs betätigt sein muß, einen Strom Begrenzungswiderstand R11, eine Diode D18 und eine Z-Diode Z7 zur Begrenzung der am Potentiometer anstehenden Spannung enthtlt Die Funktion der Schaltung ist wie folgt: Bei entladenem Speicherkondensator C7 (Schalter S längere Zeit geöffnet) ist der Feldeffekttransistor T6 im nieder ohmig leitenden Zustand. Die Z-Diode Z6 tritt daher nicht in Erscheinung und die Z-Diode Z8 im Brückenquerzweig bestimmt das Verhalten der Gleichrichter-Brückenschaltung. Diese wird erst oberhalb einer anstehenden Spannung, die etwa der perr= spannung der Z-Diode Z8 entspricht, leitend. Dies gilt unab hängig von der Polarität der anstehenden Spannung. Da die Sperrspannung der Z-Diode Z8 kleiner als die Diac-Durchbruch spannung gewählt ist, macht sich die Gleichrichter-Brückenschaltung als niederohmiger Nebenschluß zum Starterkondensator C1 bemerkbar, sobald dieser auf die Sperrspannung der Z-Diode Z8 aufgeladen ist. Die Diac-Durchbruchspannung wird damit nicht erreicht und der Triac nicht durchgesteuert.
  • \Wird der Schalter S betätigt, so steht am Potentiometer R13 während der positiven Halbwellen der Wechselapannung die Sperrspannung der Z-Diode Z7 an. Der Speicherkondensator C7 lädt sich in kurzer Zeit über die Diode D19 bis zu dem am Potentiometer eingestellten Bruchteil dieser Sperrspannung positiv auf. Ist dieser Bruchteil der perrspannung höher als die Abschnürspannung des Feldeffekttransistors, so wird dieser gesperrt und die Z-Diode Z6 bestimmt nun zusammen mit der Z-Diode Z8 die Spannungsschwelle der Gleichrichter-Brückenschaltung. Diese Spannungsschwelle entspricht nun der Summe der Sperrspannungen der Z-Dioden Z6 und Z8 und ist höher als die Diac- Durchbruchspannung. Der Starterkondensator wird nun während jeder Wechsekspannungs-Halbwelle auf diese Durchbruchspannung aufgeladen und der Triac durchgesteuert.
  • Hat sich der Speicherkondensator C7 nach einer von seiner Anfangsaufladung und damit von der Einstellung des iotent;io meters R13 abhängigen Zeit über den hochohmigen Entladewiderstand R12 bis auf die Abschniirspannung des Feldeffekttransistors entladen, so begiant dieser leitend zu werden Er tut dies nicht abrupt, sondern bildet einen langsam nieder ohmig werdenden Parallelwiderstand zur Z-Diode Z6. Die Gleich= richter-Brückenschaltung übernimmt damit einen stetig größer werdenden Anteil des iiber den Strombe£renzungswiderstand R4 lließenden, zur Aufladung des Starterkondc--nsators maximal zur Verfügung stehenden Stromes. Damit dauert die Aufladung des Starterkondensators bis zur Diac-Durchbruchspannung zunehmend länger und der Zündzeitpunkt für die Triac-Schaltstrecke verschiebt sich langsam zum Ende der Wechselspannungs-Halb= wellen hin, bis es schließlich nicht mehr zum Durchschalten des Triac kommt. Während dieser Phase verlischt eine als Wechselstromverbraucher V angeschlossene Lichtquelle langsam.
  • jJie Dauer dieses Verlöschungsvorgangs ist nur abhängig von der ltennlinie des Feldeffekttransistors und von der Dimensio= nierung des aus dem Speicherkondensator C7 und dem Entladewiderstand R12 bestehenden RC-Gliedes. Die dem Verlöschungs= vorrang vorausgehende Betriebszeit, während der die Licht= quelle mit konstanter helligkeit leuchtet, wird durch die Einstellung des Potentiometers R13 bestimmt.
  • Fig.2 zeigt ein anderes Ausführungsbeispiel der Dimmerschaltung nach der Erfindung. Es unterscheidet sich von dem in Fig.l dargestellten Ausführungsbeispiel vor allem durch die Verwen eines gewöhnllchen, selbstsperrenden Transistors T7. Um dessen Schaltstrecke während der Zeit, in der der Triac nicht durch schalten soll, niederohmig leitend zu halten, ist ein ständiger Basisstrom eforderlich. Dieser wird über einen Vorwiderstand R14 und eine Z-Diode Z9 einer Ladeschaltung, bestehend aus einem Strombegrenzungswiderstand R15, einer Diode D20 und einem Kondensator C10 der Wechselspannungsquelle N entnommen. Der Steuerstrecke des Transistors T7 mit der vorgeschalteten Z-Diode Z9 liegt ein Speicherkondensator C11 parallel. Soll eine über den Triac angesteuerte Lichtquelle in Betrieb genommen werden, so wird dieser Speicherkondensator über einen parallelliegenden Schalter S1 entladen. Der Basisstrom ueber den Transistor T7 wird d.amit so lange unterbrochen bis der Speicherkondensator C11 wieder über den Vorwiderstand 1114 auf eine Spannung oberhalb der Sperrspannung der Z-Diode Z9 aufgeladen ist. Dann erst beginnt der Basisstrom erneut zu fließen und die Schaltstrecke des Transistors wird allmählich niederohmig. Die Dimensionierung es RC-Gliedes aus dem Vorwiderstand R14 und dem Speicherkondensator C11 bestimmt bei dieser Schaltung die Dauer des Verlöschungsvorgangs. Die Dauer der vorausgehenden Betriebszeit, während der eine iiber den Triac angesteuerte Lichtquelle mit annähernd konstanter Helligkeit leuchtet, kann bei festliegendem Wert des Speicherkondensators in weiten Grenzen durch die i'C messung der Z-Diode Z9 eingestellt werden. Wlrd eine leicht verstellbare Betriebsdauer angestrebt, so kann die Entladung des Speicherkondensators C11 auch nur bis auf ein einstellbares Restpotential erfolgen. Der Schalter S1 verbindet den Speicher kondensator dann mit dem Mittelabgriff eines in der Figur nicht; dargestellten Potentiometers, das, zusammen mit einer Z-Diode zur Spannungsbegrenzung, dem Kondensator C10 parallelliegt.
  • Anstatt eines gewöhnlichen Transistors kann in der in Fig.2 dargestellten Schaltung auch ein selbstsperrender Feldeffekttransistor vom Anreicherungstyp verwendet werden. In diesem Falle muß, um das Anstehen unzulässig hoher Spannungen an der Steuerelektrode des Feldeffekttransistors zu verhindern, eine Z-Diode zur Spannungsbegrenzung parallel zum Speicherkondensator oder parallel zum Kondensator C10 vorgesehen werden.

Claims (9)

  1. Patentansprüche 1. Dimmerschaltung mit einem elektronischen Wechselstromschalter und einer Steuerschaltung, bestehend aus einem Trigger z.B. einem Diac, einem Starterkondensator zur Bereitstellung des Zündstromes für den elektronischen Wechselstromschalter sowie mitteln zur Einstellung des Ladestromes des Starkerkondensators, wobei die Mittel zur Einstellung des Ladestromes des Starterkondensators abhängig vom Ladezustand mindestens eines Speicherkondensators steuerbar sind und eine Lade schaltung vorgesehen ist, die, abhängig von einem Schalter, die Auf ladung des Speicherkondensators bewirkt, nach Patent ... (Patentanmeldung P 29 26 052.4 ), dadurch gekennzeichnet, daß als Mittel zur Einstellung des Ladestromes des Starterkonden= sators (C1) ein Transistor (T6,T7) verwendet wird, dessen oteuerelektrode mit dem Speicherkondensator (C7,C8) ver= bunden ist und dessen Schaltstrecke im Querzweig einer Gleichrichter- Brückenschaltung (D14, D15, D16, D17) liegt, und daß die Gleichrichter- Brückenschaltung dem Starterkondensator parallelgeschaltet ist.
  2. Dimmerschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ladestrom fiSr den Starterkondensator über ei.nen von dem elektronischen Wechselstromschalter(Tt?) gesteuerten Wechselstromverbraucher (V) einer mit dem elektronischen Wechselstromschalter verbundenen Wechselspannungsquelle (N) entnommen wird.
  3. 3. Dimmerschaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zur Schaltstrecke des Transistors eine Z-Diode (Z6) in Sperrichtung Ceschal-tet ist.
  4. 4. Dimmerrschaltung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Schalter (S) ein elektronischer oder elektromechanischer Zeitschalter ist.
  5. 5. Dimmerschaltung nach einem der vorstehenden Anspriiche, dadurch gekennzeichnet, daß der Transistor (T6) ein Feldeffekttransistor vom Verarmungstyp ist und a dem Speicherkondensator (C7) ein Entladewiderstand (R12) parallelgeschaltet ist.
  6. 6. Dimmerschaltung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daL- der Steuerstrecke d.es Feldeffekttransistors Spannungsbegrenzungsmittel (Z7) parallelgeschaltet sind.
  7. 7. Dimmerschaltung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß in Reihe mit der Schaltstrecke des Feldeffekttransistors eine Z-I)iode (Z8) in Sperrichtung geschaltet ist.
  8. 8. Dimmerschaltung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zu den im Querzweig der Gleichrichter- Brückenschaltung angeordneten Schaltelementen ein Glättungskondensator (C9) liegt.
  9. 9. Dimmerschaltung nach einem der Ansprüche 1, 2, 3, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Transistor ein gewöhnlicher Transistor oder ein Feldeffekttransistor vom Anreicherungstyp ist und daß der Schalter (S) dem Speicherkondensator (C11) parallelliegt.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3610112A1 (de) * 1986-03-26 1987-10-08 Rolf Reuber Treppenlichtzeitschalter
DE19603875A1 (de) * 1996-02-03 1997-08-07 Simon Ralf Dipl Ing Fh Dipl In Vorrichtung zur physiologischen Steuerung der Helligkeit einer Beleuchtung von mehreren Stellen aus auch für Energiesparlampen

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE19603875A1 (de) * 1996-02-03 1997-08-07 Simon Ralf Dipl Ing Fh Dipl In Vorrichtung zur physiologischen Steuerung der Helligkeit einer Beleuchtung von mehreren Stellen aus auch für Energiesparlampen

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