Ein Versuch mit einem Lastwiderstand von 1kΩ brachte allerdings eine Ernüchterung:
Die volle Amplitude von 10V wird nicht mehr erreicht! Dies liegt am hohen Ron des Phototransistors, welcher nicht in die Sättigung gerät, weil die LED nur mit knapp 3mA betrieben wird.
Dies ist aus dem Kennlinienfeld leicht zu erkennen:
Bei knapp 3mA IF und einem Strom IC = 5mA befinden wir uns nicht mehr im Darstellungsbereich des Diagramms!
Eine Tabelle zeigt die Freiheitsgrade:
Der Strom durch die LED (IF) kann mit einer äußeren Beschaltung nicht erhöht werden. Daher muß der kleinstmögliche Lastwiderstand gesucht werden, mit dem eine optimale Anstiegszeit möglich ist.
Dies scheint bei einem Lastwiderstand von 3,2kΩ gegeben zu sein: Dann fließt ein Kollektorstrom von 3mA; die Amplitude des PWM-Signals ist mit 9,9V noch ausreichend.
Die erreichbare Anstiegszeit liegt dann, wie die Meßwerte zeigen, bei rd. 20µs:
Hier ein Oszillogramm mit Brightness 10% und einem Lastwiderstand von 3,2kΩ:
Die Abweichungen des Tastverhältnisses und des Mittelwerts der Spannung bei der drei verschiedenen Lastwiderständen zeigen klar, daß RL = 3,2kΩ am geeignetsten ist:
Der Ausreißer bei 1% Brightness ist unter den gegebenen Umständen leider unvermeidbar.
Die Tabelle der Meßwerte für RL 3,2kΩ:
Weil das Add-On „plus“ 3mA Referenzspannung liefern kann, kann diese Schaltung verwendet werden:
Schaltplan A
Mit der Parallelschaltung des internen Widerstands R1 und 4,7kΩ extern ergibt sich der gewünschte Lastwiderstand von 3,2kΩ.
Alternativ kann die PWM auch am Lastwiderstand abgegriffen werden. Man erreicht damit eine Umkehr der Logik: Die Einstellung „90% Brightness“ entspricht dann 1V bzw. einem Tastverhältnis von 10%. Die Schaltung:
Schaltplan B
Es verlockt, den Mittelwert des PWM-Signals mit dem Add-On-eigenen Analogeingang zu messen. Dazu muß man die blaue Verbindung im Schaltplan A einfügen. Das Ergebnis ist jedoch enttäuschend: Die angezeigte Spannung „zappelt“ – in kurzen Abständen wird ein Wert angezeigt, der um rd. 0,5V größer oder kleiner als der erwartete Wert ist. Ein Blick aufs Oszilloskop offenbart, daß das PWM-Signal von Störimpulsen überlagert ist, die asynchron zur PWM-Frequenz von 500Hz auftreten:
Dies scheint ein Hardware-„Bug“ zu sein…
Weitere Schaltungsvarianten
Wer das Add-On „plus“ nicht verwenden möchte, sondern eine externe Spannungsquelle, kann dies tun. Wichtig ist die Wahl des Lastwiderstands! 3,3kΩ haben sich als Optimum erwiesen.
Ausblick
Ein Praxistest mit einem Meanwell-Dimmer folgt; ebenso ein Test mit meinem Belimo-Stellantrieb.
Wünschenswert wäre eine Änderung der Ansteuerung des Optokopplers, damit der äußere Lastwiderstand auf Werte kleiner 3,3kΩ gesenkt werden könnte! Dazu müsste der Vorwiderstand der LED des Optokopplers auf 100Ω reduziert werden, damit der Phototransistor auf der Sekundärseite in die Sättigung gerät. Aber das kann nur der Hersteller…
Dank
Herzlichen Dank an Sascha Rühling, Inhaber von shellyparts, der mir einen Shelly plus 0-10V kostenlos zur Verfügung gestellt hat!
