Für ein Lampenprojekt musste eine Dimmerlösung für Leuchtstoffröhren her - ohne dass für die recht gut erhältlichen elektronischen Vorschaltgeräte (EVGs) mit analoger 1-10V-Schnittstelle ein zusätzliches Kabel gelegt werden konnte... was im Bestand ja eigentlich immer so ist. Die Funkfernbedienungssysteme aus der Hausautomatisierung sind entweder VIEL zu teuer (> 200EUR für die komplette Lösung) oder aber wie das an sich recht schöne ELV FS20 DI10 nicht mehr lieferbar. Eine Bluetooth-Steuerung über das Smartphone ist zwar schick, aber unpraktisch, weil man dafür immer das Smartphone rauskramen müsste...

Was tun? Die einfache Lösung: ein paar alte Projekte neu zusammenstellen: aus Picsel - Fernbedienung für Verstärker wird DIMMER, sprich: ein 1-10V Dimmer, der sich mit einer IR-Fernbedienung steuern lässt.

Prinzip-Beschaltung von Dimmer und EVG + Röhre

Die Features im Einzelnen:

• Empfang von RC5-Codes aus einer Universalfernbedienung
• 1-10V Analogausgang über PWM-Integration
• Inkrementelles +/- in 10%-Schritten
• Direktes anwählen von 10-100% über die 1..9,0-Tasten der Fernbedienung
• Ablegen und Wiederherstellen des jeweils letzten Dimmungsgrades mit EEPROM
• Subjektiv gleich große Dimmschritte, also mit Augen- und EVG/Lichtstrom-Korrektur

Der Prototypenaufbau der Dimmer-Elektronik mit EVG, Röhre (der helle Bereich oben...) und Fernbedienung

Schaltplan der Dimmer-Steuerung (Klicken für grosse Version)

Herz der Schaltung ist ein PIC 16F628A, der über einen IR-Empfänger TSOP31236 36kHz (der alte TSOP 1736 tut es aber auch) die PCM-Codes der Fernbedienung empfängt und in eine PWM umsetzt. Ein kleinerer Controller ginge sicher auch - man braucht ja eigentlich nur 2 I/O-Pins -, aber den recht universalen 16F628 hatte ich noch in der Kiste. Die 244Hz 8-Bit PWM wird über die Kombination 10k/10µF integriert und dann über einen schönen robusten Bipolar-OpAmp (bei mir LT1013, hatte ich noch in der Kiste, LM358 tut es auch) mit dem Faktor 2 verstärkt. Die Steuerspannung von 10V aus dem EVG kann man wegen ihres hohen Innenwiderstandes ignoriern, die wird vom OpAmp-Ausgang einfach "überfahren". Die PKE-Schutzdiode dient als Spike-Schutz.

Als Fernbedienung dient eine HEITECH IR-Universal-Fernbedienung Art. Nr. 10 000018 (bei KODI für < 4 €) mit Code 0560 (AUX - Philips) programmiert als RC5-Fernbedienung (...passt damit auch zu PICSEL).
Die Schaltung wird mit ca.12V versorgt, über einen Spannungsregler bekommt der Controller seine 5V. Der OpAmp wird direkt mit der geglätteten Gleichspannung verbunden. Da die Opamps in der Regel eine sehr gute Unterdrückung der Versorgungsspannung haben (PSRR) sollte das kein Problem geben, denn die Referenzsspannung wird ja über den 5V Regler gestellt.
Auf meinem "Entwicklungssystem" gibt es außerdem noch den Programmieranschluss nebst zwei Jumpern und einen BUZ11, Gatewiderstand und 10W Halogenlampe nebst Fassung... das braucht man aber für den Nachbau alles nicht.

Stueckliste:
IC1        µA 7805         Spannungsregler 1,5A positiv, TO-220
IC2        TSOP 31236      IR-Empfänger-Module TSOP31236 36kHz
IC3        PIC 16F628A-I/P PIC-Controller DIL-18
IC4        LM 358 DIP      Operationsverstärker, 2-fach, DIP-8
GL         B80C800RUND     RUND-GLEICHRICHTER
ZD1        1,5KE 15CA      Überspannungsschutzdiode
R1         1/4W 100        Kohleschichtwiderstand 1/4W, 5%, 100 Ohm
R2         1/4W 4,7K       Kohleschichtwiderstand 1/4W, 5%, 4,7 K-Ohm
R3-5       1/4W 10K        Kohleschichtwiderstand 1/4W, 5%, 10 K-Ohm
C1         RAD 330/35      Elektrolytkondensator, 10x16mm, RM 5,0mm
C2         SM 100/16RAD    Subminiatur-Elko, radial, 100µF/16Volt
C3         X7R-5 100N      Vielschicht-Keramikkondensator 100N, 10%
C4         SM 10/16RAD     Subminiatur-Elko, radial, 10µF/16Volt
C5         SM 4,7/50RAD    Subminiatur-Elko, radial, 4,7µF/50Volt
           GS 8P           IC-Sockel, 8-polig, superflach, gedreht, vergold.
           GS 18P          IC-Sockel, 18-polig, superflach, gedreht, vergold.
           AKL 057-02      Anreihklemme 2-polig, RM5,08
TR         EI 30/12,5 112  Trafo 1,5VA, 12V, 125mA
F1         PL FPG2-40      Sicherungshalter für 5x20mm , IP40

Alle Bauteile sind via Reichelt-Elektronik zu beziehen, inklusive Gehäuse landet man so bei etwa €12,-.
Aufgebaut habe ich die komplette Schaltung auf Lochrasterplatine - siehe meine Elektronik - Basteltips.

Der Prototyp der Dimmer-Elektronik (ohne Versorgung)

Erweiterungen

Da der Controller noch massig I/Os übrig hat, kann man natürlich auch noch Transistoren zum Schalten von Relais anschließen, z.b. um die Power-Taste der Fernbedienung zum ein/ausschalten der Beleuchtung zu benutzen. Allerdings sollte man dann zumindest auf einen ECO2003-Trafo (ECO 1,5DD12 ECO-Printtransformator, 1,5VA, 2x12V, 2x 62mA) oder noch besser: auf ein Kondensatornetzteil wechseln - letzteres ist auch bei mir im Einsatz.

Als C-Compiler - wie eigentlich immer bei meinen PIC-Projekten - kommt der CC5x von BKND zum Einsatz
Hier gibt es meine C-Quellen Version 1.1, List- und Hexfile (cc-by-sa Lizenz, siehe unten) zum download.

RC5 - Routinen
Die RC5-Routinen sind wieder von Jos van Eijndhoven, wie im Projekt Picsel - Fernbedienung für Verstärker. Ausgewertet werden die Tasten 0,1...9 sowie + und -.

EEPROM
Um das EEPROM zu schonen, wird der letzte Dimmungswert (0,1...9) erst nach 5s ohne Änderung in drei EEPROM-Zellen abgelegt. Beim Wiederherstellen nach einem Reset wird über eine 2 aus 3-Auswahl das Maximum aus der EEPROM-Lebensdauer geholt.

Dimmgrad
Der Duty-Cycle für die PWM (bzw. direkt der 8-Bit Reloadwert für das entsprechenden Register) wird aus einer vorrausberechneten Tabelle genommen, in der die 10%-Schritte schon logarithmisch abgelegt sind. Hintergrund ist die Unlinearität des Auges: durch die logarithmische Teilung sind die Helligkeits- stufen subjektiv etwa alle gleich groß. Im LED-Dimming-Artikel des Mikrokontroller-Forums gibt es dazu einen schönen Grundlagenartikel und Reloadwert-Generator.

Darüber hinaus ist aber der Lichtstrom der Röhren über der Steuerspannung auch nicht linear, insbesondere bei kleinen Steuerspannungen tun sich da Abgründe auf -> auch diesen Teil der Kurve habe ich in einem zweiten Reloadwert-Set versucht zu korrigieren. (Quelle: QUICKTRONIC DIMMBAR Technische Fibel September 2000, S. 7)

Die 8-Bit Reloadwerte einmal linear und einmal prozentual logarithmisch aufgetragen
ohne die EVG/Lichtstromkorrektur

Lichtstrom und Steuerspannung sind im unteren Bereich nicht sonderlich linear

Anstieg des Analogsignals nach dem Einschalten: <0,5s ist auch ausreichend

Ripple des Analogsignals: 38mVpp -> 0,38% des Maximalbereichs, sollte ausreichend klein sein