Modular LED Dimmer

[Ing-Dom]

Hallo zusammen,

der erste Prototyp meines Modularen Dimmers ist kurz vor der finalen Testphase: Einbau in meine Verteilung.

Es handelt sich um einen 12-Kanal REG Dimmer in gemischter Ausführung für CC und CV LEDs.
CV wird "einfach" mit einem n-channel logik mosfet und pwm gemacht.
CC wird mit Bausteinen der Meanwell LDD-Serie realisiert, die einen 5V PWM-Eingang haben.

µC-Board ist ein Mega2560, BCU ist Siemens. Weiterhin werden ein kapazitiver Isolator und ein 24V-Stepdown verwendet.
Bus ist komplett von der Technolohgie isoliert, was mMn be Verbindung zu einem ggf. weit aufgespannten DC-Netz ein muss ist.

Ziel war es, alles auf Lochraster aufzubauen und mit leicht zu beziehbaren Teilen.

IMG_20180223_092156340.jpgIMG_20180219_001028311.jpg


Lessons learned:
- die Verwendung der Stapelleiste um den Mega Unterzubringen verbraucht viel Platz
- das 12TE Camdenboss Gehäuse von Reichelt hat keine Belüftung
- die Klemmen passen nicht 100% ins 100mil (2,54mm) Raster)

Jetzt werden ich erstmal den Prototypen 1 produktiv einsetzen, plane aber schon die nächste Version mit folgenden Änderungen:

- 9TE Apra Gehäuse mit Belüftung und ohne vorkonfektionierte Klemmenaussparung (werden dann gebohrt/gefräst)
- Verwendung einer kompletten 2ten Leiterplatte statt Stapelleisten
- MicroBCU statt Siemens BCU
- PCA9685 als PWM Erweiterung
- kompakteres 5V Netzteil

2 Ausführungen:
12ch CC oder 24ch (!!) CV.

Bei der 24ch Variante habe ich etwas Bedenken bzgl. der Entwärmung - man wird sicher keine 48A darüber jagen können. Aber oft will man auch einen Kanal mit nur 5-10W belasten, entscheidend ist also die Gesamtbelastung des Moduls.
Trotzdem werde ich wahrscheinlich auf einen anderen Mosfet mit einem deutlich niedrigeren RDSon 0,006 statt 0,022 Ohm) setzen. Auch wenn der das doppelte kostet.

Das Konzept ist dann sowieso modular - dem Anwender steht es frei, welcher Mosfet bestückt wird und wie viele. Man kann natürlich auch einen 12ch CV DImmer aufbauen und sich die PCA9685-Erweiterung sparen.
Leider passt der Mega nicht in ein 6TE Gehäuse. Dazu müsste man die DC-Buchse auslöten und die USB-Buchse auch.

[Eugenius]

verstehe ich es richtig: es kommen 12-24V rein, und CC mit xxx mA raus?

[Ing-Dom]

bei den CC-Ausgängen füttert man eine Spannung 9-36V rein, und bekommt eine variable Spannung 2-32V DC raus, mit konstantem I, je nach Baustein 300, 350, 500, 600, 700,1000,1200,1500). Ist aber ein reiner Step-Down, also Vout < Vin.

Es gibt aber auch Step-Up Bausteine von Meanwell...

[tuxedo]

Hast du dir schon M0dularis+ im Detail angeschaut?

--> https://wiki.konnekting.de/index.php/M0dularis%2B

Der dürfte nicht so extrem auftragen wie dein Mega. Und Verbindung kannst du auf deine Lochraster mit einer standrad 2,54mm RM Wannenstecker-Leiste machen (muss kein Micromatch sein).

Nur musst du was in Richtung PWM anders machen, weil da nicht so viele PWM Kanäle vorhanden sind.

[Ing-Dom]

Hast du dir schon M0dularis+ im Detail angeschaut?

ja, klar.
Für MICH hat der Mega den großen Vorteil, dass ich mich mit den AVR ATmegas seit über 10 Jahren beschäftige. Natürlich kann man sich in einen neuen µC einarbeiten - aber das kostet wieder Zeit.
Zum anderen ist er kommerziell verfügbar zu einem echt annehmbaren Preis.
Die Modularität bietet Vorteile beim Zusammenbau und auch bei einer Reparatur - ich kann mir 2-3 arduino mega boards auf lager legen - in 10 Jahren wird man die wahrscheinlich nicht mehr bekommen.

[tuxedo]

Natürlich kann man sich in einen neuen µC einarbeiten - aber das kostet wieder Zeit.

Öhm, das ist in der Arduino-Welt 1:1 das gleiche, sofern du dich nicht in den tiefen Eingeweiden der verschiedenen Register des µC bewegst. Die Umstellung von 32U4 auf SAMD ging bei mir in einem Nachmittag ;-) Dachte auch das wäre mehr.

Die Modularität bietet Vorteile beim Zusammenbau und auch bei einer Reparatur

Aus dem Grund hab ich den Controller mit dem OKW Gehäuse auch "modular" designed.

ich kann mir 2-3 arduino mega boards auf lager legen - in 10 Jahren wird man die wahrscheinlich nicht mehr bekommen.

Das mit der Verfügbarkeit und auf Lager legen ist ein Argument, ja. Wobei ich nicht davon ausgehe, dass an meinem Controller so viel verrecken kann. Der steckt ja nicht viel drauf das direkt kaputt gehen kann oder verschleißt. Ist ähnlich wie beim Arduino Board.

[Ing-Dom]

Öhm, das ist in der Arduino-Welt 1:1 das gleiche, sofern du dich nicht in den tiefen Eingeweiden der verschiedenen Register des µC bewegst. Die Umstellung von 32U4 auf SAMD ging bei mir in einem Nachmittag ;-) Dachte auch das wäre mehr.

Ich hab schon ATmegas programmiert, da hat noch niemand von Arduino gesprochen - hab mal recherchiert, die gibts zwar schon seit 2005, aber also ich 2006/2007 damit angefangen hab, war eigentlich AVRStudio und direkt per ISP proggen state-of-the-art. Und Ja natürlich, direkt in den Registern arbeiten (in C/C++, mea culpa, aber ASM war mir immer zuviel Pain-in-the-ass). Arduino-Bibliothek ist toll, damit kommt man schnell sehr weit, will man dann jedoch ans eingemachte.. braucht man schnell Kenntnis über den µC.
Das fängt bei einer ordentlichen PWM-Konfiguration schon an..

Ein Nachteil des OKW-Gehäuses: Es ist nur für 4TE verfügbar.
Gäbe es das auch in größer.. wäre meine Entscheidung ggf. anders ausgefallen.

Weiterer Punkt was gegen den Modularis spricht, ist der im Vergleich zu einem Mega realtiv hohe Preis für 29€ für einen Bausatz statt 9,50€ für ein fertiges Modul. Keine Kritik - Kleinserien kosten viel Geld und die Löterei macht ihr ja praktisch schon fast umsonst..

Dann war da noch das Thema mit der galvanischen Trennung - ist nicht vorgesehen. Wäre aber auch schon wieder fast egal, weil man die PWMs eh über SPI/I2C-Erweiterungen hätte machen müssen und die hätte man dann dort trennen können..

[tuxedo]

Mein erster µC war ein PIC16F84, irgendwann um 1999 rum... ;-)

Zum OKW Gehäuse: Das gibt's auch in größer:

Bildschirmfoto vom 2018-03-01 09-50-48.png

Wir haben uns nur eben erstmal auf 4TE beschränkt. Auch, weil die meisten günstigen Platinen in max 10x10m zu fertigen sind und es beim größeren Format teurer wird. Und auch weil Eagle in der kostenlosen Variante solche Größen nicht mehr unterstützt (bin mittlerweile eher ein KiCAD Freund ...).
Als nächstes wird bei mir auf der Roadmap noch das 2TE Gehäuse stehen. Gerade für meine R485 Ideen ist ein 4TE Gehäuse zu groß. Und für 1TE gibt's keine so schöne KNX Klemmenhalterung ;-)

Der Preis des M0dularis+ ... Ja, das ist leider ne Hausnummer. Ich arbeite noch an einer Strategie um für selben/ähnlichen preis noch eine BCU drin zu haben. Dann rechnet sich's wieder.

Galvanische Trennung: Ja, da wäre in der Tat der Best-Practice Weg den I2C zu Trennen und damit die Applikationsplatine vom Controller und dem Bus zu entkoppeln.

Aber gut, ich will dir ja nix ausreden. Alles gut. Dachte nur ich frag mal ob du auch andere Dinge in betracht gezogen hast. Weil ohne Fragen bekommen wir wenig bis kein Feedback.

Und damit wieder zurück zum eigentlichen Topic ....Können ja für die anderen Dinge ggf. extra Threads aufmachen.

[Ing-Dom]

ich hatte das gelesen:

https://www.okw.com/de/Kunststoffgeh.../Railtec-B.htm
Abdeckung für KNX-Steckverbinder, passend für Modulbreiten 2 und 4 (Gehäuseausführung VI bzw. Gehäuse mit flachem Oberteil)

und daraus geschlossen, KNX-Abdeckung passt nur bis 4TE

[tuxedo]

Das steht da in der Tat. wenn man sich die Bidler anschaut, bin ich mir aber nicht sicher. Das könnte auch noch bei den anderen teilw. passen.

[Ing-Dom]

wenn man sich die Trennwände ansieht, haben das 2 und das 4 TE Modul je 2TE Breite "Slots". alle breiteren haben dann 3 TE breite Slots.

[Sonnengruesser]

Ich hab

Als nächstes wird bei mir auf der Roadmap noch das 2TE Gehäuse stehen

Ich melde mich schon mal für eine Sammelbestellung für das Gehäuse. Mir schwirrt ein Konnekting-Heizungsinterface zur Vito im Kopf rum - das vcontrold und Raspberri-Zeugs will ich mir nicht auch noch anfangen...

Das Gehäusethema ist tatsächlich nicht ganz so einfach. Ich hab mich schlussendlich für ein Camdenboss entschieden - die gibts bei Farnell zur Einzelbestellung. Hab aber auch ein 5TE benötigt, weil internes Netzteil für 4TE zu groß.
Nachteil: die Abdeckung für die KNX-Klemme ist noch ein ungelöstes Problem.

galvanischen Trennung - ist nicht vorgesehen

Für mich ist dieser Punkt IMMENS WICHTIG! Ich will mir ganz sicher nicht durch ein selbstgebasteltes Gerät irgend einen schmarrn auf die KNX-Leitungen holen, der mir dann meine teuren KNX Komponenten zerstört. Deshalb sobald fremdversorgt gibts bei mir eine Trennung.

[Eugenius]

Ich glaube galvanische Trennung an sich steht nicht zur Diskussion, eher wo man es am sinnvollsten macht.
Variante 1: BCU -> <- Arduino + PWM (wie auch immer) MOSFETs + Ext. Netzteil
Variante 2: BCU + Arduino -> <- i2c PWM Baustein MOSFETs + Ext. Netzteil
Variante 3: BCU + Arduino + PWM (wie auch immer) -> <- Optokoppler + MOSFETs + Ext. Netzteil
Variante 4: wie V2 oder V3 nur mit einem isoliertem DC-DC Wandler, der aus KNX Spannung isolierte Spannung für die sekundäre Beschaltung macht.

V1 nutze ich in meinen Dimmern, es geht, aber so werde ich nicht mehr tun. Zu viel Aufwand.
V2 ist wohl am einfachsten, ADUM1201 und gut ist es, funktioniert auch ganz gut, außer in bestimmten Fällen.
V3 ist auch noch einfach, ADUM1250/ADUM1251
V4 ist einfach, da isolierte DC-DC Wandler genug auf dem Markt gibt

V2 ist schlecht (aus meiner Sicht), weil wenn Ext.NT aus ist, ist Arduino aus -> z.B. Wenn alle LEDs aus könnte man NT ausschalten, geht aber nur einmal aus und nicht mehr an
V3 ist mein Favorit, da Arduino immer an und kann auch NT ein/ausschalten, man muss nur beachten, dass Arduino sich nicht aufhängt, da i2c PWM Baustein nicht ansprechbar sein kann.
V4 löst die o.g. Probleme kostet aber 2-3 Euro mehr.

[Sonnengruesser]

isoliertem DC-DC Wandler

hast du dafür eine P/N? Ich hab jetzt nur riesige/überdimensionierte oder sauteure Dinger gefunden.
Sorry SirSydom fürs Kapern

[Eugenius]

Conrad: 676228
es gibt noch was von Murata