Einleitung
Inspiriert von dem Tear-Down Artikel von Thomas ( thgoebel )
habe ich mich auch mal damit befasst.
Ursprünglich dachte ich, dass wenn da in der Artikelbeschreibung 0-10V steht, dass das Ding auch 0-10V kann.
Tja, is wohl nich.
Der Shelly Dimmer 0-10V macht an diesem Ausgang ein PWM-Signal mit der maximalen Spannungshöhe von 10V bei einer konstanten PWM-Frequenz von 500Hz.
Wobei eigentlich sogar nur ein potenzialfeier Transistor-Ausgang (Optokoppler) zur Verfügung steht.
Der Thomas hat ja in seinem Artikel schon einiges dazu geschrieben, wie man da doch einen analogen Ausgang draus machen kann.
Mit den einfachen Mittel ist das ja schon mal ein Ansatz.
Ich möchte aber genau da ansetzen und die Freiheitsgrade erhöhen.
Mein Konzept sieht so aus
24V DC Netzteil (z.B. von Meanwell HDR-15-24) versorgt den Shelly Dimmer 0-10V und auch weitere Schaltungsteile.
Am SSR-Ausgang + ist ein Widerstand nach 10V verschaltet. Den Wert dessen erkläre ich weiter unten.
Dahinter folgt ein CD4093, das ist ein 4-fach NAND mit Schmitt-Trigger-Eingang zur Rekonstruktion des Signals, gefolgt von einem RC-Tiefpass zur Intergration des Signals (Signal glatt bügeln).
Die noch benötigte 10V Spannungsversorgung, werde ich über ein Schaltregler-Modul aus den 24V erzeugen.
(Im Bild unten nutze ich noch Laborgeräte.)
Messaufbau
Ok, schauen wir uns auch den Messaufbau an:
messaufbau shelly dimmer 0-10_IMG_2371.jpg
Messungen
Als erstes habe ich mal die Aussage von Thomas überprüft, dass der Pull-Up Widerstand, also der Widerstand, den man zur Strombegrenzung an dem Optokoppler-Ausgang den Dimmer0-10V anschließen muss, idealer Weise 3kOhm betragen soll.
Dann sieht so eine 50% PWM so wie oben aus.
Zoomt man hinein, kann man die Signalanstiegszeit ermitteln:
Naja, irgendwas um die 30us (Anstiegszeiten werden zwischen 10% und 90% des Signales gemessen).
Ich war dann so frech und habe anstatt des 3kOhm Widerstandes einen 1kOhm-Typen eingesetzt. Der dadurch fliesende Strom (10mA) ist noch im Bereich des zulässigen:
Damit sind die Flanken nochmals steiler geworden: die Anstiegszeit ist jetzt unter Brüdern bei 9usek und die Abfallzeit bei 13usek.
Der Fuchs unter euch wird aber festgestellt haben, dass sich das Spannungsniveau im "Aus"-Zustand von annähernd 0V auf 2,2V erhöht hat.
So kommt man nicht an eine ordentliche PWM, die für einen analog Ausgang geeignet ist.
(Ich meine mich zu erinnern, das dem Thomas das auch schon aufgefallen ist).
Das ist aber kein Problem und mit ein bisschen Elektronik zu lösen.
In einem Schaltplan sieht das dann so aus:
schaltplan_shelly_dimmer0-10V_analog.jpg
Hinter dem Optokoppler-Ausgang gibt es besagten Pull-Up (hier mit Fragenzeichen) und dahinter folgt dann die Schmitt-Trigger Schaltung zur Rekonstruktion des Signales
Hier folgen ein paar Screenshots dazu. grünes Signal ist an MP1 und blaues Signal an MP2 gemessen.
SDS2204X Plus_PNG_58.pngSDS2204X Plus_PNG_59.pngSDS2204X Plus_PNG_60.png
Wie Ihr seht, ist das blaue Signal schön rekonstruiert, von Pegel 0V nach Pegel 10V, mit scharf Flanken (aber sowas von ... ).
Das letzte Bild ist übrigens ein 1% PWM-Signal.
Hinter MP2 folgt nun das eigentliche Integrieren des PWM-Signals zu einem Analog-Signal.
Den 100nF Kondensator würde ich noch durch einen etwas größeren ersetzen wollen, um den (kleinen) Ripple noch etwas mehr zu glätten, evtl. 1uF.
Ich habe dann noch eine Messung gemacht:
tabelle_pwm_vs_analog.jpg
Für einen Schnellschuss ist das ja schon mal eine Ansage.
Die Spannung habe ich mit einem Fluke Multimeter gemessen.
Wenn ich wieder etwas Zeit finde, werde ich noch weitere Versuche unternehmen.
Darunter einen mit einem hinter MP3 geschaltetem Operationsverstärker zur Impedanzwandlung.
Wenn ich dem dann noch die Verstärkung V=1,02 mit auf dem Weg gebe, dann ist das Analog-Signal perfekt.
