Arbeitsprinzip von Mehrphasendimmern

    Moin zusammen,

    da mir gerade auffiel, dass es in der Mehrzahl der Threads hier eher um die Reparatur von Fertiggeräten oder Kleinkram geht, möchte ich mal testen, ob auch so ein Thread noch hier funktioniert 8)

    Mir ist aufgefallen, dass die meisten Dimmerpacks auch bei mehreren Phasen mit einer MCU auskommen. Beim Schreiben der 3p-Firmware für meine Packs ist mir aufgefallen, dass die Umsetzung gar nicht so trivial ist.

    Mir fallen grundsätzlich folgende Ansätze ein:

    1MCU/Phase
    + einfach machbar
    - teurer
    - gilt nicht :wink:

    für jede Phase einen 16bit-Timer
    - Es gibt nur wenige (teure) MCUs mit mehr als 2 16bit-Timern

    Man lässt einen 16bit Timer als Zeitreferenz kontinuierlich laufen und berechnet die Zündpunkte als aktuelle Zeit +Zündwinkel.
    Der Vergleich der Zündzeiten mit der aktuellen Zeit erfolgt möglichst oft in einer Schleife.

    - Man trifft in der Vergleichschleife nie den exakten Zeitpunkt sondern eher etwas später, so dass ein Zeitfenster sinnvoll ist. Dieses Konzept scheitert in meiner Theorie beim Überlauf der 16bit-Zeitreferenz.


    Man berechnet anfangs die Phasendifferenz und speichert sie als Offsets zur Referenzphase. Nun berechnet man die einzelnen Zündwinkel, addiert ggf. die Phasenoffsets und positioniert alle Zündwinkel auf der Halbwelle der Referenzphase.

    + so arbeite ich bislang mit vernünftigen Ergebnissen und akzeptabler MCU-Auslastung
    - ändern sich die Phasendifferenzen (Lastwechsel,...) stimmen die Zündwinkel der Slave-Phasen nicht mehr.
    - eine unsaubere Nulldurchgangserkennung wirkt sich auf Grund der höheren aktuellen Spannung auf den Slavephasen ungleich stärker aus.
    -> Die Phasen müssen also unabhängig voneinander ausgewertet werden.

    Fällt Euch noch eine Variante oder eine Lösung ein?

    Viele Grüße,
    Hendrik

    Verstehe ich nicht. Netz hat eine feste Frequenz, die Phasen stehen in einem fest stehenden Verhältnis zueinander. Du brauchst doch nur einfach einmal rausbekommen, welche Phase nach welcher Nulldurchgang hat (Drehsinn also) und ob die in einem plausiblen Abstand zueinander stehen. Dann reicht doch ein Timer, der eben über die drei Nulldurchgänge geht. Oder denke ich falsch?
    Carsten

    Moin!

    In meinen Dimmern ist auch pro Phase 1 PIC verbaut. Der Preis von so nem Controller ist doch wirklich zu Vernachlässigen, wenn der Rest des Gerätes qualitativ hochwertig sein soll (Entstörung!).

    Der größte Vorteil besteht darin, dass bei kleinen Veranstaltungen (nur ein Schuko grrrrrr) trotzdem mehr als ein Drittel der Kanäle funktionieren.

    Beim Ausfall der "Synchronisierungsphase" läuft der Dimmer nicht mehr, es sei denn, es wird auf alle drei Phasen einzeln synchronisiert.

    Falls es doch EIN uC sein soll:
    Mikrocontroller mit viele 16-Bit-Timern: PIC24HJ... : 9 16 Bit Timer, oder 4 32bit Timer sollten doch reichen. Bei Farnell ab 10 stück unter 6 €...

    Dass Arena und MA so arbeiten, ist mir bewust (und entspricht ja auch meiner ersten Lösung). Die Sache ist schön stabil, redundant und einfach zu realisieren. Aber ca. 1,20EUR/Pack teurer - und deshalb verzichten die meisten aktuellen Mittelklassepacks darauf.

    Viele Timer entspricht meiner zweiten Lösung - das Problem ist hier die Verfügbarkeit passender MCUs. In meinem Liteputer steckt ein einziger ATmega8515 und jeder Kanal hat seine eigene Detection. (Und es ärgert mich ziemlich, keinen Schimmer zu haben, wie sie das (trotz äußerst mieser Auflösung) gebacken bekommen.)

    Zu LC2412:
    Die Frequenz ist im Mittel fest - schwankt aber durchaus etwas kurzzeitig. Bei digitalen Dimmern kann man seine Curve dann an die aktuelle Frequenz anpassen. Die Phasenlage ist spätestens bei Generatorbetrieb mit anderen (komplexen) Lasten nicht mehr fix bei 120° zu sehen sondern schwankt. Du scheinst denselben Denkfehler wie ich damals zu machen...

    Viele Grüße,
    Hendrik

    Nur eine Phase als Timing Referenz für alle drei zu nehmen halte ich grundsätzlich für ungünstig. In der Theorie is das alles schön sinusförmig, aber gerade in einer Umgebung von vielen Dimmern auf Bühnen is das alles in der Praxis nicht mehr gegeben. Schau dir da mal den Sinus an der Netzspannung an...
    Meiner Meinung nach ist das schon bei einer Phase nicht immer leicht ne gescheite Steuerung aufzubauen, wie dann erst bei dreien...
    Wenn ein anderer Dimmer auf was grosses auf einer Phase abschaltet, hat man schnell ein paar Volt Spannungsschwankung wodurch sich der Nulldurchgang dieser Phase im Verhältniss zu den anderen verschiebt. Klar kann man entsprechende Guardintervalle einbauen um zu garantieren, dasss man 100% nach dem Nulldurchgang und nicht davor einschaltet, aber bei drei Phasen und nur einem Detektor müssen die dann schon recht gross werden um zuverlässig zu funktionieren und dadurch schränkt man den Dimmbereich durchaus ein. Dazu noch die anderen Nachteile (z.B. die eine wichtige Phase fällt aus) und der Tatsache, dass diese Controller heute wirklich nichts mehr kosten ist die Lösung klar: Drei Steuerungen mit drei Controllern, gerade im Hobbybereich wird man den zusätzlich zu investierenden Grips für eine Lösung mit nur einem Controller nicht durch die gesparten 3€ bezahlen können ;)

    Michael:

    Theoretisch hast Du Recht - praktisch kommt man dann aber nicht mit dem Aufbau aktueller Packs mehr klar, da diese halt aus Kostengründen mit einer MCU (und eigentlich zu wenig Timern) arbeiten.

    Findet man für diesen technisch gesehenen Unsinn einen vernünftigen Algorithmus, hätte man Zugriff auf günstige HW, deren Firmware man nach seinen Wünschen anpassen könnte...

    An sich müsste es eine offensichtliche Lösung geben - ich habe sie nur nicht vor Augen...

    Viele Grüße,
    Hendrik

    Achso meinst du das...
    Ich würde mal schätzen (ohne jemals so ein Teil untersucht zu haben), dass die einfach entsprechend grosse Guardintervalle einbauen. Schau dir doch mal an, von welchem bis welchem Winkel in den Halbwellen gezündet wird, dann wissen wir mehr.

    Was ich mit dem Pack schon bereits gemacht habe:
    Nulldurchgang mit erster ZC-Detection aufgenommen und Zündpunkt mit zweiter. Delay mit AVR aufgenommen, Mittelwerte gebildet und dabei langsam die Kanäle von 0 bis 255 hochgefadet.

    Das Ergebnis war ernüchternd: <100Schritte betrug die Auflösung. (Unter diesen Umständen bringt eine Firing Curve auch richtig was :D )

    Zum guard-Interval:
    Dieser Begriff ist mir bislang unbekannt. Ich schätze, Du meinst die Triacs schon deutlich vor ZC zu löschen um ein Flackern zu verhindern. Das wäre bei mir kein Problem da ich in den ersten Schritten derzeit Phasenprüfer dimmen könnte...

    Durch diese Keule könnte man ein Flackern bei verschobenen Slave-Phasen verhindern (ein so großes Sicherheitsintervall, dass weit und breit nichts zündet) - Helligkeitsschwankungen bei driftender Referenzphase kriegt man dennoch nicht in den Griff...
    Und wie schon gesagt: Ein Ausfall der Referenzphase ist peinlich.

    Besser wäre es also deshalb wohl, die Phasen unabhängig voneinander zu betrachten... Wie könnte so etwas aussehen?

    Viele Grüße,
    Hendrik

    Ok, Guard-Interval (Schutzintervall) is glaub ich aus der Nachrichtentechnik, triff das Problem hier aber recht gut. Es meint einfach, dass eine gewisse Zeit vor und nach einem Ereignis nichts passiert, weil es zu undefinierten Ergebnissen kommen kann.
    Das Problem ist meiner Meinung nach, dass die Nulldurchgänge in der Praxis mitnichten genau um 1/3 verschoben sind. Man muss also erstmal rausfinden was in der Praxis max. vorkommt und dann ein entsprechendes Schutzintervall definieren. Wenn man hingegen alle drei Phasen bzgl. Nulldurchgang abtastet kann dieses Schutz intervall viel kleiner ausfallen, weil eine Verschiebung z.B. aufgrund der Belastung des Nullleiters erkannt wird denn der Nulldurchgang für ZC Detection und Triacs sind bei gescheiter Dimmerverkabelung schon ziemlich gleich.
    Ob man das ganze (drei ZC Detections nun mit einem oder drei MCs macht is ne Sache der Programmierkünste bzw. Fähigkeiten des Controllers). Wenn die billigen Dimmer keine passende Hardware dafür haben kann mans halt nicht so einfach genauer machen. Entwickel doch einfach ne Replacement Platine anstatt nen Replacement Controller ;)
    Grundsätzlich is ne beliebig feine Dimmung mit Phasenanschnitt meiner Meinung nach eh nicht möglich, dafür brauchts PWM, dann is auch der Nulldurchgang egal.

    PWM ist bei Dimmern nicht ganz trivial... Es läuft dabei letztlich auf eine Art Umrichter mit variabler Zwischenkreisspannung hinaus.

    Phasenan- und abschnitt kann man beliebig fein abstufen. Das ist höchstens eine Frage der Auflösung des Timers.

    Mir geht es in dieser Frage nicht um den Weg des geringsten Widerstandes (3MCUs), sondern um mögliche Ansatzpunkte für eine Lösung mit einer MCU und zu wenig Timern. (Ansonsten würde ich hier ja auch keinen Thread starten, sondern die Geschichte kurz runterschreiben...)

    Also aktueller Stand:
    Ansatz mit Referenzphase und festen Phasenverschiebungen taugt nichts, da die Verschiebungen nicht fest ist.

    Bleibt eine eigenständige Lösung für jede Phase, wobei mein geschilderter Ansatz mit dem Overflow-Problem zu kämpfen hat.

    Viele Grüße,
    Hendrik

    Theoretischer Denkansatz:

    - Ein Timer
    - Überprüfung der 'Phasenlage' der anderen beiden Nulldurchgänge
    -> Adaptive Offset Adjustment Trigger Technology

    Bleibt halt das Problem mit dem Phasenausfall, hier müsste man den Ausfall der Phase erkennen (Timerüberlauf?) und evtl. auf andere Nulldurchgangsinfos umschalten.

    Hmm.. macht Laune, gibts eigentlich den 80537 noch :?:

    Tomy

    SIM II Operator und Dante Level I-II-III (Dante sogar dreimal :)
    Jugendschwimmabzeichen, Rettungsschwimmabzeichen in Bronze
    Meine kommerziellen Softwareprodukte SATlive und LevelCheck

    TomyN:

    Du meinst, die Offsets einfach nicht statisch lassen sondern permanent zwischen der "Referenz-" und "Slavephasen" nachmessen?
    Müsste gehen...

    Zu dem 80C537:
    Das Teil hat zwar 4 16bit-Timer mit insg. 21 comapare channels - aber bei Sätzen wie "Microcontroller with factory mask-programmable ROM" oder "Microcontroller for external ROM" wird mir etwas mulmig. Ich habe jedenfalls on chip flash memory und in system programming zu schätzen gelernt... Von der Perepherie her ist das Teil aber schon eine schöne Sache.

    Viele Grüße,
    Hendrik

    Hi Hendrik,

    genau, daran hätte ich gedacht.

    Das mit dem 80537 hab ich nur aus Spass gefragt, denn meine reale Beschäftigung mit Microprozessoren endete 1991 mit einem Lichtpult (als Diplomarbeit) mit diesem Prozessor.
    Ja, damals hatte man noch externen Ram und Rom... das waren Zeiten.

    Tomy

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