Steuerelektronik für Zusatzbeleuchtung

[possessed_by_fire]

Moin,

ich gehöre zu denjenigen, die wenn möglich Tageslicht für den Chili-Anbau nutzen. Allerdings kommt es in Mitteleuropa gerade im Spätwinter oft genug vor, dass sich für Tage oder gar Wochen eine dichte Hochnebelsuppe breit macht. Was nun, wenn man mit der Saison schon begonnen hat? Zugucken, wie man lauter Spargel bekommt? Den ganzen Tag Kunstlicht verwenden - auch, wenn evtl. doch mal die Sonne scheint, während man auf der Arbeit ist? Es gibt eine denkbar einfache Lösung für dieses Problem und sie benötigt außer genügend vielen Niedervolt-LED-Strahlern nur drei (!!!) Bauteile. Einen selbstsperrenden N-Kanal-MOSFET, eine Photodiode und einen Vorwiderstand. Mehr nicht.

Funktionsprinzip: Durch den Vorwiderstand wird das Gate des MOSFET auf positives Potential gebracht. Die Photodiode ist in Sperrrichtung von der Masse zum Gate geschaltet. Ist es dunkel, fließt durch die Photodiode kein oder nur wenig Strom, das Gate ist positiv und der MOSFET leitet (der +-Eingang der LED-Strahler hängt am Source-Pin des MOSFET und der Strahler bekommt Strom). Wird es heller, fließt ein negativer Strom in Richtung Gate und die positive Vorspannung wird immer kleiner. Ab einem gewissen Helligkeitsgrenzwert sperrt der MOSFET und die Strahler gehen aus. Den Punkt, ab wann die künstliche Beleuchtung aus geht, bestimmt man am besten selbst durch Experimentieren (verschiedene Widerstandswerte für den Vorwiderstand testen). Die Schaltung funktioniert so wie beschrieben mit Eingangsspannungen zwischen 12 und 15 V. Bei den bei mir anfallenden Lasten (der Strahler zieht knapp 5 W im Betrieb) brauche ich den MOSFET nicht mal extra kühlen. Rein theoretisch kann er Ströme bis knapp über 4 Ampere verkraften (dann aber mit Kühlkörper), was bei 12 V einer Nutzlast von knapp 50 W entspricht.

Foto der aufgebauten Schaltung:



Schaltplan:



Teileliste:

1x MOSFET International Rectifier IRF 510 (oder einen geeigneten anderen)
1x Photodiode SFH 203 (es gehen bestimmt auch andere)
1x Vorwiderstand (in meinem Fall sind 820 k Ohm optimal)
1 Stück Lochrasterplatine
Lötzinn, Lötkolben, Anschlusskabel


Viel Spaß beim Basteln!

 

[Snoozel]

Gute Idee... mit zwei Anmerkungen:
Die Lampen werden sehr oft schalten, z.B. jedes mal wenn im Grenzbereich eine Wolke vorbei zieht (könnte man mit einer anderen Schaltung vermeiden, z.b. NE555 vor dem MOSFET der von einer Photodiode getriggert wird).
Die billigen Schaltnetzteile für LEDs mögen es nicht ohne Last betrieben zu werden, da versagt die billige Regelung und die Spannung kann anfangen zu schwanken oder einfach zu hoch sein.

 

[possessed_by_fire]

Moin Hauke,

die Sache mit dem Timer ist sinnvoll, wenn zu exzessives Umschalten vermieden werden soll (wobei ich den MOSFET mehr im Verstärker- als im Schaltbetrieb habe, d.h. wenn die Sonne verschwindet, wird der LED-Strahler allmählich heller geregelt und er ist auch nicht ganz aus, wenn es hell ist). Und da sowohl die Kennlinie der Photodiode als auch die Kennlinie des MOSFET nichtlinear ist, lässt sich das Licht so verhältnismäßig gut regeln (Helligkeit ist ja bekanntlich eine Größe, die logarithmisch wahrgenommen wird). Vielleicht geht es mit einem Standard NPN-Transistor sogar besser, da dieser eine exponentielle Strom-Spannungs-Kennlinie hat (die des MOSFET ist eher quadratisch) und die Photodiode hat auch eine exponentielle Kennlinie.

Ich verwende noch richtige Trafos für den Betrieb meiner Beleuchtung, da brauche ich mir um die Spannungsinstabilität von Konstantstromquellen keine Gedanken machen. Einmal die Lastgerade ausgemessen, die Vorwiderstände entsprechend angepasst und fertig ist der Lack. Und damit das Licht nachts aus ist, habe ich den Trafo an einer Zeitschaltuhr hängen.

 

[ChiliPalmer]

Nicht schlecht, ich mache das ähnlich, über lese den Helligkeitswert der Fotodiode mit nem Arduino aus und reagiere darauf. Der Arduino macht es leichter Regeln für das Licht zu definieren.

Wenn Helligkeit im Tageslichtmodus länger als X Minuten unter Wert Y ist dann reagiere mit Relais Z etc.