betrifft S7-1200

Problembeschreibung:

Für eine smarte Lichtsteuerung, z. B. über steuerbare Dimmer, ist es von Vorteil, die Helligkeit draußen messen zu können. Man kann hier von verschiedenen Herstellern teure Lösungen kaufen. Aber bei der smarten Haussteuerung ist es wichtig, dass der Helligkeitssensor im Dämmerungsbereich bis hin zum Mondlicht Empfindlichkeiten zeigt, sprich Werte größer Null liefert. Und bei solchen Ansprüchen und den Erfahrungen mit Standard-Helligkeitsmessern, vertraue ich lieber meiner eigenen Konstruktion und spare mir eventuell das viele Geld.

Funktionierende Lösung

Die Lösung basiert auf der Spannungsmessung über einen Fotowiderstand. Damit der Messbereich möglichst gut ausgenutzt wird und auch eine einfache Temperaturkompensation erfolgt, erfolgt die Messung über eine Messbrücke mit nachgeschaltetem Differenzverstärker. Am analogen Eingang der SPS (Einstellung Spannungseingang 0-10V) liefert der Helligkeitssensor dann Werte zwischen 0 und ca. 20190 - entspricht 0-7,8V.

Funktionsweise:

Die Schaltung benutzt 9V als Versorgungsspannung, die aus den 24V Anschlussspannung über einen kleinen Spannungsstabilisator generiert wird. Aus den 9V wird einmal die Schwellspannung (linker Ast) erzeugt. Diese dient dazu festzulegen, ab welcher Messspannung der Differenzverstärker anfängt zu arbeiten. D.h. Messspannungen, die kleiner als diese Schwellspannung sind, erzeugen am Ausgang des Differenzverstärkers kein Signal (0V). Die Messspannung wird ebenfalls über einen Spannungsteiler erzeugt. Allerdings ist der eine Widerstand ein variabler, von der Helligkeit abhängender, Fotowiderstand. Wer genau hinschaut erkennt, dass der Fotowiderstand mit einen Vorwiderstand belastet wird. Dieser dient dazu, die höchst mögliche Spannung (bei voller Sonneneinstrahlung) nach oben hin zu begrenzen. Dies ist notwendig, da der benutzte Verstärker (LM258) bei Vollausschlag nicht die volle Versorgungsspannung erreicht, sondern nur ca. 7,8V. Deshalb macht es keinen Sinn, Messspannungen zu erzeugen, die größer 7,8V sind. Die Messspannung und die Schwellspannung werden jeweils durch einen Impedanzwandler vom Spannungsteiler entkoppelt. Nach den Impedanzwandlern folgt der Differenzverstärker, der die Schwellspannung von der Messspannung abzieht. Der Verstärkungsfaktor wurde hier auf 1,8 gewählt, kann aber nach Bedarf vergrößert werden, um die Empfindlichkeit in den dunklen Bereich zu verschieben. Bei Verkleinern des Verstärkungsfaktors wird die Empfindlichkeit in den hellen Bereich verschoben.

Die folgende Schaltung besteht aus folgenden Bauelementen:

• 1x Feinsicherung 100mA
• 1x 330nF vor dem 78l09
• 1x 100nF nach dem 78l09
• 1x 78l09 (Spannungsregler)
• 2x 10 kOhm
• 1x 15 kOhm
• 1x 1,4 kOhm
• 1x Fotowiderstand T906022
• 2x 100 kOhm
• 2x 180 kOhm
• 2x LM258 Verstärker
• 1x Zener-Diode ZD 10V (zur Absicherung des SPS-Einganges)