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Instrumentenbeleuchtung Dimmer - Funktion und Erweiterung

Bild von hoernchen

Da es im Forum immer wieder diverse Fragen zur Instrumentenbeleuchtung gibt habe ich hier mal eine Funktionsbeschreibung für den Dimmer der Instrumentenbeleuchtung. Dazu Tipps zur externen "Verstärkung" um grössere Lasten zu dimmen.
Für das Baujahr 1999 habe ich den Lichtschalter zerlegt und die Arbeitweise des eingebauten Dimmers für die Instrumentenbeleuchtung ergründet. Für die SGA Modelle ab 2000 bin ich mir sicher, dass auch dieser Dimmer nach dem selben Prinzip arbeitet Smile.

Arbeitsweise (BJ 1999) ...
Der Dimmer liefert am Ausgang Klemme 58b ein pulsweitenmoduliertes Rechteck Signal. Je breiter die Impulse, desto heller leuchten angeschlossene Lampen.

Spannungsverlauf bei maximaler Helligkeit
Spannung Instrumentenbeleuchtung 1

Spannungsverlauf bei minimaler Helligkeit
Spannung Instrumentenbeleuchtung 2

Tip Wink
Ein normales Multimeter zeigt beim Messen nur einen Mittelwert für die Spannung an.

Aufbau des Dimmers im Lichtschalter Bj 1996 - 2000
Die Platine selbst
Elektronik Lichtschalter BJ 1999

Der Dimmer besteht im wesentlichen aus dem integriertem Schaltkreis U6083B, einem MOSFET Leistungstransitor 15N05 und dem 47K Potentiometer für das Einstellen der Helligkeit.
Hier die Grundschaltung des U6083B aus dem Datenblatt
(das ist NICHT die tatsächliche Schaltung des SGA Dimmers !)
Dimmer IC Bj 1999

Der U6083B erkennt Kurzschlüsse an der Last über den widerstand Rsh und auch der maximale Strom lässt sich damit einstellen. Im Fehlerfall wird die Last abgeschalten.

Der Leistungstransistor 15N05 ist ein MOSFET Schalttransistor für maximal 10 A Dauerstrom bei 50V. Der Impulsstrom des 15N05 beim Einschalten der Last darf bis zu 60A ! betragen.

Exclamation :!: Exclamation
Die tatsächliche Verlustleistung - abzuführende Wärme - des Dimmers wird bestimmt durch den Einschaltwiderstand des Leistungstransistors und den fließenden Strom für die Last. Die maximale Belastung und Erwärmung ist daher bei voller Helligkeit der angeschlossenen Lampen. Da ist die Last praktisch dauernd eingeschalten
Exclamation :!: Exclamation
Im Gegensatz dazu ist bei einem normalen, analogen Spannungsregler die Erwärmung am grössten wenn die minimale Ausgangsspannung an der Last eingestellt ist.

Für unseren Dimmer Bj 1999 bedeuted das praktisch...
Der 15N05 hat 0,15 Ohm Einschaltwiderstand. Bei 14V und angenommenen 5 A Strom ist die Verlustleistung nur 3,75 Watt. Das ist im Vergleich zu 70 W Last relativ wenig!
Darum kann der Kühlkörper für den Transistor klein bleiben.

Aufbau des Dimmers ab BJ 2000
Diesen Dimmer habe ich nicht selbst zerlegt. Daher schliesse ich anhand von sharibos Foto auf das Funktionsprinzip.
Reglerleuchtweitenregulierung/Instrumentenbeleuchtung

Der Dimmer besteht im wesentlichen aus dem integriertem Schaltkreis BTS736. Das Ist ein 2 fach Smart High Side Power Switch. Das Teil kann 7.3 A Dauerstrom bei bei 41V schalten, es ist für alle Lasten (Lampen, Motoren, Relais) geeignet und gegen Überlast und hohe Temperaturen geschüzt.

Der BTS736 hat einen Einschaltwiderstand von nur 0,02 Ohm Exclamation wenn beide Kanäle parallel geschalten sind.
Damit ergibt sich bei 14V und 5 A nur 0,5 Watt Exclamation Verlustleistung. So kommt der BTS736 leicht ohne Kühlkörper aus. Laut Datenblatt ist die maximale Verlustleistung bei 85 °C
2W - das entspricht einer Last von 10A.

Wink Praktische Tips zu den im SGA verbauten Dimmern

für Baujahr 1999....ausprobiert
Die Stromversorgung erfolgt über den PIN 11 des Lichtschalters. PIN 11 (2,5mm2 rot, Gelb) ist direkt mit der Batterie verbunden - OHNE SICHERUNG Exclamation :!: Exclamation. Die Kurzschlussicherung erfolgt im Dimmer wie bereits besprochen. Bei Kurzschluss am Ausgang des Dimmers wird abgeschalten. Nach Beseitigen des Kurzschlusses und Aus- und Einschalten sollte der Dimmer wieder normal funktionieren.
Die Belastung des Dimmers sollte Dauerbetrieb nicht mehr 3A Exclamation betragen dabei wird der Kühlkörper des Leistungstransistors 55 °C heiss - gemessen ohne Schaltergehäuse - freie Umgebung. Wenn zusätzliche Lasten an die Instrumentenbeleuchtung (Kl58b) angeschlossen werden sollte bei voller Helligkeit unbedingt die Erwärmung des Lichtschalters geprüft werden.
Im eingebauten Zustand geht das leicht wenn die linke Luftdüse entfernt wird.
Wird der Dimmer des Lichtschalters stark belastet kommt es zum Pulsieren der angeschlossenen Lampen.

Exclamation :!: Exclamation Grossverbraucher an der Instrumentenbeleuchtung (Kl58b) haben eigene Dimmerschaltungen eingebaut - z.B. das Kombiinstrument.

Baujahr 2000 und folgende ?..... Hier habe ich keinen Dimmer zum ausprobieren.
Der Dimmer ist im Gegensatz zu BJ 1999 über 2 Sicherungen angeschlossen. Sicherung Pos. 28 - 3A im Sicherungshalter und Sicherung Pos. 58 - 10A in der Multifunktionseinheit.
Ich kann leider aus dem Schaltplan nicht erkennen welche der beiden Sicherungen den Stromkreis für die Instrumentenbeleuchtung absichert.

Schaltungen um den Dimmer zu verstärken.....

Wink Nachbau auf eigenes Risiko Exclamation :!: Exclamation

Hab mir aber die Mühe gemacht die Schaltungen mal schnell praktisch auzubauen und zu testen.
Allgemeines...
Für die Versorgung der zusätzlichen Lasten ist zusätzlich 12V notwendig. Das kann Dauerplus Kl 30 oder auch ein geschaltenes Plus z.B. Kl 15 sein
Exclamation :!: Exclamation
Dabei ist immer zu beachten dass eine an die Last angepasste Sicherung eingebaut wird
Exclamation :!: Exclamation.
Bei Kurzschluss werden Temperaturen von 150 °C Exclamation erreicht und auch die Verkabelung stark belastet !

Die von mir vorgeschlagenen Schalter sind normalerweise kurzschlussfest. Aber sie sollten STARK ÜBERDIMENSIONIERT werden damit die Eigenerwärmung so gering wie möglich bleibt.
Beispiel....
Der BTS 141 ist für 12 A ausgelegt, die eingebaute Strombegrenzung spricht aber erst bei 25A Exclamation an. Bei 3A Last wird das Teil gerade mal warm - OHNE KÜHLKÖRPER - der Dimmer im Lichtschalter wird 55 °C warm.

Dimensionierung....
Für die Erwärmung der Schalter ist der Widerstand des Schalters im eingeschaltenen Zustand und der durch den Schalter fliessende Strom massgebend.

Die Berechnung erfolgt nach der Formel

P = Ron x I Quadrat..... Leisung = Widerstand x Strom zum Quadrat

Standarddimmer mit 0,15 Ohm...
0,15 Ohm x 3A x 3A = 1,35 Watt

BTS 141 mit 0,028 Ohm
0,028 Ohm x 3A x 3 A = 0,252 Watt Exclamation


Die in den Beispielen verwendeten Teile BTS 141 und BTS 426 sind leider auch schon ältere Typen, die auf Grund der neuen RoHS Richtlinien nicht mehr produziert werden aber noch erhältlich sind.
....Meine Bastelkiste ist leider nicht Up-ToDate.
Sie können aber durch aktuelle, FUNKTIONSKOMPATIBLE Teile mit mehr oder weniger Leistung ersetzt werden. Die Teile kosten ca. 3...15 euro.
Wichtig ist, das die ausgewählten Teile "ingelligente Schalter" sind, die über entsprechende Schutzschaltungen (Kurzschluss, Temperaturen, Unterspannung) verfügen.

NORMALE MOSFET-LEISTUNGSTRANSISTOREN SIND NICHT GEEIGNET - es fehlen die Schutzschaltungen.

Aufbau...
Wie in den Beispielen gezeigt können die wenigen Teile "fliegend" verlötet werden. Dann mit der gewünschten Last ausprobieren und die Erwärmung der Leistungsschalter kontrollieren.
Dazu wird der Eingang (Kl 58b) einfach auf 12V gelegt.
Die einzelnen Anschlüsse dann mit Schrumpfschlauch isolieren und anschliessend mit einem grossen Schrumpfschlauch den gesamten teil einkapseln - DAS GEHÄUSE DER LEISTUNGSSCHALTER MUSS UNBEDINGT ISOLIERT SEIN UM KURZSCHLÜSSE ZU VERHINDERN - Das ist auch zu beachten wenn Kühlkörper verwendet werden.

Diefolgenden Schaltungen könne auch statt Relais für andere Zwecke verwendet werden...
Der Vorteil ist - sie schalten lautlos.

Beispiel 1 ...... für Lasten, die an Plus liegen und auf Masse geschalten werden
Der 10k Ohm Widerstand ist zur Strombegrenzung am Schaltereingang.
Low Side Schalter Aufbau
Low Side Schalter Innenleben

Beispiel 2 ...... für Lasten, die an Masse liegen und Plus eingeschalten wird
High Side Schalter Aufbau
High Side Schalter Innenleben

Für weitere Schaltungsdetails und andere Anwendungen bitte die Datenblätter der Hersteller und Applikationsbeispiele zu Rate ziehen....

Wink Tip .... Diese Schaltung 2 lässt sich auch zur Reparatur der Kombiinstrument-Beleuchtung BJ 1999 verwenden. Siehe http://www.sgaf.de/viewtopic.php?p=295582#295582.... Dazu den Leistungstransistor Q37, den Leistungswiderstand und R41 entfernen. Dann die Schaltung zwischen Anschluss 13 (Kl 15), Anschluss 12 (kl 58b) und den Lampen einbauen - und es kann wieder gedimmt werden.

Derzeit verfügbare Bauteile bei z.B. http://www.reichelt.de/

Lowside Schalter...
BTS141 60V 12A 0,028 Ohm 2,50 Euro

Highside Schalter...

BTS409 34V 2,3A 0,200 Ohm 1,65 Euro
BTS432 42V 11A 0,038 Ohm 3,25 Euro
BTS442 60V 21A 0,018 Ohm 4,30 Euro
BTS555 42V 158A 0,003 Ohm 7,7 Euro


Bei Unklarheiten und für Änderungswünsche bitte um eine pn Wink

ansonst...
gutes Gelingen

hoernchen


SGA-Stichworte: PWM

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