Instrumentenbeleuchtung Dimmer - Funktion und Erweiterung

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 :).

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
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Spannungsverlauf bei minimaler Helligkeit
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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
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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 !!!)
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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.

:!: :!: :!:
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
:!: :!: :!:
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.
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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 :!: wenn beide Kanäle parallel geschalten sind.
Damit ergibt sich bei 14V und 5 A nur 0,5 Watt :!: 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 :!: :!: :!:. 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 :!: 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.

:!: :!: :!: 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 :!: :!: :!:

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
:!: :!: :!:
Dabei ist immer zu beachten dass eine an die Last angepasste Sicherung eingebaut wird
:!: :!: :!:.
Bei Kurzschluss werden Temperaturen von 150 °C :!: 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 :!: 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 :!:

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.
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Beispiel 2 … für Lasten, die an Masse liegen und Plus eingeschalten wird
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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 click.gif 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. click.gif

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

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#1

Hallo,

sehr interessante Infos auf dieser Seite. Die Facelift-Dimmer sind als Ersatzteil leicht (und gebraucht auch günstig) zu bekommen. Daher dachte ich, ehe ich was eigenes bastele, nehm’ ich doch einfach solche als Dimmer für die LED-Beleuchtung in meinem Wohnmobil.

Um dazu die Belegung des Steckverbinders zu ergründen, habe ich mir die Platine genauer angeschaut. Ergebnis ist, dass das eingesetzte IC mit an Sicherheit grenzender Wahrscheinlichkeit kein BTS736 ist. Eher schon könnte es ein BTS730 (1 fach Smart High Side Power Switch) sein, sicher bin ich mir allerdings nicht. Dazu würde aber das Platinenlayout passen. Sollte dem so sein, wären die technischen Daten natürlich auch etwas andere:

  • On-Widerstand: 70mOhm (bei 25 Grad)

  • Nennstrom 3A (ergibt dann 0,5 … 1W Verlustleistung, was ohne besondere Kühlung geht)

  • Strombegrenzung bei ca. 20A; auch sonst gegen fast alles geschützt

  • … mehr im Datenblatt

In der Praxis sind diese Unterschiede nur wichtig, wenn man über 3A Strom braucht. Dann sollte man einen der vorgeschlagenen Booster dran bauen…

Grüße von Horst

#2

Inzwischen habe ich einen solchen Dimmer gebraucht erstanden und das Gehäuse mal geöffnet. Bei dem 20-Füßler handelt es sich in der Tat – wie ich bereits vermutet hatte – um einen BTS730.

Die Anschlüsse des Dimmers ist die Dreierreihe (die zwei anderen Anschlüsse sind für die Leuchtweiteneinstellung). Wenn man den Dimmer mit der Platine nach oben legt, schließt man an dieser Dreierreihe von oben nach unten an:

  1. Oben: Ausgang (Pluspol zur Leuchte)

  2. Mitte: Eingang (Pluspol vom Schalter der Leuchte)

  3. Unten: Masse (Minuspol der Spannungsversorgung)

Da ich das Teil nicht mit seinen zwei Einstellrädern sichtbar einbauen wollte, habe ich es für mein WoMo wie folgt umgebaut:

  • Das Poti entfernt und über ein 3poliges Kabel ein 25kOhm-Poti extern angeschlossen.

  • Um den Einstellbereich etwas nach unten zu erweitern, den Widerstand zwischen dem Masse-Ende des Potis und Masse überbrückt.

  • Nur das externe Poti sichtbar in ein kleines rundes Loch eingebaut, den eigentlichen Dimmmer hinter einer Blende versteckt

Grüße von Horst

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