Het dimmen van TL-verlichting in aquaria

 

 

 

 

 

Door: Rene Heuker, Tolbert

 

 

 

 

 

 

 

 

gezelschapsbak
mijn gezelschaps aquaria

 

 

 

 


 

 

Inleiding
Tot enkele jaren geleden werden er voornamelijk conventionele TL's toegepast. Conventionele TL's werden gebruikt in combinatie met een smoorspoel en een starter. Bij het inschakelen van de TL knipperde de TL enkele seconden alvorens de TL constant brandde. Dit knipperen werd veroorzaakt door de starter die bij het inschakelen van de TL de stroom in het circuit een aantal keren kortsloot en weer onderbrak. Hierdoor werd een hoge inductiespanning opgewekt door de VSA-spoel. Deze hoge inductiespanning was noodzakelijk om het proces van gas-ontlading (in de TL) op gang te brengen. Eenmaal op gang gebracht lichtte de TL op en was de starter niet meer actief.

Convertioneel voorschakelapparaat

 

Een nadeel van het conventionele TL systeem was:

·  knipperende TL bij het opstarten

·  knipperende TL wanneer de starter defect was

·  knipperende TL wanneer de gasontlading niet meer goed wilde opstarten

·  veel slijtage aan de TL

·  veel warmteontwikkeling in de VSA

·  een externe condensator nodig voor verplichte optimale netbelasting

·  een starter was nodig om de TL te starten

·  lamp brandde op 50Hz hetgeen voor veel dieren hinderlijk is

·  snel wisselende netbelastingen waren hinderlijk zichtbaar in het licht

 

 

 

 

 Electronisch voorschakelapparaat

EVSA
Een aantal fabrikanten hebben veel geld geļnvesteerd in het ontwikkelen van een goed (dimbare) Electronisch VoorSchakelApparaat (EVSA). Hierbij zijn ook een aantal andere nadelen onder de loep genomen en sterk verbeterd ten opzichte van de conventionele VSA's.

 

Een aantal verbeteringen zijn :

·  geen knipperende TL bij het opstarten

·  lager energieverbruik

·  hoger rendement (minder warmteontwikkeling)

·  buizen werken op een hogere frequentie (geen 50Hz flikkering)

·  buizen gaan langer mee

·  lichtintensiteit is onafhankelijk van de netbelasting

·  stroomnet wordt optimaal belast, geen condensator nodig

·  dimcircuit kan eenvoudig geļntegreerd worden

 

 

 

 

EVSA uitvoeringen
Al met al heeft het toepassen van een EVSA ten opzichte van een conventionele VSA veel voordelen. Echter een EVSA is vele malen duurder in aanschaf dan een conventionele VSA. Ook de kans op een defect van een EVSA is veel groter vanwege de complexe toegepaste elektronica.

EVSA's zijn verkrijgbaar in verschillende uitvoeringen :

·  niet dimbaar; dimfunktie is NIET geļntegreerd en de ESVA

·  analoog dimbaar; deze maken gebruik van een 1-10VDC stuurspanning om de TL te dimmen

·  digitaal dimbaar; deze maken gebruik van een digitaal stuursignaal (DALI) om de TL te dimmen.

 

 

 

 

Dimmable EVSA
Het dimmen van een TL is een lastige aangelegenheid en wordt verzorgd door speciaal ontwikkelde elektronische voorschakelapparaten ookwel dimmable-EVSA genoemd.

Er zijn verschillende dimmable-EVSA op de markt, de meest eenvoudige is de analoge dimmable EVSA. Het dimmen wordt hierbij geregeld door middel van een stuurspanning. Een stuurspanning wordt aangeboden aan de EVSA. Deze zet de aangeboden stuurspanning om in een lichtintensiteit van de TL. Het uiteindelijke intensiteitsbereik van de TL wordt bepaald door de toegepaste EVSA. Sommige merken hebben een lichtintensiteitbereik van 25%-100%, andere merken gaan van 5%-100% of zelfs van 3%-100%. O.a. Osram brengt dimmable-EVSA op de markt die gaan van 1%-100%, hetgeen deze types erg geschikt maakt voor toepassing boven het aquarium.

Dimbaar electronisch voorschakelapparaat

 

 

 

 

Zoektocht
Tot zover een stukje algemene techniek, verder wil ik een stuk vertellen hoe ik ertoe gekomen ben een TL-dimmer te bouwen. Begin 2005 ben ik driftig op zoek gegaan naar een betaalbare, kwalitatieve en moderne TL-dimmer.Echter een produkt wat aan mijn wensen voldeed was simpelweg niet te vinden. Avonden lang ben ik bezig geweest te zoeken naar een bestaande en betaalbare oplossing, maar tevergeefs. Uiteindelijk heb ik besloten zelf een ontwerp te maken. Gelukkig heb ik goede opleiding gehad en ervaring met ontwerpen van schakelingen en schrijven van programma's.

Uit alle verzamelde informatie bleek dat er nog wel verschil zit in de kwaliteit van de EVSA apparatuur van verschillende fabrikanten. Sommige EVSA kunnen niet verder dimmen dan 30%, terwijl andere tot 5% of 3% kunnen komen. Het blijkt dat met de EVSA van Osram (http://www.osram.nl) tot 1% kan dimmen, uitstekend geschikt dus. Mijn voorkeur gaat dan ook uit naar de voorschakelapparatuur van Osram, wel iets duurder, maar erg goede kwaliteit.

 

 

 

 

Gestelde eisen
Gezien de grote voordelen van een electronisch VSA stond voor mij vast dat de dimmer die ik wilde, moest werken met een dimmable EVSA, en niet met conventionele voorschakelapparatuur. Een aantal andere voorwaarde ik aan de dimmer stelde waren dat ik geen losse voedigsadapter wilde en ook geen losse timer of schakelklok. Alles moest geļntegreerd zijn in hetzelfde apparaat. Verder moest het ontwerp geschikt zijn voor toekomstige uitbreidingen of specifieke individuele aanpassingen. Ook wilde ik vanuit hetzelfde apparaat CO2 kunnen in- en uitschakelen of nachtverlichting kunnen in- en uitschakelen. Natuurlijk had dit laatste ook gekund met losse schakelklokken, maar het is natuurlijk veel mooier dit te regelen vanuit hetzelfde apparataat. Met deze voorwaarden ben ik gaan zoeken naar een oplossing en trof daarbij een schakeling aan op http://www.voti.nl, deze was gebouwd rond een microprocessor van MicroChip. Denkend aan de andere gesteld eisen omtrent uitbreidbaarheid leek de keuze voor een microprocessor oplossing helemaal zo gek nog niet.

 

ProtoType
Al snel was de keuze gevallen op de 16F628 processor, deze heeft voldoende functionaliteit en, niet geheel onbelangrijk,  deze chip kan ik zelf programmeren. Na wat testopstellingen had ik al snel een prototype gebouwd en heb hier ruim een jaar mee gedraaid zonder enkel probleem. Ik ben erg tevreden met het apparaat en geniet vooral s'avond van een rustige zonsondergang in mijn aquarium. De vissen zijn altijd erg rustig en hoeven nooit te schrikken van in- of uitschakelende verlichting.

prototype

 

 

 

 

Produktie versie
Inmiddels heb ik meerdere aquaria en wil ik voor een nieuwe bak ook weer dimbare verlichting, dus moest ik weer een nieuw apparaat bouwen. Gezien er op de markt nog steeds weinig op dit gebied te verkrijgen is en ik best andere aquarium liefhebbers wil helpen door mijn ontwerp beschikbaar te stellen heb ik besloten een produktietype te bouwen. Hierin heb ik meteen rekening gehouden met extra uitgangen voor individuele wensen. De behuizing moest compacter dat het prototype en de schakelklok moest aan de voorzijde worden ingebouwd. Bij het prototype had ik de schakelklok aan de bovenzijde ingebouwd, maar in de praktijk is dit niet handig omdat de module ik een kast wordt geplaatst is het veel handiger deze aan de voorzijde in te bouwen. De schakelklok zelf wordt uit een digitale schakelklok van de Gamma gehaald. Ook wilde ik nu gewoon professioneel een printplaat laten maken zodat het een veilig en betrouwbaar apparaat zou worden.

 

 

 

 

Schema en printontwerp
Met het softwarepakket Eagle (gratis te krijgen op http://www.cadsoft.de) heb ik een schema gemaakt en daarvan een print ontworpen.

 

 

 

 

schema

print

 

 

 

 

Het resultaat
Het printontwerp is vervolgens gecontroleerd op veiligheid, met name de scheiding tussen de 220 V en de rest. Daarna heb ik een serie printen laten maken bij Print Service Dordrecht (http://www.psd.nl). Voor geinterreseerden is is het print-ontwerp als Eagle .BRD-file hier te downloaden : tl-dimmer.zip

 

Om het geheel compleet te maken is er een compacte behuizing (9.5 cm breed X 4.5 cm hoog X 13.5 cm diep) uitgezocht  waarin alles netjes  ingebouwd kon worden. Ook de afwerking aan de buitenkant is een fraai geheel geworden.

 

tl dimmer

tl dimmer front

 

 

Handleiding van de timer/module

 

Al met al is het een leuke betaalbare timer/dimmer geworden, met extra functionaliteit standaard. De verkoopprijs van de timer/dimmer is toch iets hoger geworden dan ik graag had gezien. Maar met de bouwkosten van ronde de 60 euro toch redelijk betaalbaar en nog steeds voordeliger dan alternatieven met dezelfde functionliteit. Helaas komt daarbij nog het bedrag welke voor een EVSA betaald moet worden. De richtprijs voor een EVSA van Osram (de betere) is rond de 60 a 70 euro, afhankelijk van aantal TL's dat aangesloten moet worden. Ook zijn er EVSA verkijgbaar voor T5 en Halogeen verlichting, dus dat hoeft geen probleem te zijn.

Mocht je interresse hebben in dimmer of EVSA, of gewoon wat meer willen weten over het ontwerp dan kun je kontact opnemen met Rene Heuker

 

 

 

Tot slot, de Flora-mate dimmer
Eerlijkheidshalve moet ik nog vermelden dat er inmiddels toch een alternatief op de markt is gekomen van Flora-mate (http://www.flora-mate.nl/site/dimmer.html). In tegenstelling tot mijn dimmer is hierbij een externe voedingsadapter gebruikt (wel meegeleverd) en is er ook een externe schakelklok vereist. Verder schakelt de Flora-mate niet de TL werkelijk uit, zodat hiervoor nog steeds een schakelklok nodig blijft. Het voordeel van de Flora-mate is dat er 4 EVSA kunnen worden aangesloten, terwijl mijn module maar voorziet in maximaal 2. Gezien de kosten van de EVSA’s denk ik dat de meeste gebruikers gewoon met een enkele dimbare EVSA kunnen volstaan.

 

flora-mate dimmer

 

 

 

 


 

 

 

 

 

cichlidenbak

dwerg cichliden aquarium

 

 

(c) 2006 R.G.Heuker