Tradfri GU10 zum eigenen zigbee-Controller umbauen

Nicht immer lässt sich eine Lampe finden, die eine Leuchtmittel-Aufnahme hat, um smarte Leuchtmittel in E27, E14 oder GU10 aufzunehmen. Mit dieser Anleitung lässt sich mit ein wenig Platz in der Lampe selbst ein zigbee-Controller bauen, mit dem so ziemlich jede dimmbare LED-Lampe im Niedrigvolt-Bereich (deutlich weniger als 50V) smart gemacht werden und mit dem zigbee-Standard in HUE eingebunden werden kann.

Die Idee funktioniert wie folgt: Wir benötigen ein HUE-kompatibles zigbee-Modul, einen DC/DC-Spannungswandler, der 3,3V Versorgungsspannung für das zigbee-Modul bereitstellt, einen MOSFET, um die Leistungssteuerung auf Basis des zigbee-Steuersignals zu übernehmen.

Folgende Komponenten werden benötigt:

Den DC/DC-Spannungswandler benötigen wir, um unser zigbee-Modul mit 3,3V versorgen zu können. Wichtig ist, dass das Modul mit der Eingangsspannung der Lampe, in der wir die Schaltung verwenden wollen, zurecht kommt. D.h. die Eingangsspannung liegt deutlich höher als 3,3V, liegt meistens zwischen 5 Volt und ca. 50 Volt.

Das zigbee-Modul ist an der Bridge angelernt, dies kann erfolgen, sobald das Modul mit Strom versorgt wird. Das Zurücksetzen und das Einbinden des Moduls erfolgt weiterhin wie in der Original-Lampe. Das Besondere: Das Modul hat einen Steuerausgang, über den die Helligkeit gesteuert werden kann.

Der Steuerausgang des zigbee-Moduls wird am MOSFET angeschlossen und dieser regelt wie ein Wasserhahn, wieviel Strom fließen kann und damit die Helligkeit der Lampe. Auch hier gilt auf die Arbeitsspannung zu achten, bei diesem Bauelement außerdem auf die maximale Leistung in Watt, d.h. die Leistung der Lampe, die gesteuert werden soll.

Eine fertige Deckenlampe mit einem Spannungswandler/Transformator und einer LED-Lampe steuern wir smart, wenn wir zwischen Spannungswandler und die Lampe unsere Schaltung „hängen“.

Aber wo bekommen wir ein zigbee-Modul hierfür her? Ausbauen. Aus einer IKEA Tradfri GU10-Lampe.

Schritt 1: Ausbau des zigbee-Moduls

Der Ausbau des zigbee-Moduls dauer nicht lange: Zunächst die Plastikabdeckung an der Front aushebeln, die zwei sichtbaren Lötpunkte lösen und die vollständige Hauptplatine nach oben rausziehen, die Platine ist nicht weiter verschraubt oder befestig.

Schritt 2: Schaltung planen

Die oben beschrieben Schaltung und die dazugehörige Verkabelung muss geplant und aufgebaut werden.  Für die Schaltung benötigen wir den Spannungswandler und ein MOSFET:

DC/DC Spannungswandler OKI 78SR 3.3V zigbee-Modul

MOSFET IRLB8721 für die Spannungssteuerung

In diesem Fall sind die beiden Bauelemente dafür ausgelegt, die Lampe mit 24 Volt Betriebsspannung und einer Leistung von 15 Watt zu schalten.

Die Schaltung sieht in Theorie wie folgt aus:

Anschlussplan für eigenes zigbeemodul

Im Schaltplan sieht man deutlich, dass die „-„-Leitung der Lampe durch unsere Schaltung „geschleust“ wird und damit die smarte Steuerung erfolgt. Die Betriebsspannung für über den OKI 78SR bereitgestellt, die Leistungssteuerung übernimmt ein IRLB8721.

Das Betriebsrisiko der Schaltung ist recht gering, da wir uns im Niedrigvolt-Bereich bewegen. Dennoch sollte natürlich sauber gearbeitet werden, um Kurzschlüsse u.ä. zu vermeiden.

Schritt 3: Eigene Platine zur Verkabelung aufbauen

Für den Aufbau der Schaltung können wir die Komponenten direkt und ohne Platine mit Kabeln verlöten und isolieren oder wir verwenden alternativ eine eigens dafür aufgebaute Platine, die auch mit Buchsenleisten und Stiftleisten an den Komponenten flexibel ist. D.h. die Komponenten können flexibel ausgetauscht werden, um z.B. die Arbeitsspannung zu erhöhen. Das gezeigte Beispiel ist eine Testplatine, die sicherlich sauberer gelötet werden kann, aber sie zeigt die Funktionsweise. Auf der einen Seite wird die Eingangsspannung angelegt, auf der anderen Seite erhält man am Ausgang die smart über das zigbee-Modul geregelte Aussgangsspannung.