Симисторный диммер схема. Регулятор мощности от пылесоса
К использованию диммера прибегают, чтобы регулировать интенсивность света от лампы накаливания или другого прибора. Специальное электронное устройство позволяет гораздо меньше платить за электроэнергию и отсрочивает выход светильников из строя. Зная, как функционирует электрика и работает паяльник, диммер можно собрать своими руками.
Виды диммеров
Электронные устройства для регулировки яркости света создаются по нескольким параметрам. Главное, что отличает диммеры друг от друга, – это тип исполнения. Согласно ему, регуляторы интенсивности света бывают:
- модульными, то есть используемыми в распределительном щитке, находящемся в коридоре или подъезде;
- сопряжёнными с выключателем, который монтируют в специальную коробку и заставляют работать нажатием кнопки;
- моноблочными, применяемыми вместо выключателя.
Последний вид электронных устройств - моноблочные диммеры - делят на типы в зависимости от способа управления. Поэтому регуляторы света ещё подразделяют на следующие устройства:
- поворотные (снабжены ручкой, которая, если направлена влево, то выключает свет, а когда повёрнута вправо, увеличивает интенсивность освещения);
- поворотно-нажимные, действующие так же, как обычные поворотные, но отличающиеся тем, что включают свет только после лёгкого нажатия на ручку;
- клавишные, представляющие собой устройства, одна часть которых ответственна за подачу и отключение света, а вторая - за уменьшение и увеличение его яркости.
Существенную роль в выборе диммера играет и вид лампы, свет от которой надо отрегулировать. Например, лампы накаливания принято оснащать простыми электронными устройствами, осуществляющими свою задачу путём изменения напряжения. Стандартные диммеры неплохо подходят и галогенным лампам, подключаемым к источнику электричества с напряжением 220 В.
Если нужно регулировать подачу света от галогенной лампы, функционирующей на напряжении 12 или 24 В, то придётся использовать более сложное устройство. Желательно, чтобы диммер для такого осветительного прибора работал вместе с понижающим трансформатором. Если же устройство для преобразования тока обмоточное, то рекомендуется применять диммер, маркированный буквами «RL». А вместе с электронным трансформатором разумнее использовать регулятор с пометкой «C».
Лампы со светоизлучающими диодами требуют применения регулятора интенсивности света особого вида, то есть устройства, модулирующего частоту тока импульсно. Для энергосберегающей или люминесцентной лампы подобрать диммер непросто. Наиболее приемлемым вариантом считается диммер, в чью схему включён электронный пускатель.
Простой регулятор света
Легче всего ввести в эксплуатацию диммер, функционирующий с динистором и симистором. Первое устройство - это полупроводниковый прибор, осуществляющий свою задачу несколькими путями. Другими словами, динистер выглядит как два соединённых диода, расположенных напротив друг друга. А симистер представляет собой усложнённый тиристор, начинающий пропускать ток в момент подачи на электрод тока управления.
Кроме динистера и симистера, схема простого регулятора света включает резисторы - постоянный и переменный. Вместе с ними также используются несколько диодов и конденсатор.
Принцип работы
Диммер действует особым образом. Процесс запускается после включения системы, когда в цепь заряда поступает переменное напряжение. При наступлении положительного полупериода синусоидального напряжения по резисторам и одному диоду проходит электрический ток, дающий заряд конденсатору. Как только напряжение на этом элементе возрастёт до показателя пробоя динистера, ток начнёт течь сначала по динистеру, а затем по управляющему электроду триака.
В результате прохождения тока по всем точкам цепи открывается триак. Ступенчато соединённые с ним приборы освещения подключатся к сети и подают лучи. Закрытие симистора происходит во время прохождения синусоидального напряжения через нуль. На момент открытия триака влияет показатель активного сопротивления в цепи заряда. Уменьшая или увеличивая это значение, можно замедлять или ускорять процесс открытия симистора в любой полупериод. Это ведёт к плавному изменению интенсивности подачи световых лучей.
Создание диммера своими руками
К изготовлению регулятора яркости света приступают после тщательного разбора схемы диммера, которая почти всегда одна и та же. Изменения могут быть обусловлены только включением дополнительных элементов, делающих работу устройства более отлаженной, когда напряжение низкое или нужно придать размеренности регулированию интенсивности света.
Схема диммера
На параметры элементов схемы влияет фирма-производитель устройства, но на работе диммера это особо не отражается. В практический проект разрешается включать любые симисторы, но при этом надо учитывать силу нагрузки. Напряжение должно составлять хотя бы 400 В, так как этот показатель, если он мгновенный, может быть равен 350 В.
Выбор компонентов
Для сборки простой схемы, нужны следующие детали:
- триак (допустим, ВТ12–600);
- диак;
- диод (1N4148);
- светоизлучающий диод для информационной системы;
- 2 резистора - переменный (500 кОм)и постоянный (4,7 кОм;
- неполярный конденсатор (0,1 мкф).
Чтобы найти подходящий симистор, следует учитывать, что его мощность рассеивания не может быть меньше интенсивности нагрузки. А конденсатор обязан без проблем функционировать при напряжении в 250 В.
Сборка самодельного устройства
Конструирование диммера представляет собой поочерёдное выполнение следующих действий:
Диммер на симисторе
Если регулятор интенсивности света нужен для прибора, подключённого к сети с напряжением 220 В, то используют диммер, функционирующий по принципу фазового смещения открывания силового ключа. Главным «органом» этого устройства считается RC цепочка определённого номинала. Она включает узел создания импульса управления, симметричный динистор и симистор, который и называют силовым ключом.
Работа схемы с симистором начинается с образования делителя напряжения – «продукта» резисторов R1 и R2. При этом первый резистор, будучи переменным, способствует изменению напряжения в цепочке R2C1. Между R1 и R2 находится динистор DB3, задача которого - реагировать на рост напряжения на конденсаторе C1 и отправлять импульс на симистор VS1. Этот силовой ключ открывается и получает электрический ток, благодаря чему регулирует работу осветительного прибора.
Устройство на тиристорах
Когда на чердаке дома спрятаны детали от уже неработающих телевизоров и иных аппаратов, от покупки симистора можно отказаться. Вместо него, чтобы сделать стандартный диммер, разумнее воспользоваться тиристорами. Схема с применением этих элементов имеет заметное отличие - состоит из множества тиристоров, которые нужны для образования полуволн . Это значит, что к каждому силовому ключу подсоединён отдельный динистор.
Регулирование яркости света диммером на тиристорах начинается с создания цепочки между элементами схемы R5, R4 и R3, которые заряжают ёмкость C1 в период получения положительной полуволны. В результате этого открывается динистор V3, подающий электрический ток на управляющий электрод V1. Затем происходит открытие ключа, которой проводит положительную полуволну через себя. Когда фаза отрицательная, тиристор закрывается, и в действие приходит другой ключ, получающий заряд от цепочки R1, R2, R5.
Это вариант регулирования яркости света не подходит для некоторых осветительных приборов: ламп со светодиодами, люминесцентных источников искусственного света и миниатюрных светильников.
Конденсаторный регулятор яркости света
Конденсаторный диммер используют как альтернативный вариант плавного регулятора света. Это устройство работает благодаря передаче переменного тока в зависимости от объёма ёмкости. Конденсатор большого размера, естественно, пропускает через свои полюса много тока. Обычно светорегулятор такого типа используют для сборки простого ночника, который может светить ярче или приглушённее после нажатия на перекидной переключатель.
Диммер на микросхеме
Микросхема делает разработку и установку электронного устройства элементарными. Благодаря ей диммер, собранный самостоятельно, получается несложным в настройке. Напряжение на управляющем электроде микросхемы образуется в результате работы переменного резистора R2. При этом напряжение выходящего электрического тока может составлять от 12 В до одной десятой доли Вольта.
Выбор готового прибора
Наиболее популярными считаются диммеры, производимые под названием Schneider, Makel и Legrand. Последние электронные устройства создают с мощностью от 300 до 1000 Вт. Обычно при выборе диммера внимание обращают на цену.
К другим важным критериям выбора диммера относят:
- удобство эксплуатации, ведь одним может нравиться клавишное устройство, а другим - регулятор с дистанционным управлением;
- вид устройства, который может как сочетаться, так и не сочетаться с интерьером дома;
- бренд регулятора, так как более известные марки отличаются хорошим качеством и при этом продаются по приемлемой цене.
Диммеры популярной марки Legrand подходят для любых ламп, включая осветительные приборы на 220 и 12 В. Чтобы определить, какой именно регулятор нужен для светильника, требуется воспользоваться следующей формулой: количество лампочек в осветительном приборе умножить на мощность одного источника света. Например, для прибора с 12 лампочками по 12 В подойдёт диммер мощностью не менее 144 В.
Подключение диммера: как правильно?
До подсоединения светорегулятора к сети подбирают схему разводки проводов. Всё-таки диммер можно подключить как самостоятельный элемент управления или устройство вместе с выключателем либо без него. Кроме этого, разрешается монтировать сразу несколько однотипных устройств или использовать комбинацию с проходным выключателем.
Принципиальная схема подключения
Простой вариант монтажа диммера - это его подключение к электрической проводке вместо выключателя, который потребуется просто вытащить из канавки в стене. Этот способ подключения светорегулятора подразумевает ведение фазы на разрыв, а заземление и ноль - напрямую к прибору освещения.
Схема светорегулятора с выключателем
Диммер, сопряжённый с выключателем, обычно устанавливают в спальне. Это объясняется возможностью гасить и включать свет стандартным выключателем, а яркость освещения регулировать, не вставая с кровати. Для этого сам диммер монтируют рядом со спальным местом.
Схема с двумя диммерами
К установке двух светорегуляторов прибегают те, кому нужно контролировать интенсивность света из нескольких точек в комнате. Друг с другом электронные устройства соединяют при помощи перемычки.
С двумя проходными выключателями
Управлять светильником из нескольких участков комнаты позволяют и проходные выключатели.
Подключение к прибору освещения
Если в стене уже проделан канал под провода, идущие от распределительной коробки и лампы, то для подключения диммера остаётся сделать следующее:
- обесточить квартиру, опустив необходимые рычажки в щитке;
- поставить монтажную коробку в проделанную штробу;
- вставить жилы в клеммы корпуса;
- спрятать корпус в канале стены;
- открутить винтики устройства, чтобы прижимные лапки закрепились в монтажной коробке;
- прикрепить рамку, служащую декоративным элементом, закрутить гайку и повернуть колёсико;
- подключить квартиру к электричеству и оценить функционирование диммера.
Видео «Заменя выключателя на светорегулятор»
Правильно работающий диммер можно смело вводить в эксплуатацию. Электронное устройство при необходимости сделает свет в комнате приглушённым, чтобы отдохнуть, или ярким, что позволит заняться работой или почитать книгу.
Так выглядит диммер для ламп накаливания
В этой статье рассмотрим устройство, которое продается в магазинах электротоваров, как регулятор яркости ламп накаливания. Речь идет о диммере . Название произошло от английского глагола “to dim” – темнеть, становиться тусклым. Иначе говоря, диммером можно регулировать яркость лампы накаливания.
При этом замечательно то, что и потребляемая мощность уменьшается пропорционально. Хотя применений у диммера гораздо больше, о чём поговорим в конце статьи.
Простейшие диммеры имеют одну поворотную ручку для регулировки, и два вывода для подключения, и используются для регулировки яркости ламп накаливания и галогенных ламп. В последнее время появились диммеры и для регулировки яркости люминесцентных ламп.
Фактически димер представляет собой выключатель с регулятором яркости, который можно просто подключить вместо клавишного выключателя. Но об этом чуть позже.
Ранее для регулировки яркости ламп накаливания использовались реостаты, мощность которых была не меньше мощности нагрузки. При чем при понижении яркости оставшаяся мощность никак не экономилась, а рассеивалась бесполезно в виде тепла на реостате. При этом никто не говорил о экономии, её просто не было. А использовались такие устройства там, где действительно было нужно только регулировать яркость – например, в театрах.
Так было до появления замечательных полупроводниковых приборов – динистора и симистора (симметричного тиристора). В англоязычной практике приняты другие названия – диак и триак . Эти названия почти вошли и в российскую электронную действительность.
Схема подключения диммера
Схема включения диммера до невозможности простая – проще не придумаешь. Он включается так же, как и обычный выключатель – в разрыв цепи питания нагрузки, то есть лампы. По установочным габаритам и креплению диммер идентичен выключателю. Поэтому установить его можно так же, как выключатель – в монтажную коробку, и установка диммера не отличается от установки обычного выключателя.
Учебник физики за 5-й класс… Но это для последовательности изложения.
Как подключить диммер вместо выключателя
В последнее время люди всё чаще меняют обычные выключатели на диммеры. Поменять выключатель на диммер очень просто. У выключателя два выхода (две клеммы), у диммера тоже две клеммы. Просто подключаем диммер вместо выключателя, используя те же провода, что подключались к выключателю.
Полярность никакой роли не играет. Однако, если с помощью фазового указателя (отвертки-индикатора) вы определили, где фаза, то лучше фазный проводник подключить на клемму L диммера. Просто для порядка.
Включение лампочки через диммер
Единственное условие, которое предъявляет производитель – соблюдать подключение выводов к фазе и к нагрузке. Хотя, как показывает практика, на этом можно не заморачиваться – всё работает хорошо при любом подключении.
Если раньше люстра включалась через двухклавишный выключатель, то через димер все лампочки будут загораться (светиться) одновременно. На одну клемму диммера сажаем фазу, на вторую – два остальных провода.
Виды диммеров
Все диммеры, которые сейчас есть в продаже, можно разделить на 2 группы – поворотные (с регулятором – потенциометром) и электронные, с управлением с помощью кнопок.
При регулировании (диммировании) ручкой потенциометра яркость зависит от угла поворота. И один поворотный димер работает как один выключатель, больше от него добиться невозможно. Я говорю о проходных переключателях, параллельном-последовательном включении, и т.п. Мой не совсем удачный опыт описан на СамЭлектрик в статье .
Кнопочный диммер в смысле гибкости управления более гибок. Можно подключить несколько кнопок в параллель, и управлять диммером из любого количества мест. Конечно, это теоретически, на практике количество мест управления ограничивается 3-4, а максимальная длина проводов – около 10 метров, причем схема может быть критична к помехам и наводкам. Существует также дистанционные диммеры, управляемые по радио- или инфракрасному каналу.
Цена у диммеров с регулятором и с кнопками отличается на порядок, ведь кнопочный диммер (например, диммер Legrand) как правило собран с применением микроконтроллера. Поэтому гораздо более распространены поворотные диммеры , которые мы и рассмотрим ниже.
Существуют также промышленные разновидности диммеров в виде твердотельных реле с управлением резистором, такой вид диммера рассмотрен в статье .
А что там свежего в группе ВК СамЭлектрик.ру ?
Подписывайся, и читай статью дальше:
Устройство диммеров для ламп накаливания
Вот несколько фото конструкций поворотных диммеров.
Устройство диммера Gunsan
Диммер Gunsan – вид со стороны пайки
Устройство диммера Makel
Устройство диммера Makel – вид со стороны пайки
Как видно, устройство диммера весьма простое, но может отличаться у разных производителей. При этом основная разница – в качестве сборки и комплектующих.
Схема диммера на симисторе
Схема симисторных регуляторов яркости в основном везде одинакова, отличается только наличием дополнительных деталей для более устойчивой работы на низких “выходных” напряжениях и для плавности регулирования. Также в схему вводятся детали для снижения уровня помех, выдаваемых димером в сеть.
Схема димера простейшая
Принцип действия схемы таков. Чтобы лампа загорелась, надо чтобы симистор пропустил через себя ток. Это случится, когда между электродами симистора А1 и G появится определенное напряжение (какое – смотри в даташите, можно скачать внизу статьи). Вот как оно появляется.
При начале положительной полуволны конденсатор начинает заряжаться через потенциометр R. Понятно, что скорость заряда зависит от величины R. Умными словами, потенциометр меняет фазовый угол. Когда напряжение на конденсаторе достигнет величины, достаточной для открытия симистора и динистора (см. даташит на динистор), симистор открывается. Иначе говоря, его сопротивление становится очень мало, и лампочка горит до конца полуволны.
То же самое происходит и с отрицательной полуволной, поскольку диак и триак – устройства симметричные, и им все равно, в какую сторону течет через них ток.
В итоге получается, что напряжение на активной нагрузке представляет собой “обрубки” отрицательных и положительных полуволн, которые следуют друг за другом с частотой 100 Гц. На низкой яркости, когда лампа питается совсем короткими “кусочками” напряжения, заметно мерцание. Чего совсем не скажешь про реостатные регуляторы и регуляторы с преобразованием частоты.
При максимальном сопротивлении резистора R1 будет минимальное горение лампы, поскольку симистор будет открываться в конце полуволны, или вообще не откроется.
Альтернативное использование диммера
То, что диммер может только регулировать яркость ламп накаливания – узколобость маркетологов, у него гораздо больше применений.
Диммер – это не только регулятор освещения, его можно использовать как регулятор напряжения вообще, подключая через него любую активную нагрузку – лампу накаливания, паяльник, чайник, утюг. Но главное – максимальная мощность диммера (другими словами – максимальный ток симистора) должна соответствовать нагрузке.
Не факт, что нагрузка при этом будет вести себя адекватно, и не будет подвергаться опасности выйти из строя. Например, попробуйте диммировать свой телевизор) Нет, лучше не надо!
Кроме того, можно например регулировать температуру теплых полов. При этом отпадает необходимость в покупке температурного регулятора, который стоит в 3-5 раз дороже.
Минус – нет обратной связи и защиты от перегрева, но это во многих случаях терпимо. Ведь от люстры тоже нет обратной связи – только через глаза. А от теплого пола – через ноги, не так ли? Ставил диммеры на теплые полы, работают прекрасно много лет.
Симисторы для диммеров. Мануалы
Подобрать симистор для ремонта или увеличения мощности диммера можно по этим даташитам:
/ Даташит, pdf, 183.12 kB, скачан:8909 раз./
/ Даташиты, pdf, 150.55 kB, скачан:11792 раз./
Рассмотрение принципа работы диммера на видео
Товарищ очень толково рассказывает об устройстве диммера:
Регулировать яркость освещения в комнате, где установлена люстра с несколькими лампами накаливания, не представляет труда. Берем выключатель на несколько кнопок и при необходимости включаем либо выключаем часть ламп.
Даже если люстра рассчитана на одну лампу, ее яркость можно изменять в широких пределах увеличивая либо уменьшая подаваемое напряжение. Светодиод работает в очень узком диапазоне напряжения и при его снижении просто гаснет.
Для изменения яркости светодиодных ламп используют диммер, представляющий собой ШИМ-контроллер (контроллер с широтно-импульсной модуляцией мощности).
Принцип широтно-полюсной модуляции (ШИМ)
Изменения мощности питающего напряжения при применении шим-контроллера обеспечивается благодаря подаче на коммутирующий элемент (в случае со светодиодами – полевой транзистор, симистор либо динистор) сигналов с изменяющейся скважностью.
Скважность (S) – соотношение между длительностью импульсов и паузой между ними.
S=T/T1 , где Т – период импульсов, Т1 – период положительного фронта.
В ШИМ-контроллере импульсы следуют с постоянной частотой, изменяется лишь длительность пауз.
Ниже представлена принципиальная схема ШИМ-контроллера:
Увеличение ширины импульса увеличивает время поступления тока через транзистор к нагрузке, следовательно, и пропускаемый ток. Частота следования импульса значительно выше той, которую способен уловить глаз, обычно 100-200Гц, потому мерцания светодиодов мы не ощущаем. Преимущество регуляторов нагрузки на основе ШИМ-контроллеров, значительно более высокий КПД сравнительно с резистивными, поскольку избыточная нагрузка гасится, а не потребляется.
Подключение диммера в схему питания светодиодной лампы
Существует два варианта подключения:
- Схема подключения перед драйвером питания, когда диммируется переменное напряжение;
- Подключение после драйвера питания, с ШИМ-регуляцией постоянного напряжения.
Промышленные варианты диммеров для светодиодных ламп
Тип управления диммером:
- Инфракрасный;
- Радио;
- Стационарный.
Управляемое напряжение:
- 220V.
Диммер, монтируемый вместо выключателя
, с пультом дистанционного управления. Обычно устанавливаются при переоборудовании обыкновенного освещения лампами накаливания на светодиодные ленты.
Диммер, устанавливаемый перед драйвером питания светодиодов на дистанционном управлении с инфракрасным управлением.
Образец с управлением через радиоканал
. В отличие от инфракрасного передатчика, такой пульт способен включить освещение даже с улицы.
Выпускают образцы с механическим либо сенсорным управлением. Есть даже модели, позволяющие управлять освещением с помощью смартфона через WiFi.
Основной недостаток всех устройств – достаточно высокая цена.
Если у вас нет желания переплачивать за ненужные функции, изготовить диммер для светодиодных ламп 220в своими руками совсем не сложно.
Собираем диммер своими руками
Схема на симисторах:
В этой схеме задающий генератор построен на двух симисторах, триаке VS1 и диаке VS2. После включения схемы конденсаторы начинают заряжаться через резисторную цепочку. Когда напряжение на конденсаторе достигает напряжения открытия симистора, через них начинает течь ток, а конденсатор разряжается. Чем меньше сопротивление резистора, тем быстрее заряжается конденсатор, тем меньше скважнось импульсов.
Изменение сопротивления переменного резистора регулирует глубину стробирования в широком диапазоне. Такую схему можно использовать не только для светодиодов, но и для любой сетевой нагрузки.
Подключение диммера в качестве выключателя
Схема подключения к сети переменного тока:
Микросхема N555 представляет собой аналогово-цифровой таймер. Важнейшее ее преимущество – способность работать в большом диапазоне питающего напряжения. Обыкновенные микросхемы с TTL логикой работают от 5В, а логическая единица у них – 2,4В. КМОП серии более высоковольтные.
Но схема генератора с возможностью изменения скважности получается достаточно громоздкая. Так же у микросхем со стандартной логикой повышение частоты уменьшает напряжение выходного сигнала, что не даёт возможность коммутировать мощные полевые транзисторы и подходит лишь для небольших по мощности нагрузок.
Таймер на микросхеме N555 идеально подходит для шим-контроллеров, поскольку одновременно позволяет регулировать и частоту, и скважность импульсов. Напряжение на выходе составляет около 70% напряжения питания, за счёт чего ей можно управлять даже мосфетовскими полевыми транзисторами с током до 9А. При крайне низкой стоимости используемых деталей затраты на сборку составят 40-50 рублей.
А эта схема позволит управлять нагрузкой на 220В с мощностью до 30 Вт:
Микросхему ICEA2A после небольшой доработки можно безболезненно заменить менее дефицитной N555. Затруднение может вызвать необходимость самостоятельной намотки трансформатора. Мотать обмотки можно на обычном Ш-образном каркасе от старого перегоревшего трансформатора на 50-100Вт. Первая обмотка — 100 витков эмалированного провода диаметр 0.224мм. Вторая обмотка — 34 витка проводом 0.75мм (площадь сечения допустимо уменьшить до 0.5мм), третья обмотка – 8 витков проводом 0.224 – 0.3мм.
Диммер на тиристорах и динисторах
Светодиодный диммер 220В с нагрузкой до 2А:
Это двухмостовая полуволновая схема состоит их двух зеркальных каскадов. Каждая полуволна напряжения проходит через свою цепочку тиристор-динистор. Глубина скважности регулируется переменным резистором и конденсатором.
При достижении определённого заряда на конденсаторе он открывает динистор, через который течёт ток на управляющий тиристор. При смене полярности полуволны процесс повторяется во второй цепочке.
Диммер для светодиодной ленты
Схема диммера для светодиодной ленты на интегральном стабилизаторе серии КРЕН.
В классической схеме подключения стабилизатора напряжения, значение стабилизации задается резистором, подключённым к управляющему входу. Добавление в схему конденсатора С2 и переменного резистора превращает стабилизатор в некое подобие компаратора.
Преимущество схемы в том, что она совмещает сразу и драйвер питания и диммер, поэтому подключение не требует дополнительных цепей. Недостаток – при большом количестве светодиодов на стабилизаторе будет значительное тепловыделение, что требует установки мощного радиатора.
Как подключить диммер к светодиодной ленте зависит от задач диммирования. Подключение перед драйвером питания светодиодов позволит регулировать только общую освещённость, а если собрать несколько диммеров для светодиода своими руками и установить их на каждый участок светодиодной ленты уже после блока питания, появится возможность регулировать зональное освещение.
«Диммер» с фиксированным уровнем яркости
Номинал резисторов 100-500 кОм, мощность 1-2 Вт.
Это даже не димер, поскольку ШИМ контроллера тут и близко нет. Но идеально подойдет для тех, кто взял первый раз в руки паяльник.
Основной функцией предлагаемой схемы является регулировка яркости свечения ламп накаливания, питаемых от электросети 220В. Печатная плата разработана таким образом, чтобы она помещалась в распределительную коробку, заменив собой стандартный выключатель освещения.
Без дополнительного радиатора схема может управлять нагрузкой до 200 Вт, а в случае применения дополнительного охлаждения, мощность лампы зависит в основном только от допустимого тока используемого симистора.
Регулирование яркости свечения ламп накаливания не является единственным применением данного устройства. Его можно также использовать для плавной регулировки мощности других потребителей переменного тока, а также для регулировки мощности коллекторных двигателей (например, дрели, шлифовальной машины). Схема может способствовать получению значительной экономии в потреблении электроэнергии.
Характеристики диммера для лампы накаливания
Регулировка мощности потребителей переменного тока не является легким делом. Самым простым, но и одновременно наименее эффективным способом является применение сопротивления, включенного последовательно с нагрузкой. Однако при этом плавная регулировка мощности в данном случае практически невозможна.
Раньше частным случаем такого способа регулирования было включение термистора последовательно с лампой накаливания малой мощности, например, ночника. В этом случае использовались термисторы большой мощности, применяемые в ламповых телевизорах для защиты нитей накаливания от повреждения в момент включения питания. Это было довольно привлекательным решением, но в настоящее время, подобные термисторы трудно найти.
Другой, пожалуй, лучший метод регулирования мощности нагрузки 220В является применение автотрансформатора (ЛАТР). Это решение практически лишено недостатков, за исключением двух: высокой стоимости автотрансформатора и его больших размеров. Зато огромным преимуществом применения так называемых автотрансформаторв, является получение на выходе неизмененного синусоидального сигнала и возможность повышения или понижения напряжения.
Автотрансформатор, схема которого можно видеть на рисунке ниже, является бесценным инструментом в мастерской радиолюбителя. Он позволяет тестировать устройства, питаемых от электрической сети и проверять их устойчивость от перепадов питающего напряжения.
Мы же рассмотрим дешевую и простую схему, работающую по принципу фазного регулирования. Как видно, схема очень простая и состоит всего из нескольких элементов. Самым интересным из них является (Diac). Применение именно этого элемента позволило разработать простую схему.
Принцип действия динистора заключается в следующем: он не проводит ток пока напряжения на нем ниже определенного порогового значения, как правило 12…20В. Однако, если это напряжение будет превышено, динистор начинает проводить ток пока напряжение не упадет до значения близкого к нулю. Второй, очень важной особенностью диака является тот факт, что полярность напряжения для него совершенно не имеет значения, что позволяет применять этот элемент в цепях переменного тока.
Действие этого полезного радиокомпонента лучше всего иллюстрирует следующий рисунок.
Давайте теперь обсудим работу нашего диммера. Анализ его работы мы начнем в момент перехода сетевого напряжения через ноль, когда напряжение на конденсаторе C1 также близко к нулю. Напряжение в сети начинает нарастать, заряжая конденсатор C1 через резистор R1 и P1.
Понятно, что скорость заряда зависит от величины последовательно соединенных сопротивлений R1 и P1, и, следовательно, с помощью потенциометра P1 можно изменять эту скорость в широких пределах.
В какой-то момент напряжение на конденсаторе C1 достигает значения пробоя динистора. Динистор разряжает конденсатор через управляющий вывод симистора Q1. Симистор открывается, включая нагрузку замыкает цепь заряда конденсатора С1 предотвращает его перезарядку.
При следующем переходе напряжения через ноль, симистор выключается, конденсатор C1 снова начинает заряжаться, и весь цикл повторяется сто раз в секунду. Понятно, что чем меньше зарядится конденсатор C1, тем меньше по времени будет открыт симистор и соответственно меньшая мощность поступит на нагрузку.
Таким простым способом мы получаем плавную регулировку мощности практически от 0 до 99%. Работу схемы лучше всего иллюстрирует следующий рисунок. Дополнительные два элемента, дроссель D1 и конденсатор С2, служат для устранения серьезного недостатка схемы: генерации радиопомех помех.
В схему добавлен резистор R2 (его значение необходимо подобрать). Назначение данного резистора — поддерживать нить накала лампы в «теплом» состоянии. Это хороший способ увеличить срок службы ламп накаливания, которые чаще всего перегорают в момент их включения, поскольку холодная нить имеет низкое сопротивление. При использовании резистора R2 протекающий через лампу ток, ничтожно мал.
Внимание. Диммер во время работы находится под опасным для жизни напряжением сети 220 вольт! Монтаж и настройку производить только при полном отключении от сети. Если вы не уверены в своих силах, то попросите помощь в сборке данного устройства более опытного специалиста.
Диммер (светорегулятор, симисторный, тиристорный регулятор), – устройство для плавной регулировки яркости источников света. Самые популярные изделия, используемые ламп накаливания, являются наиболее простыми по внутреннему устройству и принципу работы, достаточно доступные по цене, и надёжные при правильной эксплуатации.
Они выпускаются с типоразмерами под стандартную 68 мм монтажную коробку, и для их установки не требуется замена проводки – электрическая схема подключения диммера идентична цепи с обычным выключателем, с добавлением одного условия: диммер имеет маркировку клемм. Фазный сетевой провод подключается к входу L, а идущий к потребителю проводник — к выходу L-out.
Перед тем, как установить диммер, нужно выяснить с помощью индикатора, на каком проводе находится фаза. Во всех остальных аспектах, установка данного устройства ничем не отличается от монтажа выключателей и розеток.
Рисунок 1
Выгоды применения
Экономическая выгода от такого затемнения с помощью диммера (от «to dimm» – затемнять, английский глагол) обусловлена принципом его работы, который будет описан ниже, кардинально отличающегося от использовавшихся ранее реостатов, в которых падение напряжения достигалось за счёт регулируемого сопротивления, нагревающегося протекающими токами.
При этом тепловыделение было сопоставимо с мощностью подключённой нагрузки. Также диммер выигрывает в размерах, цене, и бесшумности работы, по сравнению с громоздкими и шумными автотрансформаторами, регулирующими освещение в профессиональных театральных, фото и киностудиях.
Благодаря плавному выходу на полную мощность, который происходит при повороте ручки диммера, лампы накаливания служат дольше из-за исключения холодного включения.
Принцип регулировки мощности
В отличии от автотрансформаторов и реостатов, которые меняют амплитуду синусоидальных колебаний,диммеры не регулируют напряжение, — они меняют скважность импульсов, то есть «обрезают» каждую полуволну в мере, соответствующей выставленному положению регулятора диммера.
К сожалению, в интернете объяснения работы диммера перегружены специфическими терминами, понимание которых требует тщательного изучения радиотехники. Проще будет один раз увидеть. Разберём работу данного прибора в режиме половинной мощности:
рисунок 2. работа диммера в половинной мощности
Здесь показан один период синусоидально амплитудного напряжения сети, которое колеблется в диапазоне -310 +310 В. Оранжевым цветом показано напряжение пилообразной формы на выходе диммера.
В течение первой четверти периода напряжения почти нет – значит, нет тока в электроосветительном приборе, соответственно, нет работы – нить накаливания не нагревается. Потом напряжение почти мгновенно возрастает до амплитудного значения – ток выполняет работу, потребляется мощность.
В отрицательной полуволне происходит симметричный процесс, — чтобы понять его правильно целиком и полностью, нужно понаблюдать за динамическим изменением скважности импульсов в зависимости от положения ручки регулятора.
Принцип действия диммера в аналогиях
Чтобы понять, почему так происходит, нужна простейшая принципиальная схема прототипа симисторного регулятора мощности.
Для аналогии будем считать, напряжение – это меняющийся напор воды в системе, симистор (полупроводниковый элемент) – это управляемый клапан, имеющий только два состояния – открытое и закрытое, конденсатор C – бачок с поплавком, резистор R – регулируемый вентиль, через который в данную емкость поступает вода.
рис.3 Симисторная схема управления мощности
Рассмотрим работу конструкции аналогично вышепоказанному графику – вентиль R открыт наполовину. Проходит время, равное четверти периода, уровень поднимается настолько, что поплавок надавливает на рычаг G и клапан открывается. Немного открутим краник – на наполнение емкости С уходит меньше времени, соответственно, клапан быстрее открывает поток.
Уменьшая наполнение сосуда С – уменьшаем количество получаемой воды на выходе из клапана.
Открыв на максимум – заполняем конденсатор C почти моментально, и получаем максимально возможный объём потока, прошедшего через симистор.
Такие же процессы происходят в отрицательной полуволне. Чем больше емкость конденсатора – тем дольше он заряжается, тем больше времени нужно на достижение порогового значения напряжения, чтобы симистор открылся. Подбирают такие номиналы конденсатора и резистора, чтобы была возможность регулировки момента открывания в течении всего полупериода.
Динистор в этой системе играет роль предохранительного клапана – чтобы напряжение на управляющем выводе симистора не влияло на зарядку конденсатора. Недостаток этой схемы виден невооруженным глазом – слишком резкое открывание – в случае с жидкостью это был бы гидроудар, а в электрическом эквиваленте – электромагнитные помехи.
Поэтому, реально работающие схемы диммеров усложняют, добавляя цепи из дополнительных резисторов и конденсаторов, которые сглаживают острые углы на графике изменения выходного напряжения.
Рис.4 Рабочая схема диммера с дополнительными сопротивлениями и конденсаторами
Данные схемы полностью работоспособны, и начинающий радиолюбитель может спаять диммер своими руками.
Параметры светорегулятора и подключаемые потребители
Из вышеописанного становится ясно, что данный прибор невозможно использовать для изменения напряжения питания бытовых приборов, кроме как подключить диммер для регулировки потребляемой мощности устройств, схожих с лампами накаливания – кипятильников, паяльников, электроплит, водонагревателей, – и больше нельзя ничего подключать, если это не предписано в паспорте от производителя.
Существует диммеры, способные регулировать мощность также люминесцентных ламп и светодиодных источников света, рассчитанных на работу с таким устройством. Светорегуляторы различаются по таким параметрам:
- мощности подключаемой нагрузки;
- способу управления (поворотные, кнопочные, сенсорные управляемые звуком, дистанционные, с помощью инфракрасных лучей, беспроводной домашней сети);
- внутреннему устройству – симисторные, тиристорные (симистор – это симметричный тиристор), электронные.
Осуществляя подключение диммера очень важно соблюдать соответствие данного прибора подключаемой к нему нагрузке, мощность которой, не должна превышать половины от указанного в паспорте значения.
Данное утверждение не является официальным правилом, но оно обусловлено наблюдениями специалистов и отзывами пользователей, которые рекомендуют не нагружать сильно светорегулятор, для возможности долгой и безотказной службы устройства.
Характерные поломки – ремонт и профилактика
Худшая комбинация для устройства — это перегрузка по мощности в совокупности с всплесками сетевого напряжения, провоцирующими перегорание нити накаливания лампы и возникновение дуги.
Маловероятно, что такое диммер выдержит. Простые конструкции не имеют обратной связи с нагрузкой и не отключатся при превышении допустимых токов, протекающих через симисторный ключ.
Характерный признак вышедшего из строя симистора – прибор не реагирует на вращение ручки регулятора, а лампа накаливания неприятно мерцает или сияет в полную силу.
В этом случае полупроводниковые переходы симистора оказываются частично или полностью пробитыми, и данную радиодеталь приходится менять. Ввиду того, что она стоит намного дешевле нового светорегулятора, многие пользователи ремонтируют диммер своими руками.
Учитывая, что схема относительно простая, сделать ремонт будет не так уж трудно, имея элементарные навыки владения паяльником. Более дорогие диммеры не создают помех. Если данные приборы устанавливаются на все группы ламп накаливания, то во избежание выхода их из строя, всю сеть стоит защитить с помощью стабилизатора напряжения.
