Диммер: применение, подключение, принцип работы. Делаем диммер для домашнего освещения своими руками Схема и принцип её работы
Диммер - новомодное название прибора, чаще именуемого у нас светорегулятором и предназначенного для плавного регулирования мощности электроприборов, прежде всего светильников (в английском «dim» означает «затемнять»). Вещь в хозяйстве весьма полезная, но покупать её совсем не обязательно. В том смысле, что любой желающий, хоть раз державший в руках паяльник, может изготовить такой прибор своими руками. Далее мы расскажем, как это делается.
Самой простой разновидностью диммеров можно считать любой переменный резистор, например, известный всем ещё со школы реостат. Если включить его последовательно с лампой накаливания, то при изменении положения бегунка её яркость будет меняться. Однако применять такой диммер крайне невыгодно, поскольку он не уменьшает потребляемую мощность, а только «перетягивает» часть её на себя, превращая в тепло.
Общий вид диммера
Практичный вариант светорегулятора - автотрансформатор. Вторичная обмотка этого устройства имеет несколько пар выводов, на которых формируется различное выходное напряжение. При подключении нагрузки к той или иной паре она будет работать с различной мощностью.
Диммеры на основе автотрансформаторов имеют ряд преимуществ:
- потребляют из питающей сети только ту мощность, которая в данный момент необходима;
- независимо от соотношения входного и выходного напряжений дают на выходе синусоидальный ток практически без искажений;
- не создают помех.
Но такие приборы имеют сравнительно большие размеры и вес, а для регулировки приходится применять механические переключатели, так что применяются они сегодня только в редких случаях.
К настоящему моменту популярными стали электронные диммеры, собираемые на полупроводниковых элементах. Это компактные, невесомые приборы.
Принцип работы электронного диммера
Регулировка мощности заключается не в преобразовании напряжения, как это происходит в случае с трансформатором: диммер пропускает ток только при определённом его (напряжения) значении. Напомним, что напряжение в сети переменного тока постоянно колеблется по синусоиде от -230 В до +230В.
Электронный диммер заводского производства
То есть электронный диммер представляет собой высокочастотный выключатель, который успевает включиться и отключиться в течение каждого полупериода переменного тока. Таким образом, нагрузка оказывается подключённой к сети не всё время, а только в течение некоторой доли полупериода, за счёт чего уменьшается среднее напряжение и мощность электротока.
Очевидно, что ток на выходе электронного диммера имеет уже далеко не синусоидальную характеристику: это скорее некая его переменно-пульсирующая разновидность. Если построить график, часть каждой волны синусоиды будет как бы отсечена.
Важно знать, что такое питание подходит не всем приборам. В тех из них, которым требуется ток с низким коэффициентом гармоник, может перегреваться обмотка, вследствие чего устройство выйдет из строя.
Из бытовых потребителей к данной категории в первую очередь относятся:
- электродвигатели;
- приборы с импульсным блоком питания;
- устройства с трансформаторным питанием: телевизоры, радиоприёмники, люминесцентные светильники с электронным балластом;
- индукционные трансформаторы галогенных светильников.
Но всё сказанное относится только к самым простым электронным диммерам с классической схемой. Более сложные светорегуляторы, которые к настоящему моменту не только разработаны, но и выпускаются серийно, являются «всеядными» - они могут подключаться к любой нагрузке. Главное - правильно выбрать модель.
Есть у электронных диммеров ещё один недостаток: в самом простом исполнении (такие модели стоят дешевле всего) они являются источником ощутимых электромагнитных помех как в радиочастотном диапазоне, так и в подключённых к ним проводах. В помещении, где установлен светорегулятор, может быть затруднено прослушивание радиоприёмника, возможны нарушения в работе измерительной аппаратуры, а также звукозаписывающей - в виде фона.
Способ устранения существует - нужно усовершенствовать схему, дополнив её фильтром. В этом качестве используются дроссели, они могут быть дополнены конденсаторами (индуктивно-ёмкостный фильтр). Диммеры с фильтрами стоят несколько дороже.
Лампа накаливания, на которую подаётся уменьшенное электронным диммером напряжение, издаёт свистящий звук, едва слышимый, однако хорошо заметный в полной тишине. Чем мощнее лампа, тем интенсивнее будет свист. Дело в том, что своеобразный ток, получаемый на выходе диммера, вызывает в нити накала механические колебания, которые и приводят к появлению такого звука.
Это явление называется магнитострикцией. Она имеет место и при подключении напрямую, то есть без диммера, но в этом случае проявляет себя в гораздо меньшей степени, и слышимых человеком звуков не производит.
Как сделать устройство своими руками
Обычный диммер прост и дёшев в изготовлении, так как для этого требуется небольшое количество вполне доступных радиодеталей. Вот главные из них:
Несколько слов стоит сказать о сборке диммера. Наиболее простым является так называемый навесной монтаж, когда все элементы соединяются в единую схему посредством проводов.
Так выглядит диммер, собранный навесным способом
Перед пайкой зачищенные жилы отрезка провода, обрезанного до нужной длины, а также «ножки» радиодеталей нужно при помощи паяльника подвергнуть лужению (используется припой и специальный флюс либо канифоль).
Материалы для соединения проводов методом пайки
После пайки все соединения следует обмотать изолентой. Если этого не сделать, при неосторожном контакте или попадании влаги может случиться короткое замыкание.
Более сложный вариант - сборка диммера на самодельной печатной плате.
Сборка диммера на печатной плате
Её изготовление требует некоторого навыка, но зато прибор получится миниатюрным и более надёжным. Дорожки на плате, как и жилы проводов при навесном монтаже, необходимо лудить. Процесс пайки также ничем не отличается.
Теперь рассмотрим несколько схем электронных диммеров.
На симисторе
Данный прибор предназначен для подключения к сети с напряжением 220 В. Как видно, кроме симистора и динистора здесь присутствует RC-цепочка. В ней имеется делитель напряжения, состоящий из переменного резистора R1 и постоянного R2.
Схема диммера на симисторе
Схема работает следующим образом:
- Пользователь устанавливает сопротивление R1, от которого зависит напряжение в цепи R2 - C1. От этого напряжения, в свою очередь, зависит время зарядки конденсатора C1.
- Когда напряжение на нём достигает определённого значения, оно заставляет открыться динистор DB3, который включен в эту же цепь между R2 и C1.
- При этом через DB3 подаётся импульс на симистор VS1, тот открывается и пропускает ток в нагрузку. Чем быстрее заряжается C1, тем раньше откроется VS1 и, соответственно, тем более продолжительной будет та часть полупериода, в течение которой ток пропускается к нагрузке. Следовательно, и электрическая мощность будет больше.
Процесс регулирования интенсивности освещения таким диммером отображён на графике:
График регулирования интенсивности освещения
Время, за которое заряд в С1 достигает порога открывания DB3, обозначено через t*.
На тиристорах
Тиристоры хороши тем, что их можно извлечь из старых электроприборов, например, телевизоров. Таким образом, диммер получится практически бесплатным. Вот его схема:
Схема диммера на тиристоре
Тиристоры, в отличие от симисторов, пропускают ток только в одном направлении, поэтому для данного диммера их потребуется два - по одному на каждую полуволну переменного тока. Соответственно, понадобится и два динистора, посредством которых, как и в первой схеме, формируется управляющий импульс.
По принципу действия схема очень похожа на предыдущую:
- Положительная полуволна через цепь R5 - R4 - R3 заряжает конденсатор С1.
- Как только напряжение на С1 окажется достаточным для открывания динистора V3, он (динистор) пропустит управляющий импульс на электрод тиристора V
- V1 откроется и пропустит ток в нагрузку.
- При отрицательной полуволне аналогичным образом сработает тиристор V2, в то время как V1 будет закрыт. Заряд конденсатора в этом случае осуществляется через цепь R1 - R2 - R
Конденсаторный светорегулятор
В отличие от первых двух, этот вариант диммера позволяет уменьшить мощность лишь на определённую фиксированную величину, то есть появляется промежуточная ступень яркости светильника. Зато он является очень компактным.
Конденсаторный светорегулятор
Принцип действия предельно прост. Как известно, по цепи, в которую включён конденсатор, может протекать переменный ток, но его мощность будет зависеть от ёмкости конденсатора. Чем быстрее он зарядится (малая ёмкость), тем меньшая доля полуволны успеет пройти по цепи. И наоборот - при большой ёмкости даже вся полуволна сможет выполнить полезную работу.
Следовательно, нужно подобрать конденсатор с нужной ёмкостью и подключить его в цепь так, чтобы можно было направлять ток либо через него (уменьшенная мощность), либо в обход (100-процентная мощность).
Можно включить в цепь ещё один конденсатор с возможностью переключения между ним и первым конденсатором (понадобится 4-позиционный переключатель). Тогда появится дополнительная ступень регулировки мощности.
Конденсаторы можно использовать бумажные, неполярные, в изобилии имеющиеся в старых электроприборах. Ёмкость их подбирается по следующей таблице:
Таблица параметров емкость-напряжение
На микросхеме
Теперь рассмотрим диммер для постоянного тока напряжением 12 В. Такой регулятор удобнее всего собирать на микросхеме КРЕН - интегральном стабилизаторе.
Схема диммера на микросхеме
За счёт применения микросхемы конструкция прибора предельно упрощается, соответственно, объём работ по сборке становится минимальным. К тому же такие диммеры обладают функцией защиты.
Для регулировки мощности, как и в первых двух схемах, используется переменный резистор (на схеме - R2). От его сопротивления зависит величина опорного напряжения на управляющем электроде КРЕН, от которого, в свою очередь, зависит выходное напряжение. Диапазон регулировки весьма широк - от 12 В (100%) до нескольких десятых.
Следует учесть, что микросхема КРЕН довольно сильно греется, из-за чего её приходится оснащать сравнительно большим радиатором. В гораздо меньшей степени этот недостаток проявляется в диммерах, собранных на базе интегрального таймера 555 и управляемого им транзистора КТ819Г (играет роль электронного выключателя подобно тиристору и симистору).
Управляющим сигналом служат короткие ШИМ-импульсы, переключающие транзистор либо в полностью открытое, либо в полностью закрытое положение, так что падение напряжения на нём является наименьшим из возможных. Соответственно, схема получается более экономичной, чем на базе КРЕН, а за счёт применения радиатора меньших размеров - ещё и более компактной.
Выбор готового диммера
Если вы решили приобрести светорегулятор заводского изготовления, обращайте внимание на следующее:
Технические характеристики
Их всего две:
- напряжение сети;
- допустимая мощность нагрузки.
К примеру, для люстры с тремя обычными лампами накаливания по 100 Вт подойдёт диммер с характеристиками 230 В / (25 – 400 Вт). Допустимая мощность всегда указывается в виде некоторого диапазона, верхнее значение которого следует принимать с некоторым запасом.
Обратите внимание! За некоторыми китайскими диммерами, например, от компании «Powerman», замечена интересная особенность: на этикетке указывается одно значение мощности, а на корпусе прибора - другое. Причём эти значения могут довольно сильно отличаться, к примеру, на этикетке пишут «600 Вт», а на корпусе - «25 – 400 Вт».
Поэтому при покупке дешёвого импортного диммера не ограничивайтесь изучением информации, приведённой на коробке - обязательно рассмотрите и сам прибор.
Тип нагрузки
Самые простые диммеры предназначены для управления мощностью ламп накаливания и галогенных ламп.
Диммер поворотный для ламп накаливания
Более совершенные модели могут работать ещё и с маломощными электродвигателями - обычно через них подключают вентиляторы. Примером может послужить диммер Kopp Dimmat (Германия).
Один из представителей линейки светорегуляторов Kopp Dimmat
Также выпускаются диммеры, через которые можно подключать люминесцентные лампы. Если любую из упомянутых нагрузок запитать через простой диммер, то она может выйти из строя.
Важно знать, что к диммеру, предназначенному для подключения, допустим, люминесцентных ламп, можно подключить далеко не каждую такую лампу. На ней должна стоять пометка «диммеруемая» или, что то же самое, «dimable».
Способ управления
По этому признаку светорегуляторы делятся на несколько разновидностей:
С механическим управлением
Это самые простые и дешёвые приборы. Имеют поворотную ручку, поэтому обычно так и называются - поворотные. В качестве примера можно привести отечественную модель «Бэлла С16–65». Поворотные диммеры обладают минимальной функциональностью. Чтобы погасить свет, ручку нужно до щелчка повернуть в крайнее положение, чтобы включить - повернуть в другую сторону на некоторый угол, от которого будет зависеть яркость освещения. Неудобство этого способа управления состоит в отсутствии функции запоминания настроек - яркость освещения при каждом включении приходится настраивать заново.
С электронным управлением
Эти светорегуляторы делятся на клавишные и сенсорные. Есть ещё псевдосенсорные, например, модель Simon 75305–39, клавиши которых нажимаются со столь малым усилием, что почти не отличаются от сенсорной панели.
Сенсорный диммер для светодиодных ламп
Обычно клавиши и сенсорные панели имеют двоякое действие: при кратковременном нажатии/прикосновении свет включается или выключается, при длительном удержании - меняется яркость освещения. При включении светильника яркость сразу окажется такой же, какая была установлена до выключения, то есть настраивать свет каждый раз заново уже не нужно.
Обратите внимание! Наряду с обычными выпускаются диммеры, которые при включении светильника подают напряжение на него с плавным наращиванием. Считается, что такие светорегуляторы продлевают срок службы ламп.
В качестве примера диммера с сенсорным управлением можно привести модель SM180 марки Eunea Merlin Gerin (Испания). Помимо обычных светильников (лампы накаливания и галогенные на 230 В) через этот регулятор можно подключать низковольтные галогенные светильники с обычным (ферромагнитным) трансформатором.
С дистанционным управлением
Управляющие сигналы могут передаваться как посредством инфракрасного (ИК) излучения, так и при помощи радиочастотного. К примеру, ИК-приёмником оснащена модель Smart Dimmer Pro 21 французской компании Legrand.
Модель Smart Dimmer Pro 21
К ней можно подключать:
- низковольтные галогенные лампы не только с обычными, но и с электронными трансформаторами;
- люминесцентные светильники с электронными ПРА.
Способность работать с такими нагрузками обусловлена наличием переключателя отсечки фазы по переднему/заднему фронту.
Суммарная мощность - до 500 Вт.
ДУ-пульт может использоваться не только фирменный, но и любой другой с поддержкой кода RC5.
Со звуковым управлением
Эти устройства могут реагировать на хлопки или даже голосовые команды.
Самостоятельно подключить хлопковый выключатель поможет данный материал:
Опции
Многие из современных диммеров оснащаются дополнительной клеммой, к которой можно подключить обычные кнопочные выключатели. С их помощью управлять освещением в комнате можно из нескольких мест.
Есть модели, оснащённые таймером, например, упомянутый уже псевдосенсорный диммер Simon 75305–39.
Псевдосенсорный диммер Simon 75305–39
По прошествии времени, установленного пользователем, прибор автоматически погасит свет.
Самый широкий набор возможностей предоставляют программируемые диммеры, оснащённые микроконтроллером. Они могут иметь такие функции:
- имитация присутствия жильцов (автоматическое включение и выключение света с целью ввести в заблуждение квартирных воров, наблюдающих за окнами);
- управление яркостью в различных режимах, например, мигание с определённой частотой (Strobe);
- управление несколькими группами светильников (зонами) и запоминание различных сцен освещения для них.
Показательным примером программируемого диммера является система Lutron Grafik EyE (США).
Диммер Lutron Grafik EyE
Вот как проявляется её многозонность: пользователь может подключить к системе несколько групп (до 6-ти), например, люстру, настенные светильники и декоративные фонари, а затем задать для них на разные случаи жизни какое-то значение яркости.
К примеру, когда семья собирается за праздничным столом, яркость люстры устанавливается на 70%, а яркость настенных и декоративных источников освещения - на 20%. Для просмотра телевизора настраивается другая сцена: яркость люстры уменьшается до 20%, яркость прочих светильников - увеличивается до 30%.
Настройки всех сцен освещения (их максимальное число - 16) хранятся в памяти системы, так что между ними можно легко переключаться - как быстро, так и плавно (процесс перехода от одной сцены к другой можно растянуть на час).
Системой Grafik EYE можно управлять с помощью пульта ДУ, работать она может только с лампами накаливания.
Максимальная суммарная мощность нагрузки - 2300 Вт, при этом оговаривается и максимум для каждой зоны - не более 800 Вт. Возможности системы можно расширить, подключив к ней усилитель мощности. Тогда предел для каждой зоны возрастёт до 1800 Вт.
Программируемые диммеры выпускаются и в странах СНГ. К примеру, модель «Сапфир 2503» беларусской компании «Ноотехника» поддерживает режим имитации присутствия и имеет таймер, отключающий освещение через 12 ч с момента последнего действия пользователя. Диммер имеет сенсорную панель и может управляться ДУ-пультом. Ток на нагрузку при включении подаётся по нарастающей (что продлевает срок службы ламп).
Внимательно изучайте паспорт изделия. Некоторые диммеры ощутимо греются, поэтому производители предписывают использовать их с ограничениями. Так, например, светорегулятор Dimmat немецкой компании Kopp не рекомендуется включать с нагрузкой более 300 Вт, если температура в помещении превышает +25С: а ведь максимально допустимая мощность, заявленная в его характеристиках, составляет 400 Вт.
К таким требованиям следует отнестись с особым вниманием, если стена, на которой предполагается закрепить прибор, выполнена из материалов с низкой теплопроводностью, например, дерева или гипсокартона.
Следует знать, что КПД лампочки, «прикрученной» при помощи диммера, сильно снижается. Поэтому в том случае, если вам приходится большую часть времени эксплуатировать лампу в режиме уменьшенной яркости, целесообразнее заменить её на менее мощную и использовать последнюю без диммера.
Самыми «живучими» являются отечественные поворотные диммеры. Так, например, упомянутая уже модель «Бэлла С16–65» способна работать при скачках напряжения от 60 до 285 В.
Во всех современных диммерах установлен плавкий предохранитель, так что есть смысл заранее приобрести хотя бы один запасной.
Обратите внимание! Когда при помощи уменьшается мощность малоинерционного источника света, например, светодиодной ленты или газоразрядной лампы, имеет место стробоскопический эффект. В таком освещении движущиеся или вращающиеся механизмы и инструмент могут показаться неподвижными, что весьма травмоопасно. Поэтому в мастерских и производственных помещениях диммеры следует применять с осторожностью.
Как подключить диммер
В общем случае диммер подключается подобно обычному выключателю, но есть условие: регулятор должен включаться только в разрыв фазы (выключатели можно устанавливать как в фазу, так и в «нуль»).
На практике диммеры часто устанавливают попарно или с выключателями.
Подключение диммеров выполняется подобно выключателям. Оба этих элемента монтируются последовательно с нагрузкой. Диммер можно смело ставить на место обычного выключателя. Для этого надо отключить сетевое питание, отсоединить провода от клемм старого выключателя, а на его место установить светорегулятор. Эта операция упрощается еще и тем, что установочные размеры диммеров соответствуют габаритам простых выключателей.
Принципиальная схема подключения диммера
Подключая диммер в электросети, помните: он должен включаться в разрыв фазового (L), а не нулевого (N) провода.
Схема с выключателем
Такие схемы чрезвычайно удобны: они позволяют управлять интенсивностью освещения из любого места квартиры. В спальне. Например, диммер целесообразно устанавливать рядом с кроватью - в таком случае пользователю не придется покидать теплую постель, чтобы уменьшить или увеличить силу света.
Схема подключения диммера с выключателем
Такую схему уместно применять в системах «умный дом». Эффективное управление светом позволяет выделять отдельные зоны помещения или детали интерьера. Простой выключатель устанавливают возле межкомнатной двери. Им пользуются при входе и выходе из комнаты - когда нужно включить или выключить свет.
Схема установки с двумя светорегуляторами
При необходимости можно обеспечить регулировку силы света с двух точек. в таком случае устанавливают два светорегулятора, а их первые и вторые клеммы соединяют между собой. К третьей клемме любого из диммеров подводят фазовый провод.
Схема подключения с двумя диммерами
Провод на нагрузку идет от третьей клеммы оставшегося светорегулятора. В результате таких манипуляций из распределительной коробки каждого из диммеров должно выходить по три провода.
Включение диммера с двумя проходными выключателями
Принцип действия данной схемы заключается в следующем: один выключатель устанавливается на входе в помещение, второй - на другом конце лестницы или коридора. В этом случае светорегулятор монтируется между выключателем и нагрузкой в фазовый провод.
Схема подключения диммера с двумя проходными выключателями
Между проходными выключателями диммер устанавливать нельзя.
Обратите внимание: если диммер в этой схеме выключен, ни один из проходных выключателей работать не будет.
Подключение диммера к светодиодным лентам и лампам
Если к светодиодной ленте подключить светорегулятор, появится возможность изменять яркость ее свечения. Выбирают диммер по суммарной мощности светодиодных лент.
При реализации данной схемы с одноцветными лентами с диммером соединяют блок питания. Выводы светорегулятора подключают к самой нагрузке, соблюдая при этом полярность тока.
В случае применения светодиодных лент, имеющих каналы RGB, диммер тоже подключают к блоку питания, а его выводы - к контроллеру сигналов.
Мощность светорегулятора в любом из вышеописанных случаев должна на 20–30% превышать расчетную мощность потребления лент.
Обратите внимание: для работы со светодиодными лампами и лентами выпускаются специальные диммеры.
Видео: как заменить выключатель на диммер
Диммеры пользуются большой популярностью, и это побуждает производителей активно развивать эту отрасль приборостроения. К настоящему моменту научились делать регуляторы для любых видов нагрузки, в том числе и для имеющей трансформаторные блоки питания. Но если говорить об обычных лампах накаливания или галогенных на 220 В, то диммер для них представляет собой чрезвычайно простое устройство и его, как мог убедиться читатель, достаточно легко сделать своими руками.
Для контроля осветительных приборов необходимо использовать различные механизмы. Одним из самых известных является диммер или регулятор света, который используется для светодиодных ламп 220в, ламп накаливания, светодиодной ленты и прочих видов устройств.
Что это такое
Диммеры – это устройства, которые используются для снижения яркости света. Изменяя сигнал напряжения, подаваемого на лампу, можно снизить интенсивность светового потока. Диммер имеет отношение к разным электрическим приборам, но чаще всего это понятие используется как дополнение к осветительным приборам. Более специализированное оборудование необходимо, чтобы затемнить флуоресцентные пары, испарения ртути и контролировать другие химические процессы.
Фото – нажимной диммерДанные приспособления применяются как в быту, так и для освещения больших промышленных объектов. Мелкие бытовые диммеры, например, Legrand (Легранд), Schneider Electric (Шнайдер), Triac, Блэкмара, АВВ могут оснащаться дистанционным управлением (радиоуправляемый прибор). Современные профессиональные диммеры для дома контролируются цифровой системой управления DMX или DALI.
Фото – светодиодная лента и диммер
Ранее, для энергосберегающих ламп, люминесцентных и галогенных использовались даже механические диммеры, которые позволяли в незначительной мере приглушать или, наоборот, усиливать световой поток. Это довольно удобно, ведь можно контролировать систему освещения. Схема диммера на симисторе позволяет продлить работоспособность ламп, за счет того, что сенсорный выключатель изменяет световую схему, в зависимости от естественного освещения или отдельных настроек.
Преимущества использование диммера типа Агат, Jung, Гамбит:
- Экономия электроэнергии;
- Продление работоспособности осветительных приборов;
- Широка область применения. Диммеры используются для пылесоса, вентилятора, паяльника, электродвигателя и многих других электрических устройств.
Современные диммеры изготавливаются из кремниевых выпрямителей или диодов (SCR) вместо переменных резисторов. Это позволяет делать регуляторы более долговечными. Переменный резистор рассеивает мощность в виде тепла и делит напряжение. При этом выпрямляющий диод переключается между низким сопротивлением и высокой устойчивостью, рассеивает очень мало энергии и способен управлять высокими напряжениями.
Фото – диммер для светосистемы
Виды и их принцип работы
Автоматический диммер работает по принципу рассеивания напряжения, которое подводиться к лампе. Такой принцип работы позволяет только части напряжения перейти к настольной лампе или бра, остальной ток остается в диммере. Яркость лампы определяется мощностью, передаваемой на неё. Работа происходит по закону прямой пропорциональности: чем больше напряжения – тем ярче светит лампа.
Фото – профессиональный диммер
Сетевое питание состоит из переменного тока, который течет в одном направлении, а затем в другом, вдоль кабеля, со скоростью 50 или 60 циклов в секунду (это частота, измеряемая в Герцах). Значение 50 или 60 Гц зависит от типа энергоносителя и разрешений локальной электрической цепи. Сетевой диммер способен изменять направление электрического тока в нулевой точке, более того, если сигнал оказывается на точке пересечения нуля, то ток не течет ни в каком направлении. В этой точке симисторный регулятор может как включить лампу, так и выключить её. Главная особенность заключается в том, что включение, выключение и изменение яркости устройство обеспечивает без мерцания лампы. Это включение и выключение устройства питания происходит каждый раз, когда достигается половина фазы или 100 – 120 раз в секунду.
Фото – поворотный диммер
Обычно регуляторы яркости света производятся с использованием симистора или тиристора в качестве управляющей детали диммера (Lizard, Arduino, Viko, Unica). Это полупроводниковые компоненты электрических схем. Устройство на тиристоре работает только в одном направлении, т. е. за время одного цикла может или увеличить, или уменьшить яркость, соответственно, для работы системы нужно минимум два таких контроллера. Симистор является двунаправленным полупроводником, и поэтому можно использовать один такой диммер для разных участков фаз.
Фото – настенный сенсорный диммер
Электрическая схема с таймером позволяет определить отрезок времени, в котором происходит включение. Рабочее состояние продолжается до следующей точки пересечения нулевого уровня, в момент чего освещение автоматически выключается. Этот электронный полупериод характеризуется полумраком, после чего регулятор начинает работать в обратную сторону. Небольшая емкость нагрузки фильтрует резкий сигнал, что способствует мягкой и плавной светоотдаче.
Некоторые диммеры работают в микроконтроллере с аналоговой светоотдачей. Они называются цифровыми. Их особенностью является большая надежность, тихая работа и полная независимость.
Диммер может быть:
- накладной,
- проходной,
- программируемый (цифровой),
- двухканальный
- многоканальный.
Рассмотрим особенности каждого из них:
Видео: простая схема, как работает диммер
Как подключить
Если купить диммер сейчас совершенно не проблема, цена варьируется в пределах 300-700 рублей, то подключить его своими руками может быть затруднительно. Перед началом работы нужно проверить, можно ли на Вашем осветительном приборе становить регулятор (это называется «лампа с поддержкой диммера»). Также желательно использовать контроллер той же марки, что и лампочка или ночник.
Фото – подключение диммера
Как установить светорегулятор:
- Предположим, у Вас уже есть выключатель, который нужно заменить диммером. Для этого осторожно снимаем выключатель или розетку, если контроллер будет монтироваться для другого типа электрических приборов (трансформатора, паяльника);
- Далее снимаете винты, которые держат накладку и вытяните выключатель. Чтобы его разобрать, возможно, понадобится отсоединить больше крепежей;
- Клавишный включатель подключается при помощи двух проводов: фазового от осветительного прибора и питающего;
- Для подключения локального кабеля нужно выбрать отверстие на диммере, которое называется «L-in», а провод, который идет на лампу в «L-out». Если на проводе есть какие-то почернения – то их предварительно нужно зачистить;
- После установите корпус в место, где был выключатель, и установите колесо потенциометра, при помощи которого включается напряжение;
- Если впоследствии понадобится увеличить диапазон яркости или провести ремонт прибора – то поменяйте диммер по такой же технологии.
Аналогично производится установка и подключение диммера для светодиодов, led-торшеров для пола и галогенок. Сейчас очень популярен вариант установки контроллеров на din-рейку, иногда также используется технология монтажа непосредственно на шнуре (как мини-выключателя ламп).
Это стандартная схема регулировки 220-240V цепи с применением симистора.
Внимание: устройство подключается непосредственно к сети электропитания. При использовании оно должна быть хорошо заизолирована, а настраиваться только в выключенном состоянии.
Схема включения симистора - стандартная. Симистор может рассматриваться как два управляемых диода, связанных в противоположных направлениях. Симисторы и динисторы это разновидности тиристоров.
Симистор представляет собой быстрый полупроводниковый выключатель, который срабатывает при подачи сигнала на управляющий электрод. Поскольку симистор является двусторонним (2 диода связанных в противоположных направлениях) называть его выводы анодом и катодом неверно.
Схема управляет средней мощностью нагрузки через симистор при помощи фазового управления. Переменное напряжение подается на нагрузку только в течении определённого времени в каждом цикле. Симистор сначала закрывается, а затем открывается на время определённое схемой. Каждый раз, когда симистор открыт, ток меняется очень быстро - за несколько микросекунд - от нуля до величины, определяемой сопротивлением нагрузки и текущим значением напряжения в сети. Это порождает радиочастотные помехи. LC цепь подавляет эти помехи.
Примечание: В схеме перепутаны местами силовые выводы 1 и 2 симистора.
Список радиоэлементов
Обозначение | Тип | Номинал | Количество | Примечание | Магазин | Мой блокнот |
---|---|---|---|---|---|---|
Triac | Симистор | BT136-500D | 1 | 2N6075 | В блокнот | |
Diac | Динистор | HT-32 | 1 | В блокнот | ||
C1 | Конденсатор | 150 нФ 400В | 1 | В блокнот | ||
C2 | Конденсатор | 47 нФ 630В | 1 | В блокнот | ||
C3 | Конденсатор | 0.22 мкФ 250В | 1 | В блокнот | ||
R1 | Резистор | 10 кОм | 1 | 0.25 Ватт | В блокнот | |
R2 | Резистор | 2.2 кОм | 1 | 0.25 Ватт | В блокнот | |
R3 | Резистор | 180 кОм | 1 | 0.25 Ватт | В блокнот | |
Переменный резистор | 250 кОм | 1 | В блокнот | |||
Катушка индуктивности | 100-150 мкГн | 1 |
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 мощностиЗдесь 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 мощностиРассмотрим 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.
Какой смысл самостоятельно собирать диммер если современный рынок электротехнических приборов переполнен самыми разнообразными регуляторами яркости свечения ламп? Ведь гораздо проще приобрести готовое устройство, нежели познавать азы радиолюбительства. Однако это далеко не всегда справедливо. Например, я хотел оснастить регулятором яркости настольную лампу, описанную ранее в статье – « ». Походив по магазинам, торгующими выключателями, розетками, разными электротехническими товарами, среди значительного разнообразия мне не удалось найти диммер необходимых размеров, позволяющих «впихнуть» его в настольную лампу. В результате было принято решение собрать диммер своими руками.
В сети Интернет обнаружить информацию, касающуюся собственноручного изготовления регулятора, в нужном объеме не вышло. Хотя основную информацию я все же нашел – мне удалось отыскать наиболее простую схему данного устройства, полностью отвечающую моим требованиям. Подчеркну, данная схема очень проста — справиться с ее сборкой сможет каждый, даже далекий от электроники человек.
Внимание, назначение выводов справедливо в случае использования симистора BT134. Если применяется другой, то назначение выводов будет соответственно другим (назначение выводов того или иного симистора можно найти в Интернете).
Ключевыми элементами выбранной схемы являются симистор и динистор. Углубляться, что это за детали, и каковы особенности их работы, я не буду, поскольку статья ориентирована не на опытных радиолюбителей, а на несколько далеких от этого мастеров.
Несколько слов касательно принципа работы схемы. Чтобы лампа (нагрузка) загорелась необходимо, чтобы через симистор прошел электрический ток. Это случится тогда, когда между электродами симистора возникнет напряжение определенной величины.
Электрический ток, проходя через переменный резистор, заряжает конденсатор. Когда напряжение на конденсаторе достигнет определенной величины, откроется симистор и соответственно загорится лампочка. Меньше сопротивление переменного резистора — более высокое напряжение будет подаваться на лампу, соответственно большим будет яркость ее свечения.
Диммер своими руками – радиодетали
Выше упоминалось, что основными элементами регулятора яркости лампы являются симистор и динистор. Я использовал ВТ134 (700 В) и DB3 соответственно. Остальные детали: конденсатор неполярный емкостью 0,1-0,22 мкф (250 В), резистор – 10 кОм (выдерживаемая мощность – 0,25-2 Вт), резистор переменный – любой малогабаритный сопротивлением 470-500 кОм.
Отмечу, если вы не очень сильно разбираетесь в электронике, советую вам просто переписать перечень деталей на листочек и с ним идти в радиомагазин. Уверен, продавец, работающий там, знает толк в радиодеталях и сможет помочь вам.
Если каких либо деталей не будет в наличии, то их можно заменить следующими аналогами:
Выполняем монтаж диммера
Для работы потребуется следующие инструменты и материалы:
- кусачки;
- паяльник;
- припой;
- канифоль;
- отрезки провода;
- изолента.
Детали куплены, инструменты и материалы подготовлены – можно приступать к сборке. Для удобства перерисовываем схему на листок. Облуживаем выводы радиоэлементов, припаиваем к ним отрезки проводов (провод можно взять любой, например, сечением 1мм 2). После этого соединяем радиоэлементы между собой согласно схеме. Чтобы исключить ошибки монтажа, каждое готовое соединение зачеркиваем на перерисованной схеме.
Предлагаю посмотреть небольшое видео, в котором демонстрируется мое «творение» и его работоспособность.