Что такое диммер
Простейший световой регулятор является переменным резистором, включая реостат, но таким вариатором выделяются значительные показатели мощности, чем обусловливается очень низкий коэффициент полезного действия в условиях слишком сильного нагрева устройства.
Вариатор повышает экономичность приборов
История изобретения и совершенствования прибора
Первые механические светорегуляторы были изобретены Гранвиллом Вудсом более века назад, и активно использовались для осуществления плавного и медленного затемнения в театральном освещении. Чуть позже появились реостаты. Такие электрические аппараты, изобретённые Иоганном Поггендорфом, применялись для регулирования силы токовых показателей и напряжения внутри электрической цепи. Прибор был представлен проводящим элементом и специальным устройством, плавно или ступенчато регулирующим электрическое сопротивление.
Самые первые вариаторы отличались механическим способом управления и были способны на выполнение только изменения яркость осветительного прибора. Наиболее современные и многофункциональные световые регуляторы оснащаются микроконтроллером, а также обладают целым набором расширенных функций, представленных:
- управлением яркостью освещения;
- автоматическим отключением;
- имитацией присутствия людей;
- плавным включением и отключением света;
- различными режимами затемнения или мигания;
- дистанционным управлением.
К категории наиболее компактных и очень экономичных приборов вполне заслуженно относятся электронные устройства. Все самые современные электронные вариаторы имеют силовой элемент в виде полупроводникового симисторного или транзисторного ключа, но значительная часть таких приборов выдаёт на выходе отсечённые участки синусоиды.
Осветительный прибор с регулятором может стать многофункциональным
По этой причине подключать к таким регуляторам любые устройства, нуждающиеся в питании от токовых показателей с низкими показателями коэффициента гармоник категорически нельзя
Важно помнить, что дешёвые и некачественные электронные регуляторы лишены специального фильтра, поэтому способны на генерирование слишком сильных электромагнитных помех
Область применения
Современные световые регуляторы находят широкое применение в бытовых условиях и промышленной сфере. Основное назначение такого устройства представлено экономией электрической энергии, изменением показателей яркости освещения в условиях современных дизайнерских решений, применением освещения при проведении торжеств.
Светорегулятор можно совмещать с системами безопасности
Использование регулятора светового потока в лампах накаливания при условии незначительного уровня яркости вечером или ночью является малоэффективным. Кроме того, эксплуатация контролёров при использовании светодиодных лент позволяет легко скорректировать цветность излучаемого светового потока, уровень яркости, а также способствует созданию динамичных световых эффектов не только в жилых помещениях, но и при обустройстве рекламных щитов и современных магазинных витрин.
Почему преждевремено перегорают галогенные и лампы накаливания
Если дело обстоит с перегоранием каких-либо элементов в электрических приборах, то в этом, практически всегда, причиной бывает превышение тока. Возросший ампераж, по закону Ома, возможен в двух случаях:
- Снижение сопротивления нагрузки;
- Увеличение напряжения питания.
Причём перегорание нити накала обычной лампы или галогенной может произойти даже при кратковременном воздействии любого из перечисленных параметров. А так, как сопротивление вольфрамовой нити накаливания сильно зависит от температуры, то в момент её включения через цепь протекает максимальный ток.
К примеру, лампа накаливания, мощностью 60 Вт, при комнатной температуре имеет сопротивление нити накала около 60 Ом. При включении её в сеть, напряжением 230В, в начальный момент ток через нить накала будет составлять:
I=U/R = 230/60 = 3,83А
Где:
- I — ток через нить накала;
- U — напряжение сети;
- R — сопротивление «холодной» спирали лампы;
Это очень большой ток, который вызывает мощность потребления около 880Вт. Однако продолжительность пика такого тока очень малая, так как нагреваясь до температуры свечения, лампа проводит ток:
I=P/U = 60/230 = 0,26А, что составляет 260мА.
Здесь P — номинальная мощность лампы.
Значит ток старта в 14,7 раз больше номинального. Естественно, такое превышение тока может привести к перегоранию хрупкой спирали. Но, если обеспечить постепенное нарастание напряжения, то нить накала будет максимально защищена от перегорания.
Картинка 1. Графики тока лампы накаливания
Вторым фактором возможного перегорания накала лампы – скачки напряжения. Поэтому устройство для плавного включения спиральных ламп должно иметь ещё и фильтр сетевого напряжения, хотя бы простейший. В этом случае УПВЛ сможет максимально продлить срок службы питаемых им ламп накаливания или галогенных.
В редких случаях, но и выключение лампы накаливания может привести к резкому повышению напряжения и перегоранию её нити. Дело в том, что сетевая линия представляет собой катушку индуктивности. Поэтому, в момент разрыва цепи питания лампы, благодаря токам самоиндукции, напряжение может возрасти настолько, что оно электрически пробивает размыкающиеся контакты выключателя и может повредить нить накала.
Лампы Соответствие мощности светодиодных ламп лампам накаливания
6.6к.31.07.2022
Это можно заметить, наблюдая за образованием электрической дуги на контактах выключателя. Она проявляется не только в момент замыкании, но и при размыкании контактов. Последнее может быть даже с большим искрообразованием.
Какие преимущества дает регулятор?
Как указывалось выше, в первую очередь диммирование сокращает энергопотребление. Указанной причины уже достаточно для его подсоединения к светодиодным лампам в жилище и любых других помещениях. Но есть еще целый список достоинств.
К ним относятся:
- Возможность менять интенсивность свечения — обеспечивает владельцам повышение комфортности проживания, помогает сделать любой интерьер индивидуальным, эксклюзивным. Так, к примеру, помещение с помощью освещения можно делить на отдельные зоны. А также получится менять яркость в зависимости от времени суток, потребностей.
- Имитирование присутствия в помещении владельцев — такая опция будет незаменимой во время отпуска, командировки, что позволит легко ввести в заблуждение домушников.
- Автоматическое отключение/отключение — современные диммеры могут программироваться, кроме того, ими в силах управлять различные внешние устройства, к примеру, планшеты, смартфоны. Есть специальные сигнальные приборы, подающие команды драйверам питания.
Всевозможные предустановленные режимы свечения, мигания позволяют один раз выбрать оптимальные варианты на любое время суток и не тратить время в будущем. Кроме того, это не просто удобно, но и позволяет больше экономить.
Важным преимуществом является и дистанционное управление. С его помощью регулировать напряжение, а, следовательно и яркость свечения, человек может различными способами, например, используя пульт, радио и звуковые сигналы (хлопки, голос).
При этом сами современные регуляторы отличаются долговечностью, неприхотливостью. К тому же они удобны в использовании.
Также нужно знать, что с их помощью можно управлять светодиодными лампами с привычными стандартными цоколями, к примеру, ними могут быть знакомые Е27, Е14, а также многие другие востребованные и редкие. Это существенно облегчает создание системы.
Важно и то, что диммеры способны контролировать свечение одного светильника, нескольких и даже целой группы. Они устойчивы к перегрузкам, бесшумны при правильно подобранной модели, имеют небольшой вес, отличаются компактностью. Стоимость такого оборудования бывает различной, поэтому заинтересованный потребитель сможет подобрать оптимальное решение согласно своего бюджета, которое обеспечит получение ожидаемого результата
Стоимость такого оборудования бывает различной, поэтому заинтересованный потребитель сможет подобрать оптимальное решение согласно своего бюджета, которое обеспечит получение ожидаемого результата.
Характеристики диммера для лампы накаливания
- максимальная нагрузка 2,5 кВт
- низкий уровень создаваемых помех
- возможность работы в качестве регулятор оборотов или как диммер для традиционных ламп накаливания
- размеры печатной платы: 55 х 55 мм
- питание: 220 вольт
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 динистор DB3 (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 потенциометр 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.
Схемы
Для того чтобы правильно использовать блоки плавного включения ЛК необходимо использовать специальные электросхемы. Благодаря таким схемам можно легко понять, как работает данный прибор и устроен изнутри, а также как его необходимо эксплуатировать.
Схема плавного включения лампы накаливания
Обычно при подключении такого устройства специалисты пользуются наиболее простым и лёгким вариантом схемы. Иногда используют специальную схему с внедрением симистеров. Также, кроме блоков данного вида можно брать полевые транзисторы, которые работают аналогично приборам плавного включения.
Вторая схема плавного включения ламп накаливания
Также того чтобы можно было контролировать напряжение в приборе плавного включения можно использовать автоматические приборы.
Что собой представляет тиристорная схема
Тиристорную схему специалисты рекомендуют использовать для повторения. Состоит она из обычных элементов, которые можно найти в каждом доме. Такую схему можно легко сделать в домашних условиях своими руками.
Тиристорная схема плавного включения лампы
Цепь моста выпрямления (рис.VD1, VD2, VD3, VD4) использует лампочку (рис. EL1) как нагрузку и токоограничитель. Плечи выпрямителя оснащены тиристором (рис. VS1) и сдвигающейся цепью (рис. R1, R2 и C1). Также диодный мост устанавливается за счёт спецификации работы прибора тиристора.
После того как напряжение подаётся на схему, электроток начинает идти через спираль накала и поступает на мост, а затем посредством резистора осуществляется зарядка электролита. Когда достигается предел напряжения открытия тиристора, он начинает открываться и тогда через него проходит ток от лампочки. В результате этого вольфрамовая нить разогревается постепенно и плавно. Период ее разогрева будет зависеть от ёмкости находящегося в схеме устройства конденсатора и резистора.
Чем примечательна симисторная
Такая схема имеет меньшее количество деталей за счёт применения симистора (рис. VS1), который служит силовым ключом.
Симисторная схема плавного включенияламп
Такой элемент, как дроссель (рис. L1), который предназначен для удаления различных помех, появляющихся во время открытия силового ключа, разрешено убрать из общей цепи. (рис. R1)Резистор является ограничителем тока, который поступает на главный электрод (рис. VS1). Цепь, которая задаёт время, исполнена на резисторе (рис. R2) и ёмкости (рис. С1), питающимися посредством диода (рис. VD1). Данная схема работает также как и предыдущая. Когда конденсатор заряжается до уровня напряжения открытия симистора, он начинает открываться, а затем через него и лампочку поступает электрический ток.
Схема плавного включения ламп накаливания
На фотографии внизу мы можем увидеть симисторный регулятор. Такое устройство кроме регулировки мощности в нагрузке, также осуществляет плавное поступление электротока на лампочку, когда её включают.
Устройство плавного включения ламп накаливания
Схема работы блока на специализированной микросхеме
Микросхема типа кр1182пм1 была специально создана специалистами для построения различных фазовых регуляторов.
Схема плавного включения на специализированной микросхеме
В этом случае происходит так, что с помощью самой микросхемы происходит регулирование напряжения на источнике, который обладает мощностью до 150 ватт. А если понадобится управлять более сильной системой нагрузки и десятками осветительных приборов одновременно, то в управленческую цепь просто включается дополнительно силовой симистр. На рисунке внизу мы можем увидеть, как это происходит.
Схема плавного включения с силовым симистром
Применение блоков плавного включения не заканчивается только на обычных лампах, так как специалисты рекомендуют использовать их вместе с галогеновыми лампами, мощностью в 220 В.
Важно знать! С люминесцентными и LED лампами (светодиодными) такие блоки устанавливать нельзя. Это связано с тем, что здесь присутствует различная техника разработки схем, а также принцип действия и присутствие у каждого осветительного прибора своего источника размеренного нагрева для люминесцентных ламп или нет потребности в таком регулировании ламп LED
Варианты схем
В магазинах предлагается широкий выбор устройств плавного пуска для ламп от российских и зарубежных производителей. Монтаж не требует особой квалификации. Нужно сделать разрыв провода фазы, ведущего к лампе накаливания, и подключить прибор при помощи клеммников.
При отсутствии клеммников провода спаиваются.
Чаще всего на производствах используется одна из трех схем:
- туристорная;
- симисторная;
- специализированная (обычно микросхема КР1182ПМ1или DIP8).
В сети 220 В
Самая простая схема плавного включения ламп туристорная.
Для самостоятельного изготовления требуются:
- лампа накаливания;
- 4 диода (для создания выпрямительного моста);
- туристор;
- конденсатор (10 мкФ);
- 2 резистора (один из них переменной емкости).
Время включение определяет переменное сопротивление.
В момент включения ток проходит через лампочку, выпрямляется мостом, проходит через резистор и начинает скапливаться в конденсаторе. После достижения определенного порога зарядки ток подается на туристор, он немного открывается. По мере наполнения конденсатора туристор открывается все больше, лампочка постепенно загорается. Максимальная мощность света достигается при полной зарядке конденсатора.
Лампочки накаливания рассчитаны на 220 В (на практике может быть до 240 В). Диоды и туристор выбираются, базируясь на этот показатель. При самостоятельном изготовлении необходимо учесть, что можно использовать любые диоды с напряжением от 300 В и туристор, способный выдерживать мощность от 2 кВт. Емкость накопителя тоже большого значения не имеет
Важно знать, что при ее уменьшении лампочка будет зажигаться быстрее
Использование симистора (попупроводникового ключа) позволяет уменьшить количество элементов в туристорной схеме.
Используется:
- дроссель;
- 2 резистора;
- конденсатор;
- диод;
- симистор.
По принципу действия эта схема мало отличается от предыдущей. Время включения определяет цепочка из резистора и конденсатора, которые подключены через диод. По мере наполнения емкости конденсатора постепенно открывается симистор, через который подпитана лампочка накаливания. Она загорается не мгновенно, а плавно. Такой прибор более удобен в использовании благодаря небольшим размерам.
Плавный пуск ламп при помощи приборов, созданных на основе микросхемы КР1182ПМ1(DIP8), можно использовать с источниками освещения, обладающими мощностью до 150 Ватт.
Основа этого прибора – 2 туристора и 2 системы управления. Время регулируется резистором и конденсатором. Силовую часть от управляющей отделяет симистор, подключенный через задающий ток резистор. Работу внутренних туристоров регулируют 2 наружных конденсатора, от помех, создаваемых сетью, защищает дополнительный конденсатор и резистор.
При использовании этой схемы свет не только плавно включается, но и плавно выключается. Длительность загорания и затухания регулируется подбором емкости конденсаторов.
Плавное включение обладает существенным недостатком – снижением яркости светового потока. Для достижения оптимального уровня освещения требуются лампы с максимальной мощностью.
Для одноклавишных выключателей существует схема на основе транзистора. Когда лампочка накаливания выключена, он закрыт. После включения напряжение через резистор и диод поступает на конденсатор, он начинает заряжаться. Максимальный уровень (9,1 В) ограничивает стабилитрон.
После достижении оптимального напряжения транзистор начинает открываться, нить накаливания лампочки, подключенной последовательно, постепенно нагревается. Обязателен второй резистор у конденсатора, обеспечивающий его разрядку после выключения. Основное преимущество использования транзистора – отсутствие мерцания лампочки накаливания.
При напряжении 12 В
Если светильник точечный, то используется трансформатор, преобразующий 220 вольт в 12 вольт. Для подключения к 12 В устройства плавного пуска он устанавливается перед преобразователем напряжения.
Если такой прибор необходим для автомобиля, требуются специальные схемы – импульсные или линейные (ШИМ-регуляторы).
Линейные подключаются к источникам света параллельно. После включения ток проходит через резистор, лампы тусклые. После подключения реле они загораются на всю мощность.
Резистор должен быть керамический, мощность примерно 5 Вт, сопротивление 0,1-0,5 Ом.
Импульсные схемы создаются на основе полевого транзистора, подающего ток короткими импульсами. За счет этого нити накаливания не нагреваются до уровня, при котором возможен разрыв. В перерывах между импульсами ток успевает равномерно распределиться по нити, выравнивая сопротивление.
Устройство и виды
Диммеры делают на основе разной элементной базы. Все они имеют свои особенности и недостатки. И чтобы понять, что такое диммер и как он работает, надо разобраться из чего сделано конкретное устройство. Итак, могут быть варианты:
- На основе реостата (в частности переменного резистора). Это самый простой, но и самый неэффективный способ регулирования яркости. Такое устройство очень сильно греется, так что необходима система охлаждения, имеет крайне низкий КПД. В настоящее время серийно не производится.
Электронные светорегуляторы на основе симисторов, тиристоров, транзисторов. Эти устройства нельзя использовать с техникой, требовательной к форме электропитания, так как на выходе — нечто похожее на синусоиду с обрезанными верхушками. Стоит также знать, что такие схемы могут выдавать помехи, мешающие работе радиоприемников или чувствительного к электропомехам оборудования. Несмотря на свои недостатки именно электронные диммеры используют чаще — из-за невысокой цены, малых габаритов и возможности реализации дополнительных функций.
- Диммеры на основе автотрансформатора. Такие устройства выдают почти идеальную синусоиду, но имеют большие вес и размер, для регулировки требуется прилагать большие усилия. Еще один момент: более сложная схема ведет к удорожанию регулятора. Тем не менее, и они представлены на рынке, используются в местах где нельзя создавать радиопомехи или требуется нормальная форма питающего напряжения.
По виду исполнения диммеры бывают:
Модульные для установки в электрощитке на дин-рейку. Подключить диммер такого типа можно с лампами накаливания, галогенными светильниками с понижающим трансформатором. Для удобства использования они имеют выносную кнопку управления или клавишный выключатель. Такие устройства удобны, например, для регулирования освещенности двора и входных ворот из дома, лестничной площадки или входной двери.
Диммеры на шнуре. Это мини-устройства, позволяющие регулировать яркость свечения осветительных приборов, которые включаются в розетку — настольные лампы, бра, торшеры. Только стоит знать, что совместимы они в основном, с лампами накаливания.
Для установки в монтажную коробку. Ставятся в монтажную коробку под выключатель (в ту же коробку). Совместимы с лампами накаливания, светодиодными, галогенными понижающим и электронным трансформатором. Управляются кнопкой, которая ставится поверх устройства или подключаются к системе «умный дом».
- Моноблочный. По внешнему виду очень напоминает обычный выключатель, ставится в такую же монтажную коробку, можно вместо выключателя. Включаются в разрыв фазной цепи (схемы ниже). Этот тип имеет большое видовое разнообразие. С какими лампами можно подключать такой диммер, должно быть указано на корпусе, но если это электронная схема, то работают они с лампами накаливания и некоторыми галогенными и светодиодными (на которых написано диммируемые или стоит сообвтевтующий знак). Управляться могут:
При помощи поворотного диска (поворотные диммеры). Отключение света происходит поворотом диска в крайнее левое положение. Недостаток этой модели — невозможно зафиксировать последнее значение освещенности. При включении задается всегда минимальная яркость.
- Поворотно-нажимные. По внешнему виду похожи, но включение/выключение происходит при помощи нажатия на диск, а регулировка — его поворотом.
Клавишные. По внешнему виду очень похожи на обычные выключатели. Включение/выключение света стандартное — перебросом клавиши, а регулировка начинается после удержания клавиши в нажатом состоянии более 3 секунд. есть модели в которых включение-отключение происходит одной клавишей, а регулировка другой.
Сенсорные. Все управление происходит при помощи прикосновений к экрану. Эти модели самые надежные — никаких механических деталей, практически нечему ломаться.
В частных домах и квартирах ставят чаще всего моноблочные диммеры. В доме еще может пригодиться модульное исполнение — для изменения яркости освещения придомовой территории с возможностью контроля его из дома. Для таких случаев есть модели, которые позволяют управлять освещенностью с двух мест — проходные диммеры (работают по принципу проходного выключателя).
