Диммер схема: 5 схем сборки самодельного светорегулятора

Содержание

Электрическая Принципиальная Схема Диммера — tokzamer.ru

У них гарантированно хорошее охлаждение.


О каких ти тыс.

Первая обмотка — витков эмалированного провода диаметр 0.
Симисторный регулятор мощности (своими руками)

Такая модель — идеальна для новичков. По продолжительности горения.

Изменение сопротивления переменного резистора регулирует глубину стробирования в широком диапазоне.

А потом вы остаётесь в темноте и Вот, к примеру, покупаете вы недорогую ти ваттную СД-лампу в гостиную, а света она даёт — впору в сортир ставить, метр-на-метр.

Вот как оно появляется. Один вариант востребован редко из-за своей конструктивной сложности и производительности.

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.

Далее необходимо приобрести или получить в собственность другим путем симистор, динистор, а также узел, который формирует управляющий импульс, например, взять из ненужного прибора.

Регулятор мощности, диммер 220В 2000Ватт

Навигация по записям

Поэтому надо строго следовать рекомендациям производителя по монтажу. Это тоже надо учитывать. Основой конструкции диммера является симистор.

Причем чем большее ее продолжительность, тем меньше яркость свечения.

Комментарии к статье: 19 Устройство и схема диммера В этой статье рассмотрим устройство, которое продается в магазинах электротоваров, как регулятор яркости ламп накаливания.

Белые осветительные светодиоды, особенно китайские, весьма чувствительны к кратковременным импульсам тока, выгорают на раз. Основой конструкции диммера является симистор.

При пятичасовой работе BTA на нагрузку 3кВт я достиг комнатной температуры радиатора, для этого я установил небольшой кулер от процессора ПК, обеспечив его питание от миниатюрного выпрямителя.



Таким образом, изменяется мощность лампочки, ее яркость — свет приглушается или увеличивается. Даже, когда на люстре имеется одна лампа, можно легко настроить яркость, уменьшив или увеличив подаваемое напряжение.

Целью моих дурацких изысканиях было такое же дурацкое желание получить от светодиодной лампы обещанные фирмой 30 — 50 тысяч часов работы.
Как подключить диммер (регулятор освещения)

Смотрите также: Периодичность проведения измерения контура заземления

Печатная плата и детали сборки

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.


Смотрите: Как устроен и работает симмистор. При плохом теплоотводе и перегреве светодиодов лампа может потускнеть значительно раньше, чем перегореть.

Пошаговая сборка: Наносим на плату схему соединения. Применяется для упрощения монтажной схемы. Ещё штрих.

Когда на него поступает прямое напряжение, он открывается, в случае обратного напряжения — закрывается. Устройство диммера Подключение диммера Схема включения диммера до невозможности простая — проще не придумаешь. Иначе говоря, диммером можно регулировать яркость лампы. КМОП серии более высоковольтные.

Но такой вариант принесет пользу только при использовании ламп накаливания. И для этого он должен быть не менее ом. Да не пугайтесь вы, мы не будем ломать и разбирать саму лампу, весь фокус будет снаружи.

Навигация по записям


Короче, чем С2 больше, тем лучше. Диммер, устанавливаемый перед драйвером питания светодиодов на дистанционном управлении с инфракрасным управлением. Большая мощность не понадобится, ведь подобные паяльники применяют уже для работы с радиаторами и металлами.

Избыточное напряжение из которого попадает на динистор и симистор. Симистор нередко сравнивают с дверью для электричества, причем в которую можно входить в обе стороны. Речь идёт не об откровенном Китае за смешную цену, но о лампах средней ценовой категории, которые, кстати, при плохом тепловом режиме тоже горят как свечки. Проверять работоспособность диммера лучше всего на лампе накаливания мощностью Вт.

В необходимых местах просверливаем отверстия, чтобы поместить в них выводы всех элементов. Как сделать диммер своими руками из доступных деталей, описано в этой статье. Ну, и мини-лампы, разумеется, с мини цоколем. Симистор нередко сравнивают с дверью для электричества, причем в которую можно входить в обе стороны. Перед началом работы приобретаем припой, канифоль, кусачки, паяльник, соединительные проводки.

Симисторный регулятор мощности.Принцип работы схемы.

Диммеры для светодиодных ламп на 220 вольт. Схемы

В большинстве случаев заинтересованный человек сможет приобрести недорогой заводской диммер, рабочие качества которого удовлетворят его Встречаются нестандартные ситуации, когда промышленные изделия не удовлетворяют потребности человека. Цена у диммеров с регулятором и с кнопками отличается на порядок, ведь кнопочный диммер например, диммер Legrand как правило собран с применением микроконтроллера.

Для этого используется схема с использованием микросхемы КР ЕН 12А, представленная на рисунке ниже. Состоит из анода и катода.

То есть соотношение мощностей не 5: 1, как в рекламе, а 4: 1.

Предлагаемый способ годится для ламп с конденсаторной схемой. По расчётам он должен быть раз в 10 больше, чем на схеме, но тогда он не влезет в маленький корпус лампы. При подключении диммера для светодиодной лампы в В с дистанционным управлением необходимо убедиться, что он устанавливается непосредственно перед контроллером ламп. Диммер в приведенной комплектации рассчитан на подключение электроприбора мощностью не более Вт.

А также его функциональность позволяет работать совместно с системами безопасности или просто имитировать присутствие людей в помещении. Читай «Общие соображения» в конце.

Жало На жало тоже обращайте внимание при покупке. Иначе говоря, его сопротивление становится очень мало, и лампочка горит до конца полуволны. Когда напряжение на конденсаторе достигнет величины, достаточной для открытия симистора и динистора, симистор открывается.

Схема и принцип её работы

Важнейшее ее преимущество — способность работать в большом диапазоне питающего напряжения. Кроме того, предусмотрена многослойная проводниковая конструкция, которая позволяет выполнять задачи максимально точно.

Дурацкий вопрос. По-другому он называется регулятор мощности переменного тока. Тестируем схему на лампах.
Регулятор мощности для приборов работающих от сети переменного тока 220В. Диммер на ВТА41-600

Диммер 220 вольт схема

Принцип работы симисторных регуляторов мощности (напряжения) в цепях
переменного тока.

Что такое симистор, принцип его работы, а также справочные характеристики некоторых популярных приборов мы с Вами внимательно рассмотрели на странице &nbspСсылка на страницу.


Там же мы отметили, что симистор пришёл на смену рабочей лошадке-тиристору и практически полностью вытеснил его из электроцепей переменного тока.

Вспомним пройденный материал.
Отличительной чертой симистора является то, что при подаче на его управляющий электрод тока (напряжения), прибор переходит в проводящее состояние, замыкая нагрузку, причём проводит ток, независимо от полярности, приложенного к нагрузке напряжения.
Полярность открывающего напряжения должна быть либо отрицательной для обеих полярностей напряжения на условном аноде, либо совпадать с полярностью «анодного» напряжения (т.е. быть плюсовой в момент прохождения положительной полуволны и минусовой — в момент прохождения отрицательной).

Итак. Важным плюсом симисторных схем в электроцепях переменного тока является отсутствие выпрямительных устройств, и двухполюсность напряжения в нагрузке, что даёт возможность подключать их, помимо всего прочего, как трансформаторам, так и электродвигателям переменного тока.

Познакомимся с расхожими схемами симисторных регуляторов.

Для начала давайте рассмотрим простейшую, но вполне себе работоспособную схему симисторного регулятора мощности с фазово-импульсным управлением, позволяющего работать с нагрузками вплоть до 1200 Вт.

Рис.1

При замене симистора на другой, с большей величиной допустимого тока, мощность нагрузки можно увеличивать практически неограниченно.

А теперь — как это всё работает?
В начале действия положительного полупериода симистор закрыт. По мере увеличения сетевого напряжения конденсатор С1 заряжается через последовательно соединённые резисторы R1 и R2. Причём увеличение напряжения на конденсаторе С1 отстаёт (сдвигается по фазе) от сетевого на величину, зависящую от суммарного сопротивления резисторов и номинала ёмкости С1. Чем выше значения резисторов и конденсатора — тем больше сдвиг по фазе.

Заряд конденсатора продолжается до тех пор, пока напряжение на нём не достигнет порога пробоя динистора (около 35 В). Как только динистор откроется (следовательно, откроется и симистор), через нагрузку потечёт ток, определяемый суммарным сопротивлением открытого симистора и нагрузки.
При этом симистор остаётся открытым до конца полупериода, т.е. момента, когда полуволна сетевого напряжения приблизится к нулевому уровню.
Переменным резистором R2 устанавливают момент открывания динистора и симистора, производя тем самым регулировку мощности, подводимой к нагрузке.

При действии отрицательной полуволны принцип работы устройства аналогичен.

Диаграммы напряжения на нагрузке при различных значениях переменного резистора приведены на Рис.1 справа.

Для предотвращения ложных срабатываний триаков, вызванных переходными процессами в индуктивных нагрузках (например, в электродвигателях и обмотках трансформаторов), симисторы должны иметь дополнительные компоненты защиты. Это, как правило, демпферная RC-цепочка (снабберная цепь) между силовыми электродами триака, которая используется для ограничения скорости изменения напряжения (на схеме Рис. 1 показана синим цветом).
В некоторых случаях, когда нагрузка имеет ярко выраженный ёмкостной характер, между силовыми электродами необходима индуктивность для ограничения скорости изменения тока при коммутации.

Существуют и различные модификации приведённой выше простейшей схемы диммера.

Рис.2

Дополнительная цепочка R3 C2 (Рис.2 слева) призвана увеличить максимально достижимый фазовый сдвиг между сетевым напряжением и напряжением, поступающим на левый вывод динистора, что в свою очередь позволяет производить более глубокую регулировку мощности, подводимой к нагрузке.

На схеме, приведённой на Рис.2 справа, цепь, образованная диодами D1, D2 и резистором R1, обеспечивает плавность регулировки при минимальной выходной мощности. Без неё характеристика управления регулятором имеет гистерезис, что проявляется в скачкообразном повышении регулируемой мощности от нуля до 3. 5% от максимальной.
Диодно-резисторная цепочка разряжает конденсатор при переходе сетевого напряжения от отрицательной к положительной полуволне и, тем самым, устраняет эффект скачкообразного начального увеличения мощности в нагрузке.

Изредка можно встретить устройства, в которых регулировка мощности производится посредством отдельной схемы, которая формирует импульсы с регулируемой длительностью для управления симистором.
Такие диммеры обладают значительно лучшими характеристиками, чем представленные выше, однако обратной стороной медали является повышенная сложность устройств и необходимость наличия отдельного источника питания схемы. Исключения составляют устройства, выполненные на специализированных ИМС. Примером такой микросхемы является фазовый регулятор КР1182ПМ1.

Рис.3

Применение КР1182ПМ1 в регуляторах мощности (Рис.3) позволяет добиваться как хорошей повторяемости, так и широкого диапазона перестройки и высокой температурной стабильности.

А если уж мы решили заморачиваться созданием отдельной схемы формирования управляющих импульсов, то имеет смысл отказаться от фазово-импульсного метода управления, и обратиться в сторону регуляторов мощности, работающих по принципу пропускания через нагрузку определённого целого числа периодов сетевого напряжения в единицу времени.
При таком способе регулирования появляется возможность включения симистора вблизи точки пересечения сетевым переменным напряжением нулевого потенциала, вследствие чего радикально снижается уровень помех, вносимых в электросеть.
Освещение таким диммером не запитаешь ввиду заметного мерцания, а вот для беспомехового регулирования мощности электронагревательных приборов — самое то.

Данная схема (Рис.4) перекочевала со страницы https://www.radiokot.ru/circuit/power/converter/50/ и представляет собой модификацию регулятора мощности, описанного в журнале Радио, 2009, № 9, с. 40–41 «В.Молчанов Симисторный регулятор мощности». Вот, что пишет автор.

«Устройство предназначено для беспомехового регулирования мощности электронагревательных приборов, работающих от сети переменного тока 220 В.
Кроме снижения уровня коммутационных помех, в регуляторе реализован принцип пропускания в нагрузку целого числа периодов сетевого напряжения. При таком способе регулирования с высокой точностью обеспечивается отсутствие постоянной составляющей напряжения на нагрузке, вследствие чего дополнительно снижается уровень искажений, вносимых в электросеть. Это особенно важно в случае мощной нагрузки.
Максимальная мощность нагрузки, подключаемой к регулятору, составляет 1 кВт. Потребляемый регулятором ток от сети не превышает 4 мА (действующее значение), типовое потребление – 3,5 мА.

На микросхеме DD1 и элементах R1, C1, VD1, VD2 выполнен синхронизированный с сетью генератор прямоугольных импульсов. Период импульсов, вырабатываемых генератором, составляет около 1,3 с. Резистор R1 регулирует скважность импульсов. Элементы DD1.1, DD1.2 и DD1.3, DD1.4 включены как два RS‑триггера, на входы которых (выводы 1 и 9 микросхемы) через делитель R7R6 поступает часть сетевого напряжения. Транзисторы VT1 и VT2 выполняют функцию мощного инвертора логических сигналов для управления симистором. Питание устройства осуществляется через параметрический стабилизатор, в котором задействованы балластный резистор R7, стабилитрон VD3 и сглаживающий конденсатор C3. Когда напряжение на верхнем по схеме сетевом выводе относительно нижнего отрицательное, стабилитрон VD3 пропускает ток в прямом направлении, когда положительное – ограничивает напряжение на выводах 1 и 9 микросхемы DD1 на уровне 10 В. Ток, проходящий через эти выводы и внутренние защитные диоды микросхемы, заряжает конденсатор C3 до напряжения около 9,2 В, которое служит для питания низковольтной части устройства. Использование защитных диодов микросхемы не приводит к её защёлкиванию, поскольку амплитудное значение тока через резистор R7 ограничено и составляет около 5 мА.

Во время проверки регулятора мощности удобно в качестве нагрузки подключить лампу накаливания (желательно на 100 Вт или более). Устройство обычно не нуждается в налаживании, но если оказалось, что симистор VS1 открывается ненадёжно (лампа в нагрузке не включается или мерцает), можно попробовать уменьшить сопротивление резистора R4 или подобрать экземпляр симистора с меньшим током открывания. Резистор R4 позволяет выставить мгновенное напряжение сети, при котором происходит открывание симистора. Это напряжение может быть рассчитано по формуле Uпор ≈ Uпит∙R7/(2∙R4), где Uпит ≈ 9,2 В – напряжение на конденсаторе C3, сопротивления резисторов R6 и R7 должны быть равны. Уменьшение сопротивления резистора R4 обеспечивает более надёжное открывание симистора, но увеличивает уровень создаваемых помех, поэтому делать его сопротивление менее 30 кОм нежелательно».

И конечно, было бы совсем неправильно не упомянуть о таком важном представителе симисторного семейства, как — оптосимистор.
Оптосимистор включается посредством освещения полупроводникового слоя и представляет собой комбинацию оптоизлучателя и симистора в одном корпусе. Преимущество — простая однополярная схема управления и гальваническая изоляция цепей управления от фаз сетевого напряжения.

Оптосимисторы могут коммутировать нагрузку как сами (Рис.5),


Рис.5

так и управлять более мощными симисторами (Рис.6).


Рис.6

За счёт полной гальванической развязки управляющих цепей оптосимистора, основное его предназначение — это управление мощностью нагрузки при помощи логических устройств или микроконтроллеров с собственными цепями питания.

Рис. 7

В качестве примера на Рис.7 приведена схема регулятора мощности паяльника.
Вот, как работу этой схемы описывает уважаемый Falconist на странице сайта http://forum.cxem.net .

«Оптосимистор серии МОС204х/306х/308х содержит внутри себя схему пересечения питающим напряжением нуля, т.е. открывается только в точке нулевого значения синусоидального сетевого напряжения, независимо от момента поступления управляющего напряжения на его светодиод. Тем самым обеспечивается ключевой режим подключения нагрузки, с практически полным отсутствием ВЧ помех, проникающих в сеть 220 В. Поэтому его замена на оптосимисторы МОС302х/305х, не имеющих такой схемы, крайне нежелательна, т.к. порочит сам принцип беспомехового регулирования.
Конденсатор С1 является балластным реактивным сопротивлением. Ток, который он пропускает совместно с подключенным параллельно ему резистором R1,приближенно составляет 16 мА. Данный ток используется для питания таймера DA1 и инфракрасного светодиода оптрона DA2».

Работа таймера, формирующего управляющий сигнал для оптотиристора, аналогична работе DD1 на Рис.4 и сводится к формированию импульсов с изменяемой скважностью.

Источник: vpayaem.ru

Простая схема диммера на 220В для сборки своими руками

Диммер – электронное устройство, позволяющее управлять напряжением в нагрузке, а значит, и мощностью. Реализовать регулировку можно несколькими способами. Но наиболее распространён фазовый способ, суть которого состоит в управлении во времени моментом отпирания силового ключа (транзистора, тиристора). В сетях переменного тока лучше всего зарекомендовали себя диммеры на основе симметричного тиристора (симистора) в виде простой и недорогой конструкции. Как сделать диммер своими руками из доступных деталей, описано в этой статье.

Схема и принцип её работы

Практически все современные симисторные диммеры бытового назначения имеют общую элементную базу. Все остальные детали схемы выполняют дополнительные функции: осуществляют индикацию, способствуют стабильной работе на пониженном напряжении, делают регулировку более плавной и так далее.

Принцип действия симисторного регулятора рассмотрим на примере наиболее распространённой схемы диммера на 220 вольт, представленной на рисунке. Основной элемент схемы – симистор VS1. Он пропускает ток в обоих направлениях при появлении на управляющем электроде отпирающего импульса. Силовые электроды VS1 подключаются последовательно с нагрузкой. Поэтому ток нагрузки равен току симистора. В цепи управления силовым ключом расположен динистор VS2, открытое и закрытое состояние которого зависит от величины напряжения на его электродах. Элементы R1, R2 и С1 участвуют в цепи заряда конденсатора С1. Диод VD1 и светодиод LED образуют цепь индикатора включенного состояния. При включении диммера симистор закрыт и ток нагрузки не протекает. В момент появления очередной положительной или отрицательной полуволны сетевого напряжения через резисторы R1 и R2 начинает протекать ток. Конденсатор С1 заряжается со скоростью, которая определяется сопротивлением указанных резисторов. Ввиду того что напряжение на конденсаторе не может измениться мгновенно, образуется некоторый фазовый сдвиг между напряжением в сети и на С1. При достижении на конденсаторе напряжения равного напряжению срабатывания динистора (32В), последний открывается, что приводит к появлению импульса на управляющем электроде VS1 и его отпиранию. Через нагрузку протекает ток. Симистор находится в открытом состоянии до окончания полуволны (смены полярности) сетевого напряжения. Затем процесс повторяется.

За счёт изменения сопротивления R2 происходит увеличение (уменьшение) фазового сдвига. Чем больше сопротивление, тем дольше будет заряжаться конденсатор и тем меньше будет время открытого состояния симистора. Другими словами, вращение ручки регулятора приводит к изменению мощности в нагрузке.

Печатная плата и детали сборки

Для того чтобы собрать представленный диммер своими руками, потребуются следующие радиодетали:

  • С1 – неполярный металлоплёночный конденсатор ёмкостью 0,022-0,1 мкФ-400В;
  • R1 – резистор 4,7-27 кОм-0,25 Вт;
  • R2 – переменный резистор со встроенным выключателем 0,5-1 МОм-0,5 Вт;
  • VD1 – выпрямительный диод 1N4148, 1N4002 или аналогичные;
  • VS1 – симистор BT136-600D или BT136-600E;
  • VS2 – динистор DB3;
  • LED – светодиод индикаторный.

Диммер в приведенной комплектации рассчитан на подключение электроприбора мощностью не более 500 Вт. Если мощность нагрузки превышает 150 Вт, то симистор крепят на радиатор. Печатная плата 25 на 30 мм доступна для скачивания здесь.

Область применения

В повседневной жизни диммер чаще всего применяют для регулировки яркости ламп освещения. Подключая его в цепь питания галогенных ламп, получают готовое устройство плавного розжига света, которое в разы продлевает срок службы осветительного прибора. Часто радиолюбители собирают диммер своими руками для регулировки нагрева паяльника. Регулятор мощности с увеличенной нагрузочной способностью можно использовать для изменения скорости вращения электродрели.

Запрещено подключать диммер к электроприборам, которые содержат электронный блок обработки сигнала (например, блок питания). Исключение составляют светодиодные лампы с возможностью диммирования.

Источник: ledjournal.info

Схемы диммеров своими руками

Изменение величины сетевого напряжения дает возможность управлять бытовыми электроприборами. Например, увеличивать или уменьшать яркость свечения ламп, что в ряде случаев используется для экономии электроэнергии, но чаще для создания особых световых эффектов. Такие устройства называются диммерами (затемнителями). Сегодня мы вам расскажем о том, как сделать диммер своими руками.

Способы управления величиной напряжения

Регуляторы яркости света работают на одном из двух принципов:

  1. Рассеивания.
  2. Отсекания части подаваемой электрической энергии.

Рассеивание

Заключается в использовании резистивных свойств проводника. Это довольно простые элементы, их называют реостатами. Они состоят из одного проводника, обычно скрученного в спираль, и подвижного контакта, напряжение на котором зависит от того, на каком витке спирали он расположен. Та часть энергии, которая не используется, рассеивается в виде тепла, что и является главным недостатком устройства – при напряжениях свыше 100 вольт нагрев столь значительный, что может вызвать пожар.

Этот способ универсальный, может применяться как к постоянному, так и переменному току. Он редко используется напрямую, но на его основе строятся все схемы регулирования.

Применяется только к переменному току, у которого можно «отрезать» часть синусоиды, получив последовательность разнополярных импульсов, частота следования и амплитуда которых зависит от момента (фазы) и длительности периода отсекания. Способ связан с меньшим рассеиванием энергии, но приводит к значительному искажению формы синусоиды, что плохо действует на потребителей с преимущественно индуктивной или емкостной нагрузкой. Например, использование диммеров для управления частотой вращения электромоторов вызывает их перегрев. Эпюры отсекаемых частей синусоиды показаны на рисунке ниже.

Способ чаще всего используется для изменения яркости свечения ламп накаливания и им подобных светотехнических устройств – галогенных и металлогалогенных ламп. Его категорически нельзя применять для управления компактными люминесцентными лампами и ограниченно – для светодиодных. В основном для тех, схемы питания которых (драйверы) поддерживают диммирование, о чем обычно пишется на их упаковке.

Реализуются с помощью так называемых ключевых схем, построенных на тиристорах, динисторах и симисторах.

  • Тиристор – диод, пропускающий ток только в одном направлении в тот момент, когда на его управляющем электроде появляется отпирающее напряжение.
  • Симистор – фактически двойной тиристор, пропускающий ток в обоих направлениях. Применяется для упрощения монтажной схемы.
  • Динистор – диод, пропускающий электрический ток при достижении порогового значения напряжения. Используется для построения времязадающих цепочек.

Тиристорная схема

Тиристорная схема диммера на 220 вольт приведена на рисунке ниже.

Тиристоры обозначены литерами V1 и V2. Обратите внимание, что они включены встречно, поскольку каждый пропускает часть полуволны синусоиды одного знака. Напряжения отпирания динисторов V3 и V4 регулируется рассеивающим энергию реостатом R5. Схема имеет две времязадающие цепочки: V3–C1 и V3–C2. В зависимости от уровня отпирающего напряжения на переменном резисторе R5 изменяется время зарядки конденсаторов, при разряде которых открываются ключи V1 и V2. Этим и определяется фаза пропускания синусоиды. Тиристоры можно найти в силовых схемах старых бытовых приборов – телевизоров или пылесосов.

Симисторная схема

Ключевая схема на симисторе приведении на рисунке ниже.

Ее преимущество в компактности. У нее один управляющий элемент – VS1 и одна времязадающая цепочка, состоящая из VS2 и С1. Рассеивающий регулятор напряжения – переменный резистор R1. Остальные элементы обеспечивают стабильность работы схемы.

Диммеры на постоянном токе

Только светодиодные лампы с цоколем типа Е (винтовой, аналогичный лампе накаливания) имеют собственный блок питания, преобразующий переменный ток в постоянный. Остальные светодиодные источники света, среди которых и светодиодные ленты, должны снабжаться отдельным блоком питания. Диммер для светодиодной ленты также должен работать от источника постоянного тока.

Оптимальным решением будет объединение блока питания ленты и диммера. Для этого используется схема с использованием микросхемы КР 142ЕН 12А, представленная на рисунке ниже.

Сама микросхема является регулируемым стабилизатором компенсационного типа. Её вывод 1 является точкой, на которую подается опорное напряжение, определяющее его величину на выходе диммера. Регулировка производится с помощью резистора R2, который является классическим рассеивателем энергии.

Зная принцип построения схем управляющих яркостью свечения ламп, вы можете не только сделать такое устройство самостоятельно, но и произвести ремонт диммера, купленного в магазине.

Источник: electriktop.ru

Диммер своими руками

Приветствую тебя мой дорогой читатель. Сегодня мы будем собирать диммер своими руками. По-другому он называется регулятор мощности переменного тока. Куда мы его можем «запихать» или где его можем применить? Везде и хоть куда!

Дело в том, что диммер может найти широкое применение, как в хозяйстве, так и в вашей мастерской. Регулировать мощность с помощью него можно на электронагревателе водяного бака или самогонного аппарата, а также в самодельном инкубаторе или вулканизаторе для заклеивания проколотых автомобильных камер.

Отдельное слово хочу сказать про применение данной конструкции в мастерской. Диммером можно плавно регулировать температуру нагрева паяльника, скорость вращения дрели или болгарки, а также просто для регулирования яркости ламп накаливания.

Теперь можно сделать вывод, что диммер является бесценным устройством в хозяйственной деятельности и мастерской.

Схема диммера (регулятора мощности)

Основным регулирующим элементом является симистор он же триак BTA06-600. Его можно заменить на практически любой аналог из серии BTA, например BTA12-60, BTA24-600 или другой. Пересчет номиналов элементов при этом производить не нужно.

Первые цифры маркировки означают максимальный ток в открытом состоянии. Максимальное обратное напряжение определяется второй группой цифр. Таким образом, BTA06-600 это триак с током 6А и напряжением 600В, которого хватит для регулировки нагрузки мощностью 800Вт. При выборе симистора рекомендую брать запас по току. Обычно я беру двукратный запас. На цене это отражается незначительно, а надежность конструкции повышается заметно, да и душа спокойна.

Резистор R1 должен быть мощностью 0.25Вт, даже при использовании диммера на 3кВт резистор будет холодным. Также нет особых требований для переменного резистора, берем любой. Конденсатор C1 пленочный, напряжением 400В. Предохранитель выбирается в зависимости от тока нагрузки.

Светодиод можно не устанавливать, тогда вместо диода VD1 необходимо установить перемычку.

Предохранитель F1 можно установить на отдельной колодке или на проводе, выведя колпачок его корпуса на заднюю панель диммера.

Работа схемы

При подключении нагрузки симистор VD4 закрыт. В это время начинает протекать ток через предохранитель F1, нагрузку и резисторы R1, R2, заряжая конденсатор C1. Как только на конденсаторе C1 напряжение поднимется выше 32В, откроется динистор VD3 и через него потечет ток, открывая VD4. Последний начинает пропускать через себя ток нагрузки и закрывается он только в тот момент, когда синусоида проходит нулевой потенциал. Далее все повторяется по циклу.

Переменным резистором R2 регулируется скорость зарядки конденсатора C1. Чем дольше он будет заряжаться до порога открытия VD3, тем дольше будет закрыт VD4, а когда он закрыт, происходит отрезание синусоиды на нагрузке.

Несколько слов об охлаждении

К фланцу регулирующего элемента необходимо прикрепить радиатор охлаждения. Не забываем между ними положить слой теплопроводной пасты. Площадь поверхности радиатора нужно подобрать опытным путем.

Из своего опыта скажу, что для регулировки паяльника или лампы накаливания мощностью 80Вт можно обойтись без радиатора. При работе на нагрузку 1кВт (BTA12-600) с площадью радиатора 200см 2 температура последнего достигает 90 0 C при длительности работы 5ч. При пятичасовой работе (BTA24-600) на нагрузку 3кВт я достиг комнатной температуры радиатора, для этого я установил небольшой кулер от процессора ПК, обеспечив его питание от миниатюрного выпрямителя.

Для исключения нагрева силовых дорог печатной платы, при работе на большую мощность (более 1кВт), следует дорожки покрыть толстым слоем олова или пропаять медным проводом.

Сетевые провода и провода нагрузки рекомендуется впаять в плату, чтобы исключить плохой контакт и нагрев клемм.

Меры техники безопасности

Диммер работает при высоком напряжении (220В), поэтому при его работе лучше не трогать инструментом или руками конструкцию. Если кому интересно, то скажу вам, что от фланца симистора током не «бьет», и соответственно от радиатора тоже (проверено).

Проверять работоспособность диммера лучше всего на лампе накаливания мощностью 60-80Вт. Не стоит пробовать подключать светодиодные, энергосберегающие и другие лампы, включающие в себя пусковые устройства и импульсные преобразователи.

Источник: audio-cxem.ru

Делаем диммер для домашнего освещения своими руками

Согласитесь, иногда возникает потребность в регулировании яркости лампы. Ну, действительно, не всегда требуется, чтобы она светила на полную мощность. Если в вечернее время вы собрались семьёй в зальной комнате за беседой, достаточно приглушённого освещения. Зачем же включать люстру на полную мощность, гнать лишние киловатт-часы и переплачивать за расход электроэнергии. В таком случае выручает регулятор освещения, по-другому это устройство называется диммером. С его помощью можно изменять электрическую мощность лампы и тем самым регулировать яркость света. Многие мужчины, знатоки электротехники и любители радиоэлектроники, собирают диммер своими руками.

Но тут возникает вполне логичный вопрос, зачем нужен самодельный диммер, если можно пойти в магазин электротехнических товаров и купить заводское устройство? Во-первых, цена на заводской регулятор прямо скажем не маленькая. Но это ещё полбеды. Возникают иногда потребности установки диммера, например, для настольной лампы. И если вы отправитесь в магазин, то не факт, что найдёте устройство подходящих вам размеров, чтобы можно было впихнуть его в такой осветительный прибор. Так что проблема, собрать диммер в домашних условиях своими руками, всё-таки актуальна и поэтому посвятим ей данную статью.

Основная цель и суть диммера

Пару слов о том, что такое диммер и зачем он вообще нужен?

Это устройство электронное, предназначается для того, чтобы с его помощью изменять электрическую мощность. Чаще всего, таким образом меняют яркость осветительных приборов. Работает с лампами накаливания и светодиодами.

Электрическая сеть поставляет ток, который имеет синусоидальную форму. Чтобы в лампочке изменилась яркость, требуется подача на неё обрезанной синусоиды. Отсечь передний или задний фронт волны можно за счёт тиристоров, установленных в схеме диммеров. Это способствует уменьшению напряжения, подаваемого на светильник, что соответственно приводит к снижению мощности и яркости света.

Элементы схемы

Начнём с того, что определимся, какие элементы нам потребуются для схемы регулятора яркости освещения.

На самом деле схемы довольно простые и не потребует каких-то дефицитных деталей, с ними сможет разобраться даже не слишком опытный радиолюбитель.

  1. Симистор. Это триодный симметричный тиристор, по-другому его ещё называют триак (название пошло из английского языка). Представляет собой полупроводниковый прибор, который является тиристорной разновидностью. Используется для коммутирующих операций в электрических цепях на 220 В. Симистор имеет два основных силовых вывода, к которым последовательно подключается нагрузка. Когда симистор закрыт, в нём отсутствует проводимость и нагрузка получается выключенной. Как только на него подаётся отпирающий сигнал, между его электродами появляется проводимость и нагрузка включается. Его основной характеристикой является ток удержания. Пока через его электроды протекает ток, превышающий эту величину, симистор остаётся открытым.
  2. Динистор. Он относится к полупроводниковым приборам, является разновидностью тиристоров, и обладает двунаправленной проводимостью. Если рассмотреть принцип его работы подробнее, то динистор представляет собою два диода, которые включены навстречу друг другу. Динистор по-другому ещё называют диак.
  3. Диод. Это электронный элемент, который в зависимости от того, какое направление принимает электрический ток, обладает разной проводимостью. Он имеет два электрода – катод и анод. Когда к диоду прикладывают прямое напряжение, он открыт, в случае с обратным напряжением диод закрыт.
  4. Неполярный конденсатор. Их основное отличие от других конденсаторов заключается в том, что они могут подключаться в электрическую цепь без соблюдения полярности. В процессе эксплуатации допускается смена полярности.
  5. Постоянный и переменный резисторы. В электрических цепях они считаются пассивным элементом. Постоянный резистор обладает каким-то определённым сопротивлением, у переменного эта величина может изменяться. Их основное предназначение – преобразовать силу тока в напряжение или наоборот напряжение в силу тока, поглотить электрическую энергию, ограничить ток. Переменный резистор иначе ещё именуют потенциометр, у него имеется подвижный отводной контакт, так называемый движок.
  6. Светодиод для индикатора. Это такой полупроводниковый прибор, который имеет электронно-дырочный переход. Когда через него пропускается в прямом направлении электрический ток, он создаёт оптическое излучение.

Схема диммера на симисторе использует фазовый способ регулировки. При этом основным регулирующим элементом является симистор, от его параметров зависит мощность нагрузки, которую можно подключить к данной схеме. К примеру, если использовать симистор ВТ 12-600, то можно регулировать мощность нагрузки до 1 кВт. Если вы захотите сделать свой диммер на более мощную нагрузку, то соответственно выбирайте и симистор с большими параметрами.

Принцип работы

Перед тем, как сделать диммер своими руками, давайте разберёмся, в чём заключается суть его работы.

  • При подключении схемы в электрическую цепь, на неё поступает переменное напряжение 220 В из сети. Когда в синусоиде напряжения наступает полупериод положительный, через резисторы и один из диодов начинает протекать ток, за счёт чего происходит зарядка конденсатора.
  • Как только напряжение достигает параметра, необходимого для пробоя динистора, начинает протекать ток через динистор и через управляющий электрод симистора.
  • Этот ток способствует тому, что симистор открывается. Лампы, которые последовательно с ним подсоединены, оказываются подключенными к цепи и зажигаются.
  • Как только синусоида напряжения пройдёт через ноль, симистор закроется.
  • Когда синусоида напряжения достигает полупериода отрицательного, весь процесс повторяется аналогичным образом.
  • Момент открытия симистора имеет прямо пропорциональную зависимость от величины активного сопротивления в схеме. При изменении этого сопротивления можно менять в каждом полупериоде время открытия симистора. Тем самым будет плавно изменяться потребляемая мощность лампочки и яркость её свечения.

Подробнее принцип работы и последующая сборка устройства описаны в этом видео:

Сборка схемы

Теперь мы подошли к тому, чтобы собрать наш диммер. Имейте в виду, что схема может быть навесной, то есть с применением соединительных проводов. Но будет лучше использовать печатную плату. Для этой цели вы можете взять фольгированный текстолит (достаточно будет размера 35х25 мм). Диммер, собранный на симисторе с применением печатной платы, позволяет свести к минимуму размеры блока, он будет иметь малые габариты, а это даёт возможность устанавливать его на место обычного выключателя.

Перед началом работ запаситесь канифолью, припоем, паяльником, кусачками и соединительными проводами.

Далее схема регулятора собирается по следующему алгоритму:

  1. На плату нанесите схемы соединения. Для выводов подсоединяемых элементов просверлите отверстия. При помощи нитрокраски прорисуйте на схеме дорожки, а также определите место монтажных площадок для пайки.
  2. Далее плату необходимо протравить. Приготовьте раствор хлорного железа. Посуду возьмите такую, чтобы плата не ложилась плотно на дно, а своими уголками как бы упиралась о её стенки. Во время травления переворачивайте плату периодически и помешивайте раствор. В случае, когда это надо сделать быстро, согрейте раствор до температуры 50-60 градусов.
  3. Следующий этап – лужение платы и промывка её спиртом (ацетон использовать нежелательно).
  4. В проделанные отверстия установите элементы, лишние концы отрежьте и при помощи паяльника пропаяйте все контакты.
  5. Припаяйте при помощи соединительных проводов потенциометр.
  6. А теперь собранная схема диммера тестируется для ламп накаливания.
  7. Подключите лампочку, включите схему в электрическую сеть и вращайте ручку потенциометра. Если всё собрано верно, то яркость свечения лампы должна изменяться.

Подключение

Как правило, диммеры устанавливают на место выключателей. То есть он монтируется на разрыв фазы последовательно с нагрузкой. Это, кстати, очень важно, как и при подключении выключателя. Ни в коем случае не перепутайте фазу и ноль, если вы установите диммер на разрыв нуля, выйдет из строя электронная схема. Чтобы не допустить ошибки, перед установкой при помощи индикаторной отвёртки точно убедитесь – где у вас фаза, а где ноль.

Далее алгоритм такой:

  1. Обесточьте рабочее место путём отключения вводного автомата на комнату или квартиру.
  2. Демонтируйте из монтажной коробки выключатель.
  3. Подайте напряжение и на отсоединённых проводах точно определите фазу и ноль. Обнаруженную фазу каким-то образом наметьте (маркером или изолентой).
  4. Снова отключите вводное питание. Входные клеммы диммера подсоедините к фазному проводу, выходные клеммы соединяются с нагрузкой. У заводских регуляторов клеммы маркируются, в этом случае надо производить подсоединение согласно маркировке. Но для диммеров нет принципиальной разницы, так что подключение фазы может быть произвольным.
  5. Диммер для светодиодных ламп 220 В, сделанный своими руками, устанавливается точно также. Единственное принципиальное отличие, он должен устанавливаться перед контролёром этих ламп. То есть с диммера выход идёт на вход контролёра.

Диммер, который вы собрали своими руками, можно использовать не только, как регулятор мощности на симисторе для освещения. С его помощью вы можете изменять скорость вращения вытяжного вентилятора или регулировать температуру жала паяльника. Так что если вы дружите с радиоэлектроникой, вам вполне по силам сделать симисторный регулятор. Быть может, он не сильно облегчит вашу жизнь, но сам факт того, что вы сотворили это сами, уже хорошо.

Источник: yaelectrik.ru

Диммер, схемы подключения и его разновидности

 Поставим вопрос в лоб. Что такое диммер? Диммер – это электронное устройство, управляющее напряжением на нагрузке. Нагрузкой могут выступать самые различные электронные приборы и устройства. Но в данной статье, мы будем рассматривать только одну область применения диммеров, а именно, управление уровнем яркости свечения ламп освещения.

О диммерах

Первые диммеры появились в конце XIX века, и служили для постепенного затемнения зрительного зала в театрах. Почему именно в театрах? Потому, что изобретателем диммера был завзятый театрал Гренвилл Вудс.
 Современные диммеры, как уже упоминалось, нашли свое применение в различных сферах электроники и электротехники. Но на бытовом уровне, чаще всего, они ассоциируются с регулированием уровня освещенности квартиры, комнаты, или отдельной части комнаты. С помощью диммеров легко создать необычный световой дизайн вашей квартиры. Какие-то части квартиры будет освещаться ярко, другие затемнены и т.д.

 Установленные в диммер микроконтроллеры позволяют не только регулировать яркость освещения, но и в соответствие с заданной программой автоматически включать или выключать освещение, имитировать присутствие человека в доме. Производить плавное отключение освещения, иметь пульт дистанционного управления или даже акустическую систему управления (с помощью голоса или громкого звука). Диммеры непременные составляющие в системах «умный дом». 

 Диммеры могут управлять не только яркостью одной лампы, но и группы ламп, и даже несколькими группами ламп. Все зависит от уровня мощности, с которым может работать силовой элемент.

Электрические схемы диммеров

Первые диммеры подключались к нагрузке через реостат (переменный резистор), но такая схема была не слишком надежной. С развитием элементной базы электроники, в качестве силового элемента стали использовать тиристор, подключаемый к нагрузке через диодный мост.

Схема тиристорного диммера выглядела следующим образом:


 
D1 — диод
D2, D3, D4, D5 – диодный мост
SCR – тиристор, его мощность зависит от мощности нагрузки
ZD — динистор
R – нагрузка
C – конденсатор

Более подробно о принципе работы схеме и применяемых радиолементов вы можете узнать из статьи «Плавное включение ламп накаливания»

В настоящее время, в диммерах применяется более совершенная разновидность тиристора – симистор, кстати, изобретенный в Советском Союзе. Один из вариантов схемы поворотного диммера на симисторе представлен на рисунке.

Разновидности диммеров

Модульные диммеры


 
Этот тип диммеров, как правило, устанавливается в распределительных щитках, и предназначен для управления освещением в коридорах и на лестничных клетках. Управление осуществляется с помощью вынесенной кнопки или клавишного выключателя. Нажатие на кнопку включает\выключает лампы, а удерживая кнопку нажатой более 5 сек, можно регулировать уровень яркости свечения ламп.

Диммеры, устанавливаемые в монтажную коробку

Данная разновидность диммера используется с лампами накаливания и галогенными лампами с емкостной или индуктивной нагрузками. Управляется выносной кнопкой.

Моноблочные диммеры
 
 Данной тип диммера выполняется единым блоком и устанавливается в стандартный подрозетник. Подключается как обычный выключатель, но, желательно, соблюдать полярность подключения.

По исполнению управляющей части, моноблочные диммеры делятся на:
1. Поворотно-нажимные. При нажатии на ручку происходит включение \выключение лампы или ламп, а при вращении ручки, происходит регулировка яркости свечения ламп.

2. Поворотные диммеры. В этом виде диммеров управление заключается только во вращении ручки регулировки яркости свечения. 

3. Клавишные диммеры.


 

По внешнему виду очень похожи на обыкновенные выключатели. Одна клавиша отвечает за включение\выключение ламп, а вторая за уровень их яркости.

4. Сенсорные диммеры.


 
Наиболее «продвинутая» разновидность диммеров. В этом варианте нет движущихся деталей, поэтому этот вид диммеров более надежен. Один из сенсоров отвечает за включение\выключение ламп, остальные сенсоры  отвечают за уровень яркости. Как вы понимаете, хотя переключение происходит очень плавно, но это переключение все-таки ступенчатое. Т.е. есть всего несколько уровней яркости свечения ламп.

5. Диммеры с пультом управления – это удобный и комфортный вариант, который позволяет вам не вставая, к примеру, со своего рабочего места, отрегулировать его освещенность.


 
Кроме того, достаточно часто, в этом типе диммеров предусматривается и ручная регулировка яркости свечения ламп. 

Практически, все модели разных видов диммеров обладают памятью. Поэтому при очередном включении диммера лампы включаются с тем уровнем яркости, который использовался при последнем включении.  Плюс это или минус, не решусь сказать.

Кроме вышеприведенной градации диммеров, они также подразделяются по типу ламп, с которыми могут работать.

1. Диммеры для ламп накаливания и галогенных ламп 220 В.
Практически все диммеры могут работать с лампами накаливания и галогенными лампами, работающими от 220 В. В этом случае проблем не возникает. Лампы обладают инерционностью, у них отсутствует емкость и индуктивность. Единственно, на что следует обратить внимание, это то, что при уменьшении напряжения изменяется цветовая температура света. Она уменьшается, и спектр излучения сдвигается в красную сторону. При небольших напряжениях, подаваемых на лампу, цвет излучения вам может не понравится. 

2. Диммеры для низковольтных галогенных ламп.
Если диммированию подвергаются галогенные лампы, рассчитанные на питание 12-24 В, то необходимо наличие понижающего трансформатора. Если устанавливается обмоточный трансформатор, то подбирается диммер, который может работать с индуктивной нагрузкой. Он имеет маркировку RL.
При использовании электронного трансформатора, необходимо использование диммера с маркировкой С. Это означает, что диммер может работать с емкостной нагрузкой. Конечно, наилучшим вариантом является совмещение в одном устройстве и трансформатора и диммера, но не всегда это делается. Кроме того, следует обратить внимание, на то, чтобы диммеры обладали свойством плавного отключения и включения ламп, поскольку резкие перепады напряжения отрицательно сказываются на сроке службу данного типа ламп.

3. Диммеры для люминесцентных ламп.
Диммирование данного вида ламп наиболее проблематично. С обычным стартером люминесцентные лампы не поддаются диммированию. Необходимо использовать другую модель пускового устройства. Она получила название ЭПРА — электронная пускорегулирующая аппаратура. Ее схема приведена ниже:

 

С ЭПРА питание подается на лампу с частотой от 20 кГц до 50 кГц. При подаче напряжения контур, образованный дросселем и емкостью, входит в резонанс, повышая напряжение до необходимого уровня и зажигает лампу. Изменяя частоту, можно менять и силу тока, протекающего через лампу, тем самым меняя ее уровень свечения. Как видим, диммирование возможно только после выхода свечения лампы на максимальную мощность. В том состоит

4. Диммеры для светодиодов.

 Казалось бы, у светодиодов принцип диммирования лежит на поверхности – изменяй силу тока, протекающего через диод и дело в шляпе. Но при этом  светодиод будет работать не в оптимальном режиме, и цвет его свечения значительно изменится. Поэтому для диммирования светодиодов применяется другой способ — широтно-импульсная модуляция. То есть на светодиод подаются импульсы тока оптимальной амплитуды, а вот длительностью импульса можно регулировать, тем самым меняя яркость свечения. Поскольку частота импульсов высокая – до 300 кГц, то никакого мерцания не отмечается.

схема и принцип работы светорегулятора

В этой статье мы решили рассмотреть устройство, которое имеет название регулятор яркости ламп. Речь идет о диммере, название которого произошло от английского слова тускнеть. Если говорить простыми словами, то устройство диммера позволяет регулировать яркость освещения в своем доме. Когда яркость освещения становится меньше, то и свет экономиться в несколько раз.

Как работает диммер

Обычные диммеры в своей конструкции имеют поворотную ручку, а также два вывода, которые позволяют регулировать яркость. Обычно их используют для регулировки ламп накаливания, а также галогенных ламп. В последнее время на рынке также можно встретить устройства, которые предназначаются для люминесцентных ламп. Еще несколько десятков лет назад управлять яркостью освещения можно было только с помощью реостатов. Их мощность в обязательном порядке должна быть не меньше мощности нагрузки.

При этом экономить электричество не получалась, так как оно рассеивалось в реостате и выделялось в виде тепла. Современные диммеры включают в свою конструкцию динисторы и симисторы.

Подключение диммера

Схема включения диммера достаточно проста. Он ничем не отличается от обычного выключателя света. Процесс монтажа также является похожим. Монтировать диммер необходимо в установочную коробку. Единственным условием, которое выдвигает производитель является то, что необходимо соблюдать подключение выводов к фазе и нагрузке. Все диммеры, которые на данный момент присутствуют в магазинах можно разделить на 2 группы. Они могут быть поворотные, а также роторные (с регулятором) и электронные, которыми можно будет управлять с помощью кнопок.

Поворотный диммер для ламп

Если вы решили выбрать первый вариант, тогда в этом случае яркость будет зависеть от уровня поворота. Кнопочный диммер можно считать более гибким. При необходимости также можно подключить параллель. Это позволяет осуществлять управление из нескольких мест. Количество мест ограничивается и не должно превышать 3-4. Максимальная длина проводов не должна превышать 10 метров. Если длина будет больше, тогда процесс регулирования значительно усложнится. Также можно встретить и дистанционные диммеры, которыми управляют по радио сигналу или инфракрасному каналу. Цена диммеров с регулятором значительно отличается. Это связано с тем, что в кнопочном устройстве используются специальные схемы, которые делают конструкцию более дорогой.

Устройство и схема поворотного диммера

Устройство поворотного диммера достаточно простое. Схема симисторных регуляторов везде одинаковая. Единственное отличие заключается в дополнительных деталях, которые позволяют обеспечивать более устойчивую работу.

Упрощенная схема диммера

Теперь пришло время изучить принцип действия диммера. Чтобы лампа загорелась необходимо, чтобы симистор пропустил через себя ток. Это случается, когда между электродами A1 и G образуется ток. При образовании положительной полуволны конденсатор начинает заряжаться через потенциометр. Конечно, здесь становится ясно, что скорость заряда будет зависеть от величины R. Когда напряжение на конденсаторе достигнет величины, которой будет достаточно для открытия симистора и динистора, тогда симистор открывается.

Говоря другими словами его сопротивления становится недостаточно, и лампочка горит до конца полуволны. Такие действия происходят и с отрицательной полуволной, так как диак и триак – это симметричные устройства. Им совершенно все равно, в какую сторону будет течь ток. В итоге можно сказать, что напряжение на активной нагрузке будет представлять собою «обрубки» отрицательных и положительных полуволн. На низкой яркости будет заметно мерцание.

Стандартный поворотный диммер

На фото выше вы увидите, как выглядит реальная схема регулятора (диммера). Все параметры элементов указаны с учетом разброса у разнообразных производителей. Симисторы в практической схеме можно ставить разнообразные, в зависимости от мощности. От величины конденсаторов, а также резисторов будут зависеть начально-конечные точки зажигания и стабильность горения лампы. При минимальном сопротивлении поворотного резистора R1будет минимальное свечение лампы.

Многие специалисты утверждают о том, что при большом желании диммер можно сделать и самостоятельно. На специализированных проектах можно встретить массу схем с разной сложностью.

Как отремонтировать диммер

Теперь мы решили сказать несколько слов про ремонт диммеров. Чаще всего причиной поломки становится превышение допустимой нагрузки или короткое замыкание. В результате этого из строя выходит симистор. Чтобы избавиться от поломки следует заменить симистор, добраться до которого можно открутив радиатор. Сразу лучше всего выбирать диммер, который имеет мощный симистр. Он сможет справиться с разнообразными нагрузками и не выйдет из строя.

Диммер также можно использовать, как регулятор напряжения. Через него вы сможете подключить лампу накаливания, паяльник, чайник, утюг. Мощность диммера в обязательном порядке должна соответствовать нагрузке. Надеемся, что эта информация была полезной и интересной.

Читайте также:

Виды светорегуляторов для ламп.

Подключение одноклавишного выключателя своими руками.

Импульсное реле.

Как подключить диммер. Схемы | Электрик



Схема подключения диммера до невозможности простая — легче не придумаешь. Он включается аналогично, как и обыденный выключатель — в разрыв цепи кормления нагрузки, другими словами лампы. По установочным габаритам и креплению диммер схож выключателю. Потому установить его возможно аналогично, как выключатель — в монтажную коробку, и установка диммера не выделяется от установки обычного выключателя.

Единственное условие, которое предъявляет изготовитель — соблюдать подключение контактных выводов к нагрузке и фазе.

Все обилие диммеров, которые возможно повстречать в реализации, делится на 2 главные категории – поворотные и кнопочные. Поворотные диммеры имеют поворотную ручку, при помощи которой возможно наращивать либо убавлять яркость освещения. Кнопочные электрические диммеры выделяются тем, что они управляются при помощи сенсорных клавиш.

Диммер по габаритным объемам абсолютно не различается от обычного выключателя и аналогично устанавливается в монтажную коробку.
Закрепляется диммер в монтажной коробке также при помощи особых лапок. Как и выключатель, он подключается в разрыв осветительной цепи. Но при его включении нужно соблюдать полярность.

Обычный диммер с двома клемами. Очень просто можно подключить на место старого выключателя.

Стандартная схема подключения обычного диммера

Диммер в паре с обычным выключателем

Диммер в паре с проходным выключателем

Подключение двух диммеров по схеме проходных выключателей

Кроме регулирования яркости горения ламп, диммер разрешает экономить электричество, а также увеличивает срок эксплуатации ламп накаливания и галогенных ламп.
Следует также помнить что большинство обычных диммеров не имеют способности регулировать люминесцентные или светодиодные энергосберегающие лампочки. Более того обычный диммер еще и серьезно сократит срок службы лампочки экономки. Для экономок существует целый класс специальных диммеров с соответствующими обозначениями и большей ценой.

Подключение через электронный трансформатор на галогенку

12 вольтовый диммер для светодиодной LED ленты

Двенадцати вольтовые диммеры, как правило (зачастую) комплектуются пультом управления и могут управляются дистанционно по радиоканалу или же поИК-каналу. Есть варианты где дистанционное управление совмещено с аналоговым (при помощи ручки регулятора).

Помимо управления и регулировки ламп освещения, с помощью диммера можно регулировать яркость прожектора, силу нагрева небольших приборов обогрева, а также управлять скоростью работы электродвигателей, например в системах вентиляции или охлаждения.

Подключение диммера к управляемому мотору, например вытяжке в санузле или кухне

Диммер для светодиодных ламп 220В

Как только появились лампы накаливания, практически сразу были созданы первые диммеры. Представляли они собой обычный реостат, который часть электрической энергии, пропуская ее через себя, преобразовывал в тепловую, в результате чего на источник света поступало меньшее напряжение и вольфрамовая нить раскалялась менее интенсивно. Конечно, с появлением энергосберегающих, а потом и светодиодных светильников, эти устройства изменились.

Как подключить диммер к светодиодным лампам, как его выбрать, а главное – можно ли использовать для этого обычный, простейший регулятор или нельзя? Ведь простое уменьшение напряжения, подаваемого на LED-лампу, не даст результата, который можно увидеть при тех же условиях с «лампочкой Ильича». Да и технологии не стоят на месте. В наше время человеку уже мало простого приглушения света, ему нужно дистанционное управление этим параметром освещенности, программирование по времени и т. п. Так что же представляет собой современный LED-диммер?

Назначение и принцип работы

По своей сути LED-диммер является многофункциональным выключателем, светорегулятором для светодиодных ламп – регулировка яркости, управление световыми потоками (т. е. их силой), исходящими от различных источников света. Первые такие приспособления были механическими и давали возможность только увеличения или уменьшения интенсивности освещения. Сейчас диммер более функционален и при помощи встроенных микроконтроллеров может выполнять различные действия:

  1. Изменять уровень яркости подсветки в помещении.
  2. Плавно включать и выключать подачу питания на источник света.
  3. Создавать видимость того, что хозяева находятся дома, а именно, в определенное время, в отсутствие хозяев, включать и выключать свет. Для этого в схему включается устройство NE555, которое по своей сути является интегральной таймерной микросхемой. Ее изобрели еще в 1972 году, но и на сегодняшнее время она очень популярна и актуальна.
  4. Поддерживать звуковое, а также программируемое управление. Также есть возможность управлять освещением дистанционно, причем не только из самой квартиры, а, в некоторых вариациях, даже из другого города.
Внешний вид диммера с пультом ДУ

Устанавливать диммеры можно как отдельно, так и группами, для управления источниками света одновременно в различных режимах. При помощи одного устройства возможно управление несколькими светильниками, если не требуется световое разграничение зон помещения.

Само устройство диммера все так же представляет собой реостат, с той лишь разницей, что сейчас в качестве компонента, меняющего сопротивление, используются резисторы. Их работа заключается в изменении частоты тока, а не напряжения, что требовалось при приглушении света от ламп накаливания. Потому LED-диммер является более технологичным устройством, нежели светорегулятор, который предназначен для ламп накаливания. А основным принципом его работы является изменение освещенности, требуемой в определенный момент времени. Схема диммера для светодиодной лампы показана ниже.

Совместимость с различными видами ламп

Схема диммера для светодиодной лампы

При выборе светодиодных ламп под диммер необходимо учесть некоторые моменты для того, чтобы он функционировал без каких-либо сбоев. Для этого нужно понять, совместим ли приобретаемый диммер с установленными в помещении световыми приборами. Ведь для каждого типа освещения требуется подходящий прибор, имеющий возможность работы с той или иной лампой. Для начала имеет смысл рассмотреть все типы световых приборов и возможность их диммирования.

  • Лампа накаливания – никаких сложностей в подключении диммера нет. Требуется обычное устройство на 220 В.
  • Галогеновая – также подключение не представляет проблем, оборудование используется то же, что и для предыдущего пункта.
  • Люминесцентная – теоретически можно диммировать, но процесс это трудоемкий и сложный. Требуется специальное оборудование, такое как электронный пускорегулирующий аппарат, спецдиммер, контроллер и пр., а также нужны некоторые переделки.
  • Энергосберегающая (КПЛ) – подключение не всегда возможно, оборудование необходимо выбирать из подтипа светового прибора. Подключение несложное, главное все учесть и ничего не напутать.
  • Светодиодная лампа – возможность диммирования указана специальной маркировкой. В работе нет никаких сложностей, переделывать ничего не нужно, требуется просто поставить LED-элементы, заменить выключатель на диммер, используя простейшее, обычное устройство на 220 В, и освещение становится регулируемым.
  • Светодиодная лента – тут немного посложнее. Необходим контроллер и светорегулятор, работающие от постоянного напряжения 5–24 В. К выбору диммера для светодиодной ленты нужно подходить более внимательно. Но есть и преимущество – это возможность оформления подсветки в цвете.


Схема диммера для светодиодных ламп на 220 В достаточно проста, а потому диммирование – несложный, но трудоемкий процесс. Главное – следовать инструкциям.

Разновидности

Диммер с поворотным устройством

Эти устройства могут быть различными по управлению. Светодиодный диммер может быть прибором с механическим управлением (работает посредством нажатия кнопки или вращения колеса), с поворотным, нажимным или же совмещенным (поворотно-нажимным) управлением. Освещенность помещения изменяется в результате нажатия или поворота ручки управления.

Также существуют диммеры с электронным управлением (наличие сенсорного экрана или ИК-датчика), с акустической регулировкой (наличие датчика, реагирующего на звуковые вибрации). Минус последнего в том, что свет может убавиться или добавиться в результате непреднамеренного стороннего звука, такого, как падение предмета и т. п. А потому наиболее оптимальной с позиции эксплуатации и надежности можно считать конструкцию поворотного устройства. Конструкция его проста, к тому же в финансовом плане его приобретение более выгодно.

Также такие устройства, как LED-диммер различаются и по вариантам установки. Некоторые нужно крепить непосредственно в распределительный щит и управлять ими посредством выносных регуляторов.

Но более востребованы потребителем устройства типа моноблок. Устанавливаются они как обычный выключатель, при этом это должен быть именно ШИМ-диммер. Работа ШИМ-устройства состоит в том, чтобы вырабатывать ток высокой частоты (200 Гц). Такой ток необходим для функционирования LED-приборов. Условиями изменения освещенности служит изменение такого параметра, как ширина и время частотного импульса.

Самодельный светорегулятор для LED-лампы

Схема сборки самодельного диммера

Многие задаются вопросом, почему нельзя собрать диммер для светодиодов своими руками в домашних условиях. Это вполне возможно, да и особых сложностей это не представляет при наличии необходимых радиодеталей и, естественно, паяльника. Чтобы изготовить это устройство в домашних условиях, необходимо наличие медного провода, пары конденсаторов, пары резисторов (постоянного и переменного), и симистора.

Необходимо собрать схему, показанную на рисунке. Смысл действий собранного диммера – в проходе напряжения через переменный резистор на деталь, называемую неполярным конденсатором, который принимает заряд, после чего отдает его потребителю, т. е. светодиодной лампе. При условии, что детали рабочие и собраны в правильную схему, с диммером, собранным собственноручно, LED-лампа будет работать.

Схема подключения диммера: виды и особенности монтажа

Что такое диммер и как он работает?

В последнее время на полках магазинов появилось новое устройство, которое по внешнему виду напоминает обычный выключатель, но стоит в разы дороже. Данное слово техники называется диммер и предназначается для регулирования яркости света в помещении.
По сравнению с обычным включателем, диммер имеет больше функций. Если старый и знакомый нам прибор только включает и выключает свет, то новинка позволяет полноценно заменить эти функции и дополнительно регулировать яркость. Пользователь может самостоятельно установить уровень интенсивности освещения и менять его при необходимости.
Принцип работы устройства прост. При помощи специального регулятора меняется мощность, потребляемая энергоносителями. При уменьшении уровня интенсивности освещения прямопропорционально снижается и мощность, что потребляют лампы. И наоборот – установка большей мощности электрического потока увеличивает производство света. Соответственно, в зависимости от поставленного показателя и устанавливается яркость ламп.
Влияет ли постоянное изменение мощности на срок годности ламп? Этот вопрос актуальный для многих. Использование диммера вместо выключателя никаким негативным образом не сказывается на электрических приборах. То есть, от изменений яркости лампы не станут служить меньше. А может даже и наоборот увеличивают срок службы. Ведь, если помните, лампочка накаливания чаще всего перегорает при включении или выключении освещения. То есть напряжение скачком подается на лампочку. С помощью диммера напряжение плавно подается на осветительные приборы, что должно увеличить срок службы ламп.
Кроме того, устройство имеет и свои плюсы. Наибольшее достоинство – снижение уровня потребления электроэнергии. При постоянном регулировании освещения можно значительно уменьшить количество Вт, а значит – снизить коммунальные платежи.

Виды диммеров: особенности технологий

Все диммеры, предоставленные сегодня на рынке можно поделить на несколько групп:

Первая группа включает в себя приборы, основной механизм которых состоит из цилиндра, что движется по своей оси. Поворачивая составной элемент по часовой стрелке яркость света увеличивается, при обратном повороте – уменьшается. По своему использованию и подключению такой диммер считается наиболее простым.
Второй вид – сенсорные. Они позволяют устанавливать освещение при помощи специального экрана, реагирующего на тепло, движение и т. д. Аппарат считается наиболее современным, поскольку дает возможность пользователю установить нужные параметры при минимальном вмешательстве.
Кнопочные диммеры наиболее простые по своей технологии. Это двухкнопочный прибор, где одна из клавиш отвечает за увеличение мощности электролампы, а вторая – за ее уменьшение. При этом, кнопки могут быть, как сенсорными, так и обычными. Прибор зачастую устанавливается как проходной в общей схеме.

Регулируемые выключатели света: возможности в управлении

Установка диммера зависит напрямую от его вида. При выборе поворотного устройства прибор подключается вместо обычного выключателя. Соответственно, все включения и выключения света проводятся только при помощи диммера.
Сенсорные и кнопочные виды имеют больше возможностей. Дело в том, что устройства можно установить сразу на нескольких точках. При этом, каждая из них будет иметь те же функциональные возможности, но управление общим светом проходит уже с нескольких удобных пользователю позиций.
Диммер можно установить и параллельно с выключателем. Больше вариант подходит для сенсорных приборов. Хотя он используется довольно редко, но подходит большим помещениям, где в силу площади лучше иметь несколько мест управления освещением.

Как подключить регулятор света к сети?

Наиболее важным аспектом становится непосредственно сам монтаж диммера. Стоит сразу отметить, что схема подключения диммера не имеет ничего сложного. Прибор монтируется точно так же, как и обычный выключатель. То есть, нужно создать разрыв цепи питания. В него подключается непосредственно сам диммер.
Разница в виде самого прибора ощущается в установке вывода из цепи. Если говорить о поворотной конструкции, то их будет всего лишь два. Точно такую же схему будет иметь и двухклавишный прибор. Важно при выборе места разрыва цепи соблюдать полярность, но, как подтверждают электрики, даже нарушение в такой области не повлияет на работоспособность регулятора освещения.
Если хотите заменить обычный выключатель на диммер, то дополнительного разрыва в цепи делать не нужно. Просто вместо включателя монтируется устройство регулирования яркости. Предложенный вариант подключения является наиболее простым.
Схема установки сразу нескольких приборов будет более сложной. Помимо двух и более разрывов в цепи создается еще и перемычка между самими диммерами для проходной системы. Способ подходит для больших помещений. К примеру, рекомендуется схема двойного монтажа для коридоров, гостиной, общественных мест и т.д.
Проходной выключатель тоже применяется в схемах. Он рекомендуется в тех случаях, когда идет монтаж нескольких регуляторов света. Проходной механизм устанавливается в части цепи от фазы и до самого диммера.

Диммер и светодиоды – несовместимые вещи

Если принимается решение об установке регулятора яркости, то стоит учитывать некоторые моменты, что могут помешать механизму работать. Дело в том, что прибор рассчитывается на ограниченную нагрузку электроэнергией. Соответственно, схема подключения должна включать в себя только:

  • лампочки накаливания;
  • галогенные лампы.

Энергосберегающие осветители, что стали так популярны в последнее время рассчитаны на другую мощность. Поэтому, если включить в схему диммер вместо обычного выключателя, то пользователь рискует остаться без освещения вообще. Работа в паре этих устройств – несовместима и приводит систему к выходу из строя.
Но, из ситуации есть выход. Есть в продаже специальные светодиодные лампы, которые регулируются диммером. Они дороже простых светодиодных ламп, но они есть. А для галогенных ламп в продаже есть специальные регуляторы света. Они рассчитаны именно на соответственные приборы, что убирает риск падения системы. Поэтому, перед тем, как покупать устройство в магазине – проконсультируйтесь с продавцом о том, для каких схем рассчитан каждый вид. В дальнейшем это позволит избежать проблем с неисправностями системы электроснабжения.

Как установить диммер?

Если схема монтажа понятна, то открытым остается вопрос о непосредственно самой замене выключателя на технологию нового поколения. По самой системе работы процесс ничем не отличается от установки включателя. Это хорошо видно на видеоролике:


Лучше всего использовать уже готовую встроенную монтажную коробку  от старого  выключателя света. В ней размещены два провода, что устанавливают разрыв в цепи. Один идет непосредственно к средству освещения, а второй выходит из фазы.
Используя необходимо установить новую монтажную коробку нужно придерживаться следующей последовательности:

  • отключить пробки или автомат, сделать это нужно не для отдельной комнаты, а для всей квартиры или помещения, в котором происходит замена приборов;
  • коронкой просверлить отверстие в стене, которое по размерам вмещает монтажную коробку, ее и установите в полученное отверстие;
  • заведите провода в монтажную коробку;
  • подсоедините каждую жилу к определенной клемме диммера;
  • корпус диммера закрепить в монтажной коробке;
  • боковые винты крепления диммера закрутите для того, чтобы лапки прижима смогли равномерно и устойчиво распределится по корпусу монтажной коробки;
  • установить декоративный внешний элемент, закрутить все составные элементы;
  • возобновить поток электроэнергии. Если освещение появилось, значит все сделано правильно.

Проходной, сенсорный и другие виды диммеров устанавливаются по такой же технологии. Главное – соблюдать последовательность шагов и подключение устройства к общей схеме не составит никакого труда.

Сделаю сам или вызову мастера?

Можно ли самостоятельно вмонтировать регулятор яркости света? Если вы имеете малейшее представление о том, как установить розетку или выключатель – смело беритесь и за диммер.
По уровню сложности схема монтажа ничем не отличается.
Но, если есть сомнения в собственных силах, то лучше отдать предпочтение специалистам-электрикам. Они сделают все максимально быстро и без риска. Найти профессионала проще всего в сети Интернет. Множество компаний предлагают соответственные услуги и помогут в удобный клиенту момент.

Цепи диммера

Авторские права Томи Энгдал 1997-2000

Индекс

Заявление об ограничении ответственности

Я от всего отказываюсь. Содержание статей ниже может быть полностью неточным, неуместным или ошибочным. Нет никаких гарантий относительно пригодности указанных схем и информации для каких-либо целей, кроме как в качестве средства самообучения.

Диммирование света основано на регулировке напряжения, которое попадает на лампу. Регулировка яркости возможна на протяжении многих десятилетий с помощью регулируемых силовые резисторы и регулируемые трансформаторы.Эти методы были используется в кинотеатрах, на сценах и других общественных местах. Проблема эти методы управления светом заключались в том, что они большие, дорогие, имеют низкую эффективность, и ими трудно управлять из удаленного места.

Силовая электроника быстро развивалась с 1960 года. В период с 1960 по 1970 год. поступили на рынок тиристоры и симисторы. Используя эти компоненты, было довольно легко сделать небольшие и недорогие диммеры, которые имеют хорошие эффективность. Электронное управление также позволило сделать их легко управляемый из удаленного местоположения.Электронные диммеры этого типа стали доступны после 1970 года и в настоящее время используются во многих местах как дома, рестораны, конференц-залы и в сценическом освещении.

Твердотельные диммеры работают, изменяя «рабочий цикл» (время включения / выключения). полного переменного напряжения, подаваемого на регулируемые огни. Например, если напряжение подается только половину каждого цикла переменного тока, лампочка будет казаться намного менее яркой, чем когда она получить полное переменное напряжение, потому что для нагрева нити требуется меньше энергии.Твердотельные диммеры используют настройку регулятора яркости, чтобы определить, в какой момент каждого цикла напряжения включать и выключать свет.

Типичные регуляторы света построены с использованием тиристоров и точного времени. при срабатывании тиристора относительно нулевых переходов Электропитание переменного тока используется для определения уровня мощности. Когда тиристор срабатывает, он продолжает проводить до тех пор, пока ток не пройдет через него переходит в ноль (точно при следующем пересечении нуля, если нагрузка чисто резистивная, как лампочка).Изменяя фазу, на которой вы запускаете симистор, вы изменяете рабочий цикл и, следовательно, яркость света.

Вот пример нормальной мощности переменного тока, которую вы получаете от розетки. (картинка должна выглядеть как синусоида):

 ... ...
                 . . . .
                . . . .
              ------------------------------------ 0 В
                        . . ..
                         . . . .
                          ... ...
 
А вот что попадает в лампочку при срабатывании диммера симистор включен в середине фазы переменного тока:
 ... ...
                  | . | .
                  | . | .
              ------------------------------------ 0 В
                          | . | .
                          | .| .
                          ... ...
 
Как видите, варьируя точку включения, количество мощность, попадающая в лампочку, регулируется, и, следовательно, свет выход можно контролировать.

Преимущество тиристоров перед простыми переменными резисторами состоит в том, что они (в идеале) рассеивают очень мало энергии, поскольку они либо полностью включены, либо полностью выключены. Обычно тиристор вызывает падение напряжения на 1-1,5 В при прохождении через ток нагрузки.

Что такое тиристоры и симисторы

Выпрямитель с кремниевым управлением — это один из типов тиристоров, используемых в мощность, которую нужно контролировать, является однонаправленной.Симистор — тиристер используется там, где необходимо регулировать мощность переменного тока.

Оба типа обычно выключены, но могут срабатывать при слабом токе. Импульс на вход, называемый вентилем. После срабатывания они остаются включенными. пока ток, протекающий через основные клеммы устройства уходит в ноль.

И тиристоры, и симисторы представляют собой 4-х слойные структуры PNPN. Обычно SCR описывается по аналогии с парой перекрестно соединенные транзисторы — один NPN, а другой PNP.

 + ------ +
    +> ------------ + ЗАГРУЗИТЬ + ---------------- +
                   + ------ + |
                                           |
                                          E \ |
                                      PNP | --- + -------  ----- + --- | NPN
                                               | \ E
                                                 |
                                                 |
    -> ------------------------------------------ +
 
Если мы подключим положительную клемму источника питания, скажем, лампочку, и затем к эмиттеру транзистора PNP и его возврату к эмиттеру транзистора NPN, ток не будет течь до тех пор, пока пробой номинальное напряжение транзистора не превышается из-за отсутствия базы ток ни к чему.

Однако, если мы подадим ток на базу транзистора NPN (IG (+)), он включится и подаст ток на базу транзистора PNP, который включится, обеспечивая больший ток для транзистор NPN. Вся конструкция теперь находится во включенном состоянии и останется таким, даже если вход в базу NPN будет удален пока напряжение питания не упадет до 0, а ток нагрузки не упадет до 0.

Тот же сценарий верен, если мы изменим блок питания и воспользуемся IG (-) вход для триггера.

Симистор работает в основном аналогичным образом, но полярность Затвор может быть либо +, либо — в течение любого полупериода источника переменного тока. Обычно триггерные сигналы, используемые для запуска симисторов: короткие импульсы.

Физика лампы накаливания

Типичная лампа накаливания потребляет энергию и использует ее для нагрева нити накала. пока он не начнет излучать свет. В процессе около 10% энергия преобразуется в видимый свет. При первом включении лампы сопротивление холодной нити накала может быть в 29 раз ниже его теплостойкости.Эта характеристика хорош с точки зрения быстрого разогрева, но это означает, что даже в 20 раз больше установившийся ток будет потребляться в течение первых нескольких миллисекунд операции. Производители ламп приводят типичное значение сопротивления лампы в холодном состоянии 1/17 от рабочее сопротивление, хотя пусковые токи обычно только в десять раз больше рабочего тока, когда такой Принимаются во внимание такие вещи, как сопротивление кабеля и источника питания. Полупроводники, проводка и предохранители диммера. должны проектироваться с учетом этого пускового тока.Характеристика пускового тока лампы накаливания (вольфрамовая нить) лампы чем-то похожи на перенапряжение характеристика типовых тиристоров, предназначенных для регулирования мощности, создания им неплохой матч. Типичный в десять раз устойчивый государственные рейтинги, которые применяются к обоим при холодном пуске, позволяют многим симисторам переключать лампы с номинальным током, близким к их собственным номинальным значениям в установившемся режиме.

Поскольку нить накала лампы имеет конечную массу, потребуется некоторое время. (в зависимости от размера лампы) для достижения рабочей температуры и дают полный световой поток.Эта задержка воспринимается как «отставание», и только как быстро можно уменьшить яркость освещения. В театральной применение эти проблемы уменьшаются с помощью предварительного нагрева (небольшой ток протекает через лампу, чтобы она оставалась теплой, когда она погашена).

Идеальная лампа будет производить 50% светового потока при 50% потребляемой мощности. К сожалению, лампы накаливания даже близко не к этому. Большинство требует в минимум 15% мощности, чтобы вообще включиться, а затем увеличить интенсивность с экспоненциальной скоростью.

Чтобы усложнить задачу, человеческий глаз воспринимает интенсивность света. как своего рода обратная логарифмическая кривая.Отношение значения контроля фазы (задержка включения симистора после пересечения нуля) и мощность, подаваемая на лампочка очень нелинейная. Чтобы обойти эти проблемы, большинство производители диммеров для театрального освещения используют запатентованные кривые интенсивности в их схемах управления, чтобы попытаться сделать выбранные интенсивность более точно соответствует воспринимаемой интенсивности.

Очень простая схема

Следующая схема основана на информации из раздела Часто задаваемые вопросы по ремонту: http: //www.repairfaq.org /

Это тип распространенных диммеров, широко доступных на оборудовании. магазины и домашние центры. Схема является базовой моделью для света диммер на 120 В переменного тока. Эта базовая конструкция может работать с лампочками. в диапазоне мощности от 30 Вт до нескольких сотен Вт (в зависимости от конструкции).

 Черный o ----------------- + ------------ + ----------- +
                           | | |
                           | R1 \ |
                           | 220 К / <- + |
                           | \ | |
                           | | | |
                           | + - + |
                           | | |
                           | R2 / |
                       C1 _ | _ 47 К \ |
                  .047 мкФ --- / __ | __ Th2
                           | | _ \ / \ _ SC141B
                           | + --- |> | / | 200 В
                           | | | <| --- |
                           | C2 _ | _ D1 |
                           | .062 мкФ --- Diac |
                           | | |
     Красный o ----------------- + --- 1940 --- + ----------- +
                                 L1
                         40 T # 18, 2 слоя
                       Ферритовый сердечник 1/4 "x 1"
 
Назначение потенциометра P1 и конденсатора C2 в комбинации диак и симистора: просто чтобы задержать точку стрельбы диака от перехода через ноль.Чем больше сопротивление (P1 + R2), питающее конденсатор C2, тем больше времени требуется. чтобы напряжение на конденсаторе поднялось до точки, в которой диак D1 загорается включением симистора Th2. Конденсатор С1 и индуктор L1 сделать простой фильтр радиопомех. Без этого цепь будет генерировать довольно много помех, потому что срабатывание симистор в середине фазы переменного тока вызывает быстрорастущие скачки тока. Симистор Th2 может выдерживать 6 А постоянного тока при правильном охлаждении, поэтому схема сможет обрабатывать около 300-500 Вт мощности при небольшом радиатор установлен на Th2.Если Th2 не охлаждается, максимальная мощность рейтинг, вероятно, составляет около 150 Вт.

Список компонентов:

 C1 47 нФ 250 В
C2 62 нФ 100 В
R1 линейный потенциометр 220 кОм (с хорошей изоляцией)
R2 47 кОм 1 / 2Вт
D1 Diac (например BR100-03
Th2 SC141B или аналогичный (200 В, 6 А, Igt / lj <50 / <200 мА, корпус TO220)
L1 Самодельная катушка на 40 витков провода №18 зашита
    на двух слоях на ферритовом сердечнике 1/4 "x1"
 

Хотя диммер предназначен только для ламп накаливания или нагрева, эти как правило, будет работать до некоторой степени с универсальными двигателями, а также с люминесцентными лампы до 30–50% яркости.Долгосрочная надежность неизвестна для эти неподдерживаемые приложения.

Минимальный контур

Я также видел очень похожую схему диммера, размещенную на sci.electronics.design группа новостей один день (отправленный Сэмом Голдвассером). Это тип обычных диммеров (например, замена стандартных настенные переключатели), широко доступные в хозяйственных магазинах и домашних центрах. В этой схеме используются немного другие значения компонентов, чем в предыдущей. и не имеет фильтрации радиопомех.Этот содержит минимальное количество компонентов для работы!

 Черный o -------------------------------- + -------- +
                                           | |
                                        | | |
                                     R1 \ | |
                                  185 К / <- + |
                                        \ v CW |
                                        | __ | __ Th2
                                        | _ \ / \ _ Q2008LT
                                        + --- |> | / |
                                        | | <| - '|
                                    C1 _ | _ Diac |
                                 .1 мкФ --- (часть |
                 S1 | Th2) |
    Черный o ------ / --------------------- + ----------- +
 
S1 является частью блока управления, в который входит R1. Reostat, R1, изменяет величину сопротивления в цепи триггера RC. Это позволяет регулировать угол открытия симистора почти во всем полная длина каждого полупериода формы волны переменного тока в линии электропередачи. Когда срабатывает в начале цикла, свет яркий; при срабатывании в конце цикла, свет приглушен.

Список компонентов:

 C1 100 нФ 100 В
R1 линейный потенциометр 185 кОм
Th2 Q2008LT (симистор 200V 8A со встроенным диаком в корпусе TO220)
 
Схема должна выдерживать нагрузку до 150 Вт без радиатор. Если для Th2 предусмотрен большой радиатор, схема должна теоретически сможет выдерживать нагрузки почти до 1 кВт, но я бы не пробуйте больше 800Вт.

Из-за каких-то неизбежных (по крайней мере, для этих дешевых диммеры) взаимодействие между нагрузкой и линией, есть некоторый гистерезис относительно настройки самого тусклого света: необходимо будет увеличить контролировать немного дальше точки, где он полностью выключается, чтобы получить свет чтобы вернуться снова.

Краткое описание схемы работы схемы:
Задержка от перехода через нуль сети до срабатывания триака формируется с помощью цепь образована R1, C1 и диак. Регулируемое сопротивление резистора R1 регулирует скорость, с которой C1 заряжается от входящего питания. Выше сопротивление, дольше требуется C1 для зарядки до определенного напряжения. Когда напряжение на C1 достигает напряжения триггера (обычно около 30 В) диака диак начинает проводить, что разряжает заряд от C1 через диак до симистора, вызывающий это вызвать.В результате напряжение на C1 падает. до нуля вольт (очень близко к нему), и симистор начинает проводить. Электропроводность симистора заставляет мощность течь через цепь к нагрузка (лампочка). Напряжение на симисторе практически равно нулю (на практике около 1 В или меньше), поэтому конденсатор не получает заряжается, пока симистор проводит. Симистор работает до тех пор, пока через него проходит достаточный ток, в этом случае до следующего перехода сетевого напряжения через ноль. В этот момент работа снова начинается с зарядки C1.

Следующая схема представляет собой схему регулятора освещенности HELVAR 1 кВт. издается в журнале Bebek Electronics. Схема представляет собой довольно типичную схему диммера на основе TRIAC без каких-либо необычных особенностей. Схема запуска немного улучшена по сравнению с указанной выше схемой 120 В переменного тока. Эта схема предназначена только для работы с неиндуктивными нагрузками, такими как стандартные. лампочки. Схема предназначена для затемнения лампочек в диапазоне 50-1000Вт.

 o ----- ЛАМПА -------- + ------------ + - + ------ + --- + ----- --- +
                           | | | | | |
                           | P1 \ | P2 \ | |
                           | 500 К / <- + 1M / <- + |
                           | LIN \ \ |
                           | | | |
230V | + --------- + |
AC IN | | |
                           | R1 / |
                     C1 _ | _ 2k2 \ | A2
                   150 нФ --- / R2 __ | __ Th2
                    400V | | 6k8 _ \ / \ _ TIC226D
                           | + - / \ / \ / --- + --- |> | G / | A1
                           | | | | <| ---- |
                           | C2 _ | _ C3 _ | _ D1 |
                           | 150 нФ --- 33 нФ --- ER900 / |
                           | 400V | | BR100-03 |
                           | | | |
         o ---- ПРЕДОХРАНИТЕЛЬ --------- + --- 1940 --- + --------- + ------------ +
                                 L1
                               40.0,100 мкГн
 
Потенциометр P1 в этой цепи используется для управления настройкой диммера. Триммер P2 используется для установки диапазона затемнения (сколько света может быть затемненным максимально). Когда схема настроена, P2 должен быть отрегулирован так, чтобы P1 находился в максимальном значении сопротивления. (свет наиболее тусклый) просто полностью погасла лампочка. Эта регулировка обеспечивает плавное затемнение цепи диммера. от нуля до максимального значения. Если P2 настроен на предустановку слишком сильно затемненного положение, схема не тускнеет красиво от настройки выключения света или операция, когда P1 находится в максимальном значении, непредсказуема.Если вы настроили P2 на слишком низкое значение, вы просто не сможете затемнить лампочка полностью выключена (в некоторых случаях это может быть намеренное настройки, например, в театральном освещении, где используется предварительный нагрев).

Список компонентов:

 C1 150 нФ 400 В конденсатор (предпочтительно конденсатор номиналом X)
C2 150 нФ 400 В
C3 33 нФ 400 В
D1 ER900 или BR100-03 diac
P1 линейный потенциометр 500 кОм
P2 1 Триммер МОм
R1 2,2 кОм 1 / 2Вт
R2 6,8 кОм 1 / 2Вт
Симистор Th2 TIC226D (400 В, 8 А, Igt / lh <10 / <60 мА)
L1 Фильтрующая катушка 40-100 мкГн, 4.5 А или более допустимая нагрузка по току
ПРЕДОХРАНИТЕЛЬ 5А быстро
 

При создании схемы не забудьте поставить небольшой радиатор на симистор Th2, потому что без должного охлаждения он не выдерживает полный диммер мощностью 1 кВт (ток около 4,4А). Если вы этого не сделаете поставить радиатор, максимально доступная мощность из схемы около 300 Вт. Катушка L1 должна выдерживать постоянный ток. не менее 4,5 А и может иметь любое значение от 40 до 100 микрогенри. Для C1 я бы рекомендовал 150 нанофарад хорошего качества. конденсатор, предназначенный для работы от сети (возможно, конденсатор класса X), потому что конденсатор низкого качества не выдерживает такого рода места слишком долго.

Поскольку диммеры подключаются напрямую к электросети, необходимо убедиться, что что никакая часть цепи не может быть затронута во время ее работы. Этот Лучше всего установить схему диммера в небольшую пластиковую коробку. Не забудьте использовать потенциометр с пластиковым стержнем и установить его так, чтобы металлические части потенциометра не открываются для пользователя.

Не забудьте сделать печатную плату так, чтобы следов было достаточно допустимая нагрузка по току для максимальной нагрузки. Убедитесь, что вы иметь достаточное расстояние между дорожками печатной платы, чтобы выдерживать сетевое напряжение.Не забудьте установить предохранитель правильного размера для цепи. Щит предохранителя быть в действии (F), если вы хотите защитить TRIAC (не используйте типы FF или T). Убедитесь, что все компоненты могут выдерживать напряжения, с которыми они сталкиваются в цепи. Для работы 230 В используйте симистор не менее 400 В (лучше 600 В). Конденсатор, который подключается между сетевыми проводами цепи диммера должен быть конденсатор, который предназначен для такого рода приложений (они отмечены буквой X на кейс).

Не забывайте использовать катушку такого типа, которая может выдерживать ток полной нагрузки без перегрев или насыщение.Используйте конденсаторы с достаточно высоким напряжением рейтинг. Убедитесь, что в TRIAC достаточно вентиляции, чтобы не перегреваться при полной нагрузке. По соображениям безопасности это очень хорошая идея. поставить защиту от перегрева в цепь регулятора освещенности, чтобы защитить цепь диммера от опасных перегрев из-за плохой вентиляции или небольшой перегрузки, потому что предохранитель в таких случаях не обеспечивает хорошей защиты.

Хотя свет можно полностью выключить с помощью симистора или тиристоры, эти компоненты обычно не считаются достаточно надежны, чтобы их можно было использовать в качестве выключателей света, удаляющих опасное напряжение в световой цепи при необходимости.В малых диммер обычно есть переключатель, который встроен в Потенциометр управления диммером. В больших системах затемнения переключение обычно выполняется с помощью отдельного контактора или реле.

Симисторы и тиристоры чувствительны к сверхтокам. При затемнении обычных лампочек короткое замыкание вызвано тем, что вполне вероятны ожоги нити. По этой причине диммеры должны иметь собственный предохранитель, защищающий его от сбоев в такая ситуация.

Тиристоры имеют определенную способность выдерживать перегрузки по току и предохранитель нужно подбирать так, чтобы он сгорел раньше тиристора. в ситуации перегрузки по току.Обычно это означает, что тиристор / симистор должен иметь текущий рейтинг в 2..5 раз больше, чем рейтинг предохранителя, чтобы быть уверенным, что предохранитель перегорит до тиристора / симистора. в случае короткого замыкания. Тип предохранителя также должен быть достаточно быстрым, чтобы сгореть в данном случае перед тиристором / симистором. В некоторых случаях может потребоваться использовать специальные предохранители для эффективной защиты компонентов.

Тиристор должен иметь достаточно высокий номинальный импульсный ток также для Нормальная операция.Например, при нормальном затемнении лампочки лампочка с холодной нитью включается на 90 градусов после переход через нуль (означает при максимальном пике линейного напряжения), пиковый ток может быть в 20 раз больше номинального тока лампы.

Современный тиристорный (симисторный или SCR) диммер имеет одну довольно жесткую недостаток его производительности в том, что он тускнеет на включение тока к нагрузке на полпути через каждую сеть цикл. Отрезание ведущей гладкой части от сети цикл вырабатывает ток с очень коротким временем включения, который генерирует как сетевые искажения, так и электромагнитные помехи.Дроссели включены в диммеры, чтобы замедлить быстрое включение (время нарастания) прерванный ток. Чем дольше время нарастания меньше электромагнитных помех и искажений в сети.

Включение симистора в середине фазы вызывает быстрые изменения напряжения и тока. Типичный тиристор / симистор начинает полностью проводить примерно через 1 микросекунду после срабатывания, поэтому текущее изменение работает очень быстро, если никак не ограничивается. Эти быстрые напряжение и ток изменения вызывают высокочастотные помехи, идущие в сетевую проводку, если только есть подходящий фильтр радиочастотных помех (RFI), встроенный в схема.Углы на осциллограмме эффективно состоят из 50/60 Гц плюс различное количество других частот, которые кратны 50/60 Гц. В некоторых случаях помехи доходят до Частоты 1..10МГц и даже выше. В проводка в вашем доме действует как антенна и, по сути, транслирует его в эфир. Дешевые диммеры плохого качества не имеют адекватной фильтрации и они легко вызывают множество радиопомех.

В схемах диммера обычно используются катушки, ограничивающие ограничить скорость нарастания тока до того значения, которое приведет к приемлемому EMI.Типичная фильтрация в диммеры вызывают время нарастания тока (ток возрастает с 10% до 90%) в диапазоне 30..50 микросекунд. Это дает приемлемые результаты в типичных применениях диммеров в домашних условиях. (обычно это ограничение выполняется с использованием катушки 40..100 мкГн).

Если диммеры используются в местах, где диммер представляет собой серьезную проблему для чувствительного звукового оборудования (театры, телестудии, рок-концерты и т. д.) было бы предпочтительнее более медленное время нарастания тока. Обычно текущий время нарастания световых диммеров, предназначенных для сценических применений, текущая скорость нарастания около 100..350 микросекунд. Если шум это большая проблема (телестудии и т. д.), даже более медленное время нарастания тока иногда спрашивают. Время нарастания тока до 1 миллисекунды может быть достигается с помощью специальных диммеров или подходящей дополнительной катушки, установленной последовательно с диммером.

Сама катушка обычно не решить всю проблему из-за собственной емкости индуктора: они обычно резонируют ниже 200 кГц и выглядят как конденсаторы для возмущения выше резонансной частоты. Вот почему должен быть также конденсаторами для подавления помех на более высоких частотах.

Если ваша схема диммера вызывает помехи, вы можете попытаться отфильтровать помех за счет параллельного добавления небольшого конденсатора (обычно от 22 до 47 нФ) цепи диммера как можно ближе к электронике внутри схема по возможности. Не забывайте использовать конденсатор, который рассчитан на это. вид применения (используйте конденсаторы, помеченные знаком X). Имейте в виду, что конденсатор фильтра и его проводка образуют резонансный контур с определенными резонансная частота (обычно около 3.6 МГц с конденсатором 0,1 мкФ). Конденсатор плохо работает как фильтр с частотами выше резонансная частота контура.

Все диммеры с фазовым регулированием являются нелинейными нагрузками. Нелинейная нагрузка - это нагрузка, в которой ток не пропорционален напряжению. Нелинейная нагрузка на системы диммирования вызвана тем, что ток включается только на часть сетевого цикла с помощью системы регулировки яркости с фазовым регулированием. Эта нелинейная нагрузка создает гармонические искажения в фидере обслуживания.

Гармоники - это токи, которые возникают на частоте, кратной частоте напряжения линии электропередачи. В Европе, где частота сети составляет 50 Гц, Частота 2-й гармоники 100 Гц; третья гармоника - 150 Гц и так далее. В Северной Америке, где частота сети составляет 60 Гц, частота второй гармоники составляет 120 Гц; третья гармоника - 180 Гц и так далее.

Избыточные гармонические токи вызывают нагрев проводников и стальных сердечников трансформаторов и двигателей. Гармонические токи нечетного порядка (в частности, 3-я гармоника) складываются в нейтральный проводник трехфазных систем распределения электроэнергии.Гармонический ток 3-го порядка, присутствующий в нейтрали, представляет собой арифметическую сумму гармонического тока, присутствующего в трех фазных проводниках. (это также относится к 9-й, 15-й и т. д. гармоникам). Теоретически гармоники могут увеличить нейтральный ток в 3,0 раза по сравнению с током в фазном проводе. С типовой системой регулировки яркости с фазовым регулированием подключен к трехфазному питанию, гармоники обычно повышают нейтраль ток примерно в 1,37 раза больше фазного тока. Если провода не подходят для этого, может возникнуть перегрев нейтрального проводника. или необъяснимые падения напряжения могут произойти в больших системах затемнения.

Иногда нагрев распределительного трансформатора может быть проблемой, потому что трансформаторы рассчитаны на неискаженные токи нагрузки 50 или 60 Гц. Когда токи нагрузки нелинейны и имеют значительную гармоническую составляющую, они вызывают значительно больший нагрев, чем такой же неискаженный ток. В сильно затемненной системе вы не сможете ультилировать больше, чем около 70% номинальной мощности трансформатора из-за гармоник индуцированный нагрев. Кроме того, трансформаторы используются для питания систем диммирования. подвергаются нагрузкам из-за пусковых токов холода лампы (может быть до 25 раз больше нормального тока).Пусковые токи и гармоники может резко сократить срок службы служебного трансформатора.

Устранение влияния гармонических токов в большом диммере системы обычно требуют увеличения сечения нейтральных проводов и снижения номинальных характеристик служебный трансформатор.

В обычном случае с диммером малой мощности вам не нужно много о гармониках и нагрузках трансформатора, потому что легкая нагрузка в несколько сотен ватт - это всего лишь малая доля от полной нагрузки трансформатора.

У каждого хорошего диммера есть дроссель фильтра. Эти дроссели помогают отфильтровывать электрические шумы, которые часто вызывают гудение. подбираться в звукосниматели и звукосниматели музыкальных инструментов. Чем медленнее нарастание тока, тем меньше шума улавливает звуковая система.

Дроссели также помогают устранить "пение лампы", которое может вызвать слышимый шум от осветительных приборов. Лампы с номинальной мощностью мощностью 300 Вт или более при затемнении имеют тенденцию к более или менее акустическому шуму. Если этот акустический шум является проблемой, его можно удалить, добавив серию катушка, которая ограничивает время нарастания тока примерно до 1 миллисекунды.

Обеспечивая эти функции фильтрации, сами дроссели может вызвать небольшой шум. Быстрые изменения тока в катушке могут сделать проводку катушки Материал сердечника легко вибрирует, что вызывает жужжание. Небольшое жужжание - это нормально для диммеров с фильтрами. Если жужжание от диммера может быть проблемой, рекомендуется диммер размещен в том месте, где это гудение не будет проблемой.

Что касается «пения лампочки», лампочка состоит из ряда опор и, по сути, тонких мотков проволоки.Когда количество тока, протекающего резко изменения магнетизма изменение может быть намного сильнее, чем на простая синусоида. Следовательно, нити лампы будут стремиться чтобы больше вибрировать с диммером, разрушающим форму волны, и когда нити вибрируют относительно их опорных столбов, вы получит кайф. Если у вас гудение, это всегда стоит попробовать заменить лампочку другой марки. Некоторые лампы дешевых брендов имеют неадекватную опору для нити накала и просто переход на другой бренд может помочь.

Жужжание лампочек - обычно признак «дешевого» диммера. Диммеры в них должны быть фильтры. Задача фильтра - "закруглить" острые углы нарезанной волны, тем самым снижение электромагнитных помех и резкие скачки тока, которые могут вызвать жужжание. В дешевых диммерах экономили на производственные затраты за счет снижения затрат на фильтрацию, делая ее менее эффективным.

В системах затемнения очень высокой мощности проводка, идущая к освещению, также может вызвать жужжание. Быстрый ток заставляет электрическую проводку немного вибрировать бит, и если провод установлен так, чтобы вибрация могла передаваться на какой-то другой материал тогда было слышно гудение.Жужжание вызвало из-за вибрации проводки проблема только в очень большой мощности системы, такие как театральное освещение с несколькими киловаттными лампами, подключенными к тот же кабель. Диммеры с лучшими фильтрами могут уменьшить проблему, потому что фильтр замедляет изменение тока, поэтому провода производят меньше шума.

Почему при затемненном освещении иногда гудит и как это исправить?

Из-за того, что все диммеры выдают мощность при настройках, отличных от полной яркости, нити внутри лампочки могут вибрировать при затемненном освещении.Эта вибрация нити вызывает гул. Чтобы заглушить прибор, небольшое изменение настройки яркости обычно устранить шум лампы. Самый эффективный способ приглушить светильник - заменить лампочку.

Как избежать жужжания, которое диммеры вызывают в моей звуковой системе?

Существует множество способов, которыми диммерный шум может попасть в аудиосистемы и это в основном метод проб и ошибок в определении того, что, в частности, вызывает ваша проблема и, следовательно, как ее исправить. Принципиальные способы - либо резервное питание от сети. или наведены в ваше аудиооборудование или кабели.

То, что вы обычно слышите в аудиосистеме, синфазный шум на горячую и нейтраль, всплеск включения скр. Чем больше время нарастания тока в диммере, тем больше шума отправляется на сетевую разводку. Так хорошо отфильтрованный диммер будет генерировать меньше проблем с шумом.

Уменьшите вероятность попадания в сеть, полностью отключив отдельно от источника питания от освещения, по возможности получить полное отдельная розетка (или розетки) для звука, откуда бы электричество плата забор есть.Если это невозможно, то изолирующий трансформатор останавливает довольно много шум на вторичной стороне (лучше с экраном между катушками). Так что поместите звуковую систему на изолирующий трансформатор и привяжите к земле (земля) проблем почти нет. Предполагается, что звуковая проводка правильно, особенно если экранирование выполнено хорошо и отсутствуют петли заземления.

Чтобы уменьшить вероятность наводок на аудиокабели, проложите все аудиокабели без уровня динамиков как симметричные линии (или, конечно, любой длины).Возможно, вам придется купить балансировочные трансформаторы, если ваш комплект уже не сбалансирован. Также держите их физически подальше от любых кабель освещения проходит как можно. Убедитесь, что ваша система у горячего есть какие-либо вредные контуры заземления. Убедитесь, что ни один из ваших аудиоустройств не находится рядом с диммерными стойками.

Теперь можно плавно приглушить свет?

При использовании многих дешевых диммеров свет "включается", а не плавно гаснет. Эта проблема обычно связана с конструкцией диммера. электроника.Один метод, используемый в некоторых дешевых диммерах, позволяющий плавное затемнение - это установка другого потенциометра (триммера) через управляющий потенциометр. Этот подстроечный потенциометр настроен так, чтобы диммер работал плавно:

  • a) Установите «Контроль» на минимальный уровень освещенности.
  • b) Отрегулируйте «Триммер», чтобы нити ТОЛЬКО «светились»
  • c) Выключить диммер.
  • d) Включите диммер, чтобы увидеть, «светятся» ли нити. ЕСЛИ нет ... установите триммер ... переходите к c)
Продолжайте до тех пор, пока на лампы не поступит минимальное напряжение / ток. (нити вообще не светятся).Когда все будет правильно отрегулировано, цепь диммера сработает. красиво тускнеет от самых низких настроек до максимальной яркости.

Можно ли использовать эти бытовые диммеры в качестве диммеров сценического освещения?

Если вы хотите сделать стол с многоканальным освещением, вы можете иногда заводку, если такую ​​гниду можно соорудить из дешевых бытовых диммеров. К сожалению, большинство дешевых бытовых диммеров не подходят для сценического освещения. Ограничения в этом виде использования связаны с производительностью, номинальная мощность, надежность и помехи.

Обычно самый дешевый диммер не гаснет плавно с нуля, но внезапно включается примерно на 20%. Вы можете исчезнуть плавно, но как только они исчезнут, вам придется вернуться к 20%, чтобы они давай. Некоторые диммеры работают лучше других.

Самые дешевые бытовые диммеры обычно плохо фильтруются, поэтому помехи, вызванные встроенной многоканальной диммерной платой таким образом может легко вызвать жужжание звуковой системы.

Тогда во многих случаях номинальная мощность бытовых диммеров может быть проблема.Обычно бытовые диммеры имеют мощность мощность около 300 Вт, что недостаточно для любого мощного сценический свет мощностью 500 Вт.

Дешевые бытовые диммеры плохо сочетаются друг с другом. Это означает, что при этом настройки, лампы в одной цепи будут казаться в два раза ярче, чем по другой цепи.

Обычные диммеры предназначены только для уменьшения непрозрачных нагрузок, таких как лампочки и электрические обогреватели. Обычные диммеры не подходят для ослабления индуктивных нагрузок, таких как трансформаторы, люминесцентные лампы, неоновые лампы, галогенные лампы с трансформаторами и электродвигателями.Есть для этих приложений доступны специальные диммеры.

Если вы подключите индуктивную нагрузку к диммеру, диммер может не работать. работает должным образом (например, не затемняет эту загрузку должным образом) и даже могут быть повреждены скачками напряжения, вызванными индуктивная нагрузка при радикальном изменении тока. Еще одна проблема - фазовый сдвиг между напряжением и текущая причина индуктивностью. Если вы используете нормальный простой диммер, соединенный последовательно с проводом переходя к нагрузке, это приведет к тому, что цепь диммера не будет правильно работайте с высокоиндуктивными нагрузками.Специальные диммеры которые имеют отдельную управляющую электронику, подключенную к обоим живой и нейтральный провод, а затем симистор, который контролирует ток к нагрузке обычно намного лучше работают с индуктивными нагрузками.

Часто, когда индуктивные нагрузки вызывают проблемы с обычными диммерами, вы можете устранить указанные проблемы, исправив "балластную" нагрузку накаливания параллельно с индуктивной нагрузкой. Обычно 100 Вт хватает на множество индуктивных нагрузок. Помните, что индикативные нагрузки могут довольно сильно гудеть. особенно при затемнении, и трансформаторы могут нагреваться больше, потому что повышенного содержания гармоник в приходящей к ним мощности.

Диммер со встроенными трансформаторами

Полностью нагруженные галогенные трансформаторы обычно довольно хорошо тускнеют. Если вы планируете затемнить галогенные трансформаторы света, попробуйте только тусклые традиционные трансформаторы, потому что трансформатор с тороидальным сердечником не обычно тусклый хорошо. Большинство дешевых галогенных трансформаторов света относятся к этой категории так же, как трансформатор, например, в Пинспот-фары PAR36. Для такого трансформатора необходимо что ток после диммера остается симметричным, так что в трансформаторе отсутствует постоянная составляющая, которая может вызвать отключение трансформатора (и привести к перегрузке и окончательное разрушение трансформатора).Одни из самых дешевых диммеры могут быть не очень хороши по симметрии, но диммеры хорошего качества, предназначенные также для индуктивных грузы не должны иметь проблем симметрии.

При диммировании трансформаторов каким-либо образом сомнительно типа сделать диммер для индуктивных нагрузок, это хорошая идея установить плавкий предохранитель последовательно с первичной обмоткой трансформатора, чтобы он удар, когда трансфермер пытается получить слишком много энергии от линии. Это защитит трансформатор от перегрева, который может быть вызван из-за насыщения сердечника трансформатора (что может быть вызвано небольшими Смещение постоянного тока вызвано не очень хорошо работающим диммером).Правильный предохранитель убережет трансформаторы от перегорания.

В любом случае нормальные трансформаторы, питающие легкие нагрузки, не работают. диммируется с помощью диммера хорошего качества, который может выдержать как минимум некоторое количество индуктивной нагрузки обычно без особых проблем. В любом случае следует отметить, что когда трансформатор затемненный таким образом, он может нагреваться несколько больше, чем в обычном работа (полная мощность без затемнения). Другая вещь стоит упомянуть, что когда трансформатор затемнен, обычно он производит заметно более слышимый шум, чем при нормальной работе (шум зависит от используемого трансформатора).

Если в вашей галогенной системе освещения используется электронный трансформатор тогда вы должны очень внимательно проверить, можно ли затемнить. Некоторые электронные трансформаторы сделаны регулируемыми и работают хорошо сочетается с традиционными диммерами. Те, кого не хотят диммер может быть поврежден диммером и даже повредить ваш диммер.

Затемнение люминесцентных ламп

Если вы попытаетесь тусклый флуоресцентный свет на обычном диммере, вам нужно включить диммер полный, чтобы свет включился, и вы можете только приглушить его только до 30-50% яркости.Для чего-либо меньшего, чем это, вы будете нужны специальные диммеры и специальные люминесцентные светильники.

Диммер электродвигателей

Типичные диммерные блоки будут подавать питание на двигатели и заставлять их работать, но диммеры не предназначены для этого. Некоторые диммеры могут быть повреждены при подключении индуктивные нагрузки к ним. И когда симистор выходит из строя, полуволновой его вынимает мотор тоже. Хорошая идея для защиты мотора от сбоев состоит в том, чтобы использовать плавкий предохранитель, рассчитанный на нагрузку двигателя последовательно с двигателем. Этот предохранитель, вероятно, сгорит до того, как двигатель будет поврежден, если он имеет размер. правильно.

Диммеры, рассчитанные на индуктивные нагрузки, работают достаточно хорошо с универсальными двигателями или двигателями переменного / постоянного тока. щетки и используются в электродрелях, пылесосах, электрические газонокосилки и т. д. двигатели правильный диммер работает хорошо.

Моторы, используемые в вентиляторах электроники, вполне вероятно асинхронный двигатель, который не очень хорошо управляем. Эти моторы в большинстве вентиляторов квадратичные. устройств, большая часть регулятора скорости будет на конце шкалы, но это будет правдой с любым контролем.Диммеры для потолка. управление скоростью вентилятора работает довольно хорошо, а также немного нормального света диммеры, рассчитанные на индуктивные нагрузки.

Если диммер не удовлетворителен, помните, что электродвигатели обычно лучше всего управляются маленьким вариаком, трансформатор, реостат, серийные лампочки и т. д., которые не портят синусоидальная форма волны. Даже этот метод не помогает контролировать синхронный двигатель, который всегда пытается вращаться одновременно скорость солнечной энергии от сети.

Электронные нагрузки, такие как импульсные источники питания, обычно не предназначен для затемнения. Если взять для примера типичный переключая блок питания на нормальный диммер, пытаясь это может привести к повреждению диммера и / или сам блок питания. Блок питания может быть поврежден из-за он никогда не предназначался для работы с сигналами других форм чем довольно много синусоиды (другие формы волны могут вызвать ток шипы). Диммер может быть поврежден сильным скачком тока. импульсный источник питания принимает при запуске симистора на диммере проводить в середине фазы.

«Электронные трансформаторы», используемые для питания галогенных ламп 12 В, которые очень модно для внутреннего освещения. Эти "трансформеры" маленькие переключение источников питания, которые просто прерывают сеть на частоте около 40 кГц, поэтому небольшой ферритовый сердечник может использоваться для изоляции и понижения напряжения (до 12 В RMS).

Как правило, не рекомендуется пытаться подключать такой тип. от «трансформатора» к обычному диммеру, если только это не «трансформатор» - это тип, который предназначен для работы правильно с обычным диммером (в этом случае Дело в том, что сказано в инструкции «трансформера» или в чехле).Например, доступны небольшие трансформаторы. которые говорят "диммируется обычным диммером", так что те можно без проблем использовать с обычными диммерами.

Другими «электронными трансформаторами» я бы не стал тускнеть. диммер с нормальным управлением фазой, чтобы избежать возможных повреждение оборудования. Довольно много трансформаторов для электроники (но не все) которые не могут быть затемнены обычным светорегулятором, могут быть затемнены с диммерами обращенно-фазового типа на базе транзисторов. у меня есть читал истории успеха по этому поводу, но сам никогда не пробовал этот метод.Если вы планируете использовать этот метод, то лучше всего убедитесь, что электронные трансформаторы у вас хорошо тусклые и у вас есть для них подходящий диммер.

Некоторые из более дорогих «трансформеров» имеют очень аккуратный также функции диммера, управляемые внешними элементами управления, поэтому с нет необходимости в каком-либо внешнем диммере (только элементы управления).

Основной принцип работы диммера такой же, как и у диммеров, описанных выше. Единственная разница в том, как контролируется димер.Руш контролирует осуществляется с помощью специальной управляющей ИС и сенсорной металлической пластины. Диммер обычно имеет металлическую пластину, которая подключена к цепи. через резистор высокого сопротивления (> 1 МОм). Ваше тело немного похоже на антенна и передает сигнал сети 50 Гц (или 60 Гц в зависимости от страны) в схему. Сигнал переменного тока подается на формирователь цепь (преобразованная в прямоугольную форму), а затем обычно в диммер IC.

Типичный сенсорный диммер состоит из следующих схемных частей:

  • Специальная схема синхронизации, которая определяет, был ли контакт на сенсорной панели длинным или коротким.Во время работы кратковременное прикосновение пальцами к сенсорной пластине (50–400 мс) включает или выключает свет в зависимости от его предыдущего состояния.
  • Схема памяти, которая хранит уровень яркости огней.
  • Схема, генерирующая импульсы, необходимые для изменения интенсивности света
Сенсорные диммеры, которые обычно управляют TRIAC в диапазоне проводимости от 45 ° C до 152 ° C. полупериода сети, в то время как ИС потребляет энергию от оставшейся мощности до 180 ° C полупериода.

Siemens - одна из компаний, которые поставляют эти микросхемы (например, SLB-0586). Сама ИС будет работать по-разному в зависимости от того, как долго вы прикасаетесь тарелка для.

Использование диммеров освещения фазовый контроль - вы включаете в точке на кривой напряжения питания после перехода через нуль, так что общая энергия, подводимая к лампе, равна уменьшенный. Время между переходом через ноль и переключением регулируется внешний интерфейс управления, который чаще всего представляет собой управляющее напряжение 0-10 В постоянного тока или цифровой интерфейс DMX512.

Диммер простой, управляемый напряжением

 230V AC o --- ПРЕДОХРАНИТЕЛЬ ---- ЛАМПА -------------- + ----------- + ---------- ----- +
  ВХОД 2А | | |
                                        \ R2 | |
                                        / 2.2K | |
                    R1 \ | R4 |
                   2,2 кОм / | 220 Ом /
              + o - / \ / \ ------ + | | 1Вт \
         КОНТРОЛЬ __ | _ ----> / R3 | /
         ИНДИКАТОР НАПРЯЖЕНИЯ _ \ / _ ----> \ LDR | |
                             | / __ | __ Th2 |
              - о ------------ + | _ \ / \ _ BTA04 / 600T |
                                        + --- |> | / | |
                                        | | <| - '| |
                                    C1 _ | _ Diac | C2 _ | _
                                100 нФ --- | 100 нФ ---
                                        | | 250VAC |
 НЕЙТРАЛЬНЫЙ o ----------------------------- + ----------- + ------ --------- +
 
Эта схема может управлять нагрузкой до 2 А (460 ВА).Схема представляет собой обычную схему регулятора яркости света, но потенциометр заменен резистором LDR, который изменяет его сопротивление в зависимости от уровня освещенности. В этой цепи светодиод горит от управления. Источник напряжения используется для освещения LDR светом переменной интенсивности, поэтому вы должны убедиться, что LDR не получает свет от других источников.

Эта схема в основном очень проста и не очень чувствительна к тому, что такое LDR. используется как R2. Недостатком этой схемы является то, что управление не очень линейно, и различные диммеры, построенные на этой схеме, могут иметь довольно разные характеристики (в основном в зависимости от светодиода и LDR характеристики).Управляющее напряжение оптически изолировано от цепь диммера подключена к сети. Если вам нужно средство безопасности затем не забудьте, что между светодиодом и LDR должно быть достаточно расстояния, или используйте прозрачный изолятор между ними, чтобы гарантировать хорошую электрическую изоляцию. Если чувствительность диммера не подходит для схемы, описанной выше, затем вы можете отрегулировать значение R1, чтобы получить диапазон управляющего напряжения, который вы хотеть.

Эта схема является частью опубликованной схемы автоматического регулятора освещенности. в журнале Elektor Electronics Magazine, июль / август 1998 года, страницы 75-76.

Профессиональные диммеры, управляемые напряжением

Диммеры с дистанционным управлением в театральных и архитектурных приложения обычно используют управляющий сигнал 0-10 В для управления яркостью лампы. В этом случае 0 В означает, что лампа горит, а сигнал 10 В означает, что лампа в полностью на. Напряжение между этими значениями регулирует фазу, когда TRIAC будет Огонь. Вот типичная схема цепи управления:

 Компаратор
                          
                            | \ Резистор
  Вход 0-10 В> ------------- | + \
                            | > ----- / \ / \ / \ ------ +
                        + --- | - / |
                        | | / оптопара к цепи TRIAC
                        | |
                  Сигнал рампы Земля
                переходит с 10 В на 0 В
              за один полупериод от сети
          (10 мс при частоте сети 50 Гц)

 
Схема работает так, что выход компаратора низкий, когда входное напряжение выше. чем линейное напряжение.Когда напряжение линейного сигнала становится ниже входного напряжения выход компаратора становится высоким, что вызывает протекание тока через резистор на оптопару, которая вызывает подключение симистора. Потому что сигнал рампы начинается при каждом переходе через ноль с 10 В и линейно переходит к 0 В за время одного полупериода входное напряжение контролирует время срабатывания симистора после каждого переход через ноль (так что напряжение управляет фазой зажигания. Необходимая линейная рампа сигнал может генерироваться схемой, которая разряжает конденсатор при постоянном токе и быстро заряжайте его при каждом переходе сетевого напряжения через ноль.

Вы можете использовать свою собственную схему для запуска TRIAC или вы можете использовать готовое полупроводниковое реле для этого (поставляется в компактном корпусе и обеспечивает оптоизоляцию в одном корпусе с TRIAC). Если вы планируете использовать готовое твердотельное реле вам понадобится SSR БЕЗ переключения через ноль. Вам нужен индуктор последовательно с переключающим элементом (SSR или симистор). для предотвращения проблем с ди / дт и помогает сократить выброс высокочастотного излучения. шум. Значения обычно варьируются от 40 мкГн до 6 мГн: они обычно указаны в время нарастания фронта включения.Типичные диммеры домашнего света используйте катушку 40..100 мкГн, что дает время нарастания 30..50 микросекунд. Чем больше значение катушки, тем больше время нарастания. Обратите внимание, что приближение времени нарастания только грубое, потому что используемые индукторы нелинейны: индуктивность зависит от тока нагрузки.

Схема запуска TRIAC с оптопарой может быть, например, построена с использованием Оптиколог MOC3020 и некоторые другие компоненты. Вот один пример схемы (часть схемы диммера из книги схем Elektor Electronics 302):

 R1 R2
     180 1K
+ --- / \ / \ / \ ---------- + + ---- / \ / \ / ------------- + ----- ------- + -----------> 230 В
                   1 | | 6 | | Горячий
                   + ===== + IC1 | MT1 |
                   | MOC | TRIAC + - + |
                   | 3020 | Драйвер G | | ТРИАК |
                   + ===== + / | | TIC226D |
                   2 | | 4 / + - + |
+ ------------------- + | | | MT2 |
                        + ------------------- + | |
                                            | | |
                                            \ | |
                                      R4 / | | C1
                                      1К \ | --- 100 нФ
                                            / | --- 400 В
                                            | | |
                                            | ) |
                                            | (L1 |
                                            | ) 50..100 |
                                            | (uH |
                                            | | | Нейтральный
                                            + - + ------------ + ---- o o -> 230 В
                                                                  нагрузка
 

В большинстве профессиональных диммеров с подсветкой используются твердотельные реле. У них больше в их, чем вы ожидаете, обычно включая оптоизоляцию вход управления.Точное содержание является коммерческой тайной, но работа версии с управлением напряжением очень похожа на идея описана выше.

Многие профессиональные диммеры имеют также дополнительные настройки. доступны, чтобы они лучше работали в своей операционной среде. Одна из типичных настроек - это предварительный нагрев. Когда используется предварительный нагрев, (регулируемый) ток всегда пропускается, думала накануне лампочки световой канал отключается на световом пульте. Этот ток предварительного нагрева сохраняет нити лампы в тепле (но недостаточно, чтобы давать значительный световой поток) так что скачок тока при повторном включении света перерезанный.Этот уменьшенный пик тока увеличивает срок службы лампочек.

Еще одна регулировка, доступная в некоторых диммерах, - это установка скорости отклика. Скорость срабатывания диммера - это время, необходимое для срабатывания диммера. outptu, чтобы выйти на новый уровень после получения новой настройки уровня инструкция с пульта управления. Это время обычно измеряется в миллисекундах. Типичные скорости отклика, доступные для диммеров, находятся в диапазоне 30..500 миллисекунд. Высокая скорость отклика полезна при создании световых эффектов и концертное освещение.В студии свет обычно не нужно менять очень быстро, так что было бы неплохо, если диммер будет медленно выходить из старого установка на новое значение. Более низкая скорость отклика благотворно влияет на срок службы лампы, так как удар от холодных нитей будет уменьшен, поскольку период времени требуется для линейного увеличения, затем увеличивается до полной яркости.

Некоторые диммеры также имеют настройку для регулировки управляющего напряжения. диапазон. Контроль 0-10 В является наиболее распространенным способом контроля небольших диммерных систем, но были и другие уровни напряжения в использовании.Если диммер имеет регулировку диапазона напряжений, его можно настроить для правильной работы с множеством различных элементов управления освещением столы.

Самая простая форма управления состоит в том, что напряжение напрямую регулирует фаза, когда симистор противоречит. Это работает, но не лучший отклик управляющего потенциометра на модуль димера. По этой причине разные производители разработали множество различных кривые отклика от управляющего напряжения до выхода диммера. Вот некоторые из наиболее распространенных:

  • Линейный: выходная фаза изменяется линейно в зависимости от входа (максимальное изменение уровня освещенности между 30% и 70% настройками)
  • Квадрат: выходная мощность изменяется линейно с входной (линейная зависимость квадратичного закона стандартизирована Обществом инженеров освещения США).При установке 50% вы увидите уровень освещенности около 50% от максимального.
  • S-образная кривая: измененная форма квадрата с большим контролем в центре диапазона
  • Истинная мощность: выходная мощность изменяется линейно с входным напряжением, так что лампа получает 50% своей номинальной мощности при настройке 50% (используется больше для промышленного управления, чем для регулировки яркости света)
  • Экспоненциальное нарастание: световой поток наиболее сильно изменяется в диапазоне регулирования от 70% до 100%
  • Реле: выход переключается на полную мощность, когда входной сигнал превышает 25% от полного управляющего напряжения (с некоторым оборудованием предел составляет 50%)
В настоящее время некоторые продвинутые коммерческие диммеры поддерживают многие из них. кривые отклика управляющего напряжения, чтобы пользователь мог настроить димер для использования режим, наиболее удобный для пользователя в конкретном заявление.

Управление фазой с помощью микропроцессора

Если вам нужно цифровое управление диммером вы можете использовать простой микроконтроллер для управления фазой. Микроконтроллер должен сначала прочитать значение настройки диммера через некоторый интерфейс (коммерческие цифровые диммеры используют интерфейс DMX512). обычно контрольное значение - это 8-битное число, где 0 означает свет выключен и 255 этот индикатор горит полностью.

Микроконтроллер может легко сгенерировать необходимый триггер. сигнал, используя следующий алгоритм:

  • Преобразование значения освещенности в число программных циклов
  • Сначала дождитесь пересечения нуля
  • Запуск программного цикла, который ожидает необходимое время, пока не наступит время срабатывания TRIAC.
  • Отправить импульс в схему TRIAC, чтобы запустить TRIAC для проведения
Программный цикл - довольно простой метод и полезен, если вы знаете, сколько времени он занимает. для выполнения каждой команды микропроцессора.Другая возможность - использовать таймеры микроконтроллера:
  • Вы можете генерировать прерывание при каждом переходе через ноль и при каждом отсчете таймера.
  • При каждом пересечении нуля микроконтроллер загружает значение задержки в таймер и начинает считать.
  • По истечении времени счетчика генерируется прерывание. Процедура прерывания таймера посылает триггерный импульс в схему TRIAC.

Управление обратной фазой - это новый способ уменьшения яркости света. Идея управления обращенной фазой состоит в том, чтобы включить, а затем переключить компонент проводить в каждой точке пересечения нуля и выключать на регулируемой положение в середине фазы переменного тока.Время точки выключения затем контролирует мощность нагрузки. Форма волны точно обратная из них используется в традиционных диммерах.

 ... ...
                 . | . |
                . | . |
              ------------------------------------ 0 В
                        . | . |
                         . | . |
                          ......
 
Потому что переключающий компонент должен быть выключен посередине фазы переменного тока традиционные тиристоры и симисторы не являются подходящие компоненты. Возможные компоненты для такого рода управляющими будут транзисторы, полевые транзисторы, IGBT и тиристоры GTO. Силовые полевые МОП-транзисторы - вполне подходящие компоненты для этого и они использовались в некоторых схемах диммера.

Обратный фазовый контроль имеет ряд преимуществ перед традиционным. диммеры во многих диммерных приложениях. Производители диммеров с инверсной фазой рекламируют свою продукцию быть более эффективным и менее шумным.Правильное управление электроники можно построить диммер с обратной фазой без любые магнитные поля или вибрации, вызванные ими.

Поскольку точка включения всегда точна в нулевой фазе, нет сильных скачков тока и электромагнитных помех, вызванных включением. Используя силовые полевые МОП-транзисторы, это можно сделать скорость выключения относительно слотом для достижения тихие операции с точки зрения электромагнитных помех и акустических или шум накаливания лампы накаливания.

Один из старых подходов к затемнению света - сделать это с помощью переменный трансформатор (Variac или аналогичная марка) в качестве диммера.Некоторые из них сделаны специально для этого применение - поместятся в коробку двойного размера (может, даже в одинарный настенный ящик, если вы приобретете маленький) и выдержит несколько сто ватт. Они тяжелые и механически «жесткие» (по сравнению с симисторный диммер) и не из дешевых - но они выдают хорошие, чистые 60 Гц синусоида (или очень близко к ней) при всех напряжениях, и не добавляйте переключение шум.

Нулевое перекрестное переключение минимизирует шум при переключении и затемнение. К сожалению, такой подход не очень практичен. для затемнения ламп.При частоте сети 60 Гц, вы были бы ограничены включением лампы и выключается с дискретными интервалами 120 Гц. Вы легко получите довольно неприятное мерцание 15-20 Гц, если диммер-драйвер не может своего рода дизеринг для расширения спектра мерцания. Я ни разу видел, как используется такой диммер.

В некоторых случаях один диод может затемнить лампочку при подключении. последовательно с лампой. Тогда диод пропускает только положительный или отрицательная половина сетевого напряжения на лампочку.Если поставить переключатель параллельно с диодом вы получаете диммер с двумя настройки: полный и затемненный. Диод действительно будет работать на малых нагрузки, но при больших нагрузках составляющая постоянного тока этот диод вызывает не подходит для распределительных трансформаторов в электрическая распределительная система (заставит их нагреваться больше чем при нормальном использовании).

ПРИМЕЧАНИЕ. Следующая информация взята из обсуждения. из обсуждения в группе новостей sci.engr.electrical.compliance в феврале-марте 2000 г.Факты не проверены никакими стандартными документами, но я подозреваю, что информация верна, потому что большинство авторов статей, в которых эксперты на поле (например Джон Вудгейт) и информации имеет смысл для меня.

Гармоники

Гармоники сети обычно проверяются от частоты сети до частоты 2 кГц. (2,4 кГц в странах с частотой 60 Гц). Диммеры с фазовым управлением мощностью до 1 кВт не нуждаются в проверке на гармоники. Нет смысла, потому что гармоники очень предсказуемы и дизайнер ничего не может сделать, чтобы уменьшить их.

Профессиональные (согласно определению в IEC / EN61000-3-2) диммеры от 1 кВт до 3680 Вт тоже не подлежат ограничениям.

Диммеры мощностью более 3680 Вт, все профессиональные, подпадают под будущее. IEC / EN61000-3-12, и все еще обсуждается, нужно ли иметь ограничение Rsce (как определено в IEC61000-3-4) или нет.

Кондуктированные выбросы

Диммеры должны соответствовать стандартам кондуктивного излучения. Наведенные выбросы начинаются в 9 кГц для некоторых продуктов и для диммеров применимый стандарт для это CISPR15 / EN55015.Этот стандарт применим к освещению. оборудование и аксессуары для светильника (например, диммер).

В стандарте CISPR15 / EN55015 (который сейчас применяется, а не CISPR14 / EN55014). Диммеры для домашнего использования должны соответствовать ограничениям класса B, но класс A должен подходить для профессиональных диммеров. Кондуктивные излучения в основном представляют собой гармоники и могут существовать до в мегагерцевую частотную область.

Соблюдать ограничения на кондуктивное излучение не так просто, особенно для профессиональные диммеры.Дроссель вряд ли помогает, потому что типичный фильтрация резонирует с частотой около 100 кГц (выше для маломощных бытовых диммеров). Выше этих частот катушка не подавляет высокочастотные гармоники. Это означает, что часто необходимо опрыскивать довольно большие (до 1 мкФ) конденсаторы вокруг схемы для уменьшения выбросы. В профессиональных диммерах для этого требуется, чтобы индуктивность проводку свести к минимуму, иначе заглушки и проводка индуктивности резонируют, и выбросы повышаются, а не снижаются.

Многие производители профессиональных диммеров заземляют тиристоры. раковина, эффективно вводящая радиочастотный шум в заземляющий провод. Это уменьшит излучаемые излучения и могут быть соображения безопасности сделать это. Обратная сторона RF (гармоник), связанных с заземляющий провод - это то, что в некоторых случаях индуктивность заземляющего провода настолько высока, что корпус прибора несет заметное напряжение.


Томи Энгдал <[email protected]>

Как добавить диммер к светодиодной лампе

В этой статье мы узнаем, как сделать схему диммера для светодиодов, чтобы включить диммер для любой светодиодной лампы, работающей от сети.

Как работают светодиодные лампы

Мы знаем, что нашими потолочными вентиляторами и лампами накаливания можно легко управлять с помощью симисторных диммерных переключателей, и мы привыкли к тому, что в наших домах диммерные переключатели устанавливаются для управления такими устройствами.
Однако с появлением светодиодных ламп и трубок, лампы накаливания постепенно уходят, и наши домашние патроны заменяются на светодиодные.

Светодиодные лампы

поставляются со встроенным драйвером SMPS в шкафу держателя, а схема SMPS затрудняет работу или управление через симисторные диммерные переключатели до тех пор, пока он не будет соответствующим образом модифицирован для применения.

Поскольку в драйвере SMPS внутри светодиодных ламп и трубок строго используются индуктивные или емкостные цепи, которые никогда не рекомендуется использовать через симисторные диммеры, поскольку симисторные диммеры используют технологию прерывания фазы для диммирования, что, к сожалению, не подходит для индуктивной / емкостной нагрузки контроль.

При использовании светодиодные лампы не тускнеют правильно, а демонстрируют неустойчивое диммирование или повышение яркости из-за несовместимой реакции.

Наилучшим методом и, вероятно, технически правильным подходом является технология ШИМ, которая может эффективно использоваться для управления светодиодными лампами или лампами или затемнениями их яркости.На рисунке показано, что конструкция может быть реализована.

Как это работает

Идея на самом деле очень проста, благодаря оптопарам серии MOC, которые делают управление симистором через ШИМ чрезвычайно простым и совместимым.

В правой части рисунка изображена стандартная схема симисторного контроллера на базе микросхемы MOC3063, которая работает через схему ШИМ на базе IC 555, показанную в левой части рисунка.

IC 555 сконфигурирован как стандартный регулируемый генератор ШИМ, который подает желаемый ШИМ на входной контакт №1 / 2 микросхемы MOC.

Регулируемые ШИМ надлежащим образом обрабатываются ИС через встроенную схему детектора перехода через ноль и фотомистор, который в конечном итоге используется для управления внешним симистором BT136 через его выходной контакт # 4/6.

Подключенная светодиодная лампа теперь реагирует на содержимое ШИМ, подаваемое схемой 555, и пропорционально регулирует свою яркость в соответствии с предпочтениями пользователя.

ШИМ-управление осуществляется через связанный потенциометр 100K, который должен быть должным образом изолирован, поскольку вся цепь не изолирована от сетевого тока.

Схема не изолирована от сети , несмотря на оптрон, поскольку для работы IC 555 требуется источник постоянного тока, который поступает от бестрансформаторного источника питания с гальванической развязкой, это сделано для сохранения компактности конструкции. и избегайте использования дорогостоящего модуля SMPS, который в противном случае был бы излишним.

Если у вас есть какие-либо вопросы, касающиеся описанной выше схемы диммера для светодиодной лампы, вы можете выразить их в своих комментариях.

ОБНОВЛЕНИЕ:

Более глубокий анализ вышеупомянутой концепции показывает, что эта концепция может не работать из-за наличия внутреннего конденсатора фильтра в каждой цепи светодиодной лампы сразу после мостового выпрямителя.

Этот конденсатор фильтра будет удерживать заряд и держать светодиодную лампочку включенной даже во время выключения ШИМ, предотвращая эффект затемнения.

Это означает, что уменьшение яркости светодиодной лампы с помощью внешних средств может быть невозможно.

Тем не менее, эффект затемнения может быть реализован путем соединения последовательной части светодиодной лампы светодиодной лампы со схемой IC 555, как показано на следующей схеме:

Мы знаем, что схема светодиодной лампы представляет собой не что иное, как небольшой переменный ток для Схема DC SMPS, в которой используется небольшой ферритовый трансформатор для понижения сетевого напряжения до более низкого напряжения постоянного тока светодиода.Вторичная сторона трансформатора вырабатывает пониженное напряжение, которое выпрямляется одним диодом и большим конденсатором фильтра.

Выпрямленный постоянный ток затем передается на последовательную светодиодную сборку для его зажигания.

Нам нужно изменить эту секцию светодиодов и подключить ее к ступени ШИМ IC 555, как показано выше.

Это можно сделать, выполнив следующие действия:

  • Откройте контейнер светодиодной лампы.
  • Обрежьте провод сборки светодиода, идущий к отрицательной линии источника постоянного тока.
  • Подключите этот отрицательный провод светодиода к коллектору транзистора схемы 555 pwm.
  • Наконец, соедините положительный / отрицательный провод схемы 555 pwm с источником постоянного тока светодиода, идущим от вторичной обмотки ферритового трансформатора.
  • Это также означает, что схема 555 IC не нуждается во внешнем постоянном токе, и она может быть получена из источника постоянного тока от smps, предназначенных для управления светодиодами.
  • Наконец, подключите вход SMPS светодиода к сети переменного тока и проверьте эффект затемнения, изменяя потенциометр IC 555 pwm.
  • Помните, что первичная сторона цепи SMPS не изолирована от сети, поэтому прикасаться к ней во включенном состоянии крайне опасно.

Схема регулятора яркости света и потолочного вентилятора

В этом посте мы узнаем на двух примерах, как построить простую схему переключателя светорегулятора для управления интенсивностью света с помощью потенциометра, используя принцип прерывания фазы симистора.

Что такое симисторные диммеры

Во многих из моих предыдущих статей мы уже видели, как симисторы используются в электронных схемах для переключения нагрузок переменного тока.

Симисторы - это в основном устройства, которые могут включать определенную подключенную нагрузку в ответ на внешний триггер постоянного тока.

Хотя они могут быть включены для процедур полного включения и полного выключения нагрузки, устройство также широко применяется для регулирования переменного тока, так что выход на нагрузку может быть уменьшен до любого желаемого значения.

Например, симисторы - это очень часто используемые приложения для диммерных переключателей, в которых схема предназначена для переключения устройства таким образом, что он проводит только определенный участок синусоидальной волны переменного тока и остается отключенным во время остальных частей синусоиды. волна.

Этот результат представляет собой соответствующий выходной переменный ток, среднее действующее значение которого намного ниже фактического входного переменного тока.

Подключенная нагрузка также реагирует на это более низкое значение переменного тока и, таким образом, регулируется в соответствии с этим конкретным потреблением или результирующей мощностью.

Именно это происходит внутри электрических диммерных переключателей, которые обычно используются для управления потолочным вентилятором и лампами накаливания.

Предупреждение: Все цепи, описанные ниже, подключены непосредственно к сети переменного тока, поэтому прикасаться к ним при включенном питании и в открытом состоянии крайне опасно.

Принципиальная схема простого светорегулятора

Рабочий видеоклип:

Схема простого переключателя светорегулятора

Принципиальная схема, показанная выше, является классическим примером переключателя светорегулятора, в котором установлен симистор. использовался для управления интенсивностью света.

Когда сеть переменного тока подается на вышеуказанную цепь, в соответствии с настройкой потенциометра, C2 полностью заряжается после определенной задержки, обеспечивая необходимое напряжение зажигания на диак.

Диак проводит и запускает симистор в проводимость, однако при этом также разряжается конденсатор, заряд которого падает ниже напряжения зажигания диак.

Из-за этого диак перестает проводить ток, и симистор тоже.

Это происходит для каждого цикла синусоидального сигнала сетевого переменного тока, который разрезает его на дискретные части, что приводит к хорошо настроенному выходу более низкого напряжения.

Настройка потенциометра устанавливает время заряда и разряда C2, который, в свою очередь, определяет, как долго симистор остается в проводящем режиме для синусоидальных сигналов переменного тока.

Возможно, вам будет интересно узнать, почему C1 включен в схему, потому что схема будет работать и без него.

Это правда, C1 на самом деле не требуется, если подключенная нагрузка является резистивной нагрузкой, такой как лампа накаливания и т. Д.

Однако, если нагрузка индуктивного типа, включение C1 становится очень важным.

Индуктивные нагрузки имеют плохую привычку возвращать часть накопленной энергии в обмотке обратно в шины питания.

Эта ситуация может заблокировать C2, который затем перестанет заряжаться должным образом для инициирования следующего последующего срабатывания.

C1 в этой ситуации помогает C2 поддерживать цикл, обеспечивая всплески малых напряжений даже после того, как C2 полностью разряжен, и, таким образом, поддерживает правильную скорость переключения симистора.

Симисторные диммерные схемы имеют свойство генерировать множество радиочастотных помех в воздухе во время работы, и поэтому RC-сеть становится обязательной с этими диммерными переключателями для уменьшения радиочастотных генераций.

Вышеупомянутая схема показана без этой функции и, следовательно, будет генерировать много радиочастотных помех, которые могут нарушить работу сложных электронных аудиосистем.

Компоновка и подключение печатной платы

Подробная информация о компоновке дорожек

Улучшенная конструкция

Схема переключателя диммера, показанная ниже, включает необходимые меры предосторожности для решения вышеуказанной проблемы.

Эта усовершенствованная схема светорегулятора также делает его более подходящим для высоких индуктивных нагрузок, таких как двигатели, шлифовальные машины и т. Д. Это становится возможным благодаря включению C2, C3, R3, которые позволяют зажигать диак с последовательным коротким всплеском напряжения. резкого переключения импульсов, что, в свою очередь, позволяет запускать симистор с более плавными переходами, вызывая минимальные переходные процессы и выбросы.

Принципиальная схема улучшенного диммера

Список деталей

  • C1 = 0,1u / 400 В (опционально)
  • C2, C3 = 0,022 / 250 В,
  • R1 = 15K,
  • R2 = 330K,
  • R3 = 33K,
  • R4 = 100 Ом,
  • VR1 = 220K или 470K линейный
  • Diac = DB3,
  • Triac = BT136
  • L1 = 40uH (опционально)

Преобразование в 5-ступенчатый регулятор вентилятора, Light Схема диммера

Вышеупомянутая простая, но высокоэффективная схема переключателя вентилятора или диммера также может быть модифицирована для ступенчатого регулирования скорости вентилятора или регулировки яркости света путем замены потенциометра поворотным переключателем с 4 фиксированными резисторами, как показано ниже:

Резисторы могут быть в порядке увеличения, например: 220 кОм.150K, 120K, 68K или другую подходящую комбинацию можно попробовать от 22K до 220K.

SCR Light Dimmer

Ниже показана регулируемая схема фазовой задержки RC-типа, состоящая из R2. R3 и C1.

Конденсатор C1 фиксирует период времени, когда однопереходный транзистор 2N2646 (Q2) генерирует запускающий импульс затвора для включения 2N3228 SCR (Q1).

Посредством некоторых манипуляций с регулятором малой мощности, потенциометром R3, пользователь может изменять выходную мощность SCR в большом диапазоне.В схеме управления фазой резистор R2 работает как блок защиты, который не позволяет реостату R1 зафиксироваться на 100% анодном напряжении UJT.

Это конкретное правило применяется здесь для регулирования уровня освещенности ламп накаливания, будь то одна лампа или несколько параллельно включенных, до 1000 Вт. В этой конструкции двухполупериодный мостовой выпрямитель построен с использованием 4 кремниевых силовых диодов 1N4007 (от D1 до D4), которые подают выпрямленное напряжение в линии питания для тиристора и лампы.

Благодаря двухполупериодному выходу моста, тиристор может обрабатывать оба полупериода сетевого напряжения переменного тока. Система фазового сдвига чувствительна к частоте и была разработана только для сети с частотой 60 Гц. Поэтому схема не будет работать с люминесцентными лампами и не должна подключаться к ним. 2N3228 SCR 5 ампер. 200 вольт. но более мощные тиристоры могут быть заменены для сильноточных приложений, а раздел схемы UJT 2N2646 можно оставить без изменений.Кроме того, что схему SCR предполагается использовать как регулятор света, эту схему также можно использовать как нагреватель или контроллер духовки.

Схема светорегулятора и изображения прототипа Предоставлено специальным пользователем этого блога

Дроссель построен с использованием 5 метров суперэмалированного медного провода 30 SWG диаметром 1/2 дюйма и ферритового сердечника длиной 1 дюйм

Схема светорегулятора список диаграмм

Свет любезности

Эта схема предназначена для того, чтобы позволить пользователю выключить лампу с помощью выключателя, расположенного далеко от кровати, что дает ему достаточно времени, чтобы лечь, прежде чем лампа действительно выключится.... [подробнее]

Схема регулятора яркости для небольших ламп и светодиодов

Это устройство было разработано по запросу; для управления интенсивностью света четырех ламп накаливания (т. е. кольцевого осветителя) с питанием от двух батареек AA или AAA, для съемки крупным планом с помощью цифровой камеры. Очевидно, что его можно использовать и по-другому, по желанию. IC1 генерирует прямоугольный сигнал частотой 150 Гц с переменной скважностью. Когда курсор P1 полностью повернут к D1, выходные положительные импульсы, появляющиеся на выводе 3 IC1, очень узкие.... [подробнее]

12В диммер

Диммер довольно необычен в караване или на лодке. Здесь мы расскажем, как это сделать. Итак, если вы хотите иметь возможность регулировать настроение, когда развлекаете друзей и знакомых, эта схема позволит вам это сделать. Спроектировать диммер на 12 В - дело непростое. Диммеры, которые вы найдете в своем доме, предназначены для работы от переменного напряжения и используют это переменное напряжение в качестве основной характеристики для своей работы.Поскольку теперь нам нужно начать с 12 В постоянного тока, мы должны сами генерировать переменное напряжение ... [подробнее]

Диммер TRIAC Light Dimmer

Эта небольшая схема может использоваться для приглушенного света до 350 Вт. Он использует простую, стандартную схему TRIAC, которая, по моему опыту, генерирует очень мало тепла. Обратите внимание, что эту схему нельзя использовать с люминесцентными лампами .... [подробнее]

Диммер купольной лампы

Бывают случаи, когда небольшой свет внутри машины очень помогает одному из пассажиров, но плафон слишком яркий для безопасного вождения.... [подробнее]

Регулировка яркости подсветки панели приборов

В этой схеме используется переключатель защиты нижнего плеча MC3392 и схема синхронизации MC1455 для формирования регулятора яркости лампы автомобильной приборной панели. Яркость ламп накаливания можно изменять с помощью широтно-импульсной модуляции входа MC3392 .... [подробнее]

Свет любезности

Эта схема предназначена для того, чтобы позволить пользователю выключить лампу с помощью выключателя, расположенного далеко от кровати, что дает ему достаточно времени, чтобы лечь, прежде чем лампа действительно выключится.Очевидно, что пользователи смогут найти для этой схемы различные применения, чтобы удовлетворить свои потребности ... [подробнее]

Диммер лампы 12 В

Вот регулятор яркости лампы на 12 В / 2 А, который можно использовать для уменьшения яркости стандартного автомобильного тормоза на 25 Вт или резервной лампы, управляя рабочим циклом нестабильного генератора таймера 555. Когда стеклоочиститель потенциометра находится в крайнем верхнем положении, конденсатор будет быстро заряжаться как через резисторы 1K, так и через диод, создавая короткий положительный интервал и длинный отрицательный интервал, при котором лампа затемняется почти до темноты.... [подробнее]

Лампа восхода солнца

В этой схеме лампа на 120 В переменного тока медленно загорается в течение примерно 20 минут. Мостовой выпрямитель подает 120 постоянного тока на полевой МОП-транзистор и 60-ваттную лампу. Резистор 6,2 кОм, 5 Вт и стабилитрон используются для понижения напряжения до 12 В постоянного тока для питания схемы. Мостовой выпрямитель должен быть рассчитан на 200 вольт и 5 ампер или более. Во время работы на выводе 1 LM324 генерируется треугольный сигнал с частотой 700 Гц, а на выводе 8 получается медленно нарастающее напряжение.... [подробнее]

Диммер лампы 120 В переменного тока

Схема двухполупериодного фазового управления, приведенная ниже, была найдена в журнале силовых цепей RCA от 1969 года. Нагрузка подключается последовательно с линией переменного тока, и четыре диода подают двухполупериодное выпрямленное напряжение на анод SCR. Два транзистора с малым сигналом соединены в конфигурацию переключателя, так что, когда напряжение на конденсаторе 2,2 мкФ достигает примерно 8 вольт, транзисторы включаются и разряжают конденсатор через затвор SCR, заставляя его проводить ток.... [подробнее]

Автоматический 12-вольтный фейдер лампы

Эта схема аналогична схеме «исчезающих красных глаз» (в секции светодиодов), используемой для затухания пары красных светодиодов. В этой версии лампы затемняются за счет изменения рабочего цикла, поэтому лампы накаливания большей мощности можно использовать без значительных потерь мощности. Форма волны переключения генерируется путем сравнения двух линейных кривых с разными частотами .... [подробнее]

Исчезающие красные глаза

Эта схема используется для медленного освещения и исчезновения пары красных Светодиоды (светодиоды).Затухающие светодиоды могут быть установлены как «глаза» в маленькой тыкве или черепе как аттракцион на Хэллоуин, или вмонтированный в елочное украшение. Или они могут быть использованы как навороченный индикатор питания вашего компьютера, микроволновой печи, стереосистема, телевизор или другое устройство .... [подробнее]

Методы затемнения для светодиодных драйверов

Стремление к энергоэффективности побудило производителей исследовать способы затемнения всех видов технологий освещения, в том числе тех, которые обычно не регулируются.Рассмотрим, например, люминесцентные лампы. При использовании относительно дорогих электронных балластов с регулируемой яркостью яркость люминесцентных ламп может быть снижена до уровня ниже 5% от максимальной светоотдачи. Но даже с электронными балластами яркость HID-ламп (высокоинтенсивных газоразрядных) не может быть больше половины их максимальной светоотдачи. Падение выше этой точки может привести к заметному изменению цвета и нестабильности плазменной дуги.

Еще больше усложняет ситуацию то, что большинство флуоресцентных ламп с регулируемой яркостью и все системы HID несовместимы со стандартными фазовыми диммерами на основе симисторов.Вместо этого они используют специализированные контроллеры диммирования, часто требующие дополнительных аналоговых или цифровых кабелей управления диммированием.

Люминесцентные и HID лампы представляют собой дуговые газоразрядные лампы. Одна из причин, по которой их так сложно уменьшить, заключается в том, что импеданс плазменных дуг нелинейный и значительно изменяется в зависимости от тока и температуры. Кроме того, существуют рабочие точки, в которых сопротивление лампы быстро изменяется в ответ на небольшие изменения тока дуги. Это заставляет схему регулирования яркости включать в себя систему регулирования тока с обратной связью, способную быстро реагировать на такие изменения.

В отличие от этого, гораздо проще затемнить светодиоды из-за их состава. Светодиоды состоят из твердотельного p-n перехода с довольно постоянным прямым падением напряжения. Это представляет собой стабильную нагрузку, которая может управляться источником постоянного постоянного тока.

Автономные драйверы светодиодов

состоят из импульсных источников питания постоянного тока, обычно оснащенных выходами постоянного тока. Светодиоды, в отличие от газоразрядных ламп, не нуждаются в высоковольтном зажигании. Таким образом, диммирование светодиодов может использовать широтно-импульсную модуляцию (ШИМ), при которой выходной ток включается и выключается с постоянной частотой с переменной скважностью.Это действие регулирует средний ток, который пропорционален светоотдаче.

Частота затемнения ШИМ должна быть выше 120 Гц, чтобы соответствовать требованиям Energy Star, избегая видимого мерцания. В качестве альтернативы светодиоды можно затемнить, уменьшив постоянный ток. Однако этот метод приводит к изменению цвета некоторых белых светодиодов, и управлять им труднее при низких уровнях затемнения.

Стоит отметить, что срок службы светодиодных источников света зависит от рабочей температуры и силы тока, которую видит отдельный светодиодный кристалл.Затемнение снижает оба этих параметра и, таким образом, потенциально увеличивает срок службы светодиода.

Световой поток для светодиодов определяется параметром L70, который указывает среднее количество часов работы до тех пор, пока световой поток не снизится до 70% от его первоначального количества. Любой из описанных выше методов диммирования расширяет параметр L70 за счет работы светодиода с пониженной выходной мощностью. Одна из причин, по которой возможность диммирования важна для светодиодных драйверов, заключается в том, что Министерство энергетики США обязало такую ​​возможность для любой лампы, надеющейся получить рейтинг Energy Star.

Некоторые ранние продукты для замены светодиодных ламп не имеют диммирования. Но законодательство, отменяющее лампы накаливания, делает неизбежным то, что светодиодные продукты с регулируемой яркостью в конечном итоге будут доминировать на рынке.

Существует несколько альтернативных подходов к затемнению светодиодов, которые применяются в разных сегментах рынка. Светодиодные заменители ламп накаливания или CFL должны регулироваться стандартными настенными диммерами. Они широко используются и составляют подавляющее большинство всех бытовых диммеров.Настенные диммеры используют чрезвычайно простую и дешевую схему на основе симистора, изначально разработанную для работы с чисто резистивными лампами накаливания. (КЛЛ являются емкостными, а не резистивными. Поскольку они потребляют относительно небольшой ток из линии переменного тока, они принципиально несовместимы с диммерами на основе симисторов.)

Симистор - это переключающий элемент в прилагаемой цепи диммера. Он срабатывает в определенной точке цикла линии переменного тока, который можно регулировать с помощью потенциометра, позволяя току течь до конца цикла.Красная осциллограмма показывает линейное напряжение переменного тока на входе регулятора яркости. Синим цветом показана форма волны напряжения отсечки фазы, поступающего от диммера к лампе.

Точка зажигания симистора определяет период цикла переменного тока, в течение которого лампа получает ток. В лампе накаливания это напрямую контролирует уровень освещенности. Но светодиоды питаются от импульсного источника питания переменного тока в постоянный, поэтому диммирование не работает таким же образом. Важно понимать, что симистор включается импульсом и будет продолжать проводить до тех пор, пока ток не упадет до низкого уровня, называемого током удержания, после чего он отключится, пока снова не сработает.

Продолжить на следующей странице

Базовая схема импульсного источника питания драйвера светодиода не может регулировать яркость симистора без дополнительных схем. Для обеспечения совместимости с симисторным диммером можно использовать четыре метода: цепь утечки, накачка заряда, простой источник питания ШИМ и сложный источник питания ШИМ.

Схема утечки решает проблему, вызванную использованием драйверами светодиодов диодного моста и сглаживающего конденсатора на входе. Эти элементы не обеспечивают ток для удержания симистора включенным до конца полупериода переменного тока; ток перестает течь после зарядки конденсатора входной шины.Если симистор выключается до окончания цикла, схема диммера снова подает питание на него. Это может происходить несколько раз за цикл, вызывая мерцание в процессе. Это также может повредить компоненты драйвера светодиода из-за переходных процессов высокого напряжения и скачков тока.

Цепь утечки, по сути, представляет собой источник тока, предназначенный для отвода фиксированного тока от симистора, чтобы поддерживать его под напряжением от точки зажигания до конца цикла, даже когда нагрузка не потребляет ток. Существует несколько реализаций схемы.Некоторые из них спроектированы так, чтобы потреблять меньший ток на пике линейного напряжения и ближе к точке пересечения нуля, чтобы минимизировать потери мощности. Хотя метод дренажа рассеивает примерно половину ватта, преимущества эффективности и срока службы светодиодных ламп намного перевешивают эти потери.

На прилагаемом рисунке показана типичная внешняя схема драйвера светодиода с простой схемой прокачки. Цепь утечки состоит из высоковольтного полевого МОП-транзистора, сконфигурированного как источник тока.Фиксированное напряжение, подаваемое на затвор, в сочетании с резистором от источника до 0 В определяют ток утечки. Этот ток обычно устанавливается на 20 мА. Этот пример включает в себя сеть коррекции коэффициента мощности с «пассивным заполнением впадин».

Использование подкачки заряда - альтернативный способ держать симистор включенным до конца цикла. Обратите внимание, что драйвер светодиода состоит из импульсного источника питания с частотой от 50 до 100 кГц. Небольшая часть этой высокой частоты может быть возвращена на линейный вход через конденсаторы, таким образом поддерживая ток в симисторе.Этот метод может быть эффективным, но вынуждает разработчиков следить за тем, чтобы не вносить кондуктивные электромагнитные помехи в линию переменного тока, что может нарушить стандарты электромагнитной совместимости.

Как описано ранее, ШИМ - это эффективный метод управления яркостью светодиодов путем регулировки среднего тока. Простая система ШИМ для драйвера светодиода с регулируемой яркостью симистора активирует вывод светодиода только во время включения симистора в диммере. Драйвер светодиода содержит накопительный конденсатор шины постоянного тока, поэтому он обычно может продолжать работать на накопленной энергии в течение большей части периода, когда симистор выключен.Он будет пополняться во время «включенных» периодов.

Можно добавить простую схему для определения включения симистора и включения управления выходным током светодиода только в этот период. Это позволяет затемнять светодиоды по мере регулировки светорегулятора. Однако этот метод не может точно регулировать яркость при низких уровнях освещенности, поэтому современные системы не используют информацию об угле включения симистора для непосредственного управления выходом светодиода.

Вместо этого информация об угле включения симистора преобразуется в уровень постоянного тока, который изменяется при регулировке диммера вверх и вниз.Затем этот уровень постоянного тока сравнивается с формой волны линейного изменения яркости на высокой частоте для устранения мерцания и формы для обеспечения наилучшей линейности и диапазона затемнения. В результате сравнения этих сигналов формируется сигнал ШИМ, который используется для включения и выключения выходного сигнала драйвера светодиода и обеспечения плавного затемнения в широком диапазоне.

Конечно, использование схем для совместимости со стандартными диммерами несколько снижает эффективность. Это считается приемлемым для маломощных бытовых приложений.Другое дело - промышленные приложения. Там схемы диммирования светодиодов, скорее всего, будут созданы с нуля.

Методы, используемые для затемнения целых систем люминесцентного освещения в зданиях, могут быть одинаково хорошо применены к системам на основе светодиодов. Типичные подходы включают аналоговое регулирование яркости от 0 до 10 В, регулирование яркости цифрового адресного интерфейса освещения (DALI) и несущую линию питания.

Все вышеперечисленные системы в основном сетевые балласты, поэтому ими можно управлять с помощью центральных контроллеров.Контроллер в системе от 0 до 10 В отправляет аналоговый сигнал, который регулирует выход балласта в соответствии с напряжением в цепи управления. DALI, с другой стороны, включает двустороннюю связь. Каждый балласт имеет отдельный адрес, поэтому контроллер DALI может управлять выходом каждого из них индивидуально. Наконец, методы передачи данных по линии электропередачи делают то же самое, но используют линию электропередачи переменного тока для передачи информации между контроллерами и лёгкими балластами.

Применения для переключателей света

Свет - это все в вашем доме.Уровень освещенности в комнате влияет на то, как мы выполняем свою работу, и оказывает огромное влияние на то, как мы себя чувствуем. Нам сложно читать при одной свече, и романтический ужин на двоих не так романтичен при галогенной лампе мощностью 1500 ватт.

Проблема здесь в том, что нам нужно использовать некоторые комнаты для разных целей, и эти разные функции требуют разного количества света. Это когда переключатель регулятора освещенности встает на место; удобный электрический компонент, который позволяет регулировать уровень освещенности от почти темного до полностью освещенного, просто повернув ручку или сдвинув рычаг.

Эффективный способ быстро изменить настроение комнаты - приглушить или увеличить яркость света с помощью диммера. Более мягкий свет создает более комфортную и расслабляющую атмосферу. Более яркое освещение больше подходит для обычного использования в комнате и чтения.

Самый простой способ управлять освещением - установить диммер. Диммерные переключатели бывают четырех популярных стилей: циферблат; горка; сенсорная панель и комбинированный переключатель света / слайд диммера. Диммерные переключатели бывают разных форм, и каждый работает по-своему.Led Spot предлагает широкий выбор диммеров Lutron в различных стилях, таких как Ariadni , Diva , Faedra , Grafik Eye , Maestro , RadioRA , Skylark Spacer и Skylark Spacer. Хотите узнать больше об установке регуляторов яркости? Для вашего удобства каждый из перечисленных выше продуктов снабжен подробными ссылками на электрические схемы, упрощающие установку. Щелкните здесь, чтобы просмотреть образец электрической схемы диммера Lutron.

Диммеры подключаются напрямую к электросети.Вы должны убедиться, что никакие части цепи не могут быть затронуты во время ее работы. Лучше всего с этим справиться, встроив схему диммера в небольшую пластиковую коробку. Не забудьте использовать потенциометр с пластиковым стержнем и установить его так, чтобы никакие металлические части потенциометра не были доступны пользователю. Диммеры должны иметь собственный предохранитель, который защищает их от отказов, когда весьма вероятно возгорание нити накала.

Для получения дополнительной информации по установке диммера, пожалуйста, свяжитесь с нами .

Диммеры

Диммеры
Elliott Sound Products Диммеры освещения

© 2008, Род Эллиотт (ESP)
Обновлено ноябрь 2017 г.

верхний
Лампы и индекс энергии
Основной указатель

Содержание


Введение

С самого начала я должен подчеркнуть, что в этой статье описаны диммеры (или «диммерные переключатели» в США), используемые в жилых помещениях.Сценические диммеры большой мощности не рассматриваются, и я также не предлагаю подробно обсуждать C-Bus, DALI или какие-либо другие системы домашней автоматизации. Хотя между продуктами высокого и низкого уровня очень много общего, процесс автоматизации практически полностью цифровой по своей природе и может быть реализован множеством различных способов для достижения одного и того же конечного результата.

В некоторых юрисдикциях в США предписывает , что датчики затемнения и / или присутствия должны использоваться для минимизации потерь энергии в офисных помещениях и на автостоянках (среди прочего).Ожидайте, что в ближайшие несколько лет это станет более распространенным в стремлении свести к минимуму потери энергии.

Существуют две основные категории традиционных диммеров переменного тока (также известных как диммеры с фазовой отсечкой), обычно называемых «передним фронтом» и «задним фронтом», и хотя оба из них будут работать с резистивными нагрузками, такими как лампы накаливания, Выбор более важен для любой лампы, которая включает в себя электронику. Вероятно, есть даже несколько уже очень старых (и крайне неэффективных) диммеров «реостат», и, возможно, несколько, основанных на переменных автотрансформаторах (также известных как Variacs).Поскольку ни одно из двух последних не является обычным или когда-либо станет обычным явлением в будущем, они будут описаны только в общих чертах.

Электронные трансформаторы сейчас очень распространены для низковольтного освещения, и они приобрели популярность, потому что они дешевы и сравнительно эффективны. По любому из этих устройств имеется очень мало реальной информации. В сети существует несколько схем основных (передних) диммеров и даже некоторые данные об электронных трансформаторах, но почти ничего не о диммерах по заднему фронту и их работе.

Все формы сигналов и расчеты, использованные в этой статье, основаны на питании от сети переменного тока 50 Гц и переменного тока. Другие напряжения и частоты могут быть экстраполированы из показанных данных. Это было сделано в интересах простоты, и общие тенденции идентичны для любого напряжения и частоты. Большинство показанных форм сигналов получены с помощью симулятора, а не путем прямого измерения. Это упрощает процесс построения графиков, а также позволяет очень детально анализировать форму волны, ее коэффициент мощности и гармоники.Хотя можно было бы использовать реальные измерения, подготовка к ним занимает гораздо больше времени и имеет много неточностей из-за искажения формы сигнала напряжения, колебаний напряжения питания и внешнего шума и / или искажений.

К сожалению, почти все бытовые диммеры двухпроводные и поэтому не имеют нейтрали. Это накладывает множество ограничений на диммер и на то, насколько хорошо (или иначе) он будет работать, особенно с нерезистивными нагрузками. Эти стандартные диммеры с последовательным подключением отлично работают с лампами накаливания, потому что нить накала лампы обеспечивает непрерывное соединение с нейтралью, а диммер имеет эталон (по крайней мере, своего рода).В случае электронных источников питания (КЛЛ, светодиоды и т. Д.) Эта ссылка отсутствует до тех пор, пока лампа не начнет потреблять ток, и работа регулятора яркости в лучшем случае может быть неустойчивой, а в худшем - бесполезной. Один из способов «исправить» это - использовать лампу накаливания параллельно с электронной лампой. Одну (маленькую) лампу накаливания можно использовать с несколькими электронными лампами - конечно, при условии, что они , в частности , предназначенные для использования с диммерами!

Наконец, есть диммеры, которые используются только с постоянным током.Раньше это было просто любопытство (или использовалось для управления скоростью двигателя постоянного тока), но теперь они получат новую жизнь со светодиодным освещением. Диммируемые балласты состоят из импульсных источников питания постоянного тока, адаптированных для обеспечения постоянного тока, необходимого для светодиодов. Диммирование часто достигается за счет очень быстрого включения и выключения постоянного тока и почти без потерь.

Если не указано иное, напряжение, используемое для всех примеров, соответствует австралийскому / европейскому стандарту 230 В при 50 Гц. Полный цикл занимает 20 мс, а пиковое напряжение номинально составляет 325 В.Для сети 120 В 60 Гц период одного цикла составляет 16,67 мс, а пиковое напряжение - 170 В. Читатели в США должны будут выполнить необходимые преобразования для соответствия более низкому напряжению и более высокой частоте.

ВНИМАТЕЛЬНО ПРИМЕЧАНИЕ: Чрезвычайно важно, чтобы читатель понимал, что диммируемые электронные лампы (как CFL, так и LED) обычно считаются совместимыми с диммерами передней и задней кромки. С очень мало исключения, это неправда! Почти все электронные лампы потребляют очень высокий пиковый ток при подключении к диммерам TRIAC (передний фронт), потому что время нарастания входной сети невероятно быстрое.

Это создает огромную нагрузку на сам диммер и, что более важно, на электронику лампы. Несмотря на заявления производителей, лампа почти наверняка не выдерживают злоупотребления очень долго, поэтому срок службы лампы сокращается - возможно, значительно. Задний (или универсальный) диммер не подвержен влиянию лампа на быстрорастущую форму волны, поэтому не вызывает чрезмерно высокого пикового тока.


Важно понимать, что стандартный 2-проводной диммер был разработан для использования с лампами накаливания.Несмотря на или , которые вы прочитаете в другом месте, работа будет непредсказуемой с ЛЮБОЙ нагрузкой, кроме лампы накаливания! Для надежной работы с электронными нагрузками (регулируемые светодиодные лампы или лампы CFL) диммер должен быть 3-проводным (активный, нейтральный и нагрузочный). К сожалению, это редкость, и обычно их сложно установить в качестве модернизации, потому что в большинстве распределительных коробок освещения нет нейтрали. Двухпроводные диммеры были разработаны для ламп накаливания (резистивных) ламп и никогда не предназначались для использования с электронной нагрузкой.


1 - Принципы коэффициента мощности

Я буду использовать термин «дружественный» для описания форм сигналов, которые вносят незначительные искажения или не вносят никаких искажений в сеть электропитания и которые имеют хороший коэффициент мощности. Многие считают, что коэффициент мощности имеет значение только для индуктивных или емкостных нагрузок, но это совершенно неверно. Любая форма волны тока, которая не является точной копией формы волны напряжения, имеет коэффициент мощности меньше единицы (идеальный вариант). Не имеет значения, просто сдвинута форма сигнала тока по фазе или нелинейна, коэффициент мощности все равно будет затронут.См. «Коэффициент мощности» для получения дополнительной информации.

  • Unity - ток и напряжение совпадают по фазе и имеют идентичную форму волны (резистивные нагрузки)
  • Запаздывание - появляется ток после напряжения, вызванный индуктивными нагрузками (двигатели, трансформаторы)
  • Опережающий - ток возникает с до напряжения, вызванного емкостными нагрузками (редко, но может и происходит))
  • Нелинейный - напряжение и ток синфазны, но имеют разные формы волны (многие электронные нагрузки)

На рисунке 1 показан пример каждого из вышеперечисленных.Напряжение показано красным, а ток - зеленым. Амплитуды двух сигналов намеренно различаются, поэтому два графика хорошо видны. Эти графики не относятся к какому-либо конкретному масштабу, но все коэффициенты мощности настроены как можно ближе к 0,5, а мощность в каждом случае составляет 52,9 Вт. Дополнительные 230 мА потребляются от сети, но не работают.


Рисунок 1 - Осциллограммы напряжения и тока

Поскольку напряжение и ток просто умножаются вместе, чтобы получить номинальную мощность в ВА, очевидно, что для индуктивного и емкостного примеров номинальная мощность в ВА составляет 105.8 ВА, но мощность все та же, 52,9 Вт. Нелинейная нагрузка - это особый случай просто потому, что - это нелинейная нагрузка . Мощность составляет 64,8 Вт, и схема по-прежнему требует 105,8 ВА от сети, но мощность нагрузки составляет 64,8 Вт, а коэффициент мощности составляет 0,61 - небольшое улучшение, но его нелегко исправить!

Если номинальная мощность в ВА и номинальная мощность различаются (ВА не может быть ниже мощности), из сети потребляется чрезмерный ток, что приводит к потерям в распределительных кабелях, трансформаторах, подстанциях и генераторах переменного тока.Генератор мощностью 1 МВт с коэффициентом мощности 0,5 может производить только 500 кВт, поскольку в конечном итоге он ограничен своей номинальной мощностью в ВА. Фактически все компоненты системы распределения электроэнергии ограничены номинальной мощностью ВА, а не номинальной мощностью.


Рисунок 2 - Цепи, используемые для создания сигналов напряжения и тока

На рисунке 2 показаны принципиальные схемы, используемые для получения вышеуказанных сигналов для тех, кому это интересно. Они являются теоретическими, поскольку фактические нагрузки редко бывают такими простыми и обычно не могут быть точно представлены с таким небольшим количеством компонентов.Однако эффект достаточно похож, так что эти схемы вполне адекватны, чтобы показать общую тенденцию. Как отмечается во многих рекламных объявлениях мелким шрифтом, «фактические результаты могут отличаться».

Даже если мощность трансформатора может быть в пределах номинальной мощности, указанной на паспортной табличке, при превышении номинальной мощности в ВА он перегреется. Постоянный перегрев приведет к отказу. По этой причине компании-поставщики и / или органы власти во всем мире должны иметь наилучший возможный коэффициент мощности, чтобы максимально использовать свое оборудование.За большие установки взимается дополнительная плата, если их коэффициент мощности выходит за указанные пределы.

Формы сигналов, подобные последнему примеру, являются наихудшими, потому что очень мало что можно сделать извне, чтобы изменить форму сигнала для уменьшения нелинейностей, а гармоники частоты сети вводятся в систему, вызывая дополнительные проблемы. Полное обсуждение разрушений, вызванных нелинейными формами сигналов, выходит за рамки данной статьи, но многие страны ввели (или планируют ввести) обязательную коррекцию коэффициента мощности для всех электронных нагрузок, превышающих заданный предел мощности.


2 - Принципы диммера

Обычно для уменьшения яркости лампы применяют тем или иным способом подаваемое напряжение. В очень ранних попытках последовательно с лампой использовался реостат (переменный резистор), поскольку в то время не было жизнеспособной альтернативы. Такой подход тратит огромное количество энергии, и, вероятно, прошло уже более 40 лет с тех пор, как кто-либо создал такого зверя. Такой подход действительно обеспечивает очень удобную нагрузку на электросеть, имея нулевые коммутационные импульсы и идеальный коэффициент мощности.Утилизация избыточного тепла является сложной задачей, особенно для ламп достаточно высокой мощности. Можно ожидать, что диммеры с реостатом (если они найдутся) будут довольно большими из-за тепла, которое необходимо отводить.

Регулируемый автотрансформатор (широко известный как Variac ™) почти не расходует энергию и так же безопасен для электросети, как реостат, но является дорогим (и громоздким) способом уменьшения яркости ламп. Самый дешевый переменный трансформатор, доступный в настоящее время, стоит около 150 долларов и весит несколько килограммов. Хотя нет никаких сомнений в том, что это хороший подход, экономические соображения не позволяют использовать его в общих целях.Диммеры Variac были обычным явлением в телестудиях примерно 20 лет назад. Вы можете увидеть комментарии (в другом месте) о том, что диммеры Variac работают с потерями и неэффективны, но это просто неправда - они очень эффективны и конкурируют с лучшими твердотельными диммерами (TRIAC, SCR или IGBT). Однако они громоздкие и несколько неудобны для использования в качестве диммеров. Дистанционное управление достигается за счет использования серводвигателя для регулировки положения стеклоочистителя и, следовательно, выходного напряжения. Чтобы узнать больше о вариаках в целом, см. Трансформеры - Вариак.

Еще одним методом, который использовался в первые дни, было устройство, называемое «магнитный усилитель» (или просто магнитный усилитель), но, насколько я мог найти, они не были распространены ни в чем, кроме довольно больших промышленных диммеров, используемых для телевизора. студийное освещение. Как и Variac, магнитный усилитель практически не создает помех, но они были заменены другими методами. Я не собираюсь описывать принципы работы магнитных усилителей здесь или где-либо еще на сайте ESP.

Сегодня наиболее распространенным диммером является диммер TRIAC по переднему фронту с фазовым регулированием.TRIAC - это устройство с двунаправленным переключением, и для его включения требуется всего лишь короткий импульс. В цепи переменного тока он автоматически отключится при изменении полярности напряжения переменного тока. Это происходит потому, что напряжение (и, следовательно, ток) проходят через ноль. TRIAC не может оставаться проводящим при нулевом токе, поэтому отключается. Процесс включения и выключения происходит 100 раз в секунду (120 раз для сети 60 Гц). Тем не менее, бытовые диммеры развиваются, и последний тип называется «универсальным» диммером.Они могут изменять режим работы с передней кромки на заднюю в зависимости от нагрузки (см. Ниже объяснение различных типов).

Путем изменения соотношения между включенным и выключенным напряжением создается грубая схема широтно-импульсной модуляции, которая позволяет изменять мощность лампы в широком диапазоне. Лампы накаливания идеально подходят для этого метода управления и обеспечивают приятный и естественный переход от почти выключенного до (почти) полного включения. Многие дешевые диммеры TRIAC используют самую простую схему, поэтому низкие настройки могут быть нестабильными.При средней настройке среднеквадратичное значение напряжения полуволны составляет 162 В при напряжении питания 230 В переменного тока.

Независимо от фактически используемого метода, цель состоит в том, чтобы изменить мощность, подаваемую на лампу, чтобы пользователь мог установить уровень освещенности, соответствующий случаю. Ни один из общедоступных диммеров не может поддерживать хороший коэффициент мощности (что важно для исправности электросети).

Для надежной работы диммеры должны быть 3-проводными (активными, нагрузочными и нейтральными), чтобы обеспечить точное поддержание точки пересечения нуля формы сигнала сети.Небольшие диммеры не являются трехпроводными, потому что это усложняет установку, поэтому с любыми другими нагрузками, кроме резистивных, таких как лампы накаливания, диммер часто будет работать некорректно. Степень ненадлежащего поведения зависит от типа нагрузки (особенно электронных ламп, таких как КЛЛ или светодиодные лампы).

Двухпроводные диммеры не имеют надежной контрольной точки перехода через ноль, поскольку они полагаются на нить накала лампы в качестве эталона нейтрали. Электронные нагрузки не дают никакого полезного эталона, потому что заряженные конденсаторы (внутри источника питания лампы) вызывают нулевой ток на протяжении большей части цикла формы волны.Поэтому диммер не может быть включен постоянно (на полную мощность), потому что требуется время, прежде чем TRIAC сможет сработать. Добавление лампы накаливания параллельно с электронными нагрузками может надежно работать только с диммерами задней кромки - передние лампы никогда не должны использоваться с какой-либо электронной нагрузкой.

Внимание! КЛЛ или светодиодные лампы без диммирования никогда не должны подключаться к диммируемым лампам. контур - даже если диммер установлен на максимум.Хотя это и не очевидно, ток, потребляемый цепью лампы, может резко возрасти (в 5 и более раз) и может создают опасность возгорания, а также сокращают срок службы электроники лампы.

Даже коммерческие диммеры, которые делают поддерживают точное опорное значение перехода через нуль, не должны использоваться с CFL или светодиодными лампами или любым другим конденсаторным входом. нагрузка источника питания. В одной установке, которую я знаю лично, у конечного пользователя было почти 100% отказов светодиодных ламп, подключенных через коммерческий диммер.Нормальная частота отказов составляет менее 1%, но поставщики диммера предпочли возразить.

Только разница между их установкой и всеми остальными - это диммер, поэтому только диммер может вызывать сбои. Как ни странно, И конечный пользователь, и поставщик диммеров, похоже, столкнулись с проблемой этой простой концепции.

В коммерческих диммерах большой мощности часто используются тиристоры (подключенные в обратном параллельном порядке), поскольку они имеют гораздо более высокие номинальные токи, чем триак.Запуск обычно осуществляется высокочастотными импульсами, подаваемыми в течение всей продолжительности «включенной» части сигнала сети. Они имеют полное трехпроводное опорное напряжение и никогда не теряют своего опорного значения при переходе через нуль. Тем не менее, как отмечалось выше, даже этим диммерам нельзя доверять правильную работу с электронными нагрузками с источником питания.


2.1 - Передние диммеры

Также известны как диммеры с прямым управлением фазой. В настоящее время это наиболее распространенные типы, и они называются так потому, что диммер функционирует, буквально удаляя передний фронт сигнала переменного тока.Активным переключателем малой и средней мощности почти всегда является TRIAC для типичных домашних диммеров. При срабатывании TRIAC на нагрузку подается сетевой сигнал с периодом задержки от нуля миллисекунд (полностью включен) до примерно 9 мсек (очень тусклый). В качестве примера на рисунке 3 показана форма волны напряжения на нагрузке для регулятора яркости по переднему фронту, установленного на 50%, причем первые два цикла (выделены зеленым цветом) не затемнены в качестве эталона. Эта форма волны является «идеальной», что означает, что это результат, который вы ожидаете от схемы, работающей в точном соответствии с теорией.Большинство передовых диммеров довольно близки к идеалу - по крайней мере, с резистивной нагрузкой.


Рисунок 3 - Форма сигнала идеального диммера по переднему фронту

Как отмечалось выше, диммеры с передней кромкой никогда не должны использоваться с компактными люминесцентными лампами (КЛЛ) - , даже если в инструкциях конкретно указано, что это разрешено . Очень быстро нарастающий сигнал вызывает сильный ток, протекающий через конденсатор главного фильтра, который является частью цепи балласта лампы.У большинства современных светодиодных ламп будет та же проблема. Я предлагаю использовать ТОЛЬКО задней кромки или универсальные диммеры с любыми диммируемыми CFL или светодиодными лампами.

Форма волны ниже показывает ток, потребляемый лампой накаливания мощностью 75 Вт, подключенной к переднему диммеру. Лампа потребляет 200 мА. Время нарастания сигнала было измерено на уровне 1,8 мкс - это быстро на любом языке! В сети 230 В напряжение увеличивается с нуля до 325 В менее чем за 2 мкс! Это чрезвычайно быстрое время нарастания, которое вызывает проблемы с электронными нагрузками, потому что даже с «совместимыми с диммером» CFL или светодиодными лампами всегда присутствует некоторая емкость, которая заряжается от почти нуля до полного напряжения менее чем за 2 мкс.С помощью лампы накаливания вы даже можете увидеть небольшой выброс на кривой тока! Это вызвано крошечной емкостью провода от диммера к лампе.


Рисунок 3A - Форма кривой тока диммера по переднему фронту

Например, если электронный балласт потребляет 83 мА от сети, этого достаточно для питания лампы с электронным переключением мощностью 8 Вт (любого типа). Если для повышения коэффициента мощности не используется дополнительная схема, пиковый ток будет 270 мА, а коэффициент мощности - около 0.42 - довольно плохо, но, конечно, не безвестно. Если та же самая цепь затем запитана через диммер, в худшем случае среднеквадратичный ток вырастет до 240 мА с пиковым значением 4,2 А. Коэффициент мощности упал до 0,14 - поистине ужасный результат. На данный момент источник питания этой лампы потребляет более 55 ВА из сети с действительно неприятной формой волны. На Рисунке 2 (Нелинейная нагрузка) показан пример типичного внешнего интерфейса источника питания. Конденсатор фильтра на Рисунке 2 (используемый для создания сигналов, показанных на Рисунке 1) составляет 18 мкФ.Это не обычное значение, но оно использовалось для обеспечения совпадения примеров. Зарядный ток, протекающий через конденсатор, чрезвычайно высок, поскольку скорость изменения напряжения также очень высока.


Рисунок 4 - Типовая схема диммера передней кромки

Схема, приведенная выше, типична для типичного имеющегося в продаже переднего диммера. C1 и L1 предназначены для подавления радиопомех. Схема работает, используя фазовый сдвиг, создаваемый VR1, C2, R1 и C3.Эта сеть задерживает сигнал, подаваемый на DB1 (двунаправленный пробойный диод, называемый DIAC). Когда напряжение превышает 30 В (типичное) напряжение пробоя DIAC, он полностью проводит, и заряд в C3 используется для запуска TRIAC. После срабатывания TRIAC будет полностью проводить, пока ток не упадет почти до нуля, после чего он снова отключится. Этот процесс повторяется для каждого полупериода сетевого напряжения. Точки задержки, включения и выключения видны и показаны на рисунке 3.


Рисунок 4A - Форма сигнала переднего фронта диммера в электронной нагрузке

Передние диммеры никогда не должны использоваться с какой-либо электронной нагрузкой (большинство электронных балластных схем), потому что очень быстрое время нарастания напряжения вызывает чрезвычайно высокий мгновенный ток, протекающий в конденсатор, как показано выше. На рисунке 4A показаны пики тока более 11A в том же примере нелинейной нагрузки, который использовался для рисунков 1 и 2. Среднеквадратичный ток составляет 1,12 А для мощности нагрузки чуть более 56 Вт.Обратите внимание, что мощность нагрузки упала совсем немного - с 64,8 Вт до ~ 56 Вт. Форма волны напряжения точно такая, как показано на рисунках 3 и 3A. Пиковый ток 11А при среднеквадратичном значении тока, немного превышающем ампер, крайне неблагоприятен для сети, диммера и электронной нагрузки. Стандартный 2-проводный диммер будет отображать форму волны, очень похожую на показанную, даже когда он установлен на максимум!

Возможно, что удивительно, индуктивные нагрузки (такие как обычные трансформаторы с железным сердечником или обычные электродвигатели вентиляторов) вполне безопасны с передовыми диммерами, потому что индуктивность ограничивает время нарастания тока до безопасных значений.Для этих нагрузок всегда должен использовать подходящий диммер передней кромки, который должен быть сертифицирован производителем как подходящий для нагрузок двигателя или трансформатора.


Рисунок 5 - Внутренняя часть переднего диммера

Черное устройство слева - это TRIAC. Хотя он оснащен «радиатором», контакт между радиатором и TRIAC лучше всего описать как случайный. Когда он был разобран, в нем почти не было контакта, однако он надежно проработал 12 лет и, вероятно, прослужит еще столько же.Простота схемы очевидна в отсутствии изощренности печатной платы. Все немногие используемые компоненты имеют сквозные отверстия, а на задней стороне платы нет никаких деталей.

Схема почти идентична показанной выше. Катушка и оранжевый конденсатор предназначены для подавления помех, но предохранитель не установлен. В случае короткого замыкания диммера лампа просто включится на полную яркость.

Хотя производители передовых диммеров часто заявляют, что они подходят для использования с трансформаторами с железным сердечником, некоторые, безусловно, не подходят.Распространенная проблема с простыми диммерами TRIAC заключается в том, что они переходят в «полуволновой» режим - проводят только на одной полярности формы волны сети. Это катастрофа для любого трансформатора, который сразу же потребляет очень большой ток, ограниченный только сопротивлением первичной обмотки. Вероятно, лучше использовать «универсальный» диммер для индуктивных нагрузок, потому что они имеют гораздо более сложную схему и гораздо менее вероятно, что они будут «обмануты» для работы с одной полярностью (полуволновой).

Имеется полная схема известного рабочего (т.е.е. построен и протестирован) 3-проводной диммер передней кромки на страницах проекта ESP. См. Подробности в Project 157B.


2.2 - Диммеры задней кромки

Также известны как диммеры с обратным фазовым регулированием. Диммер по задней кромке - значительно более сложная схема. Простая схема, которая является общей для типов с передним фронтом, больше не может использоваться, потому что большинство TRIAC не может быть отключено. TRIAC выключения ворот (GTO) существуют, но они намного дороже и реже используются в относительно небольших размерах, необходимых для освещения.Чтобы иметь возможность реализовать диммер по заднему фронту, переключающее устройство должно включаться, когда форма сигнала переменного тока проходит через ноль, с использованием схемы, называемой детектором перехода через ноль. По истечении заранее определенного времени, установленного системой управления, переключающее устройство отключается, и оставшаяся часть формы сигнала не используется нагрузкой.

Диммеры с задней кромкой обычно используют полевой МОП-транзистор , так как они почти не требуют тока управления и являются прочными и надежными. Они также относительно дешевы и легко доступны при номинальном напряжении, подходящем для работы от сети.Другой вариант - использовать IGBT (биполярный транзистор с изолированным затвором), который сочетает в себе преимущества полевого МОП-транзистора и биполярного транзистора. Как правило, они дороже, чем полевые МОП-транзисторы. Опять же, форма сигнала идеальна, и из реальной формы сигнала, показанной на рисунке 9, очевидно, что существует значительное отклонение, особенно при полной мощности. Это вызвано тем, что часть приложенного напряжения всегда будет потеряна, поскольку для работы сложной электроники требуется некоторое напряжение.

У большинства диммеров задней кромки есть еще одна полезная функция - по крайней мере, при использовании с лампами накаливания.Схема предназначена для обеспечения «плавного пуска», при котором напряжение на лампе увеличивается относительно медленно. С лампами накаливания это почти исключает «тепловой удар» - тот короткий период при включении, когда лампа потребляет примерно в 10 раз больший рабочий ток. Термический шок является причиной большинства ранних отказов ламп - действительно редко когда лампа накаливания выходит из строя, когда она включена. Выход из строя почти всегда происходит в момент включения переключателя. Благодаря включению функции плавного пуска срок службы лампы увеличивается, но это не сильно помогает КЛЛ или светодиодным лампам.


Рисунок 6 - Форма сигнала идеального диммера задней кромки

Опять же, точки переключения и задержка показаны на осциллограмме. Полная принципиальная схема не особенно полезна для диммеров по заднему фронту, потому что они обычно используют специализированные интегральные схемы (или довольно сложные схемы с более распространенными ИС) для выполнения необходимых функций. На Рисунке 7 показана блок-схема основных частей схемы, а на Рисунке 8 показана схема диммера, использующего коммерческую ИС [1].


Рисунок 6A - Форма сигнала диммера задней кромки захваченного сигнала

Идеал близок к реальности. Форма волны тока, показанная выше, была получена с помощью диммера по заднему фронту с использованием лампы накаливания мощностью 75 Вт в качестве нагрузки. Как видите, форма волны практически идентична теоретической (идеальной) форме волны, показанной выше. Среднеквадратичный ток составляет 200 мА. Измеренное время спада (от максимального до нулевого тока) составило около 30 мкс, но это неопасно, потому что это снятие напряжения, а не приложение напряжения - очень, очень разные сценарии.


Рисунок 7 - Блок-схема диммера задней кромки

C1 и L1 снова являются компонентами подавления радиопомех. Выпрямитель необходим, потому что полевые МОП-транзисторы не могут переключать переменный ток, только постоянный ток. Источник питания, детектор перехода через ноль и таймер обычно являются частью ИС, предназначенной для этой цели. Формы сигналов показаны в каждой точке цепи. Выходной сигнал детектора пересечения нуля сбрасывает таймер, отправляя на его выход высокий уровень, и, таким образом, включает полевой МОП-транзистор. По прошествии времени от нуля до 10 мс для 50 Гц на выходе таймера становится низкий уровень, полевой МОП-транзистор выключается, и ток через нагрузку прерывается.

Во многих отношениях диммеры передней и задней кромок являются полной противоположностью друг друга.

Поскольку выходное напряжение растет относительно медленно, массивный всплеск тока, который передний диммер вызывает в емкостной нагрузке, больше не является проблемой, и некоторые регулируемые CFL и светодиодные лампы отлично работают с этим типом диммера. Однако диммеры с задним фронтом никогда не должны использоваться с трансформаторами с железным сердечником, и это всегда указывается в инструкциях.

Почему? Казалось бы, диммер задней кромки должен быть в порядке, но проблема в значительной степени связана с обратной ЭДС, которая генерируется, когда переключатель выключается 100 или 120 раз в секунду.Энергия обратной ЭДС не может рассеиваться, поэтому она накапливается до потенциально разрушительного напряжения. Кроме того, включение любой индуктивной нагрузки при пересечении нулевого уровня сигнала в сети приводит к намного более высокому, чем обычно, току намагничивания. Наиболее вероятным результатом будет повреждение диммера из-за перегрузки по току или перенапряжения. Маловероятно, что коммерческие установки смогут обрабатывать дополнительный ток или рассеивать энергию обратной ЭДС без сильного перегрева или разрушения.

Обратная ЭДС генерируется при любой индуктивной нагрузке, потому что индуктор является накопителем энергии (реактивным). Энергия сохраняется в виде магнитного поля, и когда ток прерывается, магнитное поле схлопывается, генерируя ток в процессе. Если к индуктивному компоненту не подключена нагрузка (например, лампа), даже небольшой ток становится очень высоким напряжением. Этот эффект наблюдается регулярно, но обычно рассеивается в виде небольшой дуги на контактах переключателя. Такие дуги безвредны, если они возникают всего несколько раз в день, но если они повторяются 100 или 120 раз в секунду, средняя мощность становится значительной, равно как и нагревание и возможность возгорания.


Рисунок 8 - Схема диммера задней кромки

Как видите, нелегко понять, как работает схема, если просто столкнуться с многополюсной ИС. Тем не менее, я обозначил функции контактов, и полезно увидеть схему, чтобы увидеть некоторые из того, что было сделано. Обратите внимание, что показанная схема предназначена для 3-проводного подключения, которое намного более стабильно, чем более распространенные 2-проводные диммеры. Естественно, это не единственный способ, и некоторые коммерческие диммеры с задней кромкой, такие как изображенный ниже, используют одну или несколько микросхем таймера 555 и множество других деталей для поверхностного монтажа для достижения той же цели.Однако почти все коммерческие диммеры являются только 2-проводными и часто плохо работают с электронными нагрузками (например, КЛЛ или светодиодные лампы). Atmel U2102B был бы хорошей стартовой базой для правильного 3-проводного диммера, но, к сожалению, сейчас он устарел, и я не могу найти эквивалента. Показанная схема адаптирована из таблицы данных U2102B, но использует MOSFET вместо IGBT (биполярный транзистор с изолированным затвором), показанного в примере схемы. Обновленную схему см. На рис. 10А (хотя получить ИС непросто).


Рисунок 9 - Внутренние части коммерческого диммера задней кромки

Два больших устройства на левой плате - это силовые полевые МОП-транзисторы. Обратите внимание, что нижняя сторона печатной платы также покрыта деталями, включая таймер, другую ИС, которую невозможно идентифицировать, четыре транзистора и несколько резисторов и конденсаторов. Хотя изображенный блок был бы довольно дешевым в изготовлении, я полагаю, что усовершенствование конструкции для обеспечения высокой надежности при нормальном использовании могло бы занять много времени.Стоит около 50 австралийских долларов в моем местном магазине оборудования, это не дешево по сравнению с более распространенным диммером с задней кромкой (обычно около 16-20 долларов, но некоторые намного дороже).


Рисунок 10 - Формы измеренного тока

Изображенный коммерческий диммер задней кромки был протестирован с лампой накаливания мощностью 60 Вт и дал формы волны, показанные выше. Хотя максимальная настройка отличается от идеальной формы сигнала, показанной на рисунке 5, при настройке на минимальную (и примерно половинную мощность) теория и реальность очень хорошо совпадают.Схема не может действовать как настоящее короткое замыкание, когда она полностью включена, потому что часть приложенного напряжения требуется для питания электроники. Это вызывает нарушение непрерывности, наблюдаемое вокруг области нулевого тока, когда диммер установлен на максимум. Обратите внимание, что вышеупомянутые формы сигналов были получены, когда эта статья была впервые написана в 2008 году, но они так же действительны, как и снимки с цифрового осциллографа, показанные на рисунке 6A.

Обратите внимание, что если только электронная лампа , в частности , заявлена ​​как регулируемая, двухпроводной диммер задней кромки не будет работать.Просто для теста попробовал с обычным КЛЛ. Не было сильных скачков тока, но лампа не гасла разумным или предсказуемым образом, а сама схема диммера запуталась и не могла работать должным образом. Это в равной степени относится к лампам CFL и LED, если в инструкции они не заявляют о возможности регулировки яркости. Продолжение использования любой электронной лампы с диммером может привести к повреждению цепи, сильному перегреву или возгоранию. Как отмечалось ранее, во всех электронных осветительных приборах с регулируемой яркостью следует использовать только «универсальные» диммеры или диммеры задней кромки, , даже если производитель заявляет, что разрешены диммеры передней кромки на основе TRIAC .


Рисунок 10A - Диммер передней / задней кромки FL5150

Приведенный выше рисунок адаптирован из таблицы данных Fairchild (теперь ON Semiconductor) для ИС диммера FL5150MX. Показана только 3-проводная версия 230 В, 50 Гц, а приведенная выше схема является модифицированной по сравнению с версиями, показанными в исходном техническом описании. Максимальный выходной уровень составляет , только доступно, когда ИС используется в 3-проводном режиме, а 2-проводный режим не рекомендуется для любой электронной нагрузки . Микросхема доступна в небольшом количестве торговых точек (только на последнем взгляде), но она не была построена и не протестирована.Хотя показаны полевые МОП-транзисторы IRF840, более крупные можно использовать для получения большей мощности. С установленными IRF840 максимальная нагрузка ограничена примерно 1 А (до 230 Вт, в зависимости от коэффициента мощности нагрузки). Для работы с частотой 60 Гц используйте FL5160MX (внутренние таймеры другие). Эти микросхемы доступны только в SMD-корпусах. Щелкните здесь для просмотра таблицы.

На страницах проекта ESP также есть полная схема известного рабочего (т.е. построенного и испытанного) 3-проводного диммера задней кромки.См. Подробности в Project 157A.


2.3 - Диммеры универсальные Универсальные диммеры

имеют встроенные «интеллектуальные» функции, которые позволяют диммеру решать, должен ли он работать в качестве переднего или заднего фронта. Схема обнаружения не всегда настолько умна, как можно было бы надеяться, и иногда они могут принять неправильное решение. В некоторых системах домашней автоматизации есть переключатели, которые позволяют настраивать универсальные диммеры на автоматическое определение, передний или задний край. Тем не менее, в помещении обычно нет небольших диммеров, «настенных», поэтому вам придется полагаться на диммер, который сделает правильное решение.


Рисунок 11 - Универсальный диммер для кишечника

Выше показана внутренняя часть довольно типичного «универсального» настенного диммера. Хотя можно было ожидать, что можно будет использовать небольшой микроконтроллер, похоже, что он основан на двойном таймере 555 и паре полевых МОП-транзисторов. Есть еще несколько пассивных компонентов и несколько диодов, вот и все. Эти диммеры обычно подходят для регулируемых электронных нагрузок, но, как уже отмечалось, они не всегда принимают правильное решение.Как и все двухпроводные диммеры, они часто не работают с электронными нагрузками.

На данный момент тесты показывают, что он достаточно хорошо работает с некоторыми блоками питания светодиодов с регулируемой яркостью, и само собой разумеется, что производительность с лампами накаливания близка к идеальной. Этот конкретный блок был предназначен для питания регулируемых источников света мощностью 4 x 12 Вт для даунлайтов, которые у меня были в течение некоторого времени, но которые я не использовал, потому что драйверы были мусором и не регулировались.

Важно, чтобы универсальные диммеры не использовались со смешанными нагрузками, такими как электронные трансформаторы и трансформаторы с железным сердечником.Поскольку требования к каждому из них полностью противоположны, диммер никогда не может выбрать правильный режим. Он либо выйдет из строя, либо вызовет внешний отказ подключенного оборудования (или того и другого).

Если вам интересно, я опишу способ, которым некоторые (и, возможно, большинство) универсальных диммеров решают, должны ли они работать в качестве переднего или заднего фронта. Если присутствует индуктивная нагрузка, когда диммер отключается под нагрузкой, возникает всплеск высокого напряжения. Это тот же пик, который мы укрощаем с помощью диода при включении реле.Диммер имеет схему для обнаружения всплеска, и в случае обнаружения он переключается из режима заднего фронта в режим переднего фронта. Индуктивные нагрузки вполне устраивают диммер по переднему фронту, поэтому диммер останется в режиме переднего фронта после того, как схема обнаружит выбросы.

Этот процесс происходит каждый раз при включении схемы, потому что диммер не имеет памяти, поэтому не может просто запомнить настройку, которую он использовал последней. Обнаружение обычно происходит очень быстро - максимум несколько циклов сети и когда напряжение на нагрузке довольно низкое.Все задние кромки и универсальные диммеры, которые я видел, имеют функцию «плавного пуска», при которой напряжение на нагрузке повышается в течение нескольких секунд. В это время диммер обнаруживает выбросы высокого напряжения, вызванные индуктивной нагрузкой, и переходит в режим переднего фронта.

Процесс защищен патентом - см. Универсальный диммер - EP 1961278 B1, выданный Clipsal Australia в 2012 году. Я думаю, что это очень умное приложение. Он основан на использовании полевых МОП-транзисторов с определенным и гарантированным лавинным рейтингом, поэтому они не будут разрушены шипами, но в наши дни они очень распространены.


3 - Коэффициент мощности диммера

Диммеры по переднему и заднему фронту имеют одинаковый коэффициент мощности при одинаковой выходной мощности нагрузки. Ни один из этих типов не позволяет использовать какой-либо реальный или полезный метод коррекции коэффициента мощности, и единственным смягчающим фактором является то, что при низких настройках ток потребляется из сети во время частей цикла, которые не используются в большинстве небольших источников питания. Однако коэффициент мощности по-прежнему ужасен - особенно при очень низких настройках мощности. Несмотря на это, нет никаких сомнений в том, что потребление энергии уменьшается пропорционально - особенно со светодиодами.Мощность также снижается с лампами накаливания, но не до такой степени.

В столбце «Угол наклона» указывается количество градусов формы волны, при которой мощность подводится к лампе. Полный цикл составляет 360 °, а каждое полупериод - 180 °. Было использовано приращение 18 °, потому что при 50 Гц 18 ° соответствует интервалу в 1 миллисекунду. Это было использовано для облегчения расчетов для таблицы. Эти данные точно такие же для источника 60 Гц, с той лишь разницей, что время для одного полного цикла при 60 Гц составляет 16.67 мс вместо 20 мс. Это не влияет на угол наклона, мощность или коэффициент мощности, но ток будет другим из-за разного напряжения, используемого в странах с 60 Гц.

Под углом Идеальный ток Идеальная мощность Процент Коэффициент мощности
180 ° 1000 мА 230 Вт 100% 1,00
162 ° 994 мА 227 Вт 99% 0.99
144 ° 971 мА 217 Вт 94% 0,97
126 ° 918 мА 194 Вт 84% 0,92
108 ° 829 мА 158 Вт 69% 0,83
90 ° 702 мА 113 Вт 49% 0,70
72 ° 557 мА 71 W 31% 0.55
54 ° 391 мА 35 Вт 15% 0,39
36 ° 226 мА 11,7 Вт 5,1% 0,23
18 ° 83 мА 1,6 Вт 0,7% 0,08
0 ° 0 0 0 НЕТ
Фазовый угол в зависимости от коэффициента мощности, 230 В переменного тока, нагрузка 230 Ом

Обратите внимание, что нагрузка, используемая в приведенной выше таблице, является чисто резистивной (отсюда «идеальные» ток и мощность) и остается постоянной при всех настройках.Лампы накаливания , но не , представляют постоянную нагрузку. Поскольку при низких настройках нить накаливания охлаждается, ее сопротивление ниже, и она потребляет больше тока, чем ожидалось. По этой причине, хотя диммирование, несомненно, снижает потребляемую мощность, оно не снижает ее настолько, насколько можно было бы ожидать (или надеяться).

Обычная лампа GLS (общего освещения) мощностью 100 Вт потребляет около 18 Вт при тусклом свечении - обычно можно ожидать меньшего. Сопротивление нити накала падает примерно до половины сопротивления полной мощности, потому что она намного холоднее, поэтому потребляется в два раза больше тока, чем было бы в случае фиксированного сопротивления.Для справки, была протестирована лампа GLS мощностью 100 Вт, и ее измерения показали 44 Ом в холодном состоянии и 552 Ом в горячем состоянии (при полной мощности - 95,8 Вт).


4 - Электронные трансформаторы

Во многих новых установках, использующих галогенные лампы низкого напряжения, теперь используется электронный трансформатор. Традиционный трансформатор с железным сердечником работает хорошо и прослужит вечно, но он дорог. Некоторые из них также построены по очень высокой цене и довольно неэффективны, тратя 20% или более общей потребляемой мощности на тепло.Электронные трансформаторы обычно намного меньше и легче, поэтому, как правило, не хватает ощущения «безупречного качества», но большинство из них достаточно эффективны, обычно расходуя меньше 10% от общей мощности. Меньшие потери означают меньше тепла и незначительно меньшие счета за электроэнергию. Хотя рассеивание каждого блока по отдельности может показаться разумным, когда тысячи из них работают, дополнительные потери становятся значительными.

Обычный трансформатор с железным сердечником работает на частоте сети (50 или 60 Гц), и сердечник должен быть достаточно большим из-за низкой частоты.Размер сердечника обратно пропорционален частоте, поэтому работа на высокой частоте означает, что трансформатор может быть намного меньше. Термин «электронный трансформатор» на самом деле неправильный - на самом деле это импульсный источник питания (SMPS). Электронные схемы используются для выпрямления сети и преобразования переменного тока в пульсирующий постоянный ток. Этот пульсирующий постоянный ток затем подается на высокочастотную схему переключения и небольшой трансформатор. На рисунке 10 представлена ​​фотография типичного агрегата.


Рисунок 12 - Внутреннее устройство электронного трансформатора

Клеммы питания находятся слева, а выходные клеммы 12 В - справа.На входе присутствует некоторая RF-фильтрация, а два переключающих транзистора расположены вертикально вдоль нижнего края. Маленькое зеленое кольцо - это переключающий трансформатор транзистора (T1 на рисунке 12), а выходной трансформатор - это большой белый пластиковый объект. Он имеет ферритовый сердечник с первичной обмоткой внутри, а вторичная (выход 12 В) намотана снаружи на пластиковую изолирующую крышку.

Выход не выпрямленный - это переменный ток, но он приходит в виде всплесков высокочастотного сигнала (форма выходного сигнала см. На Рисунке 13).


Рисунок 13 - Схема электронного трансформатора

T1 - транзисторный переключающий трансформатор. Он имеет три обмотки: первичную (T1A) и две вторичные (T1B и C). Сравните это с зеленым трансформатором на рисунке 10. Первичная обмотка имеет один виток, а каждая обмотка транзистора - 4 витка. Т2 - выходной трансформатор. DB1 - это DIAC (используемый в диммере по переднему фронту), который используется для запуска колебания схемы, когда напряжение превышает 30 В.Как только начинается колебание, оно будет продолжаться до тех пор, пока напряжение не упадет почти до нуля. Обратите внимание, что базовая выходная частота в два раза больше частоты сети, поэтому электронный трансформатор, используемый на частоте 50 Гц, на самом деле имеет сигнал выходной частоты 100 Гц, который состоит из множества высокочастотных циклов переключения.

Большинство электронных трансформаторов не работают без нагрузки (или без нагрузки). Например, для устройства мощностью 60 Вт обычно требуется нагрузка, потребляющая не менее 20 Вт, прежде чем он сможет нормально работать. При очень небольшой нагрузке ток через первичную обмотку коммутирующего трансформатора недостаточен для поддержания колебаний.


Рисунок 14 - Форма выходного сигнала электронного трансформатора

Хотя показанная осциллограмма в точности такая же, как у моего осциллографа на базе ПК, четко видимые переходы являются артефактом процесса оцифровки - частота намного выше, чем указано. Среднеквадратичное значение напряжения показанной формы волны составляет 12,36 В, но эту форму сигнала сложно точно измерить. Я ожидаю, что фактическое напряжение было ближе к 10 В, измеренному с помощью аналогового измерителя (номинал на паспортной табличке - 11.5В). При нагрузке 2 Ом (5 А) выходная мощность составляла около 50 Вт. Источник потреблял 231 мА от сети (52,2 ВА). Измеренная входная мощность составила 52 Вт, поэтому коэффициент мощности достаточно близок к единице. КПД почти 96% - цифра действительно очень приличная.

Следует проявлять осторожность при использовании электронного трансформатора с низковольтными светодиодными лампами или КЛЛ. Поскольку эти лампы имеют внутренний выпрямитель, диоды должны быть быстродействующими. Обычные выпрямительные диоды сильно нагреваются, потому что рабочая частота намного выше, чем та, на которую рассчитаны обычные диоды.Хотя огибающая формы сигнала составляет всего 100 Гц, частота переключения намного выше - обычно около 30-50 кГц (частота обычно уменьшается с увеличением нагрузки).

Следует отметить, что экономия энергии электронных трансформаторов часто может быть завышена. В то время как обычные трансформаторы служат практически вечно, электронные трансформаторы могут выйти из строя в любой момент, и это можно доказать. Высокие температуры, наблюдаемые в пространстве под крышей многих домов, вызывают нагрузку на полупроводниковые устройства, а широкое использование бессвинцового припоя гарантирует, что отказы паяных соединений не являются редкостью.Я видел несколько неисправных блоков, и хотя я могу исправить некоторые из них, 99% домовладельцев просто выбросят неисправный блок и установят новый. При изготовлении, доставке и поездке в магазины для приобретения нового устройства вам (и окружающей среде), возможно, было бы лучше, если бы вместо него был использован «неэффективный» трансформатор с железным сердечником.


5 - Диммеры постоянного тока

Хотя многие люди (включая меня 40 с лишним лет назад) экспериментировали с диммерами постоянного тока, до недавнего времени они не пользовались особой популярностью.Бывают случаи, когда автомобильную лампу (точечный или другой) нужно приглушить, и в большинстве автомобилей есть регулируемое освещение приборной панели. В последнем случае, как правило, переменный резистор используется последовательно с лампами или, в некоторых случаях, резисторы разных номиналов подключаются и отключаются от цепи по мере необходимости.

Хотя это нормально для маломощных систем с низким КПД, нет смысла создавать высокоэффективные осветительные приборы и тратить энергию на резистивные диммеры.Чтобы показать потерянную мощность, можно выполнить простой расчет, предполагая, что используется простой источник питания 12 В и лампа 12 Вт ...

Мощность лампы Ток Напряжение Последовательный резистор Мощность резистора
12 Вт 1A 12 0 0
9 Вт 866 мА 10,39 В 1.86 Ом 1,4 Вт
6 Вт 707 мА 8,48 В 4,97 Ом 2,48 Вт
3 Вт 500 мА 6,00 В 12 Ом 3 Вт

Для простоты предполагается, что лампа имеет постоянное сопротивление, но это неверно для настоящих ламп накаливания любого напряжения и только усугубляет проблему. Однако это не меняет принципа, и включение сопротивления лампы для различных настроек просто запутает проблему.Обратите внимание, что для выхода 3 Вт ток (батареи) должен составлять 250 мА (без учета потерь), но с резистивным диммером он составляет 500 мА, а 3 Вт рассеивается на резисторе. Даже если бы источник света был эффективен на 100%, резистор уменьшил его до 50%.

Понятно, что этот метод нельзя использовать, если мы хотим максимальной эффективности. Несмотря на то, что мощность 3 Вт не похожа на высокую температуру, попытка утилизировать ее в замкнутом пространстве очень сложно, если проблема связана с высокими температурами. Проблема эффективности становится гораздо более важной по мере увеличения мощности лампы, и для обеспечения гибкости требуется лучшее решение.К счастью, есть очень простой ответ. Широтно-импульсная модуляция (ШИМ) - распространенный метод в электронике, обеспечивающий чрезвычайно высокую эффективность электронных схем. Регулируя периоды включения-выключения напряжения, подаваемого на лампу, можно легко управлять ее яркостью с очень низкими потерями.

Если напряжение включается и выключается с одинаковой синхронизацией (соотношение отметки и пространства 50%), подключенная лампа (или светодиоды высокой мощности) видит полное напряжение (и полную мощность) в течение половины времени, и, следовательно, светодиоды работают при ½ мощности.Поскольку соотношение может быть изменено от нуля (полностью выключено) до максимального (полностью включено) с помощью потенциометра или управляющего напряжения 0-10 В постоянного тока, эта система идеально подходит для светодиодов, питаемых от источника постоянного напряжения .

ШИМ-системы могут сбивать с толку, поскольку некоторые из них имеют на выходе фильтр для удаления переменного тока из формы волны. Если это сделано, на лампу подается среднее напряжение. При 50% модуляции лампа будет получать 6 В постоянного тока, а мощность составит всего 3 Вт (мощности).Фильтр нельзя использовать со светодиодными лампами, потому что они сильно зависят от напряжения. Если бы напряжение на светодиодной матрице 12 В было уменьшено до 6 В с помощью системы ШИМ с фильтром, светового выхода не было бы вообще. На светодиодах не хватит напряжения, чтобы преодолеть прямое напряжение ~ 3,3 В. Большинство белых светодиодов имеют прямое напряжение от 3,1 В до 3,3 В или более, а массив 12 В будет использовать 3 последовательно соединенных (9,9 В), а оставшиеся 2,1 В будут поглощены токоограничивающими резисторами.


Рисунок 15 - Формы сигналов широтно-импульсной модуляции для диммера постоянного тока

Для диммирования светодиодных ламп мы не используем фильтр, а частота переключения может быть достаточно низкой, чтобы минимизировать радиочастотные помехи.Около 300 Гц работает очень хорошо, и хотя светодиоды будут полностью включаться и выключаться 300 раз в секунду, наши глаза не могут видеть частоту мерцания, поскольку она слишком высока. Мерцание лампы - горячая тема в некоторых областях, но при условии, что оно намного превышает максимальную видимую скорость, проблем возникнуть не должно. Обычно считается, что все, что выше 100 вспышек в секунду, намного превышает наш порог стойкости зрения (многие ссылки доступны в сети). Однако ...

Обратите внимание: Хотя мерцание не видно невооруженным глазом, требуется осторожность когда диммер с ШИМ используется в любом промышленном приложении.Вполне возможно, что частота мерцания в сочетании с вращающимся механизмом может вызвать остановку. эффект движения из-за стробоскопической природы импульсных источников света. Диммеры с ШИМ не следует использовать в светодиодных светильниках в механических цехах или рядом с оборудованием. любого вида!

Это может быть чрезвычайно опасно при некоторых условиях, потому что различные машины могут казаться либо остановленными, либо только медленно вращающимися, хотя на самом деле они вращаются с нормальной скоростью. Опасность наиболее велика для таких станков, как токарные станки, сверлильные станки и фрезерные станки, но эффект остановки движения может любая вращающаяся машина кажется «безопасной», хотя на самом деле это совсем не так.Этот эффект иногда проявляется при использовании люминесцентных ламп, но светодиодные лампы с ШИМ-регулировкой яркости может быть намного хуже в этом отношении.

Отсутствие фильтров также увеличивает эффективность, но подчеркивает возможность стробирования. В типичном импульсном диммере постоянного тока потери мощности на полевом МОП-транзисторе будут менее 100 мВт при питании 12 В и нагрузке 10 А, если используется надежный полевой МОП-транзистор. Опорный сигнал для системы ШИМ обычно имеет треугольную форму, как показано (Рисунок 14, красный цвет).Это сравнивается с управляющим напряжением (синий), и если управляющее напряжение больше треугольной волны, включается силовой полевой МОП-транзистор и на нагрузку подается питание (зеленый). Аналогичным образом, если треугольная волна больше управляющего напряжения, полевой МОП-транзистор выключится. При изменении управляющего напряжения изменяется соотношение включения-выключения и мощность нагрузки.


Рисунок 16 - Блок-схема диммера постоянного тока

Этот тип диммера, конечно, не нов, и аналогичные схемы также используются для управления скоростью двигателя постоянного тока.Его применение для освещения общего назначения еще не принято, но, вероятно, станет таковым для систем с низким энергопотреблением. Поскольку схема настолько проста и легка в управлении, она, вероятно, получит широкое распространение по мере того, как станут популярными комплектные светодиодные светильники. Это только вопрос времени, так как нет необходимости иметь возможность менять лампу из-за очень длительного срока службы светодиодов. Полноценные светильники, подходящие для бытовых и коммерческих применений, не будут нуждаться в заменяемых лампах в том виде, в каком мы их знаем сейчас, а простая схема и полный диапазон (и практически без потерь) диммирования в конечном итоге определят выбор светильников.Диммер может быть установлен в светильник (как часть источника питания), для чего потребуется только пара низковольтных проводов для управления.

Это также упрощает внедрение систем домашней автоматизации, поскольку отпадает необходимость в изменении напряжения сети переменного тока - все можно делать при низком напряжении. Модуль источника питания легко заставить потреблять очень мало энергии, когда не используется питание постоянного тока, так что даже без переключателя можно обойтись. Созданный мной тестовый диммер вполне способен выдерживать до 120 Вт (12 В при 10 А), но потребляет менее 20 мА (менее Вт) при установке на минимум.Рассеивание самого диммера обычно составляет около 3 Вт или меньше при максимальной мощности (почти все в полевом МОП-транзисторе), поэтому он имеет КПД выше 97%.

Этот диммер идеально подходит для светодиодных ламп. Это обеспечивает полный контроль от полного выключения до полного включения и последующее снижение мощности при затемнении светодиодов. Как показано, этот метод диммера подходит только для светодиодных матриц, которые уже имеют ограничение по току. Следующим этапом управления светодиодными лампами является отказ от резисторов для ограничения тока и использование вместо них ограничения тока ШИМ.Ограничение тока PWM уже используется со многими лампами, особенно с типами высокой мощности, и можно ожидать, что оно станет более распространенным, поскольку светодиоды становятся предпочтительным методом освещения для большинства приложений.

Простота управления светодиодами делает это очень привлекательным, а высокая световая отдача, которая достигается в настоящее время (до 180 люмен / Вт и постоянно улучшается), означает больше света при меньшей мощности и очень малом нагреве. .


Рисунок 17 - Типовая светодиодная матрица 12 В постоянного тока (источник постоянного напряжения)

Типичная светодиодная матрица, предназначенная для работы на 12 В, показана выше - обычно используются резисторы 3 x 120 Ом, потому что в большинстве массивов используются резисторы для поверхностного монтажа, которые имеют гораздо меньшую мощность, чем традиционные типы сквозных отверстий.Ограничительные резисторы на 40 Ом устанавливают ток через каждую цепочку светодиодов равным 52,5 мА, при этом четыре цепочки включены параллельно. Общий ток составит 210 мА при общей мощности 2,5 Вт. С резисторами не повезло, потому что они рассеивают мощность, но не делают полезной работы. Каждый резистор рассеивает около 37 мВт, поэтому в общей сложности теряется 0,44 Вт. Эта схема очень чувствительна к напряжению - увеличение всего на 0,5 В приведет к увеличению тока светодиода до 65 мА, а падение на 0,5 В приведет к падению тока до 40 мА.Хотя это далеко не идеально, в настоящее время неэкономично включать отдельные высокоэффективные регуляторы тока вместо резисторов. Обилие светодиодов средней и высокой мощности теперь делает небольшие массивы, такие как показанные, избыточными.

Обратите внимание, что ШИМ-регулирование яркости между источником питания и светодиодами возможно только в том случае, если матрица светодиодов питается от источника постоянного напряжения. Если используются источники постоянного тока , добавление внешней схемы ШИМ может вызвать отказ светодиода, потому что напряжение будет расти, когда светодиоды выключены.При повторном включении более высокое, чем обычно, напряжение вызовет чрезмерный ток, и повреждение светодиода неизбежно. Когда используются источники постоянного тока, диммирование является внутренним по отношению к источнику питания. ШИМ-контроллер либо включает и выключает регулятор тока, либо изменяет выходной ток.

Многие светодиодные матрицы в настоящее время изготавливаются с использованием согласованных светодиодов, и они подключаются напрямую последовательно / параллельно без какого-либо сопротивления. Эти массивы неизменно приводятся в действие от источника питания с регулируемым током и доступны в модулях очень высокой мощности.Я работал с модулями мощностью 100 Вт и 150 Вт, но обычно лучше использовать большее количество светодиодных матриц с низким энергопотреблением, потому что слишком сложно отвести тепло от модуля, когда рассеиваемая мощность составляет порядка 100 Вт или более.

Резисторы используются только со светодиодами малой мощности, и в большинстве последних светодиодных матриц вместо них используются согласованные светодиоды - даже для относительно низкой мощности. Специализированные микросхемы импульсных регуляторов тока теперь широко распространены и ограничивают ток до требуемого значения, но почти не рассеивают мощность.Для светодиодов большей мощности (например, типов 1–100 Вт) ограничение активного тока используется практически во всех качественных лампах. Неизвестные бренды, которые вы можете найти в супермаркетах или на сайтах онлайн-аукционов, - это азартная игра, и даже у некоторых крупных производителей были серьезные проблемы со светодиодной продукцией.

Принято считать, что цвет «белых» светодиодов изменится при линейном уменьшении тока, в отличие от использования ШИМ. Однако обычно это неверно, и использование ШИМ не является обязательным.Простое изменение установившегося тока для получения требуемой яркости обычно работает очень хорошо. Хотя почти наверняка существует или смещения цвета и / или изменения индекса цветопередачи (CRI), это редко является проблемой с современными светодиодами. Затемненные светодиоды не только снижают энергопотребление, но и уменьшают тепло, выделяемое самими светодиодами, поэтому их срок службы увеличивается. Светодиоды также улучшат их эффективность (измеренная в лм / Вт ) по мере уменьшения тока, поскольку они работают при более низкой температуре.

Более низкая температура = больший срок службы и больший световой поток на каждый потребляемый ватт.


6 - Светодиодное освещение в будущее

По мере развития светодиодных осветительных приборов совершенствуются и ИС, необходимые для их управления. Есть довольно много крупных производителей, которые производят микросхемы драйверов светодиодов, и некоторые из них включают возможность обеспечения диммирования - обычно путем включения и выключения источника тока в режиме переключения с частотой в несколько сотен герц (ШИМ). Мы придерживаемся существующих осветительных приборов на следующие несколько лет, потому что люди обычно предпочитают просто заменять лампы, а не заменять их на специальный светодиодный светильник.Сейчас мы видим светильники, разработанные специально для светодиодов, со встроенными блоками питания (балластами) и диммирующими устройствами. Это комплектные светильники, для которых не требуются какие-либо сменные лампы. Светодиодные модули и блоки питания можно заменять самостоятельно.

Это делается, но в настоящее время существует несколько стандартов, поэтому каждый производитель использует свою собственную проприетарную систему. Несмотря на то, что ситуация меняется, относительно немногие производители освещения, похоже, готовы принять идею использования стандартизованных световых модулей (широко известных как «световые двигатели»).Возможность для производителей светильников выбрать оптимальный световой двигатель от множества производителей - это непрерывный процесс, который, например, только начинает развиваться [3, 4]. Наличие нескольких органов по «стандартизации» бесполезно. Официальные (регулируемые государством) стандарты также существуют во многих странах.

Характеристики диммирования (с использованием диммеров текущего поколения) значительно улучшаются, если полностью скорректировать коэффициент мощности источника питания / балласта. Этот тип источника питания больше похож на резистивную нагрузку, чем на простые конденсаторные входные фильтры, такие как показанные на рисунке 2 (нелинейный).Во многих новейших источниках питания для светодиодов используется коррекция коэффициента мощности, но не все они регулируются по яркости.

Изготовление светильников со слишком сложными характеристиками или не отвечающими реальным потребностям потребителей задержит распространение светодиодного освещения. Диммирование остается одним из величайших препятствий, и было предпринято много попыток. Некоторые работают достаточно хорошо (или, по крайней мере, в ограниченной степени) с существующими диммерами, как в случае с «диммируемыми» КЛЛ, но результаты, как правило, не очень удовлетворительны. Большая часть проблемы (опять же) заключается в том, что не существует стандартов, и люди ожидают, что смогут использовать существующие диммеры - типа «срезание фазы» по переднему или заднему фронту.

Что необходимо, так это протокол регулирования яркости, совместимый с существующей проводкой, но работающий должным образом и стабильно, и на данный момент, похоже, нет решения. В общем, бесполезно упоминать в рекламе, что «Контроллер Wi-Fi приносит вам удобную жизнь» (sic), когда вы знаете, что вся система является проприетарной, и если она выйдет из строя, вам некуда больше обратиться для замены. Предложение «Другой четырехканальный контроллер и усилитель RGBW» совершенно бессмысленно, особенно если я не знаю, с чем его сравнивают (в конце концов, он «другой»).«Контроллер 2.4G Full Touching: приятная форма и удобное приложение» говорит само за себя - это реальные претензии, указанные в электронном письме, которое я получил, когда писал этот раздел.

Один простой протокол, который имеет смысл, - это вернуться к старому стандарту 0-10 В (ток поступает от диммируемого драйвера), и есть несколько светодиодных светильников, которые именно это и делают. Это позволяет одиночным установкам использовать переменный резистор для изменения напряжения, поэтому «диммер» - это всего лишь потенциометр на 10 кОм в настенной панели и мало что еще.К сожалению, большинство из них несовместимо с существующей проводкой. Для систем домашней автоматизации C-Bus и DALI уже имеют интерфейсные модули 0-10 В. При использовании простой аналоговой системы управления затраты минимальны для любого типа установленной системы. Если диммирование не требуется, контакты диммера можно просто оставить отсоединенными. Такая компоновка даже позволяет управлять несколькими осветительными приборами с одного пульта управления, а добавленная стоимость каждого светильника минимальна, когда они находятся в массовом производстве.Некоторые светодиодные светильники имеют встроенный интерфейс DALI, хотя есть некоторые заявления о том, что соответствующие стандарты не всегда соблюдаются, поэтому производительность не гарантируется.

К сожалению, даже 0–10 В имеет два разных «стандарта» - один, где диммер обеспечивает ток (IEC 60929), а другой (ANSI E1.3), где ток подается от источника питания / балласта. Хотя общепринято, что линия 0–10 В должна давать или опускать ток около 1 мА, это также не стандартизовано. Что еще хуже, нет фиксированного стандарта для низковольтной проводки управления.Никто не может быть полностью уверен, относится ли он к категории «SELV» (безопасное сверхнизкое напряжение) или же его следует считать «находящимся под напряжением» вместе с сетевой проводкой. Это определяет тип проводки, необходимой от источника питания к контроллеру светорегулятора, и степень разделения, необходимую между сетью и проводкой управления. Почти всегда для источников питания требуется отдельный переключаемый активный элемент, поскольку нулевое напряжение редко означает, что источник питания будет отключен.

Было бы полезно, если бы поставщики балластов / источников питания, которые используют диммирование 0-10 В, включили переключатель или перемычку, чтобы один блок мог быть настроен на источник тока (1 мА или 10 мА), а остальные - так, чтобы они просто воспринимали уровень напряжения.Это позволит использовать простой потенциометр 10 кОм (1 кОм для 10 мА) для установки напряжения, и все подключенные устройства будут работать в унисон. В настоящее время единственный способ добиться успеха диммирования 0-10 В - это использовать «диммерный модуль» с питанием, который может подавать или отводить ток по мере необходимости. Использование переключателя выбора позволит одному «главному» интерфейсу 0–10 В управлять до (скажем) 10 «подчиненных» интерфейсов. Любое отключенное устройство просто увеличивало яркость до полной.

Было бы большой ошибкой создавать новые цифровые протоколы только для того, чтобы гарантировать, что люди должны покупать приборы и средства управления у определенного поставщика.Есть несколько светильников, которые делают именно это, используя инфракрасный (инфракрасный) или RF (радиочастотный) пульт дистанционного управления, аналогичный тому, который используется в домашнем развлекательном оборудовании. Хотя это удобно, стандарты необходимы для совместимости пультов дистанционного управления. Никому не нужна система, которая есть у нас с телевизором, приставками, DVD-плеерами и т. Д., Где у нас обычно есть несколько пультов дистанционного управления, по одному для каждого элемента, которым нужно управлять.

Этот подход приведет к появлению на рынке большого количества FUD , и (за исключением нескольких уловок потребительских товаров) до сих пор в значительной степени избегали.В то время как цифровые системы (в том числе управляемые с помощью пульта дистанционного управления) могут предложить гораздо большую гибкость (например, изменение цвета и другие эффекты), большинство домовладельцев не захотят использовать освещение в своей комнате в качестве домашней дискотеки. В настоящее время большинство владельцев домов даже не используют диммеры, поэтому попытка продать универсальные осветительные приборы просто оттолкнет людей, которые уже сбиты с толку новой технологией. Кто-нибудь действительно хочет, чтобы в их комнатах с 14:00 до 14:30 светился красный свет, а затем - зеленый до 16:30? Нет? Я так не думал.

Промышленность в целом окажет себе медвежью услугу, если светодиодные светильники не будут обеспечивать простоту эксплуатации, присущую традиционному освещению. В то время как идея системы «домашней дискотеки» сначала понравится нескольким людям, новизна довольно быстро исчезнет. Если арматура не обеспечивает простую работу с минимумом хлопот, она в конечном итоге ужасно выйдет из строя. До сих пор подавляющее большинство профессиональных продуктов, которые я видел и / или оценивал, избегают уловок, наворотов и просто выполняют ту работу, для которой они были разработаны - большинство делают это очень хорошо.

Даже с коммерческими светодиодными светильниками «верхней полки» протокол 0–10 В на удивление распространен и часто используется для обеспечения «сбора дневного света». При этом используется простой датчик для определения внешнего освещения и уменьшения яркости светодиодной арматуры, когда уровень освещенности превышает предварительно установленный порог. Лампы могут управляться индивидуально или группами, а световые датчики 0-10 В упрощают установку. Нет необходимости в центральном контроллере, протоколах цифрового управления или какой-либо сложной электронике, только приспособление с затемнением 0-10 В и подходящий датчик, установленный там, где он может «видеть» дневной свет.


7 - Повторение синусоидальных диммеров

Выше отмечалось, что самые ранние диммеры были либо переменными резисторами (реостатами), либо вариаками, либо (иногда) магнитными усилителями. Сейчас мы живем в эпоху, когда в электросети используются буквально тысячи очень недружелюбных нагрузок. Импульсные источники питания, которые используются в компьютерах всех типов, бесчисленное количество небольших коммутируемых источников питания типа plug-pack (также известных как «настенные бородавки»), компактные люминесцентные лампы, многие светодиодные лампы и сотни других продуктов, которые используют их, и подавляющее большинство искажение формы сигнала сети.По отдельности они никогда не являются проблемой, но когда их много, проблема становится серьезной и вызывает серьезные проблемы с инфраструктурой распределения сети.

Из-за этого появляется все больше и больше правил, направленных на ограничение уровней гармонических искажений, которые могут создавать источники питания. Это гарантирует, что сеть будет достаточно «чистой» (минимальные искажения), так что распределительные трансформаторы и генераторы могут использоваться с максимальной мощностью. Поскольку большинство энергетических компаний во всем мире, похоже, очень неохотно заменяют устаревшее оборудование, они хотят получить максимальную производительность и срок службы того, что у них уже есть.

Хотя в другом месте утверждалось, что Variac рассеивает много тепла (я не буду приводить ссылку, потому что это неверно во всех отношениях), это неверно. Главное, что исключает Variac от «современных» систем - это вес и объем трансформатора, а также механические сложности, необходимые для его привода. Мотор-редуктор не может реагировать мгновенно, но электроника может. Variac (или любой автотрансформатор переменного напряжения) максимально приближен к идеалу с точки зрения эффективности и не влияет на форму сигнала в сети.Это довольно близко к "идеальному" синусоидальный диммер, но не если вам нужен быстрый отклик (хотя возможность «вспышки» может быть обеспечена переключением). Современные синусоидальные диммеры полностью электронные, но детали найти сложно.

Как показано в этой статье, диммеры с отсечкой фазы имеют ужасный коэффициент мощности при средних и низких настройках, и его невозможно исправить без значительных затрат. Они также генерируют большие гармонические токи в форме волны сети, а некоторые (особенно старые домашние диммеры на базе TRIAC) могут вызывать радиопомехи.Итак, диммеры в том виде, в каком мы их знаем, скоро исчезнут, потому что они не могут соответствовать ни одному из новых требований, которые вступают в силу. Возврат к использованию Variacs - это один из способов, но они дороги и нуждаются в двигателе и шестернях, которые можно было бы заменить удаленно или с помощью систем автоматизации. Тем не менее, поиск в Интернете показывает, что все еще есть люди, которые используют вариаки в качестве диммеров, потому что они устраняют все проблемы, создаваемые диммерами со срезанной фазой.

Развитие современной электроники вполне может быть решением, потому что сегодня мы можем делать то, что было немыслимо всего несколько лет назад.Один из них - диммер синусоидального сигнала без потерь. Хотя они еще не стали массовым явлением, и небольшие конструкции настенных панелей еще не появились (или я не смог их найти), они используются в театрах и других помещениях, где используется большое количество источников света и которые необходимо быть тусклым. Основная концепция показана ниже. Хотя концепция на самом деле довольно проста, реальность несколько отличается из-за необходимой фильтрации и характера сетевых нагрузок переменного тока в целом. Хотя показано использование полевого МОП-транзистора, именно появление IGBT (биполярных транзисторов с изолированным затвором) позволило разработать эту технологию.БТИЗ очень надежны и имеют меньшие потери, чем полевые МОП-транзисторы - основные требования для этого приложения. Подход MOSFET по-прежнему применим для небольших диммеров (~ 200 Вт или меньше).


Рисунок 18 - Базовая концепция синусоидального диммера

Показанная схема использует схему управления для очень быстрого включения и выключения MOSFET (Switch). Чтобы снизить сетевое напряжение, переключатель открыт дольше, поэтому ток не может проходить через цепь. Синусоидальные диммеры используют широтно-импульсную модуляцию (ШИМ) почти так же, как усилители мощности класса D.При включении и выключении переключателя (скажем) на частоте 25 кГц коммутационные потери минимальны, поэтому система может иметь высокий КПД. Хотя концепция проста, исполнение сложно и недешево. Высокие частоты делают фильтр более легким в использовании, меньше по размеру и дешевле, но увеличивают коммутационные потери. Обратное также верно.

Ток является более или менее синусоидальным, и он будет следовать за током через нагрузку. Если нагрузка имеет хороший коэффициент мощности, диммер синусоидального сигнала тоже.Комбинированная нагрузка лампы с высоким коэффициентом мощности и диммера синусоидальной формы «дружественна к сети» и не будет раздражать поставщиков электроэнергии. Цепи фильтров, которые используются для удаления высокочастотного сигнала переключения, должны быть очень эффективными, в противном случае будут создаваться радиочастотные помехи, которые могут вызвать проблемы в другом месте (например, при приеме радио и телевидения).

Обратите внимание, что показанная схема сильно упрощена и не может использоваться в показанном виде. Да, схема будет работать, но она не предназначена для того, чтобы кто-то мог ее построить, это просто средство для демонстрации основной концепции.«Настоящие» синусоидальные диммеры значительно сложнее, и найти работоспособную схему в сети - это, мягко говоря, непростая задача. Как и следовало ожидать, производители синусоидальных диммеров не спешат публиковать свои схемы.

Несмотря на то, что синусоидальные диммеры являются относительно сложными и дорогими, они имеют большое преимущество, так как их можно использовать с любой нагрузкой , которая обычно подключена к сети. Могут использоваться двигатели всех типов (но с большой осторожностью, чтобы не допустить их перегрузки при пониженном напряжении), трансформаторы (обычные или электронные) и даже лампы, которые обычно не считаются регулируемыми (хотя для большинства из них только в ограниченном диапазоне напряжений). нагрузки без диммирования).Некоторые производители называют свои синусоидальные диммеры эквивалентом электронного трансформатора.

Без фильтрации сигнал будет выглядеть как красная кривая на следующем графике. Сигнал 50 Гц был переключен с рабочим циклом 50% на частоте 50 кГц, а отфильтрованная форма волны показана зеленой кривой. Входная сеть составляла 230 В / 50 Гц, а напряжение на диммере и нагрузке примерно одинаково (~ 115 В на каждом).


Рисунок 19 - Формы сигналов синусоидального диммера

Путем изменения рабочего цикла выходное напряжение на нагрузке может составлять полные 230 В (за вычетом некоторых небольших потерь) вплоть до нуля.В действительности невозможно получить достаточно низкий рабочий цикл для напряжений намного меньше, чем около 10 В, потому что схемы ШИМ обычно будут несколько нестабильными с малым временем включения (например, менее ~ 200 нс). Для справки, в правом верхнем углу показаны развернутые детали прерванной формы волны (рабочий цикл 50%).

На данном этапе невозможно угадать, когда синусоидальные диммеры появятся в ближайшем к вам хозяйственном магазине. Я предполагаю, что вам, вероятно, не стоит задерживать дыхание, потому что это может занять некоторое время.Однако, когда станут доступными бытовые диммеры, использующие синусоидальную технологию, тогда (и только тогда) появятся какие-либо разумные шансы на успех и стабильность при затемнении светодиодных ламп или других светильников, модернизированных с помощью настенных диммеров. Я предполагаю, что производители микросхем (в конечном итоге), скорее всего, будут изготавливать почти все необходимое в одной микросхеме, для чего потребуется всего несколько пассивных частей и основные переключатели питания, чтобы сделать полный диммер. В настоящее время, кажется, нет никакого способа, чтобы синусоидальный диммер мог быть построен достаточно маленьким, чтобы поместиться в стандартную настенную пластину.

Я сказал, что настоящий синусоидальный диммер более сложен, чем простая концептуальная схема, показанная выше, но насколько сложна «сложная»? См. Ответ на рис. 20. Даже логический блок ШИМ сам по себе не является тривиальным, но нам также необходимо использовать не один, а четыре полевых МОП-транзистора, а также все вспомогательные схемы и привод затвора «плавающего» полевого МОП-транзистора. Возможно, может использовать более простую схему, но становится очень трудно предотвратить деструктивные выбросы напряжения или тока, если только активная схема ограничения (Q3 и Q4) не используется, как показано на рисунке ниже.


Рисунок 20 - Общее устройство синусоидального диммера

Теперь вы можете сами убедиться, почему настенные диммеры с синусоидальной волной на данном этапе невозможны. На рисунке 20 показана упрощенная схема работоспособного синусоидального диммера - имеется множество переключающих устройств, а для выходных полевых МОП-транзисторов или IGBT требуется изолированная приводная электроника. На приведенном выше рисунке показаны небольшие импульсные трансформаторы (T1 и T2), но есть также электронные эквиваленты, которые могут делать то же самое.Важно понимать, что схема намного сложнее, чем у обычного диммера с отсечкой фазы, и до тех пор, пока вся логика и системы привода не будут интегрированы в одну ИС, кажется, нет способа сделать такой диммер. «мелкомасштабная» версия.

Форма нефильтрованного выходного сигнала остается такой же, как показано на рисунке 19.

Обратите внимание, что в обеих показанных схемах блок питания не показан. Для питания логической схемы ШИМ необходим источник питания, а синусоидальные диммеры должны быть 3-проводными - активными, нейтралью и нагрузкой, а также заземление / заземление для более крупных (автономных) устройств.Попытка сделать двухпроводной синусоидальный диммер невозможна из-за требований к мощности схемы, и даже если бы это было возможно, это сделало бы синусоидальный диммер столь же восприимчивым к колебаниям нагрузки (и таким же ненадежным), как и «традиционный» 2- проводные диммеры уже широко используются.

Во многих отношениях синусоидальный диммер - это, по сути, разновидность усилителя мощности класса D, но он напрямую использует линию переменного тока, а не сначала преобразует ее в постоянный ток. Если вы уже не знакомы с принципами работы усилителей класса D, это, вероятно, не очень поможет вам, но если вы понимаете класс D, то у вас уже есть некоторая информация о том, как работает диммер синусоидального сигнала.Управляющий сигнал, устанавливающий яркость лампы (выходное напряжение), аналогичен входному аудиосигналу. Основное отличие состоит в том, что синусоидальный диммер использует источник переменного тока, а не постоянного тока, а напряжение питания намного выше (например, пиковое значение 325 В, а не более традиционное ± 70 В постоянного тока). Два полевых МОП-транзистора, соединенных друг с другом, образуют схему переключения переменного тока - они пропускают (или блокируют) вход независимо от полярности (см. Статью ESP о реле МОП-транзистора для получения более подробной информации о том, как они работают).

Ключ к правильной работе синусоидального диммера с ШИМ заключается в схемах возбуждения полевых МОП-транзисторов, входных и выходных фильтрах, а также в точном определении мертвого времени (очень короткий период, когда все полевые МОП-транзисторы выключены).Все это нетривиально. Индуктивность коммутируемого выхода вызывает большие всплески напряжения «обратного хода», которые либо необходимо поглощать (что резко увеличивает потери), либо возвращать в систему, чего трудно достичь. Конденсаторы и резисторы должны быть «импульсными» из-за очень высокого пикового тока. Как бы я ни хотел дать читателям известную рабочую схему, я боюсь, что в настоящее время это невозможно. У меня есть симуляция, которая хорошо работает и имеет низкие потери, но преобразовать ее в рабочую схему - совсем другое дело.


Заключение

Регулировка яркости - это непростая задача, и лишь немногие производители бытовой осветительной продукции готовы ее решить. Почти все диммеры отлично работают с резистивными лампами (лампами накаливания), но их характеристики очень изменчивы с электронными нагрузками. Хотя производители светодиодных балластов / источников питания могут заявлять, что их продукция «регулируется яркостью», не ожидайте найти какую-либо полезную информацию - где угодно! Проблемы усугубляются тем фактом, что подавляющее большинство диммеров являются 2-проводными и зависят от нагрузки, чтобы обеспечить их эталонное значение при переходе через нуль в сети (что означает, что полупериод закончился).

Диммеры и блоки питания представляют собой набор довольно сложной электроники, и нет гарантии, что диммер «А» будет работать с балластом (источником питания) «В» или наоборот. Не существует стандартов для диммеров или источников питания с регулируемой яркостью, и вся проблема усугубляется, когда клиенты настаивают на возможности использовать «устаревшие» продукты, которые были разработаны для использования с лампами накаливания. В некоторых случаях диммер «А» может отлично работать с одним источником питания, но тот же источник питания ужасно не работает с другим диммером - даже с одним из сопоставимых типов.Точно так же диммеры очень разнообразны и могут нормально работать с одним типом источника питания, но выходить из строя с другим. Мигание, мерцание и общая нестабильность - все это неудачи, потому что клиенты не приемлют нестабильное освещение.

До тех пор, пока не будут внедрены стандарты, определяющие взаимодействие диммеров и источников питания, проблема вряд ли улучшится. Одним из методов является использование 0-10 В, но клиентам это часто не нравится, потому что это означает, что необходимо проложить дополнительные провода, а любые существующие диммеры заменить модулями 0-10 В.Системы автоматизации (C-Bus, DALI) не подходят, потому что они дороги и требуют дополнительного оборудования, проводки и ввода в эксплуатацию, что значительно увеличивает стоимость установки. Также не хватает диммируемых источников питания / балластов 0-10В - они есть, но не особо распространены. Те, которые вы найдете, могут быть несовместимы с контроллерами диммера.

В настоящее время нет простого ответа, и до тех пор, пока не появятся стандарты, обеспечивающие взаимодействие между диммерами и балластами / источниками питания, ситуация не улучшится.Между тем, когда дело доходит до затемнения любой электронной лампы / приспособления (LED или CFL), единственный способ получить шанс - это если вы готовы провести свои собственные тесты. Некоторые комбинации будут работать, некоторые будут работать нестабильно (мигать / мигать, особенно при низких настройках), а другие могут быть совершенно неудовлетворительными. В некоторых случаях вы можете обнаружить, что не существует комбинаций , которые работают, поэтому необходимо заменить диммер и как источника питания (или всего прибора).

Заявления производителя следует считать в лучшем случае апокрифом, потому что вы редко или никогда не узнаете точный тип диммера, который использовался для их тестов на «совместимость». Если производитель может предоставить и блок питания , и диммер , это, вероятно, будет лучше, чем покупать каждый из разных поставщиков. Во время тестирования я обнаружил, что Variac обычно является лучшим диммером из всех (это настоящий синусоидальный диммер) и может обеспечить плавное затемнение от 1% до максимальной яркости.Тесты с диммерами по передней и задней кромке показали, что результаты варьируются от бесполезных до труднопроходимых и приемлемых. Ни один из них не так хорош, как затемнение лампы накаливания, кроме некоторых специальных регуляторов 0–10 В. Как отмечалось ранее, диммеры TRIAC (передние) никогда не должны использоваться с электронными источниками питания из-за чрезмерного повторяющегося пикового тока, который в конечном итоге приведет к выходу из строя диммера и / или источника питания. Интересно, что я видел драйверы светодиодов, которые будут правильно работать только с передним диммером, но, как и ожидалось, потребляют чрезмерный пиковый ток и могут выйти из строя намного раньше, чем можно было бы надеяться.

Вы должны быть готовы экспериментировать. Не ждите, что найдете комбинацию, которая сработает безупречно с первой попытки, кроме как по чистой случайности. Светодиодная арматура / светильники сами по себе не являются проблемой - способность диммирования в конечном итоге зависит от источника питания и диммера. Иногда вы обнаружите, что способ - только для получения удовлетворительного конечного результата - это подключить лампу накаливания параллельно источникам питания светодиодов или КЛЛ с регулируемой яркостью - вряд ли идеальная ситуация.Другие комбинации диммера / источника питания могут оказаться неудовлетворительными независимо от того, что вы делаете.

Не ждите, что светодиодные или CFL лампы или арматура будут тускнеть так же, как лампы накаливания. Это нереально, потому что нельзя ожидать, что электронный блок питания будет вести себя так же, как простая резистивная нить накала. Хотя светодиоды идеально подходят для затемнения, этого не произойдет до тех пор, пока производители не примут решение о стандартах, которые позволяют подключать источники питания и управлять ими с помощью простого аналогового интерфейса, такого как 0-10 В или какого-либо аналогичного (простого) протокола, который не требует дорогое дополнительное оборудование.Они довольно распространены для коммерческих / промышленных приложений, но не для бытовых продуктов.

Эта статья была написана в 2008 году, и по состоянию на конец 2017 года мало что изменилось. Производители освещения по-прежнему производят полностью герметичные светильники для внутреннего освещения, которые на и не подходят для использования с электронными лампами, большинство диммеров по-прежнему двухпроводные, и почти ничего не было сделано для решения проблем совместимости диммеров и ламп. Трудно найти комбинации, которые хорошо работают вместе, и ни один из основных производителей не потрудится провести тесты и порекомендовать конкретный диммер как подходящий для их ламп.Большинство (по-прежнему) не рекомендуют использовать только диммеры с задней кромкой и подразумевают, что подходят типы с передней кромкой. Это редко бывает правдой.

Наконец, конечно, мы можем только надеяться, что настенные диммеры синусоидального сигнала станут доступными в недалеком будущем, поскольку это единственная технология, которая обеспечит некоторую степень уверенности. Диммеры по задней кромке также могут работать очень хорошо, но их можно предсказать, только если они спроектированы как 3-проводные, с фиксированным опорным нейтралью, обеспечивающим надежную работу диммера.К сожалению, их очень сложно найти в оборудовании или в осветительных приборах.


Источники и ссылки
  1. Двухступенчатое управление обратной фазой с функцией диммирования, Atmel
  2. Электронный трансформатор затемняет галогенную лампу - EDN
  3. Консорциум Жага
  4. Консорциум Designlights
  5. Затемняющие светодиоды - что работает и что требует ремонта (конференция Lightfair)
  6. Strand Lighting - Один из немногих полезных документов, которые я нашел по синусоидальному затемнению.


Лампы и индекс энергии
Основной указатель
Уведомление об авторских правах. Этот материал, включая, помимо прочего, весь текст и диаграммы, является интеллектуальной собственностью Рода Эллиотта и защищен авторским правом © 2008.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.