Диммер для ламп накаливания: схема, устройство, применение

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 200см2 температура последнего достигает 900C 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.

Печатная плата диммера СКАЧАТЬ

Как устроен диммер для ламп освещения

Регуляторы яркости – именно этот термин является русским эквивалентом перекочевавшего из английского языка «диммера» – начали использовать довольно давно. Но в первоначальном варианте приборы эти никакой экономии обеспечить не могли, поскольку представляли собой обыкновенный реостат, хорошо известный каждому, кто хоть изредка посещал школьные уроки физики.

Реостат – это «древний» аналог переменного резистора. Увеличивая его сопротивление, мы отбираем часть поступающей к лампе мощности, но электроэнергия при этом не экономится, а просто превращается в тепло, выделяемое реостатом.

Устройство механического диммера

С появлением полупроводниковой технологии в устройстве диммеров произошли принципиальные изменения, благодаря чему эти приборы стали гораздо более совершенными. В современных регуляторах главная роль отводится двум элементам – симистору и динистору.

Как и обычный выключатель, диммер для светодиода и лампы накаливания снабжен двумя выводами, посредством которых он включается в цепь светильника. Правда, в случае с регулятором яркости выводы нельзя менять местами, поскольку каждому из них соответствует свое назначение: один подключается именно к фазе, другой – только к нагрузке.

Каких-либо ограничений на применение диммеров не существует. Следует только учитывать, что не все типы ламп могут быть подсоединены через такой регулятор. Галогенные люстры или лампы накаливания можно приобретать «под диммер», как говорится, не глядя, а вот люминесцентные (в обиходе их часто называют энергосберегающими) или светодиодные должны иметь специальную пометку о возможности диммирования.

Установка диммера на лампу накаливания не превратит ее в энергосберегающую: понижение яркости лампы накаливания до 50% позволит сэкономить только 15% электроэнергии.

Разумеется, диммер может работать не только с осветительными приборами. С таким же успехом через него можно подключить утюг с поломанным регулятором температуры или паяльник. Важно только, чтобы максимально допустимая мощность диммера – его основная характеристика – соответствовала мощности прибора.

Выключатель с функцией диммера

Как работает сенсорный светильник

Симистор имеет свойство открываться, то есть пропускать ток, только при определенной разности потенциалов на его выводах. Для того чтобы это произошло, конденсатор, подключенный к симистору, должен накопить определенный заряд. Скорость заряда конденсатора зависит от сопротивления переменного резистора (потенциометра), которое задается пользователем. Этот процесс повторяется каждую полуволну.

Чем меньше сопротивление на переменном резисторе, тем быстрее появится достаточный заряд в конденсаторе и тем раньше откроется симистор. Соответственно, увеличится время пропускания тока через лампу и она будет гореть ярче.

Разновидности светорегулятора

Все выпускаемые на сегодняшний день диммеры делятся на две большие группы: механические и электронные.

Механические. Также называются поворотными

или роторными. Это самый простой и недорогой вариант прибора. Для изменения напряжения на светильнике пользователю необходимо поворачивать на диммере ручку потенциометра.

Механические регуляторы, выпускаемые различными производителями, имеют практически идентичное устройство. Разница может заключаться только в качестве деталей и сборки, а также в наличии некоторых компонентов, способствующих стабильной работе прибора на малой мощности и более плавному регулированию напряжения.

Электронные. Регуляторы данного типа имеют более сложное устройство и отличаются, в первую очередь, способом управления: параметры напряжения на потребителе задаются с помощью кнопок – обычных или сенсорных. Наличие микроконтроллера позволяет реализовать целый ряд решений, недоступных для механических приборов:

  • возможность установки нескольких пультов управления диммером в различных зонах помещения;
  • возможность дистанционного регулирования яркости освещения путем воздействия на инфракрасный, радиочастотный или акустический (голосовые команды или хлопок ладонями) сенсор диммера;
  • организация работы освещения по таймеру или по программе, в том числе, в режиме «имитации присутствия»;
  • подключение диммера к датчику освещенния, вследствие чего яркость свечения лампы будет автоматически корректироваться в зависимости от интенсивности естественного освещения.

Единственным недостатком электронных диммеров является высокая стоимость, которая иной раз может превосходить цену механического регулятора на порядок.

О производителях устройства

Среди производителей диммеров популярностью пользуются следующие компании:

Легранд (Legrand)

Легранд (Legrand) Французская компания, занимается производством изделий электротехнического назначения. Высокое качество продукции и ее широкий ассортимент позволили Группе Легранд занять лидирующую позицию на мировом рынке электротехнических изделий.

Dernek GROUP (Лезард)

Dernek GROUP производит электротехнические изделия под торговой маркой Lezard (Лезард). На территории России расположено пять заводов Dernek GROUP. Торговая марка Lezard была создана под производство массового продукта высокого качества.Изделия данной марки эксклюзивными не назовешь. В их конструкцию входят детали консервативного характера – керамические сердечники, токопроводящие элементы из фосфорной бронзы, контакты, содержащие серебро. В поворотном механизме диммеров используется нержавеющая сталь, а сам диммер снабжается предохранителем.

Simon

Simon компания испанского происхождения. Ее заводы открыты на всех континентах. Есть они и в России. Симон производит сенсорные, поворотные диммеры. Есть модели, оснащенные подсветкой. Изделия компании часто используют в зданиях, построенных по технологии «Умный дом».

ABB

ABB – швейцарско-шведская компания, занимающая достойное место среди организаций, работающих в аналогичной сфере. Диммеры от данного производителя отличаются технологичностью, долговечностью и высокими эстетическими свойствами.

Современный диммер от ABB

Диммер Legrand с пультом ДУ

Регулятор света от Siemens (тыльная сторона)

Сравнительная таблица цен

Торговая марка Мощность диммера, Вт Цена, руб.
Valena (Legrand) 400 4083
Simon 15 500 1924
Lezard 800 800

Для полноты предоставленной информации, смотрите видео. В медиаролике наглядно показано как можно использовать диммер (на примере модели “Лондон” от компании EKF) для продления срока службы лампочки накаливания на десятки лет.

Схема подключения регулятора яркости света своими руками

Покупной диммер стоит не так уж дорого и изготовление светорегулятора своими руками может показаться неоправданным. Тем не менее, иногда необходимость в этом все же возникает. Так, например, далеко не всегда удается найти модель с подходящими для вашего светильника размерами.

Схема-макет диммера для ламп накаливания с гальваноразвязкой

Для изготовления диммера понадобятся такие детали, материалы и инструменты:

  • симистор BT134 (700 В), либо BT136, BT138, MAC8S, MAC212-8, КУ208Г (назначение выводов выбранного симистора следует уточнить в Интернете);
  • динистор DB3 (можно заменить на DB4, DC34, HT32, HT34, HT40,КН102);
  • неполярный конденсатор с емкостью от 0,1 до 0,22 мкФ (250 В);
  • резистор на 10 кОм с предельно допустимой мощностью от 0,25 до 2 Вт;
  • любой компактный переменный резистор сопротивлением 470 – 500 кОм;
  • кусачки;
  • паяльник и материалы для пайки (припой, канифоль);
  • кусок любого провода, например, ПУГНП с площадью поперечного сечения 1 кв. мм;
  • изолента.

Подвергнув выводы радиодеталей лужению, к каждому из них следует припаять небольшой фрагмент провода. Далее детали соединяют по схеме.

Собранный прибор в целях безопасности лучше подключать в разрыв нулевого провода светильника. Его можно определить с помощью тестера или отвертки с индикатором.

Схема подключение регулятора света

Схемы для создания и подключения диммера своими руками

Ремонтируем покупной прибор

Если регулятор яркости вышел из строя, не стоит торопиться выбрасывать его и тратиться на покупку нового. Во многих случаях прибор можно отремонтировать.

Как правило, регулятор яркости теряет

работоспособность из-за перегоревшего симистора. Причиной такого явления может служить короткое замыкание в цепи либо превышение допустимой нагрузки. Симистор необходимо просто выпаять из платы прибора и заменить.

На замену симистору лучше выбирать элемент с более высоким пределом мощности, чем был у перегоревшего.

В принципе, можно использовать любой симистор, главное, чтобы он был рассчитан на напряжение не ниже 400 В, поскольку напряжение в сети может достигать мгновенных значений в 350 В.

Диммеры делают ваш быт более комфортным. А модели с подсветкой еще и в интерьер внесут нотку оригинальности. Диммер на один светильник можно попробовать установить самостоятельно, но при более сложных схемах подключения (на группу светильников, например) лучше прибегнуть к помощи профессионалов.

Рекомендуем Вам также более подробно ознакомиться со схемой подключения фотореле.

Основной функцией предлагаемой схемы является регулировка яркости свечения ламп накаливания, питаемых от электросети 220В. Печатная плата разработана таким образом, чтобы она помещалась в распределительную коробку, заменив собой стандартный выключатель освещения.

Без дополнительного радиатора схема может управлять нагрузкой до 200 Вт, а в случае применения дополнительного охлаждения, мощность лампы зависит в основном только от допустимого тока используемого симистора.

Регулирование яркости свечения ламп накаливания не является единственным применением данного устройства. Его можно также использовать для плавной регулировки мощности других потребителей переменного тока, а также для регулировки мощности коллекторных двигателей (например, дрели, шлифовальной машины). Схема может способствовать получению значительной экономии в потреблении электроэнергии.

Характеристики диммера для лампы накаливания

  • максимальная нагрузка 2,5 кВт
  • низкий уровень создаваемых помех
  • возможность работы в качестве регулятор оборотов или как диммер для традиционных ламп накаливания
  • размеры печатной платы: 55 х 55 мм
  • питание: 220 вольт

Регулировка мощности потребителей переменного тока не является легким делом. Самым простым, но и одновременно наименее эффективным способом является применение сопротивления, включенного последовательно с нагрузкой. Однако при этом плавная регулировка мощности в данном случае практически невозможна.

Раньше частным случаем такого способа регулирования было включение термистора последовательно с лампой накаливания малой мощности, например, ночника. В этом случае использовались термисторы большой мощности, применяемые в ламповых телевизорах для защиты нитей накаливания от повреждения в момент включения питания. Это было довольно привлекательным решением, но в настоящее время, подобные термисторы трудно найти.

Другой, пожалуй, лучший метод регулирования мощности нагрузки 220В является применение автотрансформатора (ЛАТР). Это решение практически лишено недостатков, за исключением двух: высокой стоимости автотрансформатора и его больших размеров. Зато огромным преимуществом применения так называемых автотрансформаторв, является получение на выходе неизмененного синусоидального сигнала и возможность повышения или понижения напряжения.

Автотрансформатор, схема которого можно видеть на рисунке ниже, является бесценным инструментом в мастерской радиолюбителя. Он позволяет тестировать устройства, питаемых от электрической сети и проверять их устойчивость от перепадов питающего напряжения.

Мы же рассмотрим дешевую и простую схему, работающую по принципу фазного регулирования. Как видно, схема очень простая и состоит всего из нескольких элементов. Самым интересным из них является динистор DB3 (Diac). Применение именно этого элемента позволило разработать простую схему.

Принцип действия динистора заключается в следующем: он не проводит ток пока напряжения на нем ниже определенного порогового значения, как правило 12…20В. Однако, если это напряжение будет превышено, динистор начинает проводить ток пока напряжение не упадет до значения близкого к нулю. Второй, очень важной особенностью диака является тот факт, что полярность напряжения для него совершенно не имеет значения, что позволяет применять этот элемент в цепях переменного тока.

Действие этого полезного радиокомпонента лучше всего иллюстрирует следующий рисунок.


Давайте теперь обсудим работу нашего диммера. Анализ его работы мы начнем в момент перехода сетевого напряжения через ноль, когда напряжение на конденсаторе C1 также близко к нулю. Напряжение в сети начинает нарастать, заряжая конденсатор C1 через резистор R1 и потенциометр P1.

Понятно, что скорость заряда зависит от величины последовательно соединенных сопротивлений R1 и P1, и, следовательно, с помощью потенциометра P1 можно изменять эту скорость в широких пределах.

В какой-то момент напряжение на конденсаторе C1 достигает значения пробоя динистора. Динистор разряжает конденсатор через управляющий вывод симистора Q1. Симистор открывается, включая нагрузку замыкает цепь заряда конденсатора С1 предотвращает его перезарядку.

При следующем переходе напряжения через ноль, симистор выключается, конденсатор C1 снова начинает заряжаться, и весь цикл повторяется сто раз в секунду. Понятно, что чем меньше зарядится конденсатор C1, тем меньше по времени будет открыт симистор и соответственно меньшая мощность поступит на нагрузку.

Таким простым способом мы получаем плавную регулировку мощности практически от 0 до 99%. Работу схемы лучше всего иллюстрирует следующий рисунок. Дополнительные два элемента, дроссель D1 и конденсатор С2, служат для устранения серьезного недостатка схемы: генерации радиопомех помех.

В схему добавлен резистор R2 (его значение необходимо подобрать). Назначение данного резистора — поддерживать нить накала лампы в «теплом» состоянии. Это хороший способ увеличить срок службы ламп накаливания, которые чаще всего перегорают в момент их включения, поскольку холодная нить имеет низкое сопротивление. При использовании резистора R2 протекающий через лампу ток, ничтожно мал.

Внимание. Диммер во время работы находится под опасным для жизни напряжением сети 220 вольт! Монтаж и настройку производить только при полном отключении от сети. Если вы не уверены в своих силах, то попросите помощь в сборке данного устройства более опытного специалиста.

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.

Отсекание

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.