Димер схема


Диммер – это устройство для регулировки яркости освещения. Такое название обусловлено сферой применения, поскольку слово «диммер» пошло от английского глагола «to dim», что переводится, как: темнеть, тускнеть или затемнять. Долгое время такие устройства использовались совместно с лампами накаливания и галогенными лампами. Сейчас же есть некоторые проблемы использования диммера со светодиодным освещением. Светильник или лампа должны быть диммируемые, за что отвечает схемотехника их источника питания.

С технической стороны, большинство диммеров – это симисторные регуляторы мощности. Их схемотехника может существенно отличаться в зависимости от выполняемых функций, но в простейшем виде состоит из дискретных компонентов, соединенных по предельно простой для повторения схемы.


Как я сказал выше, диммер – это регулятор мощности. Здесь регулировка происходит за счет среза нарастающей части фазы синусоидального напряжения, таким образом, действующее напряжение на нагрузке снижается. Так как для работы симистора нужно, чтобы через него протекал ток, то на холостом ходу такие регуляторы не работают или при регулировке и измерении напряжения вы получите некорректные результаты, в связи с чем назвать диммер регулятором напряжения нельзя.

Регулировка мощности таким способом применима не только для ламп, но и для других резистивных приборов, как электронагреватели, а также для регулировки оборотов и мощности коллекторных двигателей. Такое решение используется в электроинструменте, а также в бытовой технике. Однако при регулировке оборотов этих двигателей с помощью симисторный регуляторов, следует учитывать, что под нагрузкой обороты будут падать, так как с оборотами понижается и мощность на валу. Для поддержания стабильных оборотов используются регуляторы с другой схемотехникой, например, с обратной связью по оборотам или по току.

Схема подключения

Диммер подключается так же как и обычный выключатель света https://zen.yandex.ru/media/lampexpert/pochemu-vykliuchatel-staviat-v-fazu-a-ne-v-nol-5d8f1cad98fe7900ae82ecde , то есть в разрыв фазного провода. Если у вас установлен обычный выключатель – вы без труда можете заменить его на диммер, для этого следует просто демонтировать выключатель и к двум имеющимся проводам подключить диммер.


Схема подключения выключателя и диммера

Принципиальная схема и её принцип работы

Рассмотрим схему диммера на симисторе.

Кстати симистор еще называют симметричным тиристором. Это полууправляемый полупроводниковый ключ, а «полууправляемый» — значит, что такой ключ можно только открыть, подав импульс соответствующей полярности на управляющий электрод, а закроется он сам, когда через него перестанет протекать ток или на него подадут обратное напряжение. В сети переменного тока это происходит 100 раз в секунду.


овороте рукояти потенциометра в нулевое положение и номиналы могут отличаться.

У симистора три вывода — два силовых электрода (T1 и T2 или A1, A2) и управляющий электрод (G). Симистор, в отличие от тиристора, не имеет выраженного анода и катода, так как симистор – это два тиристора соединенных параллельно. Здесь для примера приведен симистор серии BT136, но на практике устанавливается любой подходящий по току.

Эквивалентная схема симистора из двух тиристоров соединенных встречно-параллельно

Управляющая часть схемы состоит из времязадающей цепи, которая собрана на резисторах R1 и R3, потенциометре R2, конденсаторах C1 и C2, а также двунаправленного динистора DB3 с напряжением открытия 28-36 вольт (его также называют напряжением пробоя от англ. Ubo – break-over voltage). Потенциометр R2 служит для изменения скорости заряда конденсаторов.


Резистора R3 и конденсатора C3 может не быть в схеме. Они нужны для большей стабильности работы. Цепочка из конденсатора C1 и резистора R4 служит для защиты симистора от всплесков ЭДС-самоиндукции, возникающих при работе на индуктивную нагрузку, например, при регулировке оборотов электродвигателей, поэтому в дешевых светорегуляторах её также может не быть.

Принцип работы схемы заключается в следующем — при подключении напряжения питания начинают заряжаться конденсаторы C2 и C3 через резисторы R1, R2, R3. Когда напряжение на конденсаторах C2, C3 достигает 28-36 вольт динистор DB3 открывается и подаёт управляющий импульс на управляющий электрод симистора. От чего симистор открывается, пропуская ток в нагрузку.

Ток через симистор протекает до тех пор, пока ток не станет ниже тока удержания. Так как схема работает в цепи переменного тока, ток в ней принимает нулевое значение дважды за каждый период синусоиды. В этот момент симистор опять закрывается и всё повторяется, но уже для второй полуволны питающего напряжения.

Чем больше сопротивление потенциометра R2, тем дольше заряжаются конденсаторы, и как следствие, тем позже поступит управляющий импульс на силовой элемент.

Ток удержания – это параметр симистора, который характеризует минимальный ток между основными электродами, необходимый для поддержания симистора в открытом состоянии.


График напряжения на нагрузке при использовании диммера, на котором вы можете наблюдать, каким образом происходит срез фазы.

В нагрузку поступает ток только после открытия симистора, это называется срезом или отсечкой фазы, а период времени от перехода синусоиды через ноль до открытия нагрузки называют углом среза фазы.

Соответственно, этот метод диммирования называется «метод фазового управления», а конкретно рассмотренная схема Leading Edge Dimming или срез возрастающего (переднего) фронта фазы.

Обзор диммера

Попался мне простейший китайский диммер неизвестного бренда, рассмотрим его подробнее. На лицевой панели мы видим орган управления – поворотную ручку. При повороте в нулевое положение раздаётся щелчок — это срабатывает выключатель, что обесточивает всю схему. Чтобы монтировать или демонтировать подобный диммер, нужно снять ручку и открутить гайку.


Внешний вид диммера и его разборка
Монтажная рамка и клеммники для подключения проводов

Если снять нижнюю пластиковую крышку, то мы увидим печатную плату с электронными компонентами. Кстати, обратите внимание на прекрасное качество пайки клеммников к плате. Это особая технология круговой пайки, которая обеспечит исключительно долгий срок службы изделия (нет).


Плата диммера

Здесь мы видим минимальный набор компонентов аналогичный рассмотренной выше схеме. Потенциометр используется не обычный, а с выключателем (щелчок о котором я писал выше издавал именно он), о чем говорят его отличающийся от обычных потенциометров внешний вид и габариты, а также количество выводов (два самых крупных вывода в центральной части печатной платы). Симистор прикручен небольшим болтиком к радиатору в виде металлической пластины. Она не магнитится, скорее всего, сделана из алюминия. Заявленная мощность этого диммера – 600 Вт, что косвенно подтверждают характеристики симистора (600 вольт и 8 ампер), его маркировка BTB08-600B.

Симистор

Заключение


Мы рассмотрели, как работает диммер и его схему, а также показали, что внутри типового китайского диммера. Однако, такая схема используется не только в дешевой продукции, но и от известных брендов. Тем не менее она может несколько отличаться как в плане схемотехнического решения, так и в качестве используемых компонентов. Также в дорогой продукции используются схемы с микроконтроллерами, отличающиеся большей стабильностью работы и надежностью.

Такие диммеры могут легко применяться не только для освещения, но и для решения многих задач связанных с регулировкой мощности, что позволило найти им ряд применений в хозяйстве.

Источник: zen.yandex.ru

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.

диммирование переменного тока

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.

схема диммера на симисторе

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.

симистор

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.

печатная плата для диммера

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.

сборка диммера

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

Что понадобится для работы?

Диммер представляет собой регулятор яркости, который позволяет поворотом ручки или нажатием клавиши изменить интенсивность света в комнате.

По типу регулировки мощности свечения они бывают:

  • резистивные;
  • трансформаторные;
  • полупроводниковые.

Первый вариант наиболее простой, но экономным его назвать нельзя, поскольку снижение яркости свечения не изменяет мощность нагрузки. Другие два куда более эффективны, но имеют и более сложную конструкцию.  В зависимости от принципа действия и будет зависеть то, какие детали включает в себя диммер. Чтобы не отвлекаться от работы  всем необходимым лучше запастись заранее.

Для рассматриваемых далее примеров вам пригодятся такие электронные элементы:

  • Симистор – представляет собой ключ в схеме, используется для открытия или запирания участка цепи от протекания электротока. Применяется в цепях с питающим напряжением в 220В, имеет три вывода – два силовых и один управляющий.
  • Тиристор – также устанавливается  в качестве ключа и переводится в устойчивое состояние, необходимое для работы схемы.
  • Микросхема – более сложный элемент электронной схемы со своей логикой и особенностью управления.
  • Динистор – также является полупроводниковым элементом, пропускающим электрический ток в двух направлениях.
  • Диод – однонаправленный полупроводник, который открывается от прямого протекания электротока и запирается от обратного.
  • Конденсатор – емкостной элемент, основная задача которого накопление нужной величины заряда на пластинах. Для изготовления самодельных диммеров лучше использовать неполярную модель.
  • Резисторы – представляют собой активное сопротивление, для диммеров используются в делителях напряжения и токозадающих цепях. В схемах пригодятся как постоянные, так и переменные резисторы.
  • Светодиоды – пригодятся для обеспечения световой индикации в диммере.

В зависимости от конкретной схемы и устройства диммера, будет зависеть и набор необходимых деталей, все из вышеперечисленного приобретать не нужно. Заметьте, что некоторые из них можно выпаять их старых телевизоров радиоприемников и прочих бытовых приборов, которые вами больше не используются. Далее рассмотрим примеры конкретных схем.

На симисторе

Такой диммер будет работать от напряжения сети 220В напрямую, схема отличается относительной простотой, поэтому собрать ее под силу даже начинающему радиолюбителю. Принцип регулирования напряжения в этом диммере заключается в отсекании определенного полупериода синусоиды, благодаря чему снижение электрического параметра приводит к реальной экономии электроэнергии.

Посмотрите на схему подключения, симистор – это электронный ключ, который управляется сигналами с динистора, включенного во времязадающую R — C цепочку.

Схема диммера на симисторе
Схема диммера на симисторе

Работа схемы заключается в следующем: после подключения фазы 220В к диммеру, на времязадающую цепочку C1 – R1 – R2 будет подано напряжение, так как динистор VS1 закрыт, ток протекает только через конденсатор и резисторы.

В зависимости от установленного поворотным резистором омического сопротивления будет зависеть и величина тока. От величины тока зависит и скорость заряда конденсатора  C1, при достижении нужной величины потенциала на котором произойдет открытие динистора.

Через цепь открывшегося динистора на симистор VS2 подается сигнал открытия, срабатывает ключ, пропускающий определенную часть полупериода к нагрузке. Ток удержания в симисторе не возникает, поэтому с разрядом конденсатора вся цепь переходит в исходное состояние вплоть до следующего полупериода, который откроет ключ и подаст на нагрузку потенциал.

Изменение синусоиды
Изменение синусоиды

Как видите, такая схема диммера осуществляет регулировку яркости «обрезая» форму синусоиды до определенного импульса, уменьшая и величину напряжения, и его действующее значение. В виду нестабильного колебания кривой такую модель светорегулятора однозначно можно подключать к лампам накаливания, поскольку они не восприимчивы к форме напряжения. Что касается светодиодных и люминесцентных моделей, их нужно тестировать на уже готовом диммере.

Чтобы изготовить такой диммер для практического использования, лучше взять печатную плату. Так как при стационарной установке при регулировании напряжения вам понадобится жесткое крепление к конструкции. Ее можно как заказать, так и изготовить самостоятельно.

Процесс сборки состоит из следующих этапов:

  • Перенесите эскиз на фольгированную плату, в местах монтажа соответствующих деталей сделайте разметку. Дорожки наведите нитрокраской и протравите плату диммера в хлорном железе.
Протравите плату
Протравите плату
  • В процессе травки плату нужно переворачивать, а после окончания, достаньте и полудите ее, промойте спиртом и просверлите отверстия для ножек.
Сделайте отверстия
Сделайте отверстия
  • Поместите ножки радиодеталей в просверленные отверстия под них.
Поместите ножки радиодеталей в отверстия
Поместите ножки радиодеталей в отверстия

Если вы разметили монтажные площадки, придерживайтесь данной разметки.

  • Разогрейте паяльник  и нанесите слой олова с обратной стороны платы диммера.
Припаяйте ножки радиодеталей
Припаяйте ножки радиодеталей
  • Протестируйте собранную конструкцию на лампе накаливания, если она работает как надо, можете собирать диммер в корпус.
Опробуйте работоспособность на лампе накаливания
Опробуйте работоспособность на лампе накаливания

На тиристорах

Такая модель диммера на тиристорах по принципу действия идентична предыдущему варианту, но вместо симистора в роли ключа выступают тиристоры. Из-за особенностей работы тиристора целесообразнее устанавливать такое электронное устройство для каждой полуволны синусоиды напряжения.

Пример схемы такого диммера приведен на рисунке ниже:

Схема регулятора на транзисторах
Схема регулятора на тиристорах

Начнем разбор работы схемы с положительного полупериода кривой напряжения – конденсатор C1 заряжается по цепи из токоограничивающих резисторов R3 — R4 — R5. Когда величина заряда достигнет порогового значения для динистора V3, он открывается и подает управляющий импульс на тиристор V1. В режиме ключа V1 начинает пропускать напряжение к нагрузке, выдавая определенный участок кривой напряжения.

При отрицательном полупериоде синусоиды V1 запирается, ток через него протекать не будет, а на конденсатор C2 через токозадающую цепь R1 – R2 — R5 будет поступать заряд, который со временем откроет динистор V4. Через него будет протекать ток на управляющий электрод тиристора V2, после открытия транзистора на нагрузку пойдет такая же часть полупериода синусоиды, но с противоположным знаком.

Такой регулятор мощности светового потока может использоваться не только для изменения яркости освещения ламп, но и для управления температурой нагрева паяльника и других устройств.

С использованием конденсаторов

Такой диммер работает только в качестве переключателя, который изменяет путь протекания тока, питающего нагрузку. Но и схема кнопочного диммера довольно проста и не потребует никаких специфических элементов.

Схема диммера на конденсаторе
Схема диммера на конденсаторе

Принцип его работы заключается в переведении переключателя SA1 в одно из трех возможных положений:

  • выключено – цепь полностью разорвана, лампа не горит или проходной выключатель выдает логический ноль в цепи;
  • закорочено на лампу – в цепи подключения диммера отсутствуют какие-либо элементы кроме электрической лампы (прибор освещения горит на полную мощность);
  • подключено через R – C цепь – выдает только определенный процент яркости освещения.

В зависимости от параметров резистора и емкостного элемента будут зависеть напряжение и яркость свечения. Этот диммер используется для регулировки освещения путем рассеивания части мощности в R – C цепи, поэтому никакой экономии от снижения вы не получите.

На микросхеме

В диммере, собранном на микросхеме, изменение величины напряжения происходит для потребителей на 12В – светодиодных лент, люминесцентных лам и прочего оборудования. Один из вариантов схемы приведен на рисунке ниже.

Схема диммера на микросхеме
Схема диммера на микросхеме

Как видите, управление может осуществляться и за счет датчика, подключенного к выводу 2, и посредством регулируемого резистора VR1.

Микросхема  с вывода 3 выдает управляющий сигнал через сопротивление R2 на базу транзистора VT1. Изменяя величину напряжения переменным резистором VR1, на выходе 3 микросхемы изменяется уровень потенциала, который увеличивает или уменьшает пропускную способность транзистора. При этом меняется и яркость светодиодов, если управление происходит светодиодными светильниками.

Источник: www.asutpp.ru


Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте, как обрабатываются ваши данные комментариев.