Самодельные светорегуляторы. часть четвертая. практические устройства на тиристорах

Для регулировки интенсивности освещения можно использовать специальные выключатели – диммеры. Они позволяют менять силу светового потока от максимуму до полного выключения.

Тем не менее, заводские диммеры обладают рядом недостатков, среди которых и довольно высокая стоимость.

Чтобы решить проблему, вы можете изготовить диммер своими руками на 12 и 220 Вольт, в зависимости от типа цепей, для которых вы собираетесь его использовать.

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.

Самодельные светорегуляторы. Часть четвертая. Практические устройства на тиристорахСхема 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.

Самодельные светорегуляторы. Часть четвертая. Практические устройства на тиристорахИзменение 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.

Самодельные светорегуляторы. Часть четвертая. Практические устройства на тиристорахПротравите плату

  • В процессе травки плату нужно
    переворачивать, а после окончания, достаньте и полудите ее, промойте спиртом и
    просверлите отверстия для ножек.

Самодельные светорегуляторы. Часть четвертая. Практические устройства на тиристорахСделайте отверстия

  • Поместите ножки радиодеталей в
    просверленные отверстия под них.

Самодельные светорегуляторы. Часть четвертая. Практические устройства на тиристорахПоместите ножки радиодеталей в отверстия

Если
вы разметили монтажные площадки, придерживайтесь данной разметки.

  • Разогрейте паяльник  и нанесите слой олова с обратной стороны
    платы диммера.

Самодельные светорегуляторы. Часть четвертая. Практические устройства на тиристорахПрипаяйте ножки радиодеталей

  • Протестируйте собранную конструкцию на
    лампе накаливания, если она работает как надо, можете собирать диммер в корпус.

Самодельные светорегуляторы. Часть четвертая. Практические устройства на тиристорахОпробуйте 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:

Самодельные светорегуляторы. Часть четвертая. Практические устройства на тиристорахСхема 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.

Самодельные светорегуляторы. Часть четвертая. Практические устройства на тиристорахСхема 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.

Самодельные светорегуляторы. Часть четвертая. Практические устройства на тиристорахСхема 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.

Видео варианты изготовления

Регулятор напряжения своими руками: простые самодельные схемы для повторения

Самодельные светорегуляторы. Часть четвертая. Практические устройства на тиристорах

Описание устройства

Регулятором напряжения называется электронный прибор, служащий для повышения или понижения уровня выходного сигнала, в зависимости от величины разности потенциалов на его входе. То есть это устройство, с помощью которого можно управлять значением мощности, подводимой к нагрузке. При этом регулировать подаваемый уровень энергии можно как на реактивной, так и активной нагрузке.

Самодельные светорегуляторы. Часть четвертая. Практические устройства на тиристорах

Использование реостата ограничено мощностью, которую можно через него пропустить. Так как при больших значениях тока или напряжения он начинает сильно нагреваться и в итоге перегорает, поэтому на практике применение реостата ограничено. Его используют в параметрических стабилизаторах, элементах электрического фильтра, усилителях звука и регуляторах освещённости небольшой мощности.

Разновидности приборов

По виду выходного сигнала регуляторы разделяют на стабилизированные и нестабилизированные. Также они могут быть аналоговыми и цифровыми (интегральными). Первые строятся на основе тиристоров или операционных усилителей.

Читайте также:  Инкрементальный энкодер и arduino: устройство, схема подключения, код

Их управление осуществляется путём изменения параметров RC цепочки обратной связи. Совместно с ними для повышения мощности применяются биполярные или полевые транзисторы.

Работа же интегральных устройств связана с использованием широтно-импульсной модуляции (ШИМ), поэтому в цифровой схемотехнике используются микроконтроллеры и силовые транзисторы, работающие в ключевом режиме.

При изготовлении самодельного регулятора напряжения могут быть использованы следующие элементы:

  • Самодельные светорегуляторы. Часть четвертая. Практические устройства на тиристорахрезисторы;
  • тиристоры или транзисторы;
  • цифровые или аналоговые интегральные микросхемы.

Первые два типа имеют несложные схемы и довольно просты к самостоятельной сборке. Их можно изготавливать без использования печатной платы с помощью навесного монтажа, в то время как импульсные регуляторы на основе микроконтроллеров требуют более обширных знаний в радиоэлектронике и программировании.

Характеристика регулятора

По своему виду приспособления могут изготавливаться в портативном или стационарном исполнении. Устанавливаются они в любом положении: вертикальном, потолочном, горизонтальном.

Устройства могут крепиться с использованием дин-рейки или встраиваться в различные блоки и приборы. Конструктивно регуляторы возможно изготовить как корпусными, так и без помещения в корпус.

К основным характеристикам устройств относят следующие параметры:

  1. Плавность регулировки. Обозначает минимальный шаг, с которым происходит изменение величины разности потенциалов на выходе. Чем он плавнее, тем точнее можно выставить значение напряжения на выходе.
  2. Самодельные светорегуляторы. Часть четвертая. Практические устройства на тиристорахРабочая мощность. Характеризуется значением силы тока, которое может пропускать через себя прибор продолжительное время без повреждения своих электронных связей.
  3. Максимальная мощность. Пиковая величина, которую кратковременно выдерживает устройство с сохранением своей работоспособности.
  4. Диапазон входного напряжения. Это значения входного сигнала, с которым устройство может работать.
  5. Диапазон изменяемого сигнала на выходе устройства. Обозначает значения разности потенциалов, которое может обеспечить устройство на выходе.
  6. Тип регулируемого сигнала. На вход устройства может подаваться как переменное, так и постоянное напряжение.
  7. Условия эксплуатации. Обозначает условия, при которых характеристики регулятора не изменяются.
  8. Способ управления. Выставление выходного уровня сигнала может осуществляться пользователем вручную или без его вмешательства.

Вам это будет интересно  Понятие заземления и заземляющего контура

Особенности изготовления

Изготовить регулирующее приспособление можно несколькими способами. Самый лёгкий -приобрести набор, содержащий уже готовую печатную плату и радиоэлементы, необходимые для сборки своими руками. Кроме них, набор содержит электрическую и принципиальную схему с описанием последовательности действий. Такие наборы называются KIT и предназначены для самых неопытных радиолюбителей.

Другой путь подразумевает самостоятельное приобретение радиокомпонентов и изготовление в случае необходимости печатной платы. Используя второй способ, можно будет сэкономить, но он занимает больше времени.

Существует множество схем разного уровня сложности для самостоятельного изготовления. Но чтобы сделать регулятор напряжения, кроме схемы, понадобится подготовить следующие инструменты, приборы и материалы:

  • Самодельные светорегуляторы. Часть четвертая. Практические устройства на тиристорахпаяльник;
  • мультиметр;
  • припой;
  • пинцет;
  • кусачки;
  • флюс;
  • технический спирт;
  • соединительные медные провода.

Если планируется собирать устройство, состоящее из 6 и более элементов, то целесообразно будет смастерить печатную плату. Для этого необходимо иметь фольгированный текстолит, хлорное железо и лазерный принтер.

Техника изготовления печатной платы в домашних условиях называется лазерно-утюжной (ЛУТ).

Её суть заключается в распечатывании печатной платы на глянцевом листе бумаги, и переносом изображения на текстолит с помощью проглаживания утюгом. Затем плату погружают в раствор хлорного железа.

В нём открытые участки меди растворяются, а закрытые с переведённым изображением формируют необходимые соединения.

При самостоятельном изготовлении прибора важно соблюдать осторожность и помнить про электробезопасность, особенно при работе с сетью переменного тока 220 В. Обычно правильно собранный регулятор из исправных радиодеталей не нуждается в настройке и сразу начинает работать.

Простые схемы

Для управления величиной выходного напряжения для слабо мощных устройств можно собрать простой регулятор напряжения на 2 деталях. Понадобится лишь транзистор и переменный резистор. Работа схемы проста: с помощью переменного резистора происходит индуцирование (отпирание транзистора).

Самодельные светорегуляторы. Часть четвертая. Практические устройства на тиристорах

При изменении сопротивления регулируется величина напряжения на выходе. В зависимости от типа транзистора изменяется и схема включения. Чем номинал переменного резистора будет меньше, тем регулировка будет плавней. Недостатком схемы является чрезмерный нагрев транзистора, поэтому чем больше будет разница между Uвх и Uвых, тем он будет сильнее нагреваться.

Такую схему удобно применять для регулировки вращения компьютерных вентиляторов или других слабых двигателей, а также светодиодов.

Симисторный вид

Для регулировки переменного напряжения используются симисторные регуляторы, с помощью которых можно управлять мощностью паяльника или лампочки. Собрав схему на недорогом и доступном симисторе BT136, можно изменять мощность нагрузки в пределах 100 ватт.

Для сборки схемы понадобится:

Наименование Номинал Аналог
Резистор R1 470 кОм
Резистор R2 10 кОм
Конденсатор С1 0,1 мкФ х. 400 В
Диод D1 1N4007 1SR35–1000A
Светодиод D2 BL-B2134G BL-B4541Q
Динистор DN1 DB3 HT-32
Симистор DN2 BT136 КУ 208

Самодельные светорегуляторы. Часть четвертая. Практические устройства на тиристорах

Несмотря на простоту, такая схема отлично справляется с регулировкой вольтажа нагревательных устройств, использующих вольфрамовую нить. Но так как такая схема не имеет обратной связи, использовать её для управления оборотами коллекторного электродвигателя нельзя.

Реле напряжения

Для автолюбителей важным элементом является устройство, поддерживающее напряжение бортовой сети в установленных пределах при изменении различных факторов, например, оборотов генератора, включении или выключении фар.

Использующиеся для этого приборы работают по одинаковому принципу – стабилизация напряжения путём изменения тока возбуждения.

Иными словами, если уровень сигнала на входе изменяется, то устройство уменьшает или увеличивает ток возбуждения.

Собранная схема своими руками реле-регулятора напряжения должна:

  • работать в широком диапазоне температур;
  • выдерживать скачки напряжения;
  • иметь возможность отключения во время запуска мотора;
  • обладать малым падением разности потенциалов.

Самодельные светорегуляторы. Часть четвертая. Практические устройства на тиристорах

Упрощённо принцип работы можно описать в следующем виде: при величине напряжения, превышающей установленное значение, ротор отключается, а при её нормализации запускается вновь. Основным элементом схемы является ШИМ стабилизатор LM 2576 ADJ.

Микросхема TC4420EPA предназначена для моментального переключения транзистора. С помощью резистора R3, конденсатора C1 и стабилитронов VD1, VD2 осуществляется защита микросхемы и полевого транзистора.

Резисторы R1 и R2 задают опорное напряжение для стабилизатора. DD1 управляет работой полевого транзистора и ротора. Диод D2 используется для ограничения управляющего напряжения.

Индуктивность L1 обеспечивает плавность разрядки ротора через диоды D4 и D5 при размыкании цепи.

Управляемый блок питания

Конструируя различные схемы, радиолюбители часто собирают источники напряжений. Спаяв регулятор постоянного напряжения своими руками, его можно будет использовать как управляемый блок питания в диапазоне от 0 до 12В.

Собираемый источник напряжения состоит из 2 частей: блока питания и параметрического регулятора напряжения. Первая часть изготавливается по классической схеме: понижающий трансформатор — выпрямительный блок.

Типом используемого трансформатора, выпрямительных диодов и транзистора определяется мощность устройства. Переменное напряжение сети понижается в трансформаторе до 11 вольт, после чего попадает на диодный мост VD1, где становится постоянным. Конденсатор C1 используется как сглаживающий фильтр.

Сигнал поступает на параметрический стабилизатор, состоящий из резистора R1 и стабилитрона VD2.

Самодельные светорегуляторы. Часть четвертая. Практические устройства на тиристорах

Параллельно стабилитрону подключён резистор R2, которым и изменяется уровень выходного напряжения. Транзисторы включены по упрощённой схеме эмиттерного повторителя, и при появлении на их переходах напряжения начинают работать в режиме усиления тока.

То есть сигнал, снятый с R2, поступает на выход прибора через транзисторы, которые снижают его значение на величину своего насыщения. Таким образом, чем больше подаётся на них напряжение, тем сильнее они открываются и больше мощности поступает на выход.

Этот регулируемый блок питания может работать с нагрузкой до трёх ампер, то есть обеспечивать мощность до 30 ватт. Если есть опыт, то схема паяется навесным монтажом с использованием проводов любого сечения.

Светорегуляторы. Разновидности тиристоров

В
статье рассказано об использовании
тиристоров, приведены простые и наглядные
опыты для изучения принципов их работы.
Также даны практические указания по
проверке и подбору тиристоров.

Самодельные
светорегуляторы

 Несмотря
на разнообразие и наличие в продаже
таких устройств можно собрать
светорегулятор по достаточно простой
любительской схеме.

К
тому же светорегулятор вовсе
не обязательно должен регулировать
свет, можно приспособить его, например,
к паяльнику. В общем, применений
предостаточно, готовое устройство может
всегда пригодиться.

  • Практически
    все подобные устройства выполнены с
    применением тиристоров, о которых стоит
    рассказать отдельно, ну хотя бы вкратце,
    чтобы принцип действия тиристорных
    регуляторов
     был
    ясен и понятен.
  • Кое-
    что давайте повторим!
  • Разновидности
    тиристоров

Название тиристор подразумевает
под собой несколько разновидностей,
или как принято говорить, семейство
полупроводниковых приборов. Такие
приборы представляют собой структуру
из четырех p и n слоев, образующих три
последовательных p-n (p-n буквы латинские:
от positive и negative) перехода.

Рис.
1. Тиристоры

Если
от крайних областей p n сделать выводы,
получившийся прибор называется диодным
тиристором, по-другому динистор.
Он и внешним видом похож на диод серии
Д226 или Д7Ж, только диоды имеют всего
лишь один p-n переход. Конструкция и схема
динистора типа КН102 показана на рисунке
2.

Читайте также:  Нужен ли проект электрической сети при ремонте квартиры?

Там
же показана и схема его включения. Если
сделать вывод еще от одного p-n перехода,
то получится триодный тиристор, называемый
тринистором.

В одном корпусе может
находиться сразу два тринистора,
включенных встречно – параллельно.

Такая конструкция называется симистором
и предназначена для работы в цепях
переменного тока, поскольку может
пропускать как положительные, так и
отрицательные полупериоды напряжения.

Рисунок
2. Внутреннее устройство и схема включения
диодного тиристора КН102

Вывод
катода, область n, соединен с корпусом,
а вывод анода через стеклянный изолятор
соединен в областью p, как показано на
рисунке 1. Там же показано включение
динистора в цепи питания.

 В
цепь питания последовательно с динистором
обязательно должна быть включена
нагрузка
,
так же как если бы это был обычный диод.

На рисунке 3 показана вольт — амперная
характеристика динистора.

Рисунок
3. Вольт — амперная характеристика
динистора

Из
этой характеристики видно, что напряжение
к динистору может быть приложено как в
обратном направлении (на рисунке в
нижней левой четверти), так и в прямом,
как показано в правой верхней четверти
рисунка. В обратном направлении
характеристика похожа на характеристику
обычного диода: через прибор протекает
незначительный обратный ток, практически
можно считать что и нет никакого тока.

Больший
интерес представляет прямая ветвь
характеристики. Если на динистор подать
напряжение в прямом направлении и
постепенно его увеличивать, то ток через
динистор будет невелик, и изменяться
будет незначительно. Но лишь до тех пор,
пока не достигнет определенного значения,
называемого напряжением включения
динистора. На рисунке это обозначено
как Uвкл.

При
этом напряжении во внутренней
четырехслойной структуре происходит
лавинообразное увеличение тока, динистор
открывается, переходит в проводящее
состояние, о чем свидетельствует участок
с отрицательным сопротивлением на
характеристике.

Напряжение участка
катод – анод резко уменьшается, а ток
через динистор ограничивается только
лишь внешней нагрузкой, в данном случае
сопротивлением резистора R1.

Главное,
чтобы ток был ограничен на уровне не
выше предельно допустимого, который
оговаривается в справочных данных.

Предельно
допустимый ток или напряжение, это та
величина, при которой гарантируется
нормальная работа прибора в течение
длительного времени.

Причем следует
обратить внимание на то, чтобы предельно
допустимого значения достигал лишь
один из параметров: если прибор работает
в режиме предельно допустимого тока,
то рабочее напряжение должно быть ниже,
чем предельно допустимое.

В противном
случае нормальная работа полупроводникового
прибора не гарантируется. К достижению
предельно допустимых параметров
специально, конечно, стремиться не надо,
но уж если так получилось…

Этот
прямой ток через динистор будет протекать
до тех пор, пока каким — либо образом
динистор будет выключен. Для этого
необходимо прекратить прохождение
прямого тока.

Это можно сделать тремя
способами: разомкнуть цепь питания,
замкнуть накоротко динистор при помощи
перемычки (весь ток пройдет через
перемычку, а ток через динистор будет
равен нулю), или изменить на противоположную
полярность питающего напряжения.

Такое
получается если питать динистор и
нагрузку переменным током. Такие же
методы выключения и у триодного тиристора
– тринистора.

Маркировка
динисторов

Она
состоит из нескольких букв и цифр,
наиболее распространены и доступны
отечественные приборы серии КН102 (А,Б…И).
первая буква К, говорит о том, что это
кремниевый полупроводниковый прибор,
Н что это динистор, цифры 102 номер
разработки, а вот последняя буква
определяет напряжение включения.

Весь
справочник тут не поместится, однако
следует отметить, что КН102А имеет
напряжение включения 20В, КН102Б 28В, а
КН102И уже целых 150В.

При последовательном
включении приборов напряжение включения
складывается, например два КН102А дадут
в сумме напряжение включения 40В.

Динисторы
выпускавшиеся для оборонной промышленности
вместо первой буквы К имеют цифру 2. Это
же правило используется и в маркировке
транзисторов.

Такая
логика работы динистора позволяет на
его базе собирать достаточно простые
генераторы импульсов
.
Схема одного из вариантов показана на
рисунке 4.

Рисунок
4. Генератор на динисторе

Принцип
работы такого генератора достаточно
прост: выпрямленное диодом VD1 сетевое
напряжение через резистор R1 заряжает
конденсатор C1, и как только напряжение
на нем достигнет напряжения включения
динистора VS1, последний открывается, и
конденсатор разряжается через лампочку
EL1, которая дает кратковременную вспышку,
после которой процесс повторяется
сначала. В реальных схемах вместо
лампочки может устанавливаться
трансформатор, с выходной обмотки
которого могут сниматься импульсы,
используемые для каких-либо целей,
например, в качестве открывающих
импульсов.

Диммер: что это такое — 17 схем разных устройств

Светорегулятор или диммер – это переключатель мощности и регулятор интенсивности освещения. По сути, его конструкция похожа на выключатель, только еще с функциями контроля яркости. Это одновременно и экономия электроэнергии, и увеличение срока службы осветительных приборов. Одна из областей применения диммера – система умный дом.

Диммерный блок состоит из нескольких каналов, объединенных в корпусе (их число может варьироваться от 1 до 24). Конструкция диммеров может быть различной:

  • Настенная (аналог стационарных выключателей);
  • Рэковая (монтируется в рэковую стойку)
  • Подвесная (располагают возле источников освещения.

Как правило, в настенном блоке 12-24 канала (на 1 канал допустимая нагрузка 1-3 кВт), в рэковом – 12 каналов (нагрузка 2-5 кВт), в подвесном – 4 канала (1-3 кВт).

Какие бывают диммеры

Первоначально такие электрические приборы могли управляться только механическим воздействием, и основной функцией их было лишь изменение яркости источников светового потока, с развитием современных технологий, светорегуляторы диммеры вышли на совершенно новый уровень. Современные диммеры — это многофункциональные устройства предназначенные для ряда действий:

  Можно ли сделать сварочный электрод своими руками?

  1. Изменение яркости освещения;
  2. Плавное отключение или же включение освещения;
  3. Создание эффекта присутствия путём включения освещения тогда когда хозяев нет дома длительное время;
  4. Поддержание нескольких режимов затемнения или мигания;
  5. Акустическое управление.

Диммер для светодиодных ламп 220в и других устанавливается как одиночный регулятор, или выключатель освещения, так и групповой. Все существующие диммеры можно разделить на две основные группы по системе управления:

  • Механические поворотно-нажимные (регулировка осуществляется или вращением колеса яркости или же кнопками);
  • Электронные.

В свою очередь, электронные приборы для регулировки освещённости делятся на:

  1. Сенсорные — управление происходит от лёгкого прикосновения к сенсорному экрану. Зачастую оборудован цифровым индикатором, показывающим уровень яркости, выдаваемый источником света, в процентном соотношении;
  2. С пультом ДУ (дистанционного управления). Такой пульт функционирует по радиоканалу или же по инфракрасному каналу. Радиус действия радиоуправления до 100-м, что позволяет выполнять манипуляции с освещением даже с улицы. Инфракрасная связь работает только с расстояния прямой видимости;
  3. Управление с помощью Wi-fi. Данная система широко используется в организации так называемого умного дома. Цена его достаточно велика, но зато даёт возможность управлять освещением в помещении или придомовой территории с помощью телефона, ноутбука, или же планшета. То есть с любой точки земного шара где есть интернет, а что такое всемирная сеть уже известно всем. Данные устройства могут также участвовать в процессе управления не только освещения, но и другими электроприборами, без регулировки мощности.

Подключение диммера к различным источникам света

Что нужно знать о подключении диммера

Для создания современного освещения используются три основные типа источников светового излучения:

  • Лампа накаливания (лампа «Ильича»);
  • Газоразрядная, внутри колбы находится газ высокого или же низкого давления;
  • Светоизлучающий прибор на основе полупроводникового прибора — светодиода.

Регулировка яркости лампы накаливания считается самой простой и может быть выполнена просто на основе переменного сопротивления или же потенциометра, так как для включения такой лампы не требуется пускорегулирующее устройство или преобразователь напряжения. Подключается резистор последовательно с лампой.

Недостатки системы в больших токах, проходящих через него, из-за чего ухудшается контакт регулировочного сопротивления.

Этот способ изменяет ток в цепи лампы, однако можно менять и напряжение для этого можно, конечно, использовать автотрансформатор, но это будет очень некомпактное устройство и поэтому рассматривается только теоретически.

Люминесцентные или же другие газоразрядные источники света требуют для своей работы и запуска специальные устройства ЭПРА. Здесь уже осуществляется комплексный подход к регулировке, то есть происходит совмещение электронного пускорегулирующего устройства и диммера в одном комплекте.

Это же и касается регулировки яркости энергосберегающих ламп, так как, по сути, это — те же самые люминесцентные лампы только компактные.

Некоторые газоразрядные лампы имеют ограничивающий порог при диммировании, который не превышает 50%, из-за недостаточного напряжения для поддержания электрического заряда в лампе.

Регулировка свечения светодиодной лампы выполняется путём регулировки и изменения широтно-импульсной модуляции (ШИМ), при которой питание светодиода осуществляется импульсным током.

Поэтому перед тем как ток регулировать его нужно сразу преобразовать с переменного в постоянный.

Существуют также специальные светодиодные лампы для диммеров, которые нетребовательны к способу регулировки и к самому устройству.

При покупке любого светильника с любым источником света, и диммера к нему, стоит проконсультироваться с продавцом в магазине, желательно также проверить его подключением к сети и увидеть своими глазами что всё исправно работает. Так как профессионализм продавцов может оказаться не соответствующим.

История разработки

В XIX веке Йоханн Поггендорф, немецкий ученый, изобрел резистор переменного типа, или реостат: устройство предназначалось для изменения силы тока и напряжения в электроцепи посредством регулировки сопротивления. Такой резистор можно считать первой разновидностью диммера для изменения света: чтобы понизить яркость, требуется уменьшить напряжение. Минусом конструкции является повышенный нагрев и небольшой уровень КПД.

Уже в XX веке были разработаны автотрансформаторы: их отличает повышенный коэффициент полезного действия, стабильное напряжение во всем диапазоне. Тем не менее, эти устройства имеют немалые размеры и вес, стоят дорого.

Наиболее практичное решение – электронные диммеры: они компактны, легки в управлении, надежны. Именно эта разновидность получила наибольшее распространение. Популярный вариант исполнения – выключатель, оснащенный регулятором освещения.

Такое устройство универсально и имеет обширный спектр применения.

Как устроен диммер

Дистанционное управление яркостью света

Если что такое диммер понятно, то стоит теперь рассмотреть диммер для газоразрядных ламп и диммер для светодиодов.

Светодиод — это полупроводниковый прибор, который питается только от сети постоянного напряжения, поэтому для выпрямления его нужен драйвер (блок питания), который уже встроен в обычную светодиодную лампу.

Регулировка или диммирование светодиодного светильника ни в коем случае не снижает показатели его продолжительности бесперебойной работы, и при этом возможно уменьшение затрат на электроэнергию.

Диммеры, работающие на основе ШИМ достаточно компактны и эффективны. Отлично реализовываются на микроконтроллерах, это снабжает устройство дополнительными полезными функциями.

То есть человеку не знакомому с электроникой нужно понимать, что не все светодиодные ламп можно регулировать через обычный регулятор, нужен специальный диммер конкретно для этого устройства.

Или же источник на основе светодиода с возможность подключения к обычному самому распространённому диммеру.

Устройство светорегулятора

Рассмотреть стандартную схему устройства регулятора проще всего на примере поворотного вариатора, конструкция которого характеризуется простотой исполнения, но может отличаться качеством сборки и количеством комплектующих элементов.

  Почему болят глаза после сварки: что с этим делать?

  • Мощность симистора должна быть выше нагрузки на 20–50%
  • Схема симисторного регулятора, как правило, одинаковая, а основное отличие представлено наличием некоторых дополнительных элементов, обеспечивающих более устойчивую работу в условиях низкого выходного напряжения.
  • Симистор должен сохранять работоспособность при напряжении 400 В

Реальная схема диммера указана с учётом отличий некоторых параметров в приборах, которые выпускаются разными производителями. При этом симисторы могут быть любыми, но напрямую зависят от показателей мощности нагрузки.

На величину резисторов и конденсаторов оказывают влияние начальная и конечная точки зажигания.

Диммер для светодиодных лент

Как сделать диммер для паяльника

Светодиодные ленты рассчитаны на напряжение 12 вольт, поэтому при подключении к сети 220 вольт помимо регулятора яркости к нему должен прилагаться и понижающий блок питания.

Ленты прекрасно регулируются специальными устройствами которых на рынке современной аппаратуры можно найти несколько сотен. При этом яркость ленты регулируется почти с нуля и почти всегда дистанционно на основе или радиосигнала или же инфракрасного.

С помощью светодиодной ленты даже простая настольная лампа или люстра может стать шедевром.

Сфера использования

Применение светорегуляторов имеет весьма широкое распространение:

  • жилые помещения, где требуется понижать яркость лампочек в определенные часы (например, спальня, детская комната);
  • технические и коммерческие залы, в которых на ночь не выключают свет, но снижают степень освещенности, переводя систему в энергосберегающий режим;
  • комнаты, где изменение светового потока позволяет сделать акцент на каком-либо предмете, зонировать помещение, визуально расширить или, напротив, уменьшить свободное пространство.

Современные автоматические диммеры нередко используются при организации общественных и личных праздников. Они незаменимы в обустройстве освещения клубов, концертных площадок, выставок.

Схема подключения и как работает диммер

Стоит заметить что данная принципиальная схема работает только с диммируемыми светодиодными лампами. При вращении регулятора переменного резистора меняется ток в цепи управления симистора, за счёт чего и происходит регулировка переменного напряжения, подводимого в светодиодной лампе.

Если вы используете светодиодные светильники потолочные то весь механизм регулировки конструируется в выключателе или рядом с ним.

Принцип действия

Основным элементом светорегулятора является ключ, он же переключатель, работа которого регулируется тиристорным или симисторным аппаратом. Для понижения яркости требуется подача тока с обрезанной синусоидальной формы, для этого используется тиристор, отсекающий передний либо задний фронт. Выбор способа управления зависит от типа лампы:

  • для компактных люминесцентных лампочек и устройств пониженного напряжения используются электромагнитные трансформаторы с регулировкой по переднему фронту;
  • для галогенных и светодиодных ламп применяют электронные регуляторы с изменением напряжения по заднему фронту.

Кроме того, схема светорегуляторов включает компоненты, защищающие приспособление от перегрева и повреждения при коротком замыкании. Для снижения электромагнитных искажений систему дополняют емкостными индуктивными фильтрами либо подключают специальный дроссель.

Как выбрать диммер для светодиодных светильников и ламп

Если рассматривать уже готовые диммеры для светодиодных ламп, нужно сразу обратить внимание на саму упаковочную коробку для неё.

Если указано при покупке что диммируемые светодиодные светильники имеют данную функцию, значит, её можно подключать без проблем и к обычному светорегулятору для ламп накаливания. Главное, выбирать чтобы мощность лампы соответствовала мощности регулятора.

Хуже и сложнее обстоят дела с недимируемыми источниками света на основе светодиода.

Регулировка яркости возможна только специальными устройствами, сделанными или вручную или же специально приобретаемыми в магазине, однако, цена их достаточно велика, поэтому лучше пойти по простому пути и выбрать лампу, на упаковке которой конкретно указано, что она имеет возможность подключения и регулировки через обычный диммер.

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.

  1. Посмотрите на схему подключения, симистор – это электронный ключ, который управляется сигналами с динистора, включенного во времязадающую R — C цепочку.
  2. Схема диммера на симисторе
  3. 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

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

  • В процессе травки плату нужно переворачивать, а после окончания, достаньте и полудите ее, промойте спиртом и просверлите отверстия для ножек.

Сделайте отверстия

  • Поместите ножки радиодеталей в просверленные отверстия под них.

Поместите ножки радиодеталей в отверстия

Если вы разметили монтажные площадки, придерживайтесь данной разметки.

Добавить комментарий

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

Adblock
detector