Диммер для ламп накаливания 220в схема

Устройство и схема диммера

В этой статье рассмотрим устройство, которое продается в магазинах электротоваров, как регулятор яркости ламп накаливания. Речь идет о диммере. Название “диммер” произошло от английского глагола “to dim” – темнеть, становиться тусклым. Иначе говоря, диммером можно регулировать яркость лампы. При этом замечательно то, что и потребляемая мощность уменьшается пропорционально.

Простейшие диммеры имеют одну поворотную ручку для регулировки, и два вывода для подключения, и используются для регулировки яркости ламп накаливания и галогенных ламп. В последнее время появились диммеры и для регулировки яркости люминесцентных ламп.

Ранее для регулировки яркости ламп накаливания использовались реостаты, мощность которых была не меньше мощности нагрузки. При чем при понижении яркости оставшаяся мощность никак не экономилась, а рассеивалась бесполезно в виде тепла на реостате. При этом никто не говорил о экономии, её просто не было. А использовались такие устройства там, где действительно было нужно только регулировать яркость – например, в театрах.

Так было до появления замечательных полупроводниковых приборов – динистора и симистора (симметричного тиристора). Смотрите: Как устроен и работает симмистор. В англоязычной практике приняты другие названия – диак и триак. На основе этих деталей и работают современные диммеры.

Подключение диммера

Схема включения диммера до невозможности простая – проще не придумаешь. Он включается так же, как и обычный выключатель – в разрыв цепи питания нагрузки, то есть лампы. По установочным габаритам и креплению диммер идентичен выключателю. Поэтому установить его можно так же, как выключатель – в монтажную коробку, и установка диммера не отличается от установки обычного выключателя (Как заменить выключатель освещения). Единственное условие, которое предъявляет производитель – соблюдать подключение выводов к фазе и к нагрузке.

Все диммеры, которые сейчас есть в продаже, можно разделить на 2 группы – поворотные, или роторные (с регулятором – потенциометром) и электронные, или кнопочные, с управлением с помощью кнопок.

При регулировании (диммировании) ручкой потенциометра яркость зависит от угла поворота. Кнопочный диммер в смысле гибкости управления более гибок. Можно подключить несколько кнопок в параллель, и управлять диммером из любого количества мест. Конечно, это теоретически, на практике количество мест управления ограничивается 3-4, а максимальная длина проводов – около 10 метров, причем схема может быть критична к помехам и наводкам. Поэтому надо строго следовать рекомендациям производителя по монтажу.

Существует также дистанционные диммеры, управляемые по радио- или инфракрасному каналу. Смотрите: Дистанционное управление освещением.

Цена у диммеров с регулятором и с кнопками отличается на порядок, ведь кнопочный диммер (например, диммер Legrand) как правило собран с применением микроконтроллера. Поэтому гораздо более распространены поворотные диммеры, которые мы и рассмотрим ниже.

Устройство и схема поворотного диммера

Устройство поворотного диммера весьма простое, но может отличаться у разных производителей. При этом основная разница – в качестве сборки и комплектующих.

Схема симисторных регуляторов в основном везде одинакова, отличается только наличием дополнительных деталей для более устойчивой работы на низких “выходных” напряжениях и для плавности регулирования.

Упрощенная схема диммера

Принцип действия схемы диммера таков. Чтобы лампа загорелась, надо чтобы симистор пропустил через себя ток. Это случится, когда между электродами симистора А1 и G появится определенное напряжение. Вот как оно появляется.

При начале положительной полуволны конденсатор начинает заряжаться через потенциометр R. Понятно, что скорость заряда зависит от величины R. Иными словами, потенциометр меняет фазовый угол. Когда напряжение на конденсаторе достигнет величины, достаточной для открытия симистора и динистора, симистор открывается.

Иначе говоря, его сопротивление становится очень мало, и лампочка горит до конца полуволны. 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.

В итоге получается, что напряжение на активной нагрузке представляет собой “обрубки” отрицательных и положительных полуволн, которые следуют друг за другом с частотой 100 Гц. На низкой яркости, когда лампа питается совсем короткими “кусочками” напряжения, заметно мерцание. Чего совсем не скажешь про реостатные регуляторы и регуляторы с преобразованием частоты.

Схема поворотного диммера

Вот так выглядит реальная схема регулятора яркости (диммера). Параметры элементов указаны с учетом разброса у разных производителей, но суть от этого не меняется. Симисторы в практической схеме можно ставить любые, в зависимости от мощности нагрузки. Напряжение – не ниже 400 В, поскольку мгновенное напряжение в сети может достигать 350 В.

От величины конденсаторов и резисторов зависит начальная-конечная точки зажигания, стабильность горения лампы. При минимальном сопротивлении поворотного резистора R1 будет минимальное горение лампы.

При большом желании диммер можно попробовать сделать самостоятельно. Существует большое количество различных схем самодельных диммеров разного уровня сложности. Более подробно со схемами самодельных диммеров можно познакомится в цикле статей Бориса Аладышкина про самодельные светорегуляторы – Как сделать диммер своими руками.

Как отремонтировать диммер

В заключении – несколько слов про ремонт диммеров. Чаще всего причиной поломки может быть превышение максимально допустимой нагрузки либо короткое замыкание в нагрузке. В результате, как правило, выходит из строя симистор. Симистор можно заменить, открутив радиатор и выпаяв симистор из платы. Лучше сразу ставить мощный, на более высокий ток и напряжение, чем сгоревший. Также бывает выходит из строя регулятор, либо нарушается монтаж.

Диммер можно использовать как регулятор напряжения, подключая через него любую активную нагрузку – лампу накаливания, паяльник, чайник, утюг. Но главное – мощность диммера (другими словами – максимальный ток симистора) должна соответствовать нагрузке.

Как сделать диммер на 12 и 220 В своими руками?

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.

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

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.

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

Припаяйте ножки радиодеталей

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

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 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

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

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.

Схема диммера для светодиодных ламп на 220В

Регулировать яркость освещения в комнате, где установлена люстра с несколькими лампами накаливания, не представляет труда. Берем выключатель на несколько кнопок и при необходимости включаем либо выключаем часть ламп.

Даже если люстра рассчитана на одну лампу, ее яркость можно изменять в широких пределах увеличивая либо уменьшая подаваемое напряжение. Светодиод работает в очень узком диапазоне напряжения и при его снижении просто гаснет.

Для изменения яркости светодиодных ламп используют диммер, представляющий собой ШИМ-контроллер (контроллер с широтно-импульсной модуляцией мощности).

Принцип широтно-полюсной модуляции (ШИМ)

Изменения мощности питающего напряжения при применении шим-контроллера обеспечивается благодаря подаче на коммутирующий элемент (в случае со светодиодами – полевой транзистор, симистор либо динистор) сигналов с изменяющейся скважностью.

S=T/T1, где Т – период импульсов, Т1 – период положительного фронта.

В ШИМ-контроллере импульсы следуют с постоянной частотой, изменяется лишь длительность пауз.

Ниже представлена принципиальная схема ШИМ-контроллера:

Увеличение ширины импульса увеличивает время поступления тока через транзистор к нагрузке, следовательно, и пропускаемый ток. Частота следования импульса значительно выше той, которую способен уловить глаз, обычно 100-200Гц, потому мерцания светодиодов мы не ощущаем. Преимущество регуляторов нагрузки на основе ШИМ-контроллеров, значительно более высокий КПД сравнительно с резистивными, поскольку избыточная нагрузка гасится, а не потребляется.

Подключение диммера в схему питания светодиодной лампы

Существует два варианта подключения:

1. Схема подключения перед драйвером питания, когда диммируется переменное напряжение;
2. Подключение после драйвера питания, с ШИМ-регуляцией постоянного напряжения.

Промышленные варианты диммеров для светодиодных ламп

Тип управления диммером:

Диммер, монтируемый вместо выключателя, с пультом дистанционного управления. Обычно устанавливаются при переоборудовании обыкновенного освещения лампами накаливания на светодиодные ленты.

Диммер, устанавливаемый перед драйвером питания светодиодов на дистанционном управлении с инфракрасным управлением.

Образец с управлением через радиоканал. В отличие от инфракрасного передатчика, такой пульт способен включить освещение даже с улицы.

Выпускают образцы с механическим либо сенсорным управлением. Есть даже модели, позволяющие управлять освещением с помощью смартфона через WiFi.

Основной недостаток всех устройств – достаточно высокая цена.

Если у вас нет желания переплачивать за ненужные функции, изготовить диммер для светодиодных ламп 220в своими руками совсем не сложно.

Собираем диммер своими руками

Схема на симисторах:

В этой схеме задающий генератор построен на двух симисторах, триаке VS1 и диаке VS2. После включения схемы конденсаторы начинают заряжаться через резисторную цепочку. Когда напряжение на конденсаторе достигает напряжения открытия симистора, через них начинает течь ток, а конденсатор разряжается. Чем меньше сопротивление резистора, тем быстрее заряжается конденсатор, тем меньше скважнось импульсов.

Изменение сопротивления переменного резистора регулирует глубину стробирования в широком диапазоне. Такую схему можно использовать не только для светодиодов, но и для любой сетевой нагрузки.

Подключение диммера в качестве выключателя

Схема подключения к сети переменного тока:

Диммер на микросхеме N555

Микросхема N555 представляет собой аналогово-цифровой таймер. Важнейшее ее преимущество – способность работать в большом диапазоне питающего напряжения. Обыкновенные микросхемы с TTL логикой работают от 5В, а логическая единица у них – 2,4В. КМОП серии более высоковольтные.

Но схема генератора с возможностью изменения скважности получается достаточно громоздкая. Так же у микросхем со стандартной логикой повышение частоты уменьшает напряжение выходного сигнала, что не даёт возможность коммутировать мощные полевые транзисторы и подходит лишь для небольших по мощности нагрузок.

Таймер на микросхеме N555 идеально подходит для шим-контроллеров, поскольку одновременно позволяет регулировать и частоту, и скважность импульсов. Напряжение на выходе составляет около 70% напряжения питания, за счёт чего ей можно управлять даже мосфетовскими полевыми транзисторами с током до 9А. При крайне низкой стоимости используемых деталей затраты на сборку составят 40-50 рублей.

А эта схема позволит управлять нагрузкой на 220В с мощностью до 30 Вт:

Микросхему ICEA2A после небольшой доработки можно безболезненно заменить менее дефицитной N555. Затруднение может вызвать необходимость самостоятельной намотки трансформатора. Мотать обмотки можно на обычном Ш-образном каркасе от старого перегоревшего трансформатора на 50-100Вт. Первая обмотка — 100 витков эмалированного провода диаметр 0.224мм. Вторая обмотка — 34 витка проводом 0.75мм (площадь сечения допустимо уменьшить до 0.5мм), третья обмотка – 8 витков проводом 0.224 – 0.3мм.

Диммер на тиристорах и динисторах

Светодиодный диммер 220В с нагрузкой до 2А:

Это двухмостовая полуволновая схема состоит их двух зеркальных каскадов. Каждая полуволна напряжения проходит через свою цепочку тиристор-динистор. Глубина скважности регулируется переменным резистором и конденсатором.

При достижении определённого заряда на конденсаторе он открывает динистор, через который течёт ток на управляющий тиристор. При смене полярности полуволны процесс повторяется во второй цепочке.

Диммер для светодиодной ленты

Схема диммера для светодиодной ленты на интегральном стабилизаторе серии КРЕН.

В классической схеме подключения стабилизатора напряжения, значение стабилизации задается резистором, подключённым к управляющему входу. Добавление в схему конденсатора С2 и переменного резистора превращает стабилизатор в некое подобие компаратора.

Преимущество схемы в том, что она совмещает сразу и драйвер питания и диммер, поэтому подключение не требует дополнительных цепей. Недостаток – при большом количестве светодиодов на стабилизаторе будет значительное тепловыделение, что требует установки мощного радиатора.

Как подключить диммер к светодиодной ленте зависит от задач диммирования. Подключение перед драйвером питания светодиодов позволит регулировать только общую освещённость, а если собрать несколько диммеров для светодиода своими руками и установить их на каждый участок светодиодной ленты уже после блока питания, появится возможность регулировать зональное освещение.

«Диммер» с фиксированным уровнем яркости

Номинал резисторов 100-500 кОм, мощность 1-2 Вт.

Это даже не димер, поскольку ШИМ контроллера тут и близко нет. Но идеально подойдет для тех, кто взял первый раз в руки паяльник.

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.