Диммер на Arduino для регулировки переменного тока

В современных домохозяйствах большинство устройств (лампочки, телевизоры, кондиционеры и т.д.) запитываются от напряжения переменного тока. Мы можем управлять включением и выключением этих устройств с помощью платы Arduino и реле, эти способы управления домашними электронными устройствами рассматривались на нашем сайте в проектах автоматизации дома. Но если нам нужно не просто управлять процессами включения/выключения устройств, а нужно еще, к примеру, регулировать яркость свечения лампы или частоту вращения вентилятора, то здесь нам необходимо использовать методы управления фазами и статические переключатели наподобие симисторов (TRIAC) для управления фазами напряжение переменного тока.

В данной статье мы рассмотрим создание регулятора силы света (диммера, dimmer) лампы переменного тока на основе платы Arduino и симистора. Для переключения режимов лампы переменного тока мы будем использовать симистор (TRIAC) – быстродействующий электронный переключатель, наиболее хорошо подходящий для проектов подобного вида.

На нашем сайте вы можете также посмотреть проекты, в которых использовалась регулировка силы света:

регулятор силы свечения светодиода на микроконтроллере AVR ATmega32;
автоматическое управление яркостью свечения светодиода с помощью Arduino;

Методика обнаружения перехода через ноль

Для управления напряжением переменного тока первое, что мы должны уметь делать – это обнаруживать переходы через ноль сигнала переменного тока. Следовательно, в каждый момент времени, когда этот сигнал переходит через ноль, мы должны переключать симистор. Момент перехода через ноль сигнала переменного тока показан на следующем рисунке.

Принцип работы симистора

Симистор (симметричный триодный тиристор, в англ. TRIAC) представляет собой переключатель переменного тока с тремя выводами, который можно переключить при помощи подачи отпирающего импульса на его управляющий вывод (затвор). Но в отличие от других подобных переключателей, которые проводят ток в одном направлении, симистор может управлять током в обоих направлениях. В нашем проекте мы будем использовать симистор BT136.

Принцип управления симистора переменным током показан на следующем рисунке.

Как показано на рисунке, мы можем переключать, к примеру, симистор на угле 90 градусов при помощи подачи отпирающего импульса на его управляющий вывод. В этом случае мы будем подавать ток на лампу только в половине времени положительной полуволны сигнала (на графике время t1), соответственно, лампа будет гореть вполовину мощности. Уменьшая или увеличивая это время мы можем заставить лампу гореть ярче или тусклее.

Частота сигнала переменного тока в нашей сети составляет 50 Гц, соответственно, период сигнала равен 1/f =20 миллисекунд. Значит, половина периода будет равна 10 мс. Поэтому мы можем изменять время t1 на приведенном графике для управления яркостью свечения лампы переменного тока в диапазоне от 0 до 10 мс (10000 мкс).

Теоретическая часть и схема

На рисунке показана синусоидальная волна сети с частотой 50 Гц. Для построения диммера важны точки пересечения нуля (точки, где волна меняет свою полярность). Чтобы зафиксировать эти точки, надо использовать детектор пересечения нуля.

Рисунок 1. Сетевая синусоида (зеленые стрелки показывают точки пересечения нуля)

На рисунке далее приведена принципиальная схема всего регулятора мощности переменного тока.

Рисунок 2. Принципиальная схема цифрового диммера переменного тока

Элементы R1, R2, IC1, D1 и C3 создают схему детектора пересечения нуля. Он предназначен для обеспечения надлежащей оптоизоляции сетевого напряжения. Таким образом получаем сигнал, который можно безопасно подключить к входам и выходам Arduino. Далее показан выходной сигнал детектора пересечения нуля (вывод 4 микросхемы IC1). Согласно спецификации TLP521-1 это микросхема состоящая из фототранзистора, оптически связанного с инфракрасным излучающим диодом на основе арсенида галлия. Конечно, можно использовать и другие аналогичные оптопары.

Рисунок 3. Выходной сигнал цепи детектора пересечения нуля

Итак, тут будем использовать импульс пересечения нуля в качестве триггера для главной цепи управления. Это легче понять, просмотрев код Arduino и выходную волну. Радиоэлемент IC3 — тиристор BT138. Нагрузка включена последовательно с тиристором и линией переменного тока, поэтому он определяет количество энергии, которое должно быть подано на нагрузку.

Внимание: монтажное основание BT138, что используется для крепления радиатора, подключено к контакту 2. Вы не должны касаться радиатора или прикручивать его к металлическому корпусу!

Радиодетали R4, R5 и C2 реализуют схему демпфирования для IC2, а C1 и R7 создают схему демпфирования для IC3. Эти детали помогают устройству быть совместимым с различными типами нагрузок, такими как индуктивные. Оптрон IC2 является компонентом обеспечивающим надлежащую гальваническую развязку между цифровой стороной и линией переменного тока 220 В. Выбранный тип — MOC3021. Также можете использовать другие аналогичные, но будьте осторожны, чтобы не использовать детали со встроенным детектором пересечения нуля. Они полезны для переключения нагрузок переменного тока (ВКЛ / ВЫКЛ), а не для диммирования.

Схема проекта

Схема регулятора силы света (диммера) на Arduino и симисторе представлена на следующем рисунке.

Схема соединения симистора и оптопары показана на следующем рисунке.

Эту схему мы собрали на перфорированной плате, у нас получилась конструкция следующего вида:

Оптопару MCT2E и соединения с ней мы также разместили на перфорированной плате и подсоединили ее к понижающему трансформатору.

Конструкция всего проекта в сборе выглядит следующим образом:

AC Light Dimmer Module. Модуль сетевого диммера управляемый Arduino

AC Light Dimmer Module: https://ali.pub/2keysm

Если кончатся на Ali то можно купить на banggood : https://bgd.by/2kez6f

И так давайте сначала ознакомимся, что же такое Диммер вообще:

— электронное устройство, предназначенное для изменения электрической мощности (регулятор мощности). Обычно используется для регулировки яркости света, излучаемого лампами накаливания или светодиодами.

Обычно диммеры встречаются как выключатели света, только не с клавишами вкл. и выкл. А с крутилкой регулировки яркости, с ее помощью можно увеличивать и уменьшать яркость лампочки например.

Но Важно понимать, что это все будет работать только с лампами накаливания, с энергосберегающими лампами не прокатит. С светодиодными лампами тоже не прокатит, за исключением специальных светодиодных ламп предназначенных для управления диммером.

Регулировать яркость это конечно хорошо, но нужно постоянно подходить к выключателю и крутить яркость. Вот для решения данной проблемы и существуют диммеры цифровые, которые управляться будут микроконтроллерами на растоянии.

Собственно данный модуль и предназначен для этого.

Данный модуль AC Light Dimmer Module фирмы RobotDyn и у них на сайте есть схематика данного модуля которую я и приведу:

Когда я заказывал данный модуль, я думал, что тут все просто, подключу плюс и минус от ардуино и шим сигнал буду подавать, чтоб лампочка меняла яркость. Но как оказалось все гораздо сложнее.

Модуль имеет 4 пина подключаемых к Arduino :

Z-C – Zero-Cross detector

Пин Zero-Cross это пин прерывания, как он работает я так и не понял, но мучался с ним долго. в итоге я нашел рабочий скетч демонстрирующий работу диммера, плавно включая и плавно выключая лампочку. собственно от данного примера можно дальше и прыгать делая все под себя.

Вот сам скетч для работы с модулем “AC Light Dimmer Module”:

#include // Avaiable from https://www.arduino.cc/playground/Code/Timer1 volatile int i=0; // Variable to use as a counter volatile as it is in an interrupt volatile boolean zero_cross=0; // Boolean to store a «switch» to tell us if we have crossed zero int AC_pin = 3; // Output to Opto Triac int dim = 0; // Dimming level (0-128) 0 = on, 128 = 0ff int inc=1; // counting up or down, 1=up, -1=down int freqStep = 75; // This is the delay-per-brightness step in microseconds. // For 60 Hz it should be 65 // It is calculated based on the frequency of your voltage supply (50Hz or 60Hz) // and the number of brightness steps you want. // // Realize that there are 2 zerocrossing per cycle. This means // zero crossing happens at 120Hz for a 60Hz supply or 100Hz for a 50Hz supply. // To calculate freqStep divide the length of one full half-wave of the power // cycle (in microseconds) by the number of brightness steps. // // (120 Hz=8333uS) / 128 brightness steps = 65 uS / brightness step // (100Hz=10000uS) / 128 steps = 75uS/step void setup() < // Begin setup pinMode(AC_pin, OUTPUT); // Set the Triac pin as output attachInterrupt(0, zero_cross_detect, RISING); // Attach an Interupt to Pin 2 (interupt 0) for Zero Cross Detection Timer1.initialize(freqStep); // Initialize TimerOne library for the freq we need Timer1.attachInterrupt(dim_check, freqStep); // Use the TimerOne Library to attach an interrupt // to the function we use to check to see if it is // the right time to fire the triac. This function // will now run every freqStep in microseconds. >void zero_cross_detect() < zero_cross = true; // set the boolean to true to tell our dimming function that a zero cross has occured i=0; digitalWrite(AC_pin, LOW); // turn off TRIAC (and AC) >// Turn on the TRIAC at the appropriate time void dim_check() < if(zero_cross == true) < if(i>=dim) < digitalWrite(AC_pin, HIGH); // turn on light i=0; // reset time step counter zero_cross = false; //reset zero cross detection >else < i++; // increment time step counter >> > void loop() < dim+=inc; if((dim>=128) || (dim<=0)) inc*=-1; delay(18); >
Схема подключения:

Arduino	AC Light Dimmer Module
+5	VCC
GND	GND
pin 3	PWM
pin 2	Z-C

Если вы знаете как работает пин прерывания и вы победили данный модуль, пожалуйста отпишитесь в комментариях.

Демонстрация работы в Видео:

Тестирование работы проекта

На следующих трех рисунках показаны 3 степени регулировки яркости лампы переменного тока.

1. Маленький шаг регулировки.

2. Средний шаг регулировки.

3. Максимальный шаг регулировки.

Разработка печатной платы

На рисунке показана разработанная схема печатной платы. Линии переменного тока, которые должны пропускать большой ток, более толстые и двусторонние. Кроме того, обе стороны были усилены для уменьшения сопротивления и увеличения возможностей передачи мощности.

Читать еще: Регулировка баланс механических часов

Рисунок 5. Расположение деталей печатной платы диммера переменного тока

Все компоненты обычные по размеру. Поэтому будет легко паять и использовать схему в качестве готового модуля. R2, R4, R5 и R7 — резисторы мощностью 1 Вт. Резистор R1 и R6 0,25 Вт. C1 и C2 могут быть выбраны типа MKT или полиэстер, но убедитесь что они имеют номинальное напряжение не менее 400 В. Конденсаторы с номинальным напряжением 250 В тоже в принципе можно брать, но 400 В — это разумный выбор при подстраховке для напряжений конденсаторов. K1 — разъем MKDSN. P1 — традиционный 4-контактный штекерный разъем.

Регулировка яркости светодиодных ламп 220в. Диммер для лампы накаливания своими руками. Схема и описание

Это стандартная схема регулировки 220-240V цепи с применением симистора.

Внимание: устройство подключается непосредственно к сети электропитания. При использовании оно должна быть хорошо заизолирована, а настраиваться только в выключенном состоянии.

Схема включения симистора — стандартная. Симистор может рассматриваться как два управляемых диода, связанных в противоположных направлениях. Симисторы и динисторы это разновидности тиристоров.
Симистор представляет собой быстрый полупроводниковый выключатель, который срабатывает при подачи сигнала на управляющий электрод. Поскольку симистор является двусторонним (2 диода связанных в противоположных направлениях) называть его выводы анодом и катодом неверно.

Схема управляет средней мощностью нагрузки через симистор при помощи фазового управления. Переменное напряжение подается на нагрузку только в течении определённого времени в каждом цикле. Симистор сначала закрывается, а затем открывается на время определённое схемой. Каждый раз, когда симистор открыт, ток меняется очень быстро — за несколько микросекунд — от нуля до величины, определяемой сопротивлением нагрузки и текущим значением напряжения в сети. Это порождает радиочастотные помехи. LC цепь подавляет эти помехи.

Примечание: В схеме перепутаны местами силовые выводы 1 и 2 симистора.

Список радиоэлементов

Очень часто возникает потребность в регулировании яркости лампы в пределах определенной величины, как правило, от 20 до 100% яркости. Меньше 20 % не имеет смысла делать, поскольку светового потока лампа не даст, а произойдет только слабое свечение, которое может пригодится разве что для декоративных целей. Можно пойти в магазин и купить готовое изделие, но сейчас ценны на данные устройства мягко говоря неадекватные. Так как мы с вами мастера на все руки, то будем делать данные девайсы собственноручно. Сегодня рассмотрим несколько схем , благодаря которым вам станет понятно, как сделать диммер своими руками на 12 и 220 В.

Диммер своими руками на симисторе

Для начало рассмотрим схему светорегулятора, работающего от сети 220 Вольт. Данный тип устройств работает по принципу фазового смещения открывания силового ключа. Сердцем диммера является RC цепочка определенного номинала. Узел формирования управляющего импульса, симметричный динистор. И собственно сам силовой ключ, симистор.

Рассмотрим работу схемы. Резисторы R1 и R2 образуют делитель напряжения. Так как R1 является переменным, то с его помощью меняется напряжение в цепочке R2C1. Динистор DB3 включен в точку между ними и при достижении напряжения порога его открывания на конденсаторе C1 он срабатывает и подает импульс на силовой ключ симистор VS1. Он открывается и пропускает через себя ток, тем самым включает сеть. От положения регулятора зависит в какой момент волны фазы откроется силовой ключ. Это может быть и 30 Вольт в конце волны, и 230 Вольт в пике. Тем самым подводя часть напряжения в нагрузку. На графике ниже изображен процесс регулирования освещения диммером на симисторе.

На данных графиках значение (t*), это время за которое конденсатор заряжается до порога открывания, и чем быстрее он набирает напряжение, тем раньше включается ключ, и больше напряжение оказывается на нагрузке. Эта схема диммера проста и легко повторяется на практике. Рекомендуем просмотреть предоставленное в наших группах Одноклассники и Вконтакте видео, в котором наглядно показывается, как сделать светорегулятор на симисторе.

Светорегулятор на тиристорах

При наличии кучи старых телевизоров и прочих вещей пылящихся в закромах очумельцев, можно не покупать симистор, а сделать простой светорегулятор на тиристорах. Схема немного отличается от предыдущей, тем что для каждой полуволны стоит свой тиристор, и тем самым свой динистор для каждого ключа.

Кратко опишем процесс регулирования. Во время положительной полуволны емкость C1 заряжается через цепочку R5, R4, R3. При достижении порога открывания динистора V3, ток через него попадает на управляющий электрод V1. Ключ открывается пропуская положительную полуволну через себя. При отрицательной фазе тиристор запирается, а процесс повторяется для другого ключа V2, заряжаясь через цепочку R1, R2, R5.

Фазные регуляторы — димеры можно использовать не только для регулировки яркостью ламп накаливания, а также для регулирования скорости вращения вентилятором вытяжки, сделать приставку для паяльника и регулировать таким образом температуру его жала. Также с помощью диммера своими руками можно регулировать обороты дрели или пылесоса и много других применений.

Важно! Данный способ регулирования не подходит для работы с люминесцентными, экономными компактными и светодиодными лампами.

Конденсаторный светорегулятор

На ряду с плавными регуляторами в быту получили распространение конденсаторные устройства. Работа данного девайса основана на зависимости передачи переменного тока от величины емкости. Чем больше емкость конденсатора, тем больше ток он пропускает через свои полюса. Данный вид самодельного диммера может быть довольно компактным, и зависит от требуемых параметров, емкости конденсаторов.

Как видно из схемы, есть три положения 100% мощности, через гасящий конденсатор и выключено. В устройстве используется неполярные бумажные конденсаторы, которые можно раздобыть в старой технике.

Таблица с параметрами емкость-напряжение на лампе.

На основе этой схемы можно самому собрать простой ночник, с помощью тумблера или переключателя управлять яркостью светильника.

Диммер на микросхеме

Для регулирования мощностью на нагрузку в цепях постоянного тока 12 Вольт, часто используют интегральные стабилизаторы — КРЕНки. Применение микросхемы упрощает разработку и монтаж устройств. Такой самодельный диммер прост в настройке и обладает функциями защиты.

С помощью переменного резистора R2 создается опорное напряжение на управляющем электроде микросхемы. В зависимости от выставленного параметра регулируется значение на выходе от максимума в 12В до минимума в десятые доли Вольта. Недостаток данных регуляторов в необходимости установки дополнительного радиатора для хорошего охлаждения КРЕН, поскольку часть энергии выделяется на нем в виде тепла.

Данный регулятор освещения был повторен мной и отлично справлялся со светодиодной лентой 12 Вольт, длиною три метра и возможностью регулировки яркости светодиодов от ноля до максимума. Для не очень ленивых мастеров можно предложить сделать диммер дома на интегральном таймере 555, который управляет силовым ключом КТ819Г, короткими ШИМ импульсами.

В таком режиме транзистор пребывает в двух состояниях: полностью открыт или полностью закрыт. Падение напряжения на нем минимальны и позволяют использовать схему с малым радиатором, что по сравнению с предыдущей схемой с регулятором КРЕН, выгодно отличается по габаритам и экономичности.

Вот собственно и все идеи сборки простого светорегулятора в домашних условиях. Теперь вы знаете, как сделать диммер своими руками на 220 и 12В.

По материалам samelectrik.ru

Для регулировки яркости свечения различных типов ламп своими руками используются специальные устройства. Их называют диммерами или светорегуляторами. Название произошло от английского слова to dim, что в переводе означает «затемнять, меркнуть, тускнеть». Если первоначально такие устройства выполняли только функцию изменения яркости ламп накаливания, то сейчас они производятся для любых типов ламп и наделены большим количеством дополнительных функций, среди которых:

Бра с диммером в интерьере комнаты

управление осветительным прибором на расстоянии (дистанционное);
наличие различных режимов (затемнения или мигания);
возможность плавного включения и выключения;
возможность включения и отключения в установленное время в автоматическом режиме;
возможность имитации присутствия людей в помещениях объекта.

Диммер не просто приглушает яркость ламп в помещении, но и экономит потребление электроэнергии, что продлевает срок их эксплуатации. Особенно это заметно по лампам накаливания, имеющим самый короткий срок службы и максимальное потребление энергии.

Диммер занимает по габаритам такое же место, как выключатель, подключить его своими руками не сложно. Использование устройства в интерьерах помещения различного назначения оживляет обстановку, позволяет осуществлять зонирование и придавать многим вещам и предметам световые спецэффекты. Диммер может быть встроенным в обычный выключатель или представлять собой отдельное устройство. При наличии у такого устройства датчика движения, который работает как автоматический регулятор, свет может зажигаться при входе в помещение человека и выключаться при его выходе.

Классификация

Устройства классифицируются по следующим признакам:

типу ламп;
способу управления;
типу корпуса (в монтажной коробке, в виде моноблока, в виде модульного устройства);
способу подключения (одиночный, групповой);
способу установки (накладной, встроенный).

По типу ламп

Диммеры различаются в зависимости от типа ламп, которые можно к ним подключать:

галогенные и лампы накаливания, работающие от электрической сети с напряжением 220 В. Лампы такого типа сейчас наиболее востребованные. Представляют они собой инерционные устройства. Большинство диммеров работает с таким типом ламп. С понижением потребляемой мощности уменьшается цветовая температура света;
галогенные низковольтные с рабочим напряжением 12-24 В. В этом случае, помимо диммера, нужен понижающий трансформатор, совместимый с ним. Трансформатор может быть обмоточного типа или электронного. Их различают по маркировке: при работе с обмоточным устройством наносится аббревиатура RL, а с электронным – С. Многие производители производят специальные устройства, где функции диммера и трансформатора совмещены, а элементы входят в общий автоматический блок управления. Для установки диммера своими руками требуются навыки и знание основ электротехники.

Диммер для ламп с электронным трансформатором

У галогенных ламп при длительной эксплуатации на пониженной яркости темнеет стекло колбы. В отличие от ламп накаливания их можно восстановить. Для этого необходимо лампу включить на полную мощность минут на 15, после чего можно опять понижать яркость.,»en»:[«fWh2obSY0dQ»,»gT7zfl13va0″],»de»:[«HMqUVRhqeG8″,»iao0_Rd5iNA»,»iao0_Rd5iNA»,»HMqUVRhqeG8″],»es»:[«bJcdLUJ6M14″,»CgYn26i4tz4″,»_Xd-D-UKOLc»,»ubbzgDK5FXw»,»BFdR9RVZ2UY»,»HW5PBf380MI»,»qKSGMEx2oqs»,»HW5PBf380MI»,»bJcdLUJ6M14″,»CgYn26i4tz4″],»pt»:[«d4tAUa6MHKs»,»Gv3fm5JLmP8″,»Gv3fm5JLmP8″,»dGOTfTpju_o»,»d4tAUa6MHKs»,»2CWwP3dGagM»,»EYzvKrxzPJU»,»bb5HSYRVePI»,»VGLNBD_4GVw»,»4-HP06LJMts»,»-AiXQPBlJ0s»,»4-HP06LJMts»,»-AiXQPBlJ0s»,»d4tAUa6MHKs»,»Gv3fm5JLmP8″],»fr»:[«sU7VAhvWf9A»,»I7nDVeG9lDA»,»QFg8f0u7mF8″,»I7nDVeG9lDA»],»it»:[«qm-mwkOzzFo»,»O69lHpElkyo»,»_388IxzF1z4″,»D2tjszcVYU8″,»_388IxzF1z4″,»D2tjszcVYU8″,»O69lHpElkyo»,»qm-mwkOzzFo»],»bg»:[«RSDSJic2REg»,»3dv6i6P4QYA»,»RSDSJic2REg»,»F9JwaQKLftI»,»RSDSJic2REg»,»zL4IHYdrQpo»],»pl»:[«PQ2kW8M6q5Y»,»5_H3wGEOFmM»,»za_MXO8f8-Y»],»ro»:[«5Z6xbYxRLuQ»,»UbzOn3YifWA»,»fD1aglViD3Q»,»jwSv9aY357M»],»lt»:[«1P-hDmsrCcA»],»el»:[«bJmUnaW4REc»,»bJmUnaW4REc»]>

Читать еще: Подстроечный резистор для регулировки напряжения

Делаем диммер для домашнего освещения своими руками

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

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

Основная цель и суть диммера

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

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

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

Элементы схемы

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

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

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.
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.
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.
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.
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.
Светодиод для индикатора. Это такой полупроводниковый прибор, который имеет электронно-дырочный переход. Когда через него пропускается в прямом направлении электрический ток, он создаёт оптическое излучение.

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

Принцип работы

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

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

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

Сборка схемы

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

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

Далее схема регулятора собирается по следующему алгоритму:

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.
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.
Следующий этап – лужение платы и промывка её спиртом (ацетон использовать нежелательно).
В проделанные отверстия установите элементы, лишние концы отрежьте и при помощи паяльника пропаяйте все контакты.
Припаяйте при помощи соединительных проводов потенциометр.
А теперь собранная схема диммера тестируется для ламп накаливания.
Подключите лампочку, включите схему в электрическую сеть и вращайте ручку потенциометра. Если всё собрано верно, то яркость свечения лампы должна изменяться.

Подключение

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

Далее алгоритм такой:

Обесточьте рабочее место путём отключения вводного автомата на комнату или квартиру.
Демонтируйте из монтажной коробки выключатель.
Подайте напряжение и на отсоединённых проводах точно определите фазу и ноль. Обнаруженную фазу каким-то образом наметьте (маркером или изолентой).
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.
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.

Симисторный регулятор мощности

Простой регулятор мощности до 100Вт можно сделать всего из нескольких деталей. Его можно приспособить для регулирования температуры жала паяльника, яркости настольной лампы, скорости вентилятора и т.п. Регулятор на тиристоре получается по размерам сильно большой и конструктивно имеет недочеты и большую схему. Регулятор мощности на импортном малогабаритном симисторе mac97a (600В; 0,6А) можно коммутировать и более мощные нагрузки, простая схема, плавная регулировка, маленькие габариты.

Если у тиристора есть анод и катод, то электроды у симистора так охарактеризовать нельзя, потому что каждый электрод является и анодом и катодом одновременно. В отличие от тиристора, который проводит ток только в одном направлении, симистор способен проводить ток в двух направлениях. Именно поэтому симистор прекрасно работает в сетях переменного тока.

Как раз простой схемой, характеризующей принцип работы симистора служит наш электронный регулятор мощности.

После подключения устройства к сети на один из электродов симистора подаётся переменное напряжение. На электрод, который является управляющим с диодного моста подаётся отрицательное управляющее напряжение. При превышении порога включения симистор откроется и ток пойдёт в нагрузку. В тот момент, когда напряжение на входе симистора поменяет полярность он закроется. Потом процесс повторяется.

Читать еще: Регулировка температуры в смесителях vidima

Чем больше уровень управляющего напряжения тем быстрее включится симистор и длительность импульса на нагрузке будет больше. При уменьшении управляющего напряжения длительность импульсов на нагрузке будет меньше. После симистора напряжение имеет пилообразную форму с регулируемой длительностью импульса.

В данном случае изменяя управляющее напряжение мы можем регулировать яркость электрической лампочки или температуру жала паяльника, а также скорость вентилятора.

Принципиальная схема регулятора на симисторе MAC97A6

Описание работы регулятора мощности на симисторе

При каждой полуволне сетевого напряжения конденсатор С заряжается через цепочку сопротивлений R1, R2, когда напряжение на С становится равным напряжению открывания динистора VD1 происходит пробой и разрядка конденсатора через управляющий электрод VS1 .

Динистор DB3 является двунаправленным диодом (триггер-диод), который специально создан для управления симистором или тиристором. В основном своем состоянии динистор DB3 не проводит через себя ток (не считая незначительный ток утечки) до тех пор, пока к нему не будет приложено напряжение пробоя.

В этот момент динистор переходит в режим лавинного пробоя и у него проявляется свойство отрицательного сопротивления. В результате этого на динисторе DB3 происходит падение напряжения в районе 5 вольт, и он начинает пропускать через себя ток, достаточный для открытия симистора или тиристора.

Диаграмма вольт-амперной характеристики (ВАХ) динистора DB3 изображена на рисунке:

Поскольку данный вид полупроводника является симметричным динистором (оба его вывода являются анодами), то нет разницы, как его подключать.

Характеристики динистора DB3

Кому нужно регулировать нагрузку более 100Вт, ниже представлена похожая схема более мощного регулятора на симисторе ВТ136-600.

Принципиальная схема регулятора на симисторе BT136-600

Приведенная схема регулятора мощности на симисторе рассчитана на достаточно большой ток нагрузки.

Если у Вас нет необходимых деталей и платы для сборки регулятора мощности на симисторе MAC97A6, Вы можете купить полный набор для его сборки в нашем магазине.

Диммер для лампы накаливания: устройство и самостоятельное изготовление

Многие владельцы частных домов и квартир предпочитают всячески управлять освещением в своем помещении. Одним из многих вариантов является регулятор яркости для ламп накаливания. Для таких целей используют специальные устройства, называемые диммерами. Существует множество моделей данного девайса, но стоимость многих из них не по карману обычному покупателю. При необходимости возможно собрать диммер для ламп накаливания своими руками, имеется несколько вариантов его изготовления. Эти устройства могут быть 12- и 220-вольтовые.

Устройство

Чтобы сделать диммер своими руками, потребуется подробно изучить принцип его действия и внутреннее устройство. Простейшие из этих девайсов имеют ручку, поворачивая которую можно регулировать освещение, и выведенные клеммы для подключения проводов. Таким устройством управляют яркостью ламп двух видов — галогенных и накаливания. С развитием электроники стали появляться диммеры для регулирования мощности люминесцентных и светодиодных ламп.

Внутреннее устройство диммера

В более ранние времена для изменения этого параметра у ламп накаливания применяли резисторы. Мощность таких деталей рассчитывалась не меньше нагрузочной. Минусом таких приспособлений являлась потеря мощности при снижении яркости света.
Наиболее часто их применяли в больших общественных залах, театрах и т. д. Принцип работы прибора основан на использовании симистора и динистора, являющихся современными полупроводниковыми приборами.

По конструкционным особенностям диммеры можно классифицировать по следующим типам:

поворотные, где управление выполняется при использовании ручки – электронные;
кнопочные управляются при помощи специальных кнопок – групповые;
дистанционные, которые работают при помощи дистанционного пульта.

Кнопочный диммер более многофункционален, чем поворотный. Это связано с тем, что если в цепь завязать нужное количество кнопок, управление можно осуществлять с разных мест. Длина проводов, используемых для подключения диммера, не должна превышать 10 метров. Это связано с возникновением помех.

Кнопочный диммер

Мало кто знает, что при помощи самодельных регуляторов мощности можно изменять температуру паяльника, контролировать обороты вытяжного вентилятора. Также он отлично подойдет для пылесоса или дрели, у которых можно регулировать их скорость вращения.

Подключение диммера

Схема диммера для ламп накаливания довольна простая. Он подключается вместо обычного выключателя в разрыв цепи в монтажную коробку. Необходимо соблюдать предписания изготовителя, согласно которым нельзя путать выводы для подключения фазы и нагрузки. Для сборки диммера своими руками не понадобится много дорогих деталей, подойдут симисторы, рассчитанные на определенную мощность. Существует два варианта подключения — одинарный и групповой. Первый вариант подразумевает подключение в цепь с одним или несколькими источниками света, которые объединены в группу. При групповом способе принципиальная схема будет насчитывать несколько диммеров, согласно количеству групп освещения.

Групповое подключение светорегулятора

При подключении светорегулятора вместо двухклавишного выключателя работа светильника немного изменится. Теперь будет другим подсоединение проводов и лампы накаливания, их не получится включать групповым способом. Фазу необходимо подсоединить на фазный вывод диммера, а остальные два присоединяются на соседнюю клемму. Для осуществления прежнего освещения потребуется групповой светорегулятор.

Изготовление

Как указывалось ранее, существует множество схем, с помощью которых умельцы изготавливают устройства, способные регулировать значение напряжения для осветительных приборов. Можно выделить несколько наиболее популярных элементов, используемых для сборки данных устройств:

симистор;
тиристор;
конденсатор;
применение готовых микросхем.

Принцип работы диммера на симисторе

Данный светорегулятор работает от сети 220 В. В основу его действия заложено открытие силового ключа за счет смещения фазы. Главным элементом схемы является RC-цепочка, которая у каждого устройства разного номинала. Силовым ключом выступает симистор. Работа схемы заключается в пропускании симистором через себя тока. Для этого необходимо возникновение напряжения между его электродами. Чтобы регулировать смещение фазы, и тем самым угол открывания, в цепочку впаивается переменный реостат, который предназначен для регулировки быстроты заряда конденсатора. В цепь с управляющим электродом ставится динистор. Время, за которое конденсатор наберет пороговое напряжение, влияет на быстроту открытия симистора, а значение нагрузок будет прямо пропорционально зависеть от величины этого напряжения.

Принцип работы диммера на симисторе

При наличии принципиальной схемы такой диммер на симисторе можно собрать менее чем за час.

Как работает диммер на тиристоре?

Данный светорегулятор могут собрать умельцы, у которых есть различные радиодетали, из которых можно выбрать тиристоры с необходимыми параметрами. Этот самодельный диммер будет немного отличаться схемой и является более трудным в сборке. В нем для каждого ключа устанавливается отдельный динистор и тиристоры для полуволн.

Для работы данной схемы применяются две параллельные цепочки резисторов. Через одну цепь резисторов проходит заряд конденсатора, где в свою очередь происходит нарастание порога открывания ключа, при открытии которого на электрод управления подается ток и проходит положительная полуволна. Отрицательная фаза пропускает волну таким же образом через другой ключ.

Важно знать, что использовать диммер на тиристоре не получится для приборов освещения, в которых устанавливаются светодиодные, люминесцентные и экономные лампы.

Конденсаторный диммер и принцип его действия

Помимо регуляторов, рассчитанных на плавность управления освещением, также распространены устройства, работающие за счет конденсатора. В этом случае на передачу тока влияет емкостная величина. Соответственно, с увеличением емкости конденсатора через его полюсы пройдет ток большего значения. Данный диммер-регулятор является достаточно компактным.

В основном схемы для таких устройств сочетают в себе три различных положения:

Без ограничения мощности.
Через конденсатор гашения.
Перекрытое положение (режим «выключено»).

В схеме такого диммера обычно используют неполярные конденсаторы. Найти их можно в электротехнике старого образца. Используя схему, можно своими руками собрать светорегулятор и управлять значением напряжения на лампочке в светильнике.

Использование микросхем для пониженного напряжения

В цепях с постоянным напряжением, рассчитанным на 12 вольт, регулировка мощности часто выполняется при помощи интегральных стабилизаторов, называемых КРЕНами. Использование таких устройств позволяет регулировать электрические двигатели малой мощности и светодиодное освещение. Чтобы обеспечить удобство монтажа деталей, используют микросхему. Готовый диммер будет не только выполнять функции регулировки, но и обеспечивать защиту электрооборудования.

Микросхема для сборки светорегулятора

Использование микросхемы КРЕН обеспечивает управление значением напряжения от 1,5 В до 30 В, а тока до 7,5 А. Во время сборки устройства нужно обратить внимание на следующие нюансы:

Для охлаждения микросхемы необходим радиатор, что обусловлено ее нагреванием при выделении тепла. Это является существенным недостатком, так как занимается лишнее место на плате.
Установленные диоды должны быть рассчитаны на ток не более 12 А и напряжение от 50 В.
Силовой трансформатор устанавливается мощностью не менее 0,25 кВт.

Принцип действия схемы прост. На электроде управления за счет переменного резистора образовывается основное напряжение. С помощью стабилизатора можно регулировать этот параметр от максимальных 12 вольт до десятых его долей.

Вариант с цифровой микросхемой

Для выполнения регулировки осветительных приборов со светодиодными лампами обычные светорегуляторы не подходят, потому что для их включения необходимо 9 В. Такой диммер можно собрать, используя микросхему NE555. При возникновении потребности в плавной регулировке освещения в данную схему можно подключить и лампы на 12 В. Мощность здесь усиливает полевой транзистор. Это связано с тем, что у микросхемы выходной ток составляет 0,2 А.

Диммер цифрового типа

При увеличении нагрузки свыше 1 А потребуется установка транзистора на радиатор, который можно выполнить из любого подходящего материала. Для защиты этой детали от статических помех потребуется перемотать выходящие ножки фольгой из алюминия или медной проволокой.

Монтаж диммера можно произвести на текстолите с оболочкой из фольги. Такой материал применяется для изготовления печатных плат. Материал корпуса выбирается на усмотрение исполнителя работы.

Большинство современных диммеров – китайского производства. Не все светорегуляторы добротного качества. Иногда лучше изготовить диммер своими руками, чем переплатить деньги за быстро вышедшее из строя устройство.

0 0 голоса

Рейтинг статьи