Что такое диммер в электрике: устройство и принцип действия, предназначение и виды

Виды диммеров

Классификация светорегуляторов производится по нескольким параметрам. Рассмотрим их подробнее.

Тип исполнения

Здесь различают три вида диммеров:

Модульные устройства устанавливают в распределительном щитке. Их используют для включения и регулировки освещения в общественных местах: коридорах, подъездах, лестницах;
Установка диммера с выключателем производится в специальную коробку, в которую обычно монтируют розетку. Органом управления обычно выступает кнопка;
Моноблочный светорегулятор устанавливается вместо выключателя. Поэтому проблем, как установить диммер такого типа чаще всего не возникает. Благодаря своей популярности получил несколько подвидов, различающихся по способу управления.

Тип управления

Моноблочные диммеры, применяемые в быту, выпускаются с несколькими вариантами управления:

Поворотные устройства снабжены вращающейся ручкой. Крайнее левое положение выключает освещение, а при повороте ручки вправо, яркость лампы увеличивается;
Поворотно-нажимные светорегуляторы имеют такой же принцип работы. Отличие заключается в том, что для включения света ручку необходимо слегка утопить;
Клавишное устройство полностью копирует внешний вид двухклавишного размыкателя. При этом одна клавиша отвечает за включение и отключение освещения, а другая регулирует его яркость.

В последнее время появились сенсорные диммеры, которые быстро завоевали популярность благодаря своему современному внешнему виду. Такие регуляторы отлично вписываются в любой интерьер, особенно если он выполнен в стиле хай-тек. Наиболее удобными вполне заслуженно считаются светорегуляторы с дистанционным управлением. Пульт позволяет регулировать яркость освещения из любой точки комнаты. Некоторые модели также имеют функцию выключателя.

Тип регулируемых ламп

На первый взгляд может показаться странным, но для каждого вида ламп применяются различные регуляторы. Прежде всего, это объясняется разнообразием и конструктивными особенностями современных ламп.

Для ламп накаливания используются самые простые диммеры, принцип действия которых предельно прост: изменением напряжения регулируется яркость свечения нити накаливания. Кроме этого, такой регулятор яркости подходит для галогенных ламп, работающих от напряжения 220V. Стоит отметить, что принципиальная схема данного диммера не отличается сложностью.

Для регулировки яркости галогенных ламп работающих на напряжении 12 и 24V, применяются светорегуляторы, устройство которых несколько сложнее. Идеальная схема диммера должна включать в себя понижающий трансформатор. Если это невозможно, нужно выбирать регулятор в зависимости от используемого трансформатора. Для обмоточного трансформатора используют устройство регулировки с маркировкой RL, а для электронного трансформатора – с обозначением C.

Для светодиодных ламп применяют особый вид регуляторов яркости, использующих импульсную модуляцию частоты тока.

Наиболее сложным является регулировка яркости освещения люминесцентных или энергосберегающих ламп. Некоторые специалисты считают, что диммировать такую сеть освещения нецелесообразно. Но если вы хотите регулировать яркость энергосберегающих или люминесцентных ламп, то схема диммера должна включать ЭПРА (электронный пускатель).

Как собрать регулятор самостоятельно

Ремонт паяльника

Для сборки регулятора особых знаний не требуется, и сделать его может даже начинающий в этом деле. Для сбора приспособления нужно 5 элементов:

Переменный резистор;
Постоянный резистор;
Маленький плёночный конденсатор;
Динистор;
Симистор.

На каждом полупериоде напряжения сети происходят такие процессы. Конденсатор получает зарядку через резисторы, когда на нём оказывается около 30 В, динистор пропускает сквозь себя импульс, который подаётся к управляющему электроду симистора. После этого электрод семистора открывается и подаёт сетевое напряжение на паяльник.

Таким образом, регулировкой сопротивления переменного резистора есть возможность менять длительности долей периода сетевого напряжения. Во время этого паяльник получает питание от сети. С помощью этого можно регулировать жало паяльника для нужной температуры.

Все компоненты для сборки можно найти без особых трудностей, так как все они используются почти во всех бытовых приборах.

Данная схема используется и в заводских диммерах, которые используют для регулировки свечения ламп. Также и в этом случае можно использовать для паяльника покупной диммер, однако, это выходит дороже, потому не всем это подойдёт.

Ещё один вариант регулятора

Для этого нужен корпус от блока питания с розеткой либо вилка и розетка. Это нужно для того, чтобы разместить контактные разъёмы розетки, потому всё же лучше будет использование корпуса от блока питания. Монтаж схемы производится навесом.

Требуется диод достаточной мощности и переключатель. Один из проводов паяется к разъёмному контакту, а оставшийся на центральную клемму переключателя. На любую Крайнюю клемму паяется провод и ведётся на свободный розеточный контакт. На другую клемму припаивается диод и ведётся туда же

Неважно с каким направлением будет подключён в схеме диод

Работа устройства достаточно проста. В выключенном состоянии, устройство пропускает ток напрямую, соответственно нагрев жала будет происходить без ограничений. При переключении положения регулятора ток идёт вначале на диод. Потому как электросеть выдаёт переменный ток с частотой 50 герц, значит его полярность меняется 50 раз в секунду. За счёт диода ток может идти строго в одном направлении, то есть половина волны не приходит на паяльник. В итоге его рабочая мощность будет половинной.

Третий вариант

Суть заключается в том, что в разрез провода монтируется навесной выключатель, который используется в БРА.

Принцип подключения тот же. Один провод следует пустить напрямую, а другой через клемму выключателя. Туда же и подключается диод, который будет ограничивать ток. К примеру, если приводить расчет для паяльника 100 Вт, то диод должен обладать напряжением обратного тока не менее 250 В и иметь ток больше 0.5 А. Диод должен быть подключён параллельно контактов выключателя. Будет рациональным использовать полную мощность для прогрева, после прогрева можно выключить выключатель. Так как диод пропустит всего пол фазы, температура жала понизится.

Когда выключатель включён, ток идёт через него, когда выключен – через диод.

Также вместо выключателя может использоваться навесной диммер, который часто используется в торшерах. Его преимущество в том, что он позволяет более точно настраивать температуру паяльника. Единственное что, нужно будет для удобства сделать определённым калибровочные пометки, потому как сложно ориентироваться где какая температура.

Конструктивные особенности регуляторов освещения

Конструктивно диммеры исполнены, как комнатные выключатели, парк этих регуляторов очень разнообразен. Они могут быть предназначены, как для скрытой, так и для наружной проводки или же устанавливаться на din-рейку в распределительном щите. Благодаря современным разработкам доступны самые разнообразные способы управления:

Регулировка кнопкой, клавишей, регулировочным колесом.
Система сенсорного управления.
Пульт дистанционного управления.
Управление с использованием системы wi-fi, а также возможность совмещения со смартфоном или планшетом.
Акустическая система управления, реагирование на определенные звуковые сигналы.

Установить диммер в своем доме предельно просто, эти устройства широко представлены в специализированных торговых сетях. Благодаря своим конструктивным особенностям диммеры легко ставятся вместо традиционных выключателей, при этом имеют такую же схему подключения

Приобретая полупроводниковые лампы, следует обратить внимание на то, чтобы они были совместимы с диммерами, о чем должна говорить маркировка на упаковке «dimmable»

Принцип работы диммера

Электронные диммеры представляет собой электронную схему собранную на тиристорах, симисторах или полевых транзисторах. Диммеры работают по принципу электронного ключа, который включается и отключается при переходе через ноль синусоиды напряжения и изменении ее полярности.

Полная синусоида при максимальной яркости лампы и усеченная синусоида при неполной яркости

Переключается ключевой элемент при частоте сети 50 герц 100 раз в секунду. Регулируя яркость, задают задержку управляющего сигнала на входе ключа. При задержке равной нулю, ключ будет выдавать полное напряжение сети, а при уменьшении яркости (с некоторой задержкой включения ключа) на выходе будет не полная синусоида, а с усеченным передним или задним фронтом.

Меняется соотношение напряжения включения и выключения по типу упрощенной широтно-импульсной модуляции, что приводит к изменению яркости лампы. Идеальной нагрузкой регулятора яркости на ключах, считается активная нагрузка – это лампы накаливания. Синусоида имеет большие искажения, что не позволяет работать диммеру с индуктивной или емкостной нагрузкой (светодиодные и люминесцентные лампы).

Изготовление регулятора яркости

Многие люди не могут уснуть как в ярко освещённой комнате, так и в полной темноте. Тусклый источник света, такой как ночник, лучшее устройство для комфортного сна, для чего нужен диммер. Кроме того, экономный ночник очень мало потребляет электроэнергии и сбережёт домашний бюджет. Сделать ночник своими руками несложно. Принцип работы ночника прост — свет автоматически погаснет и выключится через определённый промежуток времени, который задаётся пользователем.

Необходимые материалы

Необходимые для сборки материалы и инструменты:

Провода перемычки.
Печатная плата.
IC1: 741 OP AMP.
IC2: 741.
Клеммы OP AMP разъёмы.
R1: 1M.
R2: переменная 5 кОм.
R3: 2. 2k.
R4: 3. 3M.
C1: 10V.
C2: 10V.
D1: 1N4001.
D2: D3: D4: Светодиод 3. 5V.
S1: переключатель фиксации SPST.
S2: мгновенный переключатель.
Пластиковый блок проекта.
T1: источник питания постоянного тока 6 В 400 мА.
Дрель.
Паяльник.
Кусачки.
Плоскогубцы.
Отвёртка.

Конструкция и сборка устройства

Для питания этого проекта используется источник постоянного тока 6 В 400 мА. Его напряжение разомкнутой цепи (без нагрузки), измеренное вольтметром, составляет приблизительно 10 В. При нагрузке рабочее напряжение составляет около 9,5 В. Схема может быть разбита на две основные части: цепь таймера и затемнения.

Таймер выполнен из 741 OP AMP, подключённого в качестве компаратора. Он сравнивает напряжение на конденсаторе с опорным напряжением, которое задаётся R2 и R3. Когда S2 включена, C1 заряжается до напряжения питания. C1 затем постепенно разряжается через R1. До тех пор, пока напряжение на С1 больше, чем опорное напряжение, выход операционного усилителя является высоким (около 8. 7V). Это удерживает C2. Когда напряжение на C1 падает ниже эталонного значения, выход OP AMP становится низким (около 1, 9 В). Когда это происходит, C2 начинает медленно разряжаться через R4. Это начинает цикл затемнения.

Второй 741 OP AMP подключён как усилитель с единичным коэффициентом усиления. На выходе отражается напряжение через C2. Когда напряжение на C2 падает также уменьшается выходное напряжение и светодиоды. Для того чтобы светодиоды переходили от полной яркости к полной темноте, требуется около 45 минут. Нажатие кнопки в любой точке приведёт к сбросу всего цикла. Скользящий переключатель SPST включает и выключает питание.

Длительность времени, в течение которого свет горит при полной яркости, и время, когда они могут быть изменены, можно изменить, задав значения R1, C1, R4 и C2. Изменять отношения резисторов и конденсаторов стоит по мере того, как быстро разряжаются последние.

После сборки схемы подбирается подходящий корпус. В нём просверливаются отверстия для светодиодов, переключателей, циферблата и шнура питания. Печатную плату обрезают так, чтобы она разместилась в корпусе. По желанию в конструкцию можно добавить рассеиватель и поместить устройство, например, в декоративный фонарь.

Диммеры позволяют создавать настроение в доме. Независимо от того, планируется ли семейный вечер, кино или романтический ужин, правильное освещение на месте является главным. Кроме того, если нужно включить освещение больше или меньше только в одной части дома, можно сделать это одним прикосновением к пульту.

Конструкция

Тиристорный диммер

Простой современный диммер:D2…D5 — диодный мост.ZD — .D1 — диод.R — переменный резистор небольшой мощности.C — конденсатор.SCR — тиристор, мощность которого определяет мощность нагрузки

В первый момент времени тиристор SCR закрыт, а конденсатор C заряжается через резистор R. Напряжение входной полуволны нарастает, и в некоторый момент открывается динистор ZD, а за ним — и тиристор SCR. Между клеммами начинает проходить значительный ток. Ток течёт до тех пор, пока напряжение полуволны не снизится до закрытия динистора ZD. При этом конденсатор С разрядится через диод D1 и тиристор SCR. Тиристор закроется. На следующем цикле процесс повторится заново.

Нагрузка подключается (на рисунке клеммы расположены слева).

Принцип действия такого диммера состоит в том, что открывая тиристор в разные моменты времени относительно перехода напряжения через 0, можно «обрезать» синусоидальные волны регулируемого напряжения и тем самым изменять и ток в нагрузке.

Для подавления радиопомех мощные диммеры часто снабжаются дросселями

Дроссель

В большинстве диммеров используются ключевые схемы, при работе которых возбуждаются электромагнитные волны в широком диапазоне частот. Эти волны возбуждают ток в проводах, соединяющих диммер с источником питания и с регулируемой нагрузкой, создают помехи. Для устранения помех в конструкцию диммеров часто добавляют дроссели (индуктивности) (в качестве реактивного элемента), а также LC (индуктивно-ёмкостные) фильтры как со стороны питания, так и со стороны нагрузки. Чем больше частота переменного тока, тем меньшего размера требуется дроссель, а сочетание с хорошими фильтровыми конденсаторами с низким активным сопротивлением позволяет достичь приемлемого уровня помех. Современные диммеры уже не мешают работе радиоприёмников.

На микросхеме

Для регулирования мощностью, подаваемой на нагрузку в цепях постоянного тока 12 Вольт, часто используют интегральные стабилизаторы — КРЕНки. Применение микросхемы упрощает разработку и монтаж устройств за счет малого числа радиодеталей. Такой самодельный диммер прост в настройке и обладает некоторыми 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 12 В до минимума в десятые доли Вольта. Недостаток данных регуляторов в малом КПД и максимально возможной мощности подключаемой нагрузки, в следствие этого, есть необходимость установки дополнительного радиатора для хорошего охлаждения КРЕН, поскольку часть энергии выделяется на нем в виде тепла. Однако, это идеальный вариант для маломощных схем постоянного тока и низкого напряжения, за счет своей простоты и универсальности.

Данный регулятор освещения был повторен мной и отлично справлялся со светодиодной лентой 12 Вольт, длиною три метра и давал возможность регулировать яркость светодиодов от ноля до максимума.

Отличный вариант — диммер на интегральном таймере 555, который управляет силовым ключом КТ819Г, короткими ШИМ импульсами. Установив высокую частоту работы схемы, можно избавиться от мерцания, которое часто возникает из-за дешевых покупных диммеров и вызывает быструю усталость и раздражение глаз у человека.

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

Напоследок рекомендуем просмотреть еще один мастер-класс, в котором показано, как можно сделать регулятор освещения для светодиодов:

Изготовление регулятора света на 12 Вольт

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

Будет интересно прочитать:

Светодиодный прожектор своими руками
Ремонт диммера в домашних условиях
Как меньше платить за свет

Приборы для экономии электроэнергии

С развитием современных технологий появились приборы, которые помогают значительно сэкономить электроэнергию. Сюда относятся различные дистанционные и автоматические выключатели, реле, трансформаторы и многое другое. Данные чудеса техники были созданы специально с целью снижения коммунальных платежей. Благодаря этим приборам экономия электроэнергии возрастает в 8-10 раз.

Их работа заключается в возможности запрограммировать отключения света на определенное время. Обычно, таймер имеет ограничения от десяти секунд до десяти минут. Кроме того, подобные приборы очень часто оснащаются микрофонами, а их включение происходит от какого-либо определенного звука. Так же возможна установка сумеречных выключателей, реагирующих на наступление темноты.

На сегодняшний день, экономия электроэнергии не представляет ни чего сложного и зависит только от вашего желания. Помимо вышеперечисленных способов существует так же масса других советов, применяемых в народе. Самое главное – это помнить, для чего вы это делаете. А применение всех методов в совокупности поможет сократить денежные расходы на оплату коммунальных платежей в несколько раз.

Светорегулятор на резисторе

Применяется данный прибор, в большинстве случаев, в качестве регулятора освещения ламп накаливания. Рассмотрим, как устроен и из чего состоит этот диммер. В данном случае функцию главного рабочего органа регулятора освещения исполняет реостат или переменный резистор. Принцип действия такого устройства объясняется положениями закона Ома. Увеличение сопротивления резистора ведет к понижению величины тока в цепи осветительного прибора, что, в конечном счете, снижает интенсивность накала спирали лампы. Несмотря на простоту конструкции диммера на резисторе, данное устройство имеет существенный недостаток — потребляемая мощность остается неизменной в независимости от интенсивности освещения. Увеличение сопротивления резистора вызовет падение тока на нити накаливания ламы, но вместе с тем общая токовая нагрузка цепи не изменится в меньшую сторону, излишки затраченной энергии буду выделяться в виде тепла на реостате. Очень актуально в вопросах использования переносных светильников, оснащенных лампами накаливания. Уменьшение яркости свечения абсолютно не способствует экономии зарядки батареи фонаря.

Светорегуляторы, принцип работы которых заключается в использования резистора, не часто, но находят применение для регулировки свечения полупроводниковых лам. В электротехнике такой способ управления получил название аналоговый. Аналоговый способ управления не нашел широкого применения по причинам низкой экономичности, а также вследствие высокой чувствительности полупроводниковых приборов и устройств к изменениям токовых нагрузок.

Светорегулятор на резисторе

Разновидности лампочек

В светорегуляторах используют самые разные типы источников света: лампы накаливания, галогенные (обычные и низковольтные), люминесцентные, светодиодные лампочки. Варианты подключения диммера с выключателем отличаются в зависимости от типа используемых ламп.

Лампочки накаливания и галогенные лампы

Эти источники света рассчитаны на 220 вольт. Чтобы изменить интенсивность освещения, применяются диммеры любых моделей, так как нагрузка все активная в силу отсутствия емкости и индуктивности. Недостаток систем такого типа — сдвиг цветового спектра в сторону красного цвета. Происходит это в случае уменьшения напряжения. Мощность диммеров находится в промежутке между 60 и 600 ваттами.

Низковольтные галогенные лампочки

Для работы с низковольтными лампами понадобится понижающий трансформатор с регулятором для индуктивной нагрузки. Отличительная особенность регулятора — маркировка аббревиатурой RL. Рекомендуется приобретать трансформатор не отдельно от диммера, а как встроенное устройство. Для электронного трансформатора устанавливают емкостные показатели. Для галогенных источников света важную роль играет плавность колебаний напряжения, иначе срок жизни лампочек резко сократится.

Люминесцентные лампы

Стандартный диммер придется менять на ЭПРА (электронная пускорегулирующая аппаратура), если запуск осуществляется выключателем, стартовым тлеющим зарядом или электромагнитным дросселем. Простейшая схема системы с люминесцентными лампами показана на рисунке ниже.

Напряжение на лампочку направляется с генератора частоты 20–50 кГц. Свечение образуется за счет вхождения в резонанс контура, создаваемого дросселем и емкостью. Для изменения силы тока (что меняет яркость света) нужна смена частоты. Процесс диммирования начинается сразу после достижения полной мощности.

Электронная пускорегулирующая аппаратура производится на основе контроллера IRS2530D, оснащенного восемью выводами. Данное устройство выступает в качестве полумостового 600-вольтного драйвера, обладающего функционалом для запуска, диммирования и предотвращения выхода из строя. Интегральная схема рассчитана на реализацию всех возможных способов контроля, благодаря наличию множества выходов. На рисунке внизу изображена схема управления люминесцентными источниками света.

Светодиодные лампочки

Хотя светодиоды экономичны, нередко появляется необходимость уменьшения яркости их свечения.

Особенности светодиодных источников света:

стандартные цоколи E, G, MR;
возможность функционирования с сетью без дополнительных устройств (для 12-вольтовых ламп).

Со стандартными диммерами светодиодные лампочки несовместимы. Они просто выходят из строя. Поэтому для работы со светодиодами применяют специальные выключатели с регуляторами яркости для светодиодных ламп.

Подходящие для светодиодов регуляторы выпускают в двух исполнениях: с контролем напряжения и с управлением посредством широтно-импульсной модуляции. Первый тип устройств очень дорог и габаритен (в него входит реостат или потенциометр). Светорегуляторы с изменением напряжения — не лучший выбор для низковольтных лампочек и способны работать только при 9 и 18 вольтах.

Для этого типа источников света характерно изменение спектра как реакция на регулировку напряжения. По этой причине регулировка световых диодов осуществляется путем контроля за продолжительностью передаваемых импульсов. Так удается избежать мерцания, поскольку частота следования импульсов доходит до 300 кГц.

Существуют такие регуляторы с ШИМ:

Модульные. Управление осуществляется выносными регуляторами, пультами ДУ или с помощью специальных шин.
Установленные в монтажной коробке. Применяются в виде выключателей с поворотным или кнопочным управлением.
Выносные системы, устанавливаемые в конструкциях потолка (для лент светодиодов и точечных светильников).

Для широтно-импульсного регулирования необходимы дорогие микроконтроллеры. Причем ремонту они не подлежат. Возможно самостоятельное изготовление устройства на базе микросхемы. Внизу показана схема диммера для светодиодных лампочек.

Нормальная периодичность колебаний достигается за счет использование генератора, в составе которого имеется конденсатор и резистор. Интервалы подключения и отключения нагрузки на выходе микросхемы задаются размером переменного резистора. В качестве усилителя мощности служит полевой транзистор. Если ток выше 1 ампера, понадобится радиатор охлаждения.