Переменный резистор для регулировки подсветки



Принцип регулировки яркости светодиодов

Если упустить подробности и объяснения, то схема регулировки яркости светодиодов предстанет в самом простом виде. Такое управление отлично от метода ШИМ, который мы рассмотрим чуть позже.
Итак, элементарный регулятор будет включать в себя всего четыре элемента:

• блок питания;
• стабилизатор;
• переменный резистор;
• непосредственно лампочка.

И резистор, и стабилизатор можно купить в любом радиомагазине. Подключаются они точно так, как показано на схеме. Отличия могут заключаться в индивидуальных параметрах каждого элемента и в способе соединения стабилизатора и резистора (проводами или пайкой напрямую).

Собрав своими руками такую схему за несколько минут, вы сможете убедиться, что меняя сопротивление, то есть, вращая ручку резистора, вы будете осуществлять регулировку яркости лампы.

В показательном примере аккумулятор берут на 12 Вольт, резистор на 1 кОм, а стабилизатор используют на самой распространенной микросхеме Lm317. Схема хороша тем, что помогает нам сделать первые шаги в радиоэлектронике. Это аналоговый способ управления яркость. Однако он не подойдет для приборов, требующих более тонкой регулировки.

Необходимость в регуляторах яркости

Теперь разберем вопрос немного подробнее, узнаем, зачем нужна регулировка яркости, и как можно по-другому управлять яркостью светодиодов.

• Самый известный случай, когда необходим регулятор яркости для нескольких светодиодов, связан с освещением жилого помещения. Мы привыкли управлять яркостью света: делать его мягче в вечернее время, включать на всю мощность во время работы, подсвечивать отдельные предметы и участки комнаты.
• Регулировать яркость необходимо и в более сложных приборах, таких как мониторы телевизоров и ноутбуков. Без нее не обходятся автомобильные фары и карманные фонарики.
• Регулировка яркости позволяет экономить нам электроэнергию, если речь идет о мощных потребителях.
• Зная правила регулировки, можно создать автоматическое или дистанционное управление светом, что очень удобно.

В некоторых приборах просто уменьшать значение тока, увеличивая сопротивление, нельзя, поскольку это может привести к изменению белого цвета на зеленоватый. К тому же увеличение сопротивления приводит к нежелательному повышенному выделению тепла.

ШИМ управление

Выходом из, казалось бы, сложной ситуации стало ШИМ управление (широтно-импульсная модуляция). Ток на светодиод подается импульсами. Причем значение его либо ноль, либо номинальное – самое оптимальное для свечения. Получается, что светодиод периодически то загорается, то гаснет. Чем больше время свечении, тем ярче, как нам кажется, светит лампа. Чем меньше время свечения, тем лампочка светит тусклее. В этом и состоит принцип ШИМ.

Управлять яркими светодиодами и светодиодными лентами можно непосредственно с помощью мощных МОП-транзисторов или, как их еще называют, MOSFET. Если же требуется управлять одной-двумя маломощными светодиодными лампочками, то в роли ключей используют обычные биполярные транзисторы или подсоединяют светодиоды напрямую к выходам микросхемы.

Вращая ручку реостата R2, мы будет регулировать яркость свечения светодиодов. Здесь представлены светодиодные ленты (3 шт.), которые присоединили к одному источнику питания.

Зная теорию, можно собрать схему ШИМ устройства самостоятельно, не прибегая к готовым стабилизаторам и диммерам. Например, такую, как предлагается на просторах интернета.

NE555 – это и есть генератор импульсов, в котором все временные характеристики стабильны. IRFZ44N – тот самый мощный транзистор, способный управлять нагрузкой высокой мощности. Конденсаторы задают частоту импульсов, а к клеммам «выход» подсоединятся нагрузка.

Поскольку светодиод обладает малой инертностью, то есть, очень быстро загорается и гаснет, то метод ШИМ регулирования является оптимальным для него.

Готовые к использованию регуляторы яркости

Регулятор, который продается в готовом виде для светодиодных ламп, называются диммером. Частота импульсов, создавая им, достаточно велика для того, чтобы мы не чувствовали мерцания. Благодаря ШИМ контролеру осуществляется плавная регулировка, позволяющая добиваться максимальной яркости свечения или угасания лампы.

Встраивая такой диммер в стену, можно пользоваться им, как обычным выключателем. Для исключительно удобства регулятор яркости светодиодов может управляться радио пультом.

Способность ламп, созданных на основе светодиодов, менять свою яркость открывает большие возможности для проведения световых шоу, создания красивой уличной подсветки. Да и обычным карманным фонариком становится значительно удобнее пользоваться, если есть возможность регулировать интенсивность его свечения.

Источник

Все, что важно знать про диммер

В этой статье рассмотрим устройство, которое продается в магазинах электротоваров, как регулятор яркости ламп накаливания. Речь идет о диммере . Название произошло от английского глагола «to dim» — темнеть, становиться тусклым. Иначе говоря, диммером можно регулировать яркость лампы накаливания.

При этом замечательно то, что и потребляемая мощность уменьшается пропорционально. Хотя применений у диммера гораздо больше, о чём поговорим в конце статьи.

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.

Фактически димер представляет собой выключатель с регулятором яркости, который можно просто подключить вместо клавишного выключателя. Но об этом чуть позже.

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). В англоязычной практике приняты другие названия — диак и триак . Эти названия почти вошли и в российскую электронную действительность.

Схема подключения 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.

Учебник физики за 5-й класс. Но это для последовательности изложения.

Как подключить диммер вместо выключателя

В последнее время люди всё чаще меняют обычные выключатели на диммеры. Поменять выключатель на диммер очень просто. У выключателя два выхода (две клеммы), у диммера тоже две клеммы. Просто подключаем диммер вместо выключателя, используя те же провода, что подключались к выключателю.

Полярность никакой роли не играет. Однако, если с помощью фазового указателя (отвертки-индикатора) вы определили, где фаза, то лучше фазный проводник подключить на клемму L диммера. Просто для порядка.

Единственное условие, которое предъявляет производитель — соблюдать подключение выводов к фазе и к нагрузке. Хотя, как показывает практика, на этом можно не заморачиваться — всё работает хорошо при любом подключении.

Если раньше люстра включалась через двухклавишный выключатель, то через димер все лампочки будут загораться (светиться) одновременно. На одну клемму диммера сажаем фазу, на вторую — два остальных провода.

Виды диммеров

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

При регулировании (диммировании) ручкой потенциометра яркость зависит от угла поворота. И один поворотный димер работает как один выключатель, больше от него добиться невозможно.

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. Существует также дистанционные диммеры, управляемые по радио- или инфракрасному каналу.

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 диммеров для ламп накаливания

Вот несколько фото конструкций поворотных диммеров.

Источник

Выключатель с регулятором яркости

Регулировка яркости светильников может понадобиться для снижения уровня освещенности, приглушения света. Современная электроника позволяет делать это, применив простейшие и малогабаритные устройства, которые называются диммеры. Диммерный выключатель, кроме обычной функции включения/ выключения ламп, регулирует величину подаваемого на них напряжения, изменяя, таким образом, яркость свечения.

Кроме уменьшения яркости, происходит значительное снижение энергопотребления и продление срока службы источника света. При включении в сеть лампы накаливания (обычной или галогенной) происходит бросок тока, поскольку холодная спираль имеет низкое омическое сопротивление, и, пока спираль не прогреется, через нее протекает большой ток. Хоть это время составляет доли секунды, подавляющее количество отказов ламп происходит в момент включения. Выключатель света с регулировкой позволяет снизить первоначальный импульс тока через лампу. Плавный разогрев нити накаливания приводит к увеличению срока службы ламп.

Принцип регулировки

Регулировка освещенности может осуществляться двумя методами:

Реостатный метод

Первое, что приходит на ум, когда идет речь об изменении напряжения или силы тока, – это включение в цепь последовательно с источником света токоограничивающего элемента, резистора. Переменный резистор для такого применения именуется реостатом, а сам принцип регулировки – реостатным. Достоинствами такого решения являются простота и абсолютное отсутствие помех, а также мерцания ламп. Но на этом все достоинства заканчиваются. Поводом отказа от регулировки при помощи резисторов послужила крайне низкая эффективность регулирования напряжения. Ведь, если внимательно разобраться, то даже неискушенному потребителю становится ясно, что излишек напряжения остается на резисторе. Данное падение напряжения выделяется в виде тепла. Это вынуждает делать реостаты с большой допустимой мощностью рассеивания и решать проблемы отвода излишков тепла.

Обратите внимание! Реостатный метод не дает никакого выигрыша в энергопотреблении, напротив, при снижении напряжения на нагрузке общий КПД падает, поскольку большая часть электроэнергии преобразуется в тепловую.

Симисторный метод

Основная методика регулировки яркости осветительных приборов в настоящее время – использование симисторов. Симистор представляет собой полупроводниковый прибор, который имеет три вывода, два из которых подключаются в цепь нагрузки, а на третий – подается управляющее напряжение, которое позволяет осуществлять коммутацию цепи нагрузки.

Переменный ток, который используется для питания ламп, имеет форму синусоиды. При частоте 50 Гц, которая у нас является стандартной, за одну секунду ток изменяет свою величину от нулевого значения до максимального 100 раз (здесь учитывается тот факт, что как положительный, так и отрицательный участки синусоиды равнозначны).

Управляя работой симистора, можно прерывать подачу электрического тока на определенном участке синусоиды. Чем большая часть ее будет отсечена от нагрузки, тем меньше будет яркость свечения ламп.

Обратите внимание! Некоторые источники говорят о тиристорных регуляторах. Это не принципиально. Тиристор отличается от симистора только тем, что работает с напряжением одной полярности. Для включения в цепь переменного тока нужен дополнительный диодный мост, а симистор в мосте не нуждается, но работают они абсолютно одинаково.

При симисторном регулировании есть недостаток: в момент коммутации симистора, особенно, если это приходится на участок синусоиды, близкий к максимальному, возникает всплеск мощных помех, способных нарушить нормальную работу различной аппаратуры. В частности, помехи очень хорошо слышны при работе радиоприемников. Для снижения уровня помех приходится устанавливать дополнительные фильтры, усложняющие конструкцию. При минимальной яркости может быть заметно мерцание ламп, поскольку увеличивается пауза между включенным и отключенным состояниями.

На заметку. Несомненным достоинством является электронная регулировка, благодаря чему можно сделать управление при помощи микроконтроллеров и ввести дополнительные функции.

В цепях постоянного тока диммирование производится при помощи широтно-импульсного модулирования. Вместо постоянного тока питание подается в виде импульсов высокой частоты. Изменяя соотношение длительности (ширины) импульсов и пауз между ними, регулируют средний уровень напряжения. Для того чтобы сделать незаметным мерцание, частоту следования импульсов делают большой.

Конструктивное исполнение

По конструктивному исполнению и особенностям применения диммируемые выключатели света делятся на две группы:

• Модульного исполнения;
• Предназначенные для монтажа вместо обычных выключателей.

Модульные выключатели не предназначены для бытового использования и монтируются в силовых щитах. Обычно ими осуществляют диммирование подъездного освещения.

Наиболее распространенная конструкция модульных устройств имеет кнопочное регулирование яркости освещения. Однократное нажатие на кнопку включает либо выключает освещение, а продолжительное (более 5 секунд) позволяет войти в режим регулировки и установить желаемый уровень напряжения на выходе.

Некоторые модели имеют дополнительную регулировку максимального и минимального значений напряжения.

Бытовые регулируемые выключатели имеют большое разнообразие вариантов исполнения. В основной своей массе они предназначены для установки в стандартные монтажные коробки для обычных выключателей, поэтому нет необходимости прибегать к особым мерам по монтажу.

Разновидности комнатных светорегуляторов

Комнатные регуляторы освещения условно делятся на две группы:

Наиболее простую конструкцию имеют механические регуляторы. На внешней поверхности имеется ручка регулировки, насаженная на вал переменного резистора.

Обратите внимание! То, что освещение регулируется при помощи переменного резистора, не говорит о том, что данное устройство работает по реостатному способу. Переменный резистор изменяет параметры управляющих импульсов, подаваемых на тиристор.

Несомненное достоинство таких регуляторов состоит в том, что в выключенном положении провода сети механически разомкнуты, а включение света происходит всегда только с минимального уровня напряжения.

В свою очередь, сенсорные устройства также насчитывают большое количество вариантов, в том числе:

• Сенсорный включатель с механической регулировкой;
• Сенсорный выключатель с регулятором яркости без механических приспособлений.

Первый тип полностью идентичен приведенному выше механическому регулятору, за исключением того, что включение и выключение света происходит путем прикосновения к чувствительному элементу. Освещение включается сразу на заранее выставленный уровень.

Полностью электронные устройства выполняют регулировку по заданному алгоритму путем прикосновения к соответствующим чувствительным элементам. Наличие встроенного микроконтроллера позволяет осуществлять программирование устройства по множеству алгоритмов работы. Можно выставить желаемый уровень освещения в определенное время суток. Регуляторы с микроконтроллером, де-факто могут использоваться с пультом дистанционного управления.

Все перечисленные варианты могут быть предназначены как для регулировки освещения одного осветительного прибора, так и для нескольких. Внешне они отличаются наличием нескольких клавиш, визуально отделенных друг от друга.

Типы используемых ламп

В быту используется несколько типов ламп освещения:

• Обычные лампы накаливания;
• Галогенные лампы;
• Люминесцентные (экономки);
• Светодиодные.

Каждый тип ламп требует своего подхода к регулировке. Для ламп накаливания и галогенных регуляторы не отличаются. Основной критерий выбора состоит в учете возможной коммутируемой мощности ламп и подключаемого регулятора.

Основная часть регуляторов предназначена для управления лампами накаливания, поскольку здесь наиболее просто манипулировать регулировкой. Обычно используется симисторный метод управления с отсечкой части синусоиды переменного тока.

Недостатком ламп накаливания является тот факт, что при снижении напряжения понижается температура спирали, и спектр излучения смещается в красную область.

Изменение яркости светодиодных источников света встречает ряд затруднений, в частности такие:

• LED элементы имеют узкий диапазон допустимых значений токов и, соответственно, малые пределы регулировки. При их превышении светодиод выходит из строя, а при значительном снижении просто перестает излучать световую энергию, поскольку имеет некоторое пороговое значение открытия;
• LEDлампы выпускаются в трех вариантах питания:

1. Непосредственно от сети переменного тока 220В;
2. Через понижающий трансформатор;
3. При помощи постоянного тока.

Светодиоды для включения в сеть 220В имеют собственный драйвер, поэтому использование обычного диммера невозможно. Трансформатор низковольтных ламп нельзя подключать к регулятору по той причине, что выходное напряжение отличается от синусоидального, на работу в котором рассчитан трансформатор.

Единственно возможный вариант управления – использование широтно-импульсной модуляции. Здесь регулируется не уровень напряжения, а длительность подаваемых импульсов. Это стало возможным благодаря тому, что светодиоды не имеют задержки на включение и могут работать при подаче импульсов сколь угодно малой длительности. Чтобы не было заметным мерцание, частота следования импульсов питания делается высокой. Диммеры, работающие по такому принципу, имеют специальную маркировку и требуют для управления LED лампы, которые могут использоваться в регулируемых системах освещения.

Важно! Специальные модели LED ламп имеют особые драйверы для питания от сети 220В при помощи классических диммеров. Данные драйверы сами выполняют широтно-импульсную модуляцию, в зависимости от уровня питающего напряжения.

Не существует регуляторов, предназначенных для регулировки яркости люминесцентных ламп. Это связано с особенностями их работы и включения:

• Для поджига разряда требуется импульс высокого напряжения, который вырабатывается пускорегулирующей аппаратурой лампы;
• Дуговой разряд работоспособен в узком диапазоне режима питания.

Включение регуляторов

Как правило, регуляторы освещения имеют два вывода и устанавливаются вместо обычного выключателя. Есть тонкости при установке электронных регуляторов.

Их монтаж желательно выполнять последовательно с классическим выключателем, который позволяет коммутировать освещение, вне зависимости от положения регулятора.

Как и механические выключатели, диммеры выпускаются для использования в проходном режиме. Два регулятора, установленных в различных частях помещения, позволяют выполнять управление освещением при помощи любого из них. Такие устройства содержат в себе переключатель с нормально замкнутыми и нормально разомкнутыми контактами и опознаются по наличию трех клемм для подключения. Схема включения приводится на тыльной стороне устройства.

Меры предосторожности

Освещение с регуляторами с механическим выключением не требует принятия особых мер предосторожности, кроме общепринятых, поскольку при выключенном положении регулятора цепь разомкнута полностью механическим выключателем. В электронных устройствах цепь полностью коммутируется симистором, механическое отключение отсутствует, и есть гальваническая связь между выводами симистора. При наличии дефекта в управляющем элементе возможна ситуация, когда на клеммах лампового патрона присутствует некоторый потенциал. Работа в сетях с электронными регуляторами требует полного отключения питающего напряжения на распределительном щите.

Регулируемый источник освещения не только повышает комфорт, но и служит средством для снижения затрат на электроэнергию и замену ламп. В основном установка переключателей с регулировкой осуществима неподготовленным пользователем, но в ряде случаев требуется наличие опыта. Перед тем, как подключить регулятор освещения, требуется взвесить свои возможности, а лучше воспользоваться услугами профессионального электрика.

Видео

Источник