Принцип работы диммер: Как работает диммер?

Как работает диммер?

Диммер от английского слова dim, что означает затемнять. В русском варианте устройство называется светорегулятор или ступенчатый реостат или вариатор с французкого, что означает регулятор электрической мощности.

Возможности диммера

Вопросы экономии энергоресурсов в доме актуальны всегда. Использование диммеров, позволяющих регулировать уровень освещения, помогает снизить расход электроэнергии. Устройство дает возможность контролировать освещенность определенной зоны, интенсивность работы группы светильников либо отдельного источника света.

Изобретены эти приборы были еще в конце XIX века, но применять их стали, как ни странно, не так давно. Создание уютной атмосферы с приглушенным светом с их помощью – дело нескольких секунд. Но главной причиной, по которой многие люди используют диммеры, – это, несомненно, комфорт.

Принцип работы диммера (ступенчатого реостата)

Диммер изготовлен по принципу реостата. Он состоит из набора резисторов, с помощью которых можно регулировать освещение. Всем нам хорошо знакомы уроки физики со школьной скамьи: двигая рычаг реостата влево или вправо, лампочка загоралась ярче или тускнела.

Любой проводник электрического тока оказывает ему определенное сопротивление, которое измеряется в омах. Чем больше сопротивление, тем меньше напряжение электрического тока. Теперь такой реостат в миниатюре доступен каждому. Устанавливается в домашних условиях вместо обычного выключателя —  для регулирования освещения.

диммер (светорегулятор)

Разнообразие моделей диммеров

Каждому виду ламп соответствует определенный прибор, учитывающий их мощность и напряжение. Существуют нажимные, поворотные и сенсорные устройства.

По способу управления различают одинарные и групповые диммеры, регулирующие работу одного или сразу нескольких светильников. Каждая группа светильников нуждается в отдельном светорегуляторе. Объединяя приборы в осветительные зоны, можно плавно менять уровень их освещенности по необходимости, используя клейпад, – специальную панель для дистанционного управления.

Преимущества диммера

Светорегуляторы позволяют претворять в жизнь практически любое дизайнерское решение, связанное с освещением помещения. Есть возможность сделать подсветку определенной зоны или предмета, чтобы добиться большего уюта или акцентировать внимание в нужном направлении.

Регулировка освещения с помощью диммера

Максимально яркий свет в комнате требуется не всегда. В темное время суток в спальне или детской достаточно мягкого спокойного освещения. Использование диммеров для регулирования уровня освещенности дает возможность существенно снизить затраты на электроэнергию. В 20-30 раз продлевается время жизни ламп накаливания и диодных светильников, которые, работая не в полную силу, в более мягком температурном режиме, испытывают меньшие нагрузки, реже перегорают.

Сенсорное диммирование настольной лампы

Возможность управлять светом дистанционно – это плюс в копилку дополнительного комфорта в доме. Не надо зависеть от щелчка выключателя, вставать с дивана, достаточно нажать кнопку на пульт. Когда же освещение на основе диммеров подключено к системе «Умный дом», то все эти действия производятся в автоматическом режиме.

Использование светорегуляторов в быту выгодно не только с точки зрения повышения комфорта, но и в плане экономии. Чем проще управление, тем удобнее им пользоваться. При покупке диммеров нужно руководствоваться именно этим принципом. Монтаж подобных систем лучше доверить профессионалам.

Прежде чем выбрать диммер (светорегулятор), стоит задаться такими вопросами:

• Cколько будет в цепи освещения ламп?
• Какая мощность потребителей будет использоваться?

Наиболее распространенные диммеры на 300 Вт, 500 Вт.

Преимущественно диммеры управляются с помощью поворотной рукоятки, по часовой стрелке — прибавить, против часовой — убавить. Бывают сенсорные светорегуляторы, но они менее распространены.

Затемнение освещения с помощью диммира

Потребность в освещении может меняться. Иногда хочется мягкого-приглушенного тона, в другом случае, когда у нас много гостей, приглушенный свет будет неуместным.

Бывают три типа диммера (светорегулятора)

• диммер-управление сети на 220 В.
• диммер-управление сети, работающей через понижающий трансформатор на 12 В.
• диммер для люминесцентных ламп. Например, MGU510.XXZD 40VA  компании Schneider Electric из серии Unica, лампы работающие с электронной ПРА (пускорегулирующий аппарат).

Во время приобретения покупки, обязательно уведомите продавца, какой диммер вам требуется.

При правильном подборе диммера (светорегулятора) и соблюдении всех правил, вы сможете создать по-настоящему комфортную атмосферу в вашем доме.

Схема подключения диммира

Преимущества галогенной лампы.

Оцените качество статьи:

Диммер, что это такое, для чего нужен, как работает

Диммер, или выключатель со светорегулятором, при всей своей простоте является очень удобным прибором для выключения освещения в доме и одновременного управления его интенсивностью.

Установленный в доме или офисе, он несет на себе функцию энергосбережения.

Сложна ли установка диммера?

Установка диммера и последующая его эксплуатация абсолютно не сложны. Главное — правильно подобрать подходящую модель и купить качественные лампы.

Принцип работы

Принцип действия прибора элементарен — с помощью него свет зажигается, как при использовании традиционных выключателей, после чего его мощность может плавно регулироваться, от комфортной тусклой подсветки до самого яркого сияния.

Устройство обеспечивает мягкий запуск, не только экономящий ток, но и уменьшающий риск выхода из строя нити накаливания, в настоящее время часто применяется с беспроводными дистанционными выключателями света.

Читайте также:

Что предлагает рынок

В магазинах можно купить диммеры самых разных конструкций, отличающиеся способом управления.

Это могут быть как привычные нажимные и поворотные варианты, так и более современные модификации, оснащенные сенсорной панелью, чувствительной к касаниям пальцев.

В поворотных моделях регулировка осуществляется вращением круглой кнопки, в нажимных — необходимым количеством нажатий клавиши, в сенсорных — легким прикосновением.

Существуют и дистанционные светорегуляторы, управляющиеся с помощью беспроводного пульта прямо с дивана.

В некоторых многофункциональных решениях реализована возможность управления сразу несколькими светильниками независимо друг от друга, в том числе всей системой освещения в доме.

Признанный факт — установка диммера позволяет сократить ежемесячные затраты энергии на 40 процентов и в целых 20 раз продлить срок службы ламп за счет подачи более низкого напряжения на нить накаливания.

Читайте также:

Критерии выбора

Выбрать диммер нетрудно, достаточно брать во внимание такие параметры, как суммарная мощность подключаемых ламп и их тип.

Важно понимать, что для экономичных энергосберегающих ламп и традиционных ламп накаливания схемы регуляторов будут иметь различия.

Диммеры для обычных лампочек работают с напряжением 220 вольт, для галогенных — подключаются через трансформатор с током на выходе 12-24 вольта, для светодиодов и люминесцентных ламп — через электронный дроссель с диапазоном напряжения 1-10 вольт.

При покупке нужно брать в расчет характеристику предельной суммарной нагрузки устройства.

Например, регулятор со значением 300 ватт сможет регулировать яркость люстры с 5 рожками, в каждом из которых установлена лампа мощностью 60 ватт. Для более сильных нагрузок он уже не подойдет.

Читайте также:

Установка диммера – важные моменты

По правилам установка диммера должна проводиться только профессиональным электриком. В процессе монтажа помещение должно быть полностью обесточено.

Неправильно установленный регулятор начинает гудеть при включении. В таком случае, проверяют правильность совпадения его разъемов с нужными проводами.

Подводим итог

Такой прибор — первый шаг на пути к энергосбережению и созданию умного дома, позволяющий создать эргономичный и уютный для глаз интерьер.

Читайте также:

Бликовые контрасты, грамотная игра света и тени в жилище — вот результаты его работы.

Соединив несколько регуляторов в одну сеть, и организовав управление их работой с помощью единой панели, можно осуществить комфортное световое зонирование жилища. Спасибо за внимание. Всем удачи!

Принципы работы диммеров. Рынок Электротехники. Отраслевой портал

С самого начала стоит подчеркнуть, что в данной статье описываются диммеры, используемые в жилых помещениях. Мы не станем рассматривать мощные сценические диммеры, а также концентрировать внимание на обсуждении систем умного дома С-bus или других систем домашней автоматизации. Несмотря на то что между продукцией высокого и низкого качества есть много общего, процесс автоматизации по природе своей является почти полностью цифровым и может быть выполнен несколькими разными способами, причем конечный результат одинаков. 

Существуют две основные категории традиционных диммеров переменного тока: обычно их делят на светорегуляторы, срезающие передний фронт, и те, которые срезают тыл. Оба указанных диммера отлично работают при активной нагрузке, которую создают, к примеру, светильники с лампами накаливания. Однако при использовании ламп с электронными компонентами к выбору схемы управления стоит подходить более тщательно. Кое-где, возможно, все еще применяются устаревшие (и крайне неэффективные) реостатные диммеры, а также светорегуляторы на основе автотрансформаторов. Но, поскольку они не являются стандартными и уже точно не будут ими в будущем, в описании подобных диммеров я коснусь только их общих особенностей.

Сейчас при организации низковольтного освещения часто используются электронные трансформаторы. Они приобрели популярность из-за низкой стоимости и сравнительной эффективности. Однако по подобным устройствам довольно сложно найти какую-либо полезную и правдивую информацию. В сети можно найти несколько схем самых простых диммеров (срезающих передний фронт), а также информацию по электронным трансформаторам, но практически ничего о светорегуляторах, отсекающих тыл, и принципах их работы. 

 Все графики и расчеты, приведенные в настоящей статье, рассчитаны для сетей питания 50 Гц, 230 Вольт AC. С учетом этой информации нетрудно будет рассчитать напряжение и частоты для других источников питания. Это было сделано для упрощения описания, поскольку основные принципы работают для любых показателей частоты и напряжения. Большинство приведенных графиков построены не путем прямого измерения, а с помощью моделирования. Это упрощает процесс создания графиков и позволяет провести их более детальный анализ, выявить коэффициент мощности и искажение. Если бы мы решили прибегнуть к реальным измерениям, нам бы потребовалось куда больше времени на подготовку, а результат при этом остался непредсказуем из-за коэффициента искажения формы кривой напряжения, колебаний напряжения источника питания и внешних помех/искажений.

Наконец, существуют диммеры, работающие только в цепях постоянного тока. Раньше подобные светорегуляторы были редкостью (или использовались только для управления скоростью электродвигателей постоянного тока), но теперь они получили второе рождение и применяются для организации светодиодного освещения. Дроссели состоят из импульсных источников питания постоянного тока, модифицированных с целью обеспечения непрерывного тока, необходимого для питания светодиодов. Уменьшение силы света достигается путем организации цикла включения/выключения постоянного тока, что сокращает потери.  

Коэффициент мощности. Для обозначения графиков с небольшим или нулевым искажением шкалы напряжения и хорошим коэффициентом мощности я буду использовать термин «дружественный». У многих складывается впечатление, что коэффициент мощности следует учитывать, только имея дело с индуктивной или емкостной нагрузкой, что в корне неверно. Любая кривая тока, которая не является точной копией кривой напряжения, имеет коэффициент мощности меньше единицы (в идеале). И не имеет значения, если кривая тока просто сдвинута по фазе или не линейна, коэффициент мощности все равно затрагивается.

·         Единица – ток и напряжение находятся в фазе и имеют идентичные кривые (показатели активной нагрузки).

·         Сдвиг фаз – из-за индуктивной нагрузки пик тока наступает после пика напряжения (двигатели, трансформаторы). 

·         Опережение по фазе – из-за емкостной нагрузки пик тока наступает до пика напряжения (несвойственно, но такое может случиться и иногда случается).

·         Нелинейность – ток и напряжение находятся в фазе, но их кривые различны (характерно для многих электронных нагрузок). 

Поскольку для получения вольтамперной характеристики показатели тока и напряжения просто перемножаются, становится очевидным, что для последних трех примеров значение указанной характеристики составит 105,8 В-А, а мощность при этом останется прежней – 52,9 Вт. Всякий раз, когда вольтамперная характеристика и коэффициент мощности имеют различные показатели (вольтамперная характеристика не может быть меньше мощности), из сети поступает чрезмерный ток, что вызывает потери в распределительных кабелях, трансформаторах, подстанциях и генераторах. Сталкиваясь с коэффициентом мощности 0,5, генератор мощностью 1 МВт может произвести только 500 кВт, поскольку на его работу влияет вольтамперная характеристика. Все компоненты распределительной электрической сети фактически ограничены вольтамперной характеристикой, а не коэффициентом мощности.

Даже несмотря на то что показатели мощности могут совпадать с заводским диапазоном, указанным на трансформаторе, при превышении вольтамперной характеристики он будет перегреваться. Постоянный перегрев приведет к отказу или сбою в работе оборудования. По этой причине энергосбытовые компании (ЭСК) и/или службы по всему миру уделяют внимание получению наилучшего возможного коэффициента мощности для максимально продуктивной работы оборудования. Для мощных промышленных установок, чей коэффициент мощности не укладывается в оговоренные рамки, даже предусмотрены соответствующие дополнительные штрафы. 

Кривые, подобные тем, что приведены в последнем примере, считаются наихудшим вариантом, поскольку для их корректировки и сокращения нелинейности можно не так уж много сделать. Гармонические колебания частоты напряжения сети проникают в систему, провоцируя дальнейшие проблемы. Полное обсуждение разрушительного действия нелинейных кривых не предусмотрено в рамках данной статьи, но стоит отметить, что во многих странах введены (или готовятся к внедрению) постановления об обязательной компенсации коэффициента мощности для всех электронных нагрузок, превышающих допустимый лимит мощности. 

Принципы работы диммера

Чтобы приглушить лампу, обычно тем или иным способом уменьшают приложенное напряжение. На самом раннем этапе развития подобных приборов для достижения этого результата использовался реостат (переменный резистор), последовательно соединенный с лампой. Это делалось из-за отсутствия какой-либо разумной альтернативы. При таком решении тратится огромное количество энергии. По скромным подсчетам, с момента, как кто-то в последний раз использовал подобного «монстра», прошло не менее 40 лет. Конечно, есть и положительные стороны, поскольку при этом подходе обеспечивается довольно «дружественная» нагрузка на сеть при нулевых коммутационных импульсах и идеальном коэффициенте мощности. Сложность заключается в избыточном перегревании, особенно если речь идет об очень мощных лампах. Из-за необходимости рассеивания тепла реостатные диммеры отличает довольно крупный размер (если вам удастся их найти).

Регулируемый автотрансформатор (известный как вариак™) отличается практическим отсутствием потерь электроэнергии и оказывает такое же щадящее действие на электросеть, как и реостат, но является очень затратным (и громоздким) способом затемнения ламп. Самый дешевый ныне доступный регулируемый трансформатор стоит около $150 и весит несколько килограммов. Хотя, несомненно, описанный подход является отличным вариантом, его трудно применять из экономических соображений.

Еще 20 лет назад диммеры на основе автотрансформаторов широко использовались в телестудиях. Еще одним устройством, использовавшимся в прошлом для схожих целей, был «магнитный усилитель». Из тех экземпляров, что нам удалось найти, ни один не имел широкого хождения, поскольку им на смену быстро пришли другие технологии. Нам не кажется целесообразным в этой статье упоминать о принципах работы магнитных усилителей. 

В настоящее время наиболее распространенными являются диммеры с регулированием фазы, отсекающие передний фронт, сконструированные на основе двунаправленного триодного тиристора. Тиристор – двунаправленный переключатель, для включения которого необходим лишь краткий импульс. В цепи переменного тока он будет автоматически выключаться при смене полярности тока. Это происходит, потому что напряжение (а значит, и ток) проходит через 0. При нулевом токе тиристор не может обеспечивать проводимость и отключается.

Каждую секунду процесс переключения совершается 100 раз (120 раз для сетей частотой 60 Гц). Среди появившихся бытовых диммеров последний тип называется «универсальным». Подобные светорегуляторы в зависимости от нагрузки могут переключаться на отсечение как переднего, так и заднего фронта.

При изменении соотношения между напряжением включения и выключения создается грубая схема широтно-импульсной модуляции, что позволяет менять количество питания, подаваемого на лампу в широком диапазоне. Для этого способа управления идеально подходят лампы накаливания. При этом способе обеспечивается плавный и естественный переход от практически выключенного до полностью включенного состояния. Для большинства тиристорных диммеров используются самые простые схемы, поэтому работа при пониженных настройках может быть нестабильна. При средних настройках эффективное напряжение половины длины волны составляет 162 В при напряжении источника питания переменного тока 230 В.

Независимо от применимого метода целью является варьирование мощности лампы. При этом пользователь должен иметь возможность устанавливать уровень яркости свечения в зависимости от ситуации. Ни один из общедоступных диммеров не может поддерживать хороший коэффициент мощности (что важно для поддержания исправности электросети).

Для стабильной работы должен использоваться трехжильный провод (земля, фаза и ноль). Это необходимо, чтобы точно соблюсти точку перехода через ноль на кривой сети. Небольшие диммеры не делаются с трехжильным проводом, поскольку это бы затруднило их установку. Поэтому с любыми другими нагрузками, кроме активной нагрузки (как в лампах накаливания), подобные диммеры обычно работают плохо и часто сбоят. Серьезность сбоев зависит от типа нагрузки (особенно недостатки заметны при работе с электронными приборами, такими как компактные люминесцентные или светодиодные лампы).

Двухпроводные светорегуляторы не имеют надежной исходной точки перехода через ноль, поскольку заряженные конденсаторы (внутри источника питания лампы) на протяжении практически всего цикла сигнала вырабатывают нулевой ток. Таким образом, диммер не может быть постоянно включен (на полную мощность), потому что до момента срабатывания тиристора должно пройти какое-то время.

Недиммируемые (без регулировки яркости) компактные люминесцентные или светодиодные лампы нельзя подключать к цепи с диммером, даже если он установлен на полную мощность. Хотя это и не очевидно, ток в цепи лампы может резко возрасти (в 5 раз или даже больше), что спровоцирует угрозу возгорания, а также негативно повлияет на срок службы электронных компонентов лампы. 

Даже коммерческие диммеры, которые поддерживают точное пересечение нуля, не следует использовать вместе с компактными люминесцентными и светодиодными лампами или любыми другими конденсаторными источниками входного питания. На одной из установок нам удалось наблюдать, как конечный пользователь добился практически 100% потерь при подключении светодиодных трубок через схему с промышленным светорегулятором. Норма отказов составила приблизительно 1%. При этом поставщики уверяли, что потери провоцирует не диммер.

Единственное, чем отличалась их установка от всех прочих подобных, – это наличие светорегулятора. Таким образом, легко сделать вывод, что именно из-за него и происходили отказы. По странному стечению обстоятельств, проблемы и конечного пользователя, и поставщика диммера заключались в самой концепции. 

Мощные промышленные диммеры часто производятся с применением триодных тиристоров (соединенных параллельно в обратном порядке), поскольку они выдерживают более высокие токовые нагрузки, чем обычные тиристоры. Переключение зачастую провоцируется высокочастотными импульсами, которые обеспечиваются на всем протяжении отрезка сигнала сети, отвечающего за включенное состояние. Трехпроводная конструкция позволяет не допускать потерь при переходе через ноль. Тем не менее, как указано выше, даже подобные светорегуляторы не подходят для работы с нагрузками источников питания электронного типа.

Диммеры, срезающие передний фронт

На данный момент это самые распространенные светорегуляторы. Их название обусловлено тем, что диммер при работе буквально отсекает передний фронт волны переменного тока. Для стандартных бытовых диммеров в качестве активного переключателя с низкой на среднюю мощность практически всегда используется тиристор. При срабатывании тиристора сигнал сети переходит на нагрузку с периодом задержки от 0 (полное включение) до 9 мс (сильное приглушение яркости).

В качестве примера на рис. 3 показана форма кривой напряжения при нагрузке диммера, срезающего передний край, установленного на 50% мощности. Для сравнения первые два цикла, показанные на графике (выделены зеленым цветом), изображают работу без функции затемнения. Настоящий график можно считать «идеальным». Это тот результат, которого можно ожидать от цепи, работающей в точном соответствии с теорией. Функционирование большинства диммеров указанной конструкции близко к идеалу.

Как отмечалось выше, диммеры, отсекающие передний фронт, никогда не следует включать в одну схему с компактными люминесцентными лампами, если о такой возможности четко не сообщается в инструкции, поскольку из-за быстро возрастающего сигнала через основной конденсатор фильтра, являющийся частью балластной цепи лампы, начинает поступать очень большой ток. При использовании большинства современных светодиодных ламп вы столкнетесь с той же проблемой.

Как и в случае с люминесцентными лампами, в инструкции должно быть четко указано, что они совместимы с упомянутыми диммерами. В качестве примера, если электронный балласт потребляет из сети 83 мА, то этого достаточно, чтобы запитать любую лампу с электронным переключением мощностью 8 Вт. Если для повышения коэффициента мощности при этом не используется никакой дополнительной схемы, токовые пики составят 270 мА, а коэффициент мощности будет равен 0,42, что является довольно слабым показателем.

Если ту же самую цепь запитать с помощью диммера, в худшем случае среднеквадратическое значение тока поднимется до 240 мА с пиками в 4,2 A. При этом коэффициент мощности упадет до 0,14, что можно назвать по-настоящему плохим результатом. На данном этапе источник питания лампы потребляет из сети более 55 В-А, что выражается в том, что на выходе мы имеем довольно грубую кривую с острыми участками. 

Представленная выше схема является стандартной для высококачественного диммера, срезающего передний фронт. C1 и L1 – точки подавления радиопомех. Схема работает, используя фазовый сдвиг, создаваемый VR1, C2, R1 и C3. Эта сеть задерживает сигнал, подаваемый на DB1 (диод с двусторонним ограничением – симметричный диодный тиристор). Когда напряжение начинает превышать 30 В (стандартная величина) напряжения пробоя симметричного диодного тиристора, он становится полностью проводимым и заряд на С3 используется для запуска двунаправленного триодного тиристора (триака). После запуска триак будет проводить ток в полном объеме, пока он не опустится ниже нуля, после чего снова отключится. Этот процесс повторяется каждый полуцикл напряжения сети. Точки задержки, включения и выключения показаны на рис. 3.

Диммеры описываемой конструкции никогда не следует использовать с емкостной нагрузкой (большинство схем электронного балласта), поскольку из-за стремительного периода нарастания напряжения на конденсатор начинает сразу же подаваться большой ток. Индуктивные нагрузки (трансформатор с железным сердечником) переносятся довольно хорошо, поскольку индуктивность способствует ограничению времени нарастания тока до безопасных значений (однако см. информацию ниже).

Устройство черного цвета, расположенное слева, – это двунаправленный триодный тиристор (триак). Он оснащен теплоотводом, контакт между ним и триаком лучше всего можно описать как случайный. Надо сказать, что когда этот диммер сняли, в нем не наблюдалось вообще какого-либо контакта, несмотря на то что прибор исправно проработал 12 лет и был, возможно, последним в своем роде, который протянул так долго. Простота схемы очевидна. Использована самая незатейливая плата. Некоторые компоненты имеют сквозные отверстия, а с обратной стороны нет вообще ни одного элемента. Схема практически совпадает с той, что показана выше. Катушка и конденсатор оранжевого цвета предназначены для подавления помех, однако предохранителя не предусмотрено.

В случае короткого замыкания этого светорегулятора лампа просто станет светить на полную мощность. 

Несмотря на то что создатели диммеров, срезающих передний фронт, часто утверждают, что они подходят для использования с трансформаторами с железным сердечником, в некоторых случаях это не так. Наиболее распространенная проблема, возникающая при применении простейших тиристорных диммеров, связана с их переходом на режим «половинной волны». Они начинают проводить только одну полярность формы волны сети. Это катастрофа для любого трансформатора, на который тут же начнет поступать очень большой ток, ограниченный только первичным сопротивлением.

Диммеры, срезающие тыл

Диммер, срезающий задний фронт (их еще называют светорегуляторами с «обратной фазой»), нуждается в более сложной схеме. С данным устройством уже невозможно использовать простейшую схему, которая отлично работала с диммерами, срезающими передний фронт, поскольку большинство двунаправленных триодных тиристоров просто невозможно выключить. Существуют, конечно, двухоперационные тиристоры, но они обойдутся значительно дороже и редко отличаются компактными размерами, что необходимо для наладки освещения. Чтобы правильно организовать работу диммера, срезающего задний фронт, коммутационное устройство нужно настроить так, чтобы оно включалось при прохождении кривой переменного тока через ноль. Для этого используется детектор перехода сигнала через ноль. По истечении заданного регулирующим устройством времени коммутационное устройство выключается, а оставшаяся часть кривой сигнала просто не используется.

 В конструкцию описываемых диммеров часто включены МОП-транзисторы (полевые транзисторы на основе перехода металл-оксид-полупроводник). Причина заключается в том, что для их работы практически не требуется ток управления, а сами по себе они прочны и надежны. МОП-транзисторы относительно дешевы и подходят для использования в рамках диапазона напряжений, выдаваемого электрической сетью. С другой стороны, можно использовать БТИЗ (биполярный транзистор с изолированным затвором), который сочетает в себе преимущества обоих типов, но обойдется он дороже. Необходимо снова подчеркнуть тот факт, что мы рассматриваем идеальную волну, и, если взглянуть на кривую, показанную на рис. 6, очевидно, что между ней и идеальной есть существенные различия, которые особенно заметны на отрезке, отвечающем за полную мощность. Это происходит из-за потери части приложенного напряжения, связанного с необходимостью обеспечения питания сложной электронной схемы. Иначе она просто не будет работать.

Как и в предыдущем примере, на кривой указаны точки переключения и задержки. Нет нужды приводить полную диаграмму цепи указанного светорегулятора, поскольку в их конструкции за выполнение необходимых функций зачастую отвечают специализированные ИС (или сложносочиненные схемы, состоящие их нескольких стандартных). На рис. 6 приведена блок-схема, включающая основные компоненты цепи, а на рис. 7 показана схема диммера, сделанного на основе промышленной ИС.

C1 и L1 – устройства подавления внешних радиопомех. В схеме необходим выпрямитель тока, поскольку МОП-транзисторы не могут переключать переменный ток, только постоянный. Источник питания, детектор перехода сигнала через ноль и таймер, как правило, уже входят в состав специализированной ИС. Показаны сигналы для каждой точки цепи. Выходной сигнал детектора перехода сигнала через ноль сбрасывает таймер, обеспечивая высокий уровень на выходе, и включает МОП-транзистор. После прохождения интервала между 0 и 10 мс для частоты 50 Гц таймер обеспечивает низкий уровень на выходе, МОП-транзистор выключается, и прохождение тока через токоприемник прерывается.

Во многих отношениях рассматриваемые диммеры (срезающие передний и задний фронт) являются полными противоположностями друг другу. 

Из-за довольно низкой скорости возрастания выходного напряжения исчезает проблема большого выброса тока, который диммер, срезающий передний фронт, направляет на емкостную нагрузку. Некоторые затемняемые компактные флуоресцентные и светодиодные лампы отлично работают с подобными диммерами. Однако светорегуляторы, срезающие задний фронт, никогда не следует использовать в связке с трансформаторами с железным сердечником. Как правило, это указывается в инструкции. 

Почему так получается? Казалось бы, диммер, срезающий задний фронт, должен идеально подходить для этих целей. Проблема кроется в обратной ЭДС, которая генерируется, когда переключатель выключается по 100 или 120 раз в секунду. Большую часть времени обратная ЭДС будет безопасно рассеиваться, но при отказе ламповой нагрузки энергии выключения просто будет некуда деться. Наиболее вероятный результатом станет повреждение диммера, поскольку вряд ли промышленные установки смогут рассеять обратную ЭДС без сильного перегрева или поломки. 

Обратная ЭДС образуется при любой индуктивной нагрузке, поскольку индукционная катушка – это элемент, в котором накапливается энергия (реактивный компонент). Энергия сохраняется в виде магнитного поля. При прерывании тока оно разрывается, генерируя в процессе электрический ток. При отсутствии нагрузки (в качестве которой выступает лампа), подсоединенной к индуктивной составляющей, даже малый ток обладает очень высоким напряжением. Это случается регулярно, но обычно эффект рассеивается, что выражается в возникновении небольшой дуги между переключающими контактами. Подобные дуги не наносят вреда, если появляются не более одного-двух раз в день. Но если этот эффект повторяется 100–120 раз в секунду, накапливается существенная средняя мощность.

Как вы видите, при простом взгляде на многоштырьковую ИС невозможно понять, как она работает. Однако всегда полезно посмотреть, как именно сконструирована схема. Естественно, это не единственный способ. Некоторые промышленные диммеры, срезающие задний фронт (такие, как на фото ниже), сделаны с применением многофункциональной ИС и прочих деталей, которые можно увидеть на поверхности платы. Эффект при этом достигается тот же. 

Два крупных устройства на левой плате – это мощные МОП-транзисторы. Обратите внимание, что нижняя часть печатной платы также занята деталями, включая таймер, другую ИС, которую невозможно распознать, четыре транзистора, несколько резисторов и конденсаторов. Изображенное устройство довольно дешево в производстве, однако можно только представить, сколько времени потребуется разработчикам, чтобы создать прибор, обладающий высокой надежностью, и подходящий при этом для стандартного применения. Стоимость такого светорегулятора будет в 3–4 раза выше стандартных диммеров указанной конструкции.

Промышленный диммер, показанный на фото, был протестирован с лампой накаливания мощностью 60 Вт, благодаря чему были получены формы кривых, представленных на графике. Если форма кривой при максимальных настройках отличается от формы идеального сигнала, показанного на рис. 5, то при минимальных настройках (и вплоть до установки средней мощности) теоретические построения и реальный результат практически сходятся. При полной загрузке цепь не может вести себя как при настоящем коротком замыкании, поскольку часть приложенного напряжения идет на питание электронных компонентов. Это вызывает разрыв цепи, который можно наблюдать в области нулевого тока, когда диммер работает на полную мощность. 

Всегда следует помнить о том, что если электронная лампа явно не предназначена для затемнения, подобный диммер не будет работать. Просто ради эксперимента я пытался объединить его в одной цепи со стандартной компактной люминесцентной лампой. Больших выбросов тока не наблюдалось, но лампу было невозможно нормально затемнить, схема отказывалась правильно работать. Это правило в равной степени верно в отношении и компактных люминесцентных, и светодиодных ламп. О том, что они подходят для использования с диммерами, должно быть четко указано в инструкции. Продолжительное использование электронной лампы в одной цепи с диммером может вызвать повреждение схемы, сильный перегрев оборудования или даже спровоцировать пожар.

Коэффициент мощности диммера

Оба типа диммеров обладают одинаковым коэффициентом мощности при той же мощности выходной нагрузки. Ни один из них не позволяет применить какой-либо реальный или полезный способ коррекции коэффициента мощности. Единственным смягчающим фактором является то, что при низких настройках на некоторых отрезках цикла из сети поступает ток, который не используется большинством небольших источников питания. Однако коэффициент мощности все еще оставляет желать лучшего, особенно при низких значениях мощности.

В колонке «угол» проводится градусная мера угла кривой на отрезке питания лампы. Полный цикл составляет 360°, полуцикл – 180°. При частоте 50 Гц использован коэффициент нарастания 18°; 18° эквивалентны интервалу в 1 мс. Это было сделано для упрощения процесса вычислений. Для источника питания частотой 60 Гц данные практически такие же. Единственное отличие заключается в том, что время прохождения одного полного цикла при 60 Гц составляет 16,67 мс, а не 20 мс. Это не влияет на угол, питание или коэффициент мощности, но из-за того, что для стран, использующих источники питания частотой 60 Гц, напряжение будет иным, значение тока тоже будет отличаться.

Фазовый угол против коэффициента мощности, 230 В AC, нагрузка 230 Ом. Обратите внимание, что нагрузка, использованная при составлении вышеприведенной таблицы, полностью активная и остается неизменной при любых настройках. Однако лампы накаливания не являются устройствами постоянной нагрузки. При остывании нити накаливания при пониженных настройках, уменьшается и сопротивление, что приводит к потреблению большей энергии, чем требуется. Именно поэтому, несмотря на то что уменьшение силы света лампы, несомненно, сокращает потребление энергии, выгода не так велика, как можно было бы ожидать или предполагать.

Стандартная лампа для рабочего освещения (100 Вт) при работе в приглушенном режиме потребляет около 18 Вт. Это больше, чем можно ожидать. Из-за охлаждения сопротивление нити накаливания падает примерно до значения половины сопротивления полной мощности, поэтому потребляется в два раза больше энергии, чем при фиксированном сопротивлении. Для сравнения была протестирована лампа рабочего освещения. При охлажденном состоянии сопротивление составило 44 Ом, в нагретом состоянии – 552 Ом (при включении на полную мощность).

Электронные трансформаторы

Многие новые установки, в которых используются низковольтные галогенные лампы, сконструированы с применением электронных трансформаторов. Несмотря на то что традиционные трансформаторы с железным сердечником отлично работают и обладают невероятным запасом прочности, обходятся они очень дорого. Некоторые из них довольно неэффективны, поскольку теряют порядка 20% от общей мощности, выделяя ее в виде тепла. Электронные трансформаторы отличаются более компактным размером и легким весом и выглядят менее «солидно». Но большинство из них на самом деле эффективны, потери обычно составляют менее 15%. Меньший процент потерь говорит о том, что они вырабатывают меньше тепла, а значит, потребляют меньше энергии. Несмотря на то что уровень рассеивания энергии отдельной установкой может показаться некритичным, при одновременной работе тысяч подобных устройств существенным становится каждый лишний процент потерь. 

Стандартный трансформатор с железным сердечником работает с частотой напряжения сети (50 или 60 Гц). При этом из-за низкой частоты сердечник должен быть довольно значительных размеров. Размер сердечника обратно пропорционален частоте напряжения сети, поэтому трансформатор, работающий при высоких частотах напряжения, может иметь более компактный размер.

Термин «электронный трансформатор» на самом деле употребляется неверно, поскольку это устройство скорее можно описать как импульсный источник питания (ИИП). Электронные схемы применяются для выпрямления сети и конвертации переменного тока в пульсирующий постоянный. Затем пульсирующий постоянный ток подается на коммутационную цепь высокой частоты и небольшой трансформатор. На рис. 11 изображено стандартное устройство подобного типа. 

Слева расположены вводные клеммы, справа – выходные клеммы 12 В. На входе установлен элемент фильтрации радиочастотных помех. Вертикально стоящие устройства, которые видны по нижнему краю, – это два переключающих транзистора. Небольшое зеленое кольцо в центре схемы – трансформатор переключения транзистора. Большой элемент из белого пластика – выходной трансформатор. Внутри него расположен ферритовый сердечник с основной обмоткой. Дополнительные витки (выходной сигнал – 12 В) выведены наружу. Выходной сигнал не трансформируется, это переменный ток, который подается всплесками высокочастотных сигналов. 

T1 – трансформатор переключения транзистора. Он снабжен тремя обмотками: первичной (T1A) и двумя дополнительными (T1B и C). Сравните его с трансформатором зеленого цвета. Первичная содержит один виток, а пусковая обмотка каждого транзистора состоит из 4 витков. T2 – выходной трансформатор. DB1 – симметричный диодный тиристор (такой же, что используется в диммерах, срезающих передний фронт). При превышении напряжением значения в 30 В он запускает колебательный контур цепи. Осцилляция не прекратится до тех пор, пока напряжение не достигнет нуля. Обратите внимание, что базовая выходная частота в два раза выше частоты сети, поэтому выходная частота сигнала электронного трансформатора, работающего в сети частотой 50 Гц, будет равна 100 Гц.

Подобная частота складывается из множества циклов переключения на высокой частоте. Большинство электронных трансформаторов не предназначены для работы без нагрузки (или с нагрузкой в виде лампы). К примеру, установка мощностью 60 Вт для нормальной работы потребует нагрузку, которая потребляет как минимум 20 Вт. При очень небольшой нагрузке на переключающий трансформатор подается слишком малое значение тока, чтобы можно было поддерживать колебательный контур.

Несмотря на то что кривые сигнала приведены в точности в том виде, в котором они были считаны осциллографом на базе ПК, на диаграмме невооруженным глазом заметны участки перехода. Это остаточный эффект процесса оцифровки. Частота на самом деле гораздо выше указанной. Среднеквадратическое напряжение показанного сигнала составляет 12,36 В, но подобную кривую достаточно сложно точно измерить. Я думаю, что реальное значение напряжения было близко к 10 В, которые показал аналоговый измерительный прибор (номинальное значение, указанное на заводском щитке, составляет 11,5 В). При электрическом сопротивлении нагрузки 2 Ом (5A) выходная мощность составила около 50 Вт. Источник питания потребил из сети 231 мА (52,2 В-А). Измеренная входная мощность составила 52 Вт, что позволяет заключить, что коэффициент мощности близок к единице. КПД составляет практически 96%, что является хорошим показателем.

При использовании электронных трансформаторов с низковольтными светодиодными и компактными люминесцентными лампами следует соблюдать осторожность. Поскольку они оборудованы встроенным выпрямителем тока, с ними должны применяться быстрые диоды. Стандартные диоды будут перегреваться, потому что рабочая частота в этой установке гораздо выше той, для которой они предназначены. Несмотря на то что огибающая сигнала имеет частоту всего 100 Гц, частота переключения намного выше – обычно около 30–50 кГц (частота уменьшается с возрастанием нагрузки).

Следует отметить, что экономия энергии при использовании электронных трансформаторов часто переоценивается. В то время как стандартные трансформаторы теоретически имеют бесконечный запас прочности, электронные могут отказать в любой момент и отказывают. Присутствие высоких температур, отмечающееся в пространстве под крышей многих зданий, плохо влияет на полупроводниковые устройства, а повсеместное использование припоя без свинца позволяет говорить о вероятности разрыва соединений. Я видел несколько отказавших приборов, и, несмотря на то что лично я мог бы устранить неполадку, 99% домовладельцев в подобном случае просто выкинут неисправное оборудование и установят новое. Вместо беготни по магазинам с целью замены неисправных установок не проще ли просто использовать неэффективный трансформатор с железным сердечником?

Диммеры постоянного тока 

Несмотря на то что многие (включая меня 30 лет назад) экспериментировали с диммерами постоянного тока, до недавнего времени в них просто не было необходимости. Бывают случаи, когда требуется приглушить свечение автомобильной фары (поворотника или другой). Большинство автомобилей имеют функцию регулируемого освещения приборной панели. В последнем случае обычно используется переменный резистор, к которому последовательно подсоединены лампы, или различные резисторы в зависимости от необходимости попеременно включаются и отключают от цепи. Этот способ подходит для маломощных систем с низкой производительностью, поскольку нет смысла создавать осветительный прибор высокой производительности и тратить энергию, включая в цепь резистивный диммер.

Чтобы наглядно проиллюстрировать энергозатраты, можно произвести простейшие вычисления, представив, что мы используем простой источник питания 12 В и лампочку мощностью 12 Вт…

Для упрощения предположим, что лампа имеет постоянное сопротивление (что неверно в отношении ламп с нитью накаливания с любым напряжением). Это, однако, никак не влияет на принцип теста, а включение значения сопротивления лампы для различных настроек в процесс вычислений может только запутать. 

Очевидно, что этот метод не подойдет, если мы хотим получить максимальный КПД. Несмотря на то что величина 3 Вт не ассоциируется у нас с большим выделением тепла, попытка его рассеять в замкнутом пространстве – отнюдь не легкая задача. Таким образом, высокие температуры представляют собой проблему.

Вопрос эффективности начинает стоять еще более остро с возрастанием мощности используемой лампы, поэтому для универсальности необходимо более хорошее решение. К счастью, существует очень простой ответ. В электронике довольно распространен такой прием, как широтно-импульсная модуляция (ШИМ), позволяющий достичь высокой производительности.

При модулировании периодов включения/выключения напряжения, подаваемого на лампу, ее яркость можно контролировать практически без потерь. Если напряжение подается и отключается с одинаковым интервалом (50% коэффициент длительности), лампа (или мощные светодиоды) половину времени работают так, будто на них подается полное напряжение (работают на полную мощность), при этом на самом деле они функционируют на ½ мощности. Поскольку значение коэффициента с помощью потенциометра или управляющего напряжения 0–10 В постоянного тока можно изменять с нуля (полностью выключенное состояние) до максимального (полностью включенное состояние), эта система полностью подходит для использования с современными светодиодными лампами. 

Использование ШИМ-систем может привести к усложнению схемы, поскольку в некоторых из них используются фильтры для отсечения компонента волны переменного тока. Если такой фильтр имеется, то на лампу подается среднее напряжение, что при 50% модуляции составит 6 В постоянного тока. Мощность при этом будет равняться всего 3 Вт (¼ мощности). Однако фильтр невозможно использовать в схемах со светодиодными лампами из-за их сильной зависимости от напряжения. Если сократить напряжение, подаваемое на светодиодную матрицу мощностью 12 В, до 6 В при использовании ШИМ-системы с фильтром, светодиоды просто не будут светить, поскольку им не будет хватать напряжения для преодоления своего прямого напряжения. Прямое напряжение большинства светодиодов белого цвета составляет 3,3 В. Таким образом, светодиодная матрица мощностью 12 В с тремя последовательными дорожками диодов потребляет 9,9 В, а оставшиеся 2,1 В поглощаются токоограничивающими резисторами.

Для регулировки яркости свечения светодиодных ламп фильтр не используется, поэтому для минимизации радиопомех можно поддерживать довольно низкую частоту переключения. Достаточно частоты в 300 Гц. Несмотря на то что при этом светодиоды будут полностью включаться и выключаться по 300 раз в секунду, наш глаз будет не в состоянии уловить частоту мелькания из-за ее высокой скорости. В некоторых случаях вопрос мигания лампы стоит очень остро, но если частота мелькания превышает уловимую невооруженным глазом, проблемы маловероятны. Обычно любая частота, превышающая 50 вспышек в секунду, считается лежащей за порогом нашего восприятия (в сети этому можно найти множество подтверждений). 

Отсутствие фильтра также повышает эффективность. Если взять стандартный диммер постоянного тока, потеря мощности на МОП-транзисторах (при использовании устойчивого МОП-транзистора) при источнике питания 12 В и нагрузке 10 А будет составлять менее 100 МВт. Опорный сигнал ШИМ-системы обычно имеет треугольную форму. Он сравнивается с управляющим напряжением (выделено синим цветом). Если управляющее напряжение поднимется выше треугольной волны, произойдет включение МОП-транзистора, и на нагрузку начнет поступать питание (выделено зеленым цветом). Подобным образом, если треугольная волна поднимется выше управляющего напряжения, МОП-транзистор отключится. Варьируя управляющее напряжение, мы меняем отношение уровней во включенном и выключенном состояниях, а также питание, подающееся на нагрузку. 

Этот тип диммера определенно не нов. Подобные схемы использовались для регулирования частоты вращения двигателя постоянного тока. Его применение для организации хозяйственно-бытового освещения еще не так широко распространено, но тенденция развития в эту сторону вполне очевидна. Поскольку схема настолько проста, и ею легко управлять, то, как только возрастет популярность полностью светодиодных источников освещения, она получит широкое распространение. 

Это всего лишь вопрос времени, поскольку для подобных систем отсутствует необходимость соблюдения условия возможности замены лампы, а, как известно, светодиоды отличаются долгим сроком службы. Полностью спроектированные установки, подходящие для организации бытового и коммерческого освещения, не будут нуждаться в замене ламп в том виде, к которому мы все привыкли.

А простота схемы и полный спектр возможностей управления мощностью свечения (которое теоретически будет организовано без потерь), несомненно, склонят чашу весов в сторону выбора подобных систем. Скорее всего, диммер будет встраиваться непосредственно в установку, а для его питания потребуется всего пара низковольтных проводов. 

Этот способ также упрощает организацию систем домашней автоматизации, поскольку исчезнет необходимость трансформации напряжения сети переменного тока. Все можно делать при низком напряжении. При отсутствии потребления постоянного тока блок питания можно будет легко настроить на низкое потребление энергии так, что можно будет обойтись даже без выключателя. Тестовый диммер, который я сам сконструировал, может справляться с мощностью до 120 Вт (12 В при нагрузке 10 A), но при этом сам при минимальных настройках потребляет менее 20 мА (менее ¼ Вт). Рассеивание энергии диммером при работе на максимальной мощности обычно составляет около 3 Вт или менее (практически все потери происходят на МОП-транзисторах). Таким образом, можно заключить, что его КПД – более 97%. 

Этот диммер идеально подходит для использования со светодиодными лампами. Он позволяет полностью контролировать переход от полностью выключенного до полностью включенного состояния, а также последующий процесс понижения мощности при затемнении светодиодов. Как показывает практика, этот метод регулировки свечения подходит только для светодиодных матриц, которые уже имеют ограничение по току.

Следующей стадией было бы избавление от резисторов токоограничения. Вместо них можно использовать токоограничение на основе ШИМ. Прибор ограничения по току на основе ШИМ уже используется во многих осветительных приборах, особенно это касается мощных ламп. Однако вполне возможно, что вскоре этот метод будет применяться и для арматуры со светодиодами. 

Популярность светодиодных источников света определяется тем, что ими легко управлять. С ними можно достичь высокой световой отдачи (до 100 лм/Вт, а в будущем и более). Это значит, что, используя светодиодные лампы, можно получить больше света при меньших энергозатратах и выделении незначительного количества тепла.

Стандартная светодиодная матрица, работающая при напряжении 12 В. Обычно используются резисторы 3 x 120 Ом, поскольку в большинстве матриц применяются поверхностно монтируемые резисторы, которые обладают куда меньшей мощностью, чем сквозные. Ограничительные резисторы (40 Ом) отвечают за то, чтобы ток, проводимый через каждый ряд светодиодов, равнялся 52,5 мА. Четыре ряда светодиодов соединены параллельно. Значение полного тока составляет 21 мА. Резисторы в данной схеме использованы неудачно, поскольку они рассеивают мощность, но пользы от них нет. Каждый резистор рассеивает около 37 МВт. Таким образом, впустую тратится порядка 0,44 Вт. Схема в этой компоновке очень чувствительна к напряжению. Увеличение значения напряжения всего на 0,5 В повлечет за собой скачок тока на светодиодах до 65 мА. Снижение напряжения на 0,5 В выльется в снижение значения тока до 40 мА. Несмотря на то что показанная схема далеко не идеальна, в настоящий момент менять резисторы на отдельные высокоэффективные стабилизаторы тока нецелесообразно с экономической точки зрения. 

Ситуация потихоньку меняется, поскольку резисторы подходят для использования только с маломощными светодиодными лампами. Вопрос не стоит остро, поскольку потеря энергии не настолько велика. Обычно для ограничения тока используются специальные ИС. Они ограничивают ток до необходимого значения, но при этом практически не рассеивают мощности. Из-за роста необходимости сокращения показателя рассеивания мощности и повышения чувствительности к напряжению по причине низкого сопротивления для светодиодов большей мощности (к примеру, мощностью 1 Вт) во многих случаях уже используется активное ограничение по току. Светодиоды мощностью 1 Вт потребляют 300 мА. Таким образом, сопротивление необходимо сократить всего до 7 Ом. При этом повышение напряжения всего на 0,5 В повлечет за собой возрастание тока до значения более 370 мА. Это превышает максимально допустимое значение для данных светодиодов. Они просто перегреются и придут в негодность.

Будущее светодиодного освещения

Наряду с эволюцией светодиодной продукции совершенствуются и управляющие схемы. На данный момент на рынке уже существуют несколько производителей, поставляющих управляющие ИС для светодиодного освещения, некоторые из которых уже обладают функцией затемнения. Обычно она организована на основе управления пропусканием периодов включения/выключения переключаемого источника тока при частоте в несколько сотен герц. При этом существующие осветительные установки будут эксплуатироваться еще как минимум несколько лет. Это вызвано тем, что люди в основном предпочитают просто менять лампочки, а не затруднять себя заменой всей осветительной арматуры на светодиодную. Несмотря на это, в скором времени можно ожидать подъема спроса на околосветодиодные схемы, а также встроенные источники питания (балласты) для диммеров. Все эти ноу-хау можно было бы применять уже сейчас, если бы не вопрос стандартизации. 

На деле мы получаем всего небольшую группу производителей, заинтересованных во влиянии на результат путем производства продукции, обладающей передовыми свойствами. Производство чересчур сложных установок или устройств, не удовлетворяющих реальные нужды потребителей, задерживает прогресс и повсеместное распространение светодиодного освещения.

Единственный шаг, который имеет хоть какой-то смысл, – это возврат к старому стандарту 0–10 В. Согласно ему для изменения напряжения в отдельной установке может использоваться переменный резистор. Таким образом, «диммер» представляет собой всего-навсего потенциометр 10 к, строчная? вмонтированный в стенную балку.

Системы домашней автоматизации C-Bus уже оборудованы модулем интерфейса 0–10 вольт. При использовании простейшей аналоговой системы управления затраты на поддержание любого установленного оборудования будут минимальны. При отсутствии необходимости в функции затемнения штырьки диммера можно просто оставить не подсоединенными. Подобная схема позволяет даже организовать управление несколькими осветительными установками с одной точки. 

При массовом производстве соответствующей осветительной арматуры затраты на ее содержание будут минимальны. Было бы большой ошибкой создать цифровой протокол только для того, чтобы принудить людей покупать осветительную арматуру и устройства управления только у одного производителя. Этот подход спровоцировал бы смятение и подъем недовольства на рынке, поскольку сразу бы выяснилось, что существует множество систем, несовместимых с насаждаемой.

Несмотря на то что цифровые системы обладают большей универсальностью (смена цвета и прочие эффекты), большинство домовладельцев не пожелают превращать свой дом в дискотеку. В настоящее время большинство домовладельцев не используют даже простейшие диммеры, поэтому пытаться продать им многофункциональную «поющую» и «танцующую» осветительную арматуру бессмысленно. Это только еще сильнее настроит простых пользователей против новой технологии, которая на данный момент пытается предложить им больше, чем они могут принять. 

Получается, что индустрия в целом работает себе во вред, поскольку не может предложить варианты светодиодного освещения, которые по простоте использования могли бы сравниться со стандартной осветительной арматурой. Конечно, идея создать у себя в комнате клубное освещение вначале привлечет некий пласт потребителей, но дальше развитие застопорится. Если производители не смогут предложить осветительные приборы, созданные с применением новой технологии, которые будут просты в установке и эксплуатации, сама идея заранее обречена на провал.

По материалам melek.ru

Диммер. Принцип их работы. Светодиодные диммеры.

Нынешние формы диммер приобрел сравнительно недавно. Тиристорный выключатель начали применять самоделкины еще в ХХ веке. Простая схема диммера такого типа позволяла изготовить его даже начинающему пионеру из кружка юных физиков.

Название диммер получил от английского «dim» – затемнять, делать тускнее. Это вариант регулятора электрической мощности. Обычное использование – регулировка яркости ламп или светодиодов. Наипростейшая форма – реостат – существует довольно давно. Однако реостат имеет недостаток – он выделяет большую мощность, а это дает очень низкий КПД, да еще и нагрев устройства. Также разновидностью регулятора можно считать автотрансформатор, однако такие устройства имеют внушительные размеры и вес, а это делает их неудобными, тем более в нашу эпоху.

Электронные диммеры признано считать наиболее компактными и экономными. Однако к ним не рекомендуется подключать такие устройства, которые работают от тока низкого коэффициента – у них может перегореть обмотка. Если первые диммеры могли выполнять лишь одну функцию (менять яркость лампы), то на современном этапе развития их роль значительно расширилась. Современные регуляторы управляют:

• яркостью
• автоматическим отключением
• плавным пуском/остановкой
• режимами затемнения или мерцания
• дистанционно

Особенности и характеристики

• если диммер применять для включения лампы накаливания, то это позволяет избежать резкого броска тока. По идее, такой прием должен существенно продлить срок службы лампы, сделать ее практически «вечной». Однако на практике лампы все равно перегорают, хотя и значительно реже
• диммер способен менять не только яркость, но и цветовую температуру света. При уменьшении яркости свет приобретает красноватый оттенок
• диммеры сочетаемы не с мощными лампами (тогда КПД лампы сильно падает), а с лампами меньших мощностей
• применение светового регулятора при мощных лампах создает назойливый уловимый шум
• схема диммера создает помехи, которые делаю работу некоторых приборов неточной или невозможной
• устройство диммера часто является причиной появления фона при записи или трансляции звука
• механические (поворотный, поворотно-нажимной, кнопочный)
• электронные (сенсорный диммер и бесконтактный)
• дистанционные
• акустические

Недостатки

• диммер может вызвать помехи, даже радиочастотные
• несовместим с люминесцентными лампами
• могут перегреваться при температуре в помещении выше 25-27°С
• дают особенное освещение при использовании светодиодных ламп, когда движущийся предмет кажется неподвижным – это может привести к травмированию

Принцип работы диммера

Как работает диммер

Диммирование осуществляется при использовании «фазовой отсечки», при которой происходит отсечение одной части синусоиды напряжения в сети, и происходит уменьшение действия, питающего напряжение на освещение. Если действие отсечки применимо к началу синусоиды, способ называется «регулирование по переднему фронту», если эта технология используется на конце синусоиды, такой способ называется «диммирование по заднему фронту». Эти способы используются для диммирования ламп различных типов: «Диммирование по заднему фронту» рекомендуется для ламп с низким напряжением светодиодного или галогенового типа с применением электронных трансформаторов. «Диммирование по переднему фронту» используется для ламп низкого напряжения с использованием трансформаторов электромагнитного типа, а также для компактных люминесцентных и светодиодных ламп 230В. Эти два способа также хорошо подойдут для ламп галогенового типа и ламп накаливания 230В. Стабильная работа прибора заставляет использовать провод с тремя жилами один для заземления, для рабочего нуля и для фазы, это действие применяется для соблюдения точки перехода через ноль. При использовании малых диммеров достаточно двухжильного провода.

Вопрос энергосбережения

На многих сайтах диммер позиционируется как устройство, что позволяет экономить расходы на электроэнергию. Так ли это? В принципе, да. Все существующие модели позволяют потреблять лампе меньшее количество мощности. Однако целесообразно ли так поступать? Диммер имеет неоспоримое преимущество – он внешне красив и даже неординарен. Чего только стоит сенсорный диммер.

Также он меняет освещение в помещении, что также вызывает приятные эстетические чувства. Но экономить с помощью диммера все равно, что покупать вместо двух ламп 60 Ватт одну на 100. В первую очередь диммер должен рассматриваться как регулятор эстетики освещения и лишь потом как способ сэкономить. Например, после ремонта человек установил две (или даже три) линии освещения. При вариациях цветов и мощности ламп с помощью двух- или трехклавишного диммера можно добиться красивого цветового и осветительного эффекта. Экономия даже в случае применения нескольких ламп столь незначительна и ничтожна, что ее можно назвать невидимой.

Небольшой совет: подбирая диммер, следует обратить внимание на его показатель мощности. Желательно, что величина мощности светового регулятора любого типа была несколько выше, чем суммарная мощность ламп освещения в помещении. В противном случае возможен перегрев, выход из строя и даже пожар.

Светодиодные диммеры

Диммер — если раньше это касалось только ламп накаливания, то с появлением на рынке светодиодных ламп, возникла необходимость регулировать и их. Вообще, функция диммера – понижать до нужного уровня средний ток через лампу, и таким образом уменьшать интенсивность излучаемого ею света. Так, с лампами накаливания традиционно применяют симисторные и тиристорные диммеры, которые корректируют подачу мощности на лампу путем отсечки части фазы сетевого напряжения. Поскольку лампы накаливания – приборы довольно бесхитростные, то и диммеры для них довольно просты по устройству. Со светодиодными лампами дело обстоит сложнее.

Обычные светодиодные лампы иногда содержат в своей конструкции, кроме светодиодов, еще и схему простейшего импульсного преобразователя, который предназначен для взаимодействия с обычным сетевым напряжением синусоидальной формы. Этот драйвер зачастую очень прост, а иногда отсутствует даже он. Если такую лампу подключить через диммер, то встроенная в ее корпус схема управления быстро выйдет из строя, или, в лучшем случае, не сможет корректно работать.

   Светодиодные диммеры

Для решения возникшей проблемы, некоторые производители светодиодных ламп стали выпускать линейки специальных диммируемых светодиодных ламп, драйвер которых несколько усложнен, и может легко работать даже при включении лампы через обычный диммер с отсечкой фазы. Такие лампы дороже обычных, и далеко не каждого покупателя это положение дел устраивает. Единственной альтернативой является применение специальных диммеров, предназначенных для управления непосредственно светодиодными лампами. Эти электронные устройства сами являются преобразователями с широтно-импульсной модуляцией, и подают на светодиодную лампу стабилизированное напряжение, которое схема лампы принимает без нарушения штатного режима своей работы.

Такие светодиодные диммеры позволяют плавно регулировать яркость света светодиодной лампы, повышают экономичность, и продлевают срок службы даже самых обычных светодиодных ламп.

Довольно часто бывает, что освещение какого-нибудь помещения в течение продолжительного времени было бы лишним, поскольку это сказывается на перерасходе электроэнергии; на помощь приходит именно диммер, к тому же современные диммеры имеют КПД – более 90%. Оригинальные дизайнерские решения гораздо проще реализовать при помощи диммеров, которые могут иметь запрограммированные световые сценарии. В конце концов, применение диммеров управляемых с пультов дистанционного управления попросту повышает уровень комфорта. Наконец, управление яркостью света, изменение цвета и реализация различных сценариев легко интегрируются в современные системы «Умный дом».

Из вышесказанного видно, что светодиодные диммеры – сложные электронные устройства, они могут включать свет по таймеру, осуществлять плавный пуск, и даже управляться дистанционно с пульта. Эти диммеры встречаются в различных исполнениях и для различного монтажа. Диммеры для установки в монтажную коробку удобно заменяют собой выключатель, управление производится либо кнопкой, либо с подключаемого к диммеру дополнительного блока.

Модульные светодиодные диммеры

Для установки в щиток на DIN-рейку позволяют реализовывать различные световые сценарии, и могут работать в системах «Умный дом»; они управляются посредством выносных регуляторов и кнопок, либо пультом дистанционного управления. Модульные диммеры дороже обычных диммеров. Диммеры управляемые пультом бывают как с радио, так и с инфракрасным управлением. В первом случае управлять устройством можно на расстоянии, тогда как для управления при помощи инфракрасного пульта необходима прямая видимость.

Выносные блоки

Еще одна разновидность диммеров. Потолочные светодиодные ленты часто используются вместе с такими диммируемыми блоками, и к ним можно подключить точечные светильники со светодиодными лампами, важно лишь соблюсти требования относительно суммарной мощности. Сами эти блоки управляются с обычных диммеров, либо со специальных выносных панелей или с пультов, а иногда управление осуществляемо всеми этими способами.

Способов управления диммерами четыре:

• поворотом ручки, когда включение лампы и регулирование ее яркости осуществляется поворотом ручки, а выключение сопровождается щелчком
• поворотно-нажимным способом, когда выключить или включить можно нажатием, а регулировать яркость – поворотом, при этом не обязательно для включения каждый раз поворачивать ручку, достаточно просто нажать на нее, и яркость сразу будет на заранее установленном уровне
• управление клавишей
• сенсорное управление, часто дополняется пультом дистанционного управления

Пожалуй, единственный недостаток светодиодных диммеров – расходы на их приобретение, которые, однако, окупаются эффективностью и экономичностью оснащенных ими систем освещения. Важно лишь помнить, что при покупке светодиодного диммера и светодиодной лампы, либо обычного диммера и диммируемой светодиодной лампы, желательно проверить их совместную работу прямо в магазине, где для этой цели должен быть оборудован специальный стенд.

Так же смотрите по этой теме:

   Выключатели с дистанционным управлением. Что предлагает рынок?

   Умные розетки и выключатели ELRO. Обзор линейки AB600.

Будем рады, если подпишетесь на наш Блог!

[wysija_form id=»1″]

Диммирование светодиодов в деталях — регулировка яркости светодиодных ламп

Диммирование (от англ. dimming — затемнение) — это процесс управления интенсивностью освещения, уходящий своими корнями в XIX век. Впервые диммирование было применено в театрах, когда по замыслу режиссёра сцена должна была затемняться и освещаться в зависимости от происходящего на ней действия. Для этого используемые в то время прожекторы с дуговыми лампами прикрывались затемняющими шторками. Чем больше эти шторки перекрывали световой поток, тем больше они диммировали освещение. Сегодняшние диммеры далеко ушли от своего незамысловатого предшественника, однако в целом их назначение осталось прежним.

Регулировка яркости широко используется в современных системах. Так посредством диммирования можно создать мягкое камерное освещение в гостиной или спальне, быстро сменить атмосферу в кафе или ресторане, усилить визуальные «магниты» в ритейле.

Преимущества диммирования

• Возможность создания и быстрой смены сценариев освещения, недостижимых при помощи стандартных двухпозиционных выключателей.
• Регулировка яркости позволяет эксплуатировать осветительные приборы в щадящем режиме, что продлевает их срок службы.
• Диммирование приводит к уменьшению энергопотребления и тепловыделения.

Наиболее широкие возможности по управлению световой средой открываются при сочетании диммирования с разделением световых приборов на группы. Такой подход позволяет управлять общим светом и акцентами независимо друг от друга, реализуя самые интересные и сложные сценарии.

Преимущества диммирования светодиодов

Регулировка яркости светодиодов позволяет в полной мере раскрыть весь их потенциал. Особенности работы LED делают этот осветительный элемент идеальным кандидатом на диммирование.

• Яркость светодиода можно менять в очень широком диапазоне, в отличие от люминесцентных ламп.
• Изменение яркости никак не сказывается на цветовой температуре и цветопередаче, в отличие от ламп накаливания.
• Снижение яркости ведёт к увеличению срока службы, а не наоборот, как в случае с галогенными лампами.
• Регулировка яркости светодиодных светильников происходит без задержек, что позволяет использовать их даже в самых динамичных осветительных сценариях.

Особенности диммирования светодиодов

Простейший диммер, регулирующий затемнение ламп накаливания, делает это за счёт «срезания» синусоиды переменного тока. Но в отличие от ламп накаливания, LED светильник имеет более сложное устройство и работает под управлением электронной схемы — драйвера. Таким образом, корректность работы осветительного оборудования напрямую зависит от управляющего им драйвера. В то же время, правильно подобрав драйвер, можно задиммировать абсолютно любые светильники, независимо от их мощности и типа.

Стандарты и протоколы диммирования

TRIAC

Симисторный диммер, работающий по отсечке фазы. Его главные преимущества — это низкая цена и возможность встраивания в схему без лишних коммутаций (как выключатель). Для корректного диммирования светодиодов важно проверить совместимость оборудования (связки диммер-драйвер). Это позволит избежать нежелательного гудения и мерцания при работе.

1-10V

Стандарт, завоевавший широкую популярность в эпоху повсеместного использования люминесцентных ламп. Его суть заключается в отправке по отдельной паре проводов сигнала от 1 до 10V. То есть диммер в данном случае реализован в виде обыкновенного потенциометра. Главным преимуществом такого подхода является полная нечувствительность к нагрузке. Среди недостатков — невозможность управления источником света из нескольких мест и слабая поддержка со стороны производителей светодиодов.

DALI

Цифровой протокол, поддерживаемый большинством производителей профессионального осветительного оборудования. Его главное преимущество — это цифровая шина, объединяющая все диммируемые светодиодные светильники в единую систему. Включение, выключение и регулировка яркости осуществляются за счёт сигнальных команд, а не за счёт размыкания питающей цепи. Такой подход позволяет в любое время переназначать, какой выключатель за какой светильник отвечает.

Но самым главным преимуществом цифрового протокола DALI является возможность программирования сцен с их последующим сохранением в памяти. Это полностью переворачивает представление об управлении освещением. Обычная клавиша выключателя может теперь не просто управлять светильником, а задавать режим работы для целой группы.

Из недостатков протокола DALI можно выделить разве что высокую стоимость и необходимость предварительной настройки системы управления.

Push DIM

Интересный в реализации тип диммирования, позволяющий использовать для подключения всего два провода. В роли управляющих элементов служат кнопки с нормально разомкнутыми контактами. Пока вы держите кнопку, сигнал есть, отпустили — сигнала нет. Осветительные приборы будут воспринимать такие нажатия следующим образом:

• короткое: включение/выключение;
• длинное: регулировка яркости.

Метод прост в реализации, не требует дополнительных настроек и может быть реализован почти с любой электрофурнитурой. Но есть и недостатки: малая распространённость драйверов с таким стандартом и ограниченное количество светильников, подключаемых к одной кнопке.

Casambi

Беспроводная система управления освещением на основе технологии Bluetooth Low Energy.

Позволяет управлять светом с помощью гаджетов на базе iOS и Android или с настенных выключателей и панелей. Подключение светильников к системе происходит за счет добавления в цепь одного из устройств Casambi.

Возможности системы:

• Подключение большинства светодиодных приборов и LED лент, представленных на рынке света
• Управление приборами по одному и группами
• Создание статичных и динамичных сценариев
• Управление RGB и Tunable White
• Совместимость со стандартами диммирования TRIAC, 0-10V (1-10V), DALI
• Взаимодействие с датчиками движения, освещенности, присутствия и др.
• Интуитивный интерфейс управления

Отсутствие дополнительных проводов позволяет интегрировать управление по Casambi в проект на любой стадии.

Система имеет ряд продуктов с различными вариациями по интеграции и подключению.
Схема подключения TRIAC диммера Casambi с управлением через смартфон:

Схема подключения TRIAC драйвера Casambi с управлением через беспроводной переключатель:

Выбор драйвера

Выбор драйвера и типа диммирования определяется множеством факторов. Самыми гибкими в этом плане являются встраиваемые светильники, так как их драйвер вынесен за пределы корпуса. В случае же с накладными и подвесными светильниками приходится учитывать большое количество нюансов. Однако нерешаемых задач не существует. Заручившись поддержкой квалифицированных специалистов, можно задиммировать даже те светильники, которые изначально не были на это рассчитаны.

Диммер. Виды и работа. Плюсы и минусы. Применение и особенности

Диммер – это светорегулятор, применяемый для настройки яркости свечения электрических ламп и светодиодов. Название устройства в переводе с английского «затемнитель». Использования диммера позволяет помимо изменения яркости также снижать потребление электроэнергии при понижении интенсивности света. Прибор может применяться в связке с ИК лампами для обогрева.

Как работает диммер

Устройство меняет параметры электрического тока подаваемого на лампу или светодиод. В результате изменения условий, те начинают давать более яркое или тусклое свечение. При этом максимальная яркость при подключении через регулятор не превышает тот показатель, что возможен при прямом питании лампочки от сети 220 В 50 Гц.

Техническое устройство и принцип работы диммера отличаются в зависимости от того для какого типа ламп он используется. Самым простым является прибор для ламп накаливания. Он просто изменяет параметры напряжения. Как следствие спираль лампочки разогревается меньше, от этого меняется температура ее свечения. Нужно отметить определенную специфику связки лампы накаливания с диммером, дело в том, что при понижении напряжения на половину та уменьшает потребление энергии всего на 15%.

Если же использовать светорегуляторы для обычных ламп в качестве диммеров для LED ламп, то добиться изменения яркости свечения невозможно. Дело в том, что такие лампочки оснащаются драйверами, которые компенсируют подобные изменения. Единственным результатом их совместного применения будет свечение с миганием, но никак не поменяет яркость. Для таких ламп применяются диммеры специальной конструкции.

Преимущества и недостатки устройства

Применение диммеров при оборудовании осветительной системы имеет в основном преимущества:

• Яркость света регулируется в зависимости от ситуации.
• Обеспечивается экономия потребления энергии.
• Отсутствует необходимость в массивных люстрах и светильниках на несколько лампочек с целью регулировки яркости путем включения по одной из них или всех.

Используя диммер, можно регулировать яркость света в помещении даже если оно освещается одной лампочкой или светодиодным светильником. Понижая интенсивность освещения, одновременно осуществляется снижение энергопотребления, однако совсем несущественно.

Применение диммеров имеет только один недостаток – теряется возможность вкручивания в патрон лампочки любого типа. Выбрав светорегулятор определенной конструкции, придется всегда в дальнейшем пользоваться совместимой с ним лампой. Исключением являются интеллектуальные диммеры. Это современные светорегуляторы сложной конструкции, которые совместимы абсолютно со всеми типами ламп. Однако приборы этого типа отличаются увеличенными размерами, поэтому могут применяться далеко не всегда.

Виды диммеров по способу установки

В зависимости от способа выполнения монтажа диммеры бывают:

• Настенные.
• Модульные.
• Переносные.
• Подвесные.
• Встраиваемые.

Настенный диммер имеет аналогичные монтажные параметры, что и клавишный выключатель. Они предназначены для монтажа на стену. Особенность прибора этого типа в том, что он ставиться вместо клавишного выключателя прямо в его монтажную коробку. Настенные диммеры могут предусматривать установку в обычную монтажную коробку диаметром 68 мм, или просто прикручиваться на стену накладным способом. Такие устройства самые удобные. Они подразумевают управление осветительными приборами одного помещения.

Модульные приборы подразумевают скрытый монтаж. Они устанавливаются в электрический щиток на DIN-рейку. Внешние параметры такого устройства полностью соответствуют автоматическому выключателю, реле напряжения и прочему щитовому оборудованию. При использовании модульного диммера электрический провод от него идет на стандартный клавишный выключатель. От выключателя провод прокладывается на осветительное оборудование. По этой причине при необходимости провести регулировку света нужно открыть распределительный щит и настроить свет из него. Это может быть неудобный решением, поскольку щит часто располагается в другом помещении.

Переносные представляют собой подобие тройника или реле времени. На нем имеется вилка и розетка. Прибор вилкой вставляется в обычную розетку, а уже в него подключается вилка от торшера, настольной или подвесной лампы. Это переносное устройство, которое может использоваться для регулировки света, к примеру, в брудере с цыплятами. Им можно скорректировать свет. Именно этим устройством удастся настроить обогрев, если тот осуществляется ИК лампой.

Подвесные светорегуляторы самые компактные. Они устанавливаются на проводе питания торшеров, настольных ламп. Это позволяет выполнять регулировку их свечения, что обычно невозможно в базовой комплектации. Такой прибор можно врезать в провод питания абсолютно любого переносного источника света, сделав его настраиваемым.

Встраиваемый диммер имеет схожую конструкцию с настенным, однако он оснащается менее привлекательной передней панелью. Такие устройства монтируются в коробку или внутрь различных приборов. Их применяют в том случае, когда важна функциональность, а не внешний вид.

Способы управления

По управлению они бывают:

• Поворотные.
• Поворотно-нажимные.
• Нажимные.
• Сенсорные.
• С пультом дистанционного управления.
• По WiFi.
• Акустические.

Поворотные устройства являются самыми распространенными. Они имеют регулировочное колесико, вращая которое можно менять яркость света. Такое решение с одной стороны удобное, но имеет и недостаток в виде необходимости настраивания яркости каждый раз при включении света. Дело в том, что отключение освещения осуществляются при выкручивании колесика влево путем понижения яркости до полного исчезновения свечения. В дальнейшем чтобы снова включить подсветку нужно провернуть колесико вправо, и после появления света с минимальной яркостью повысить ее до нужного уровня.

Поворотно-нажимные приборы являются чем-то средним между клавишным выключателем и диммером. Такой светорегулятор позволяет включать и выключать свет отдельной кнопкой. Это исключает сбой настроек свечения на колесике регулировки.

Нажимные и сенсорные работают по одному принципу. У нажимных имеются кнопки, сенсорные считывают касание к определенной области на поверхности устройства. Регулировка свечения выполняется путем нажатия на стрелки вверх и вниз. При прижатии верхней яркость возрастает, а при давлении на нижнюю уменьшается. Для включения и отключения такого диммера может предусматриваться отдельная кнопка или сенсор. Иногда свет включается просто при нажатии любой из стрелок. При этом предыдущие настройки яркости сохраняются.

Диммер с

пультом дистанционного управления позволяет проводить регулировку яркости света на расстоянии. Пульт может передавать радио или ИК сигнал. Это две совершенно разные технологии. ИК пульт срабатывает только при точном направлении на поверхность диммера. Если между ними окажется преграда, то пульт не сработает. Помешать передачи сигнала может даже тонкий лист бумаги. Пульт на радиоуправлении отправляется сигнал другого качества, который способен обойти практически любые препятствия. Такое управление может выполняться даже с другой комнаты. Использования радиоуправления повышает стоимость диммера.

Устройства с WiFi управлением практически соответствуют приборам с пультом. Однако они позволяют настраивать режим свечения с помощью смартфона или планшета. Особенность этих устройств в том, что приложение для их управления можно установить на много телефонов, к примеру, каждого члена семьи. Таким образом, все смогут регулировать яркость на дистанции от диммера, не ища при этом пульт.

Обычно все диммеры на пульте ДУ или WiFi предусматривают ручную настройку. То есть, в случае отсутствия пульта в зоне видимости можно просто подойти к светорегулятору и отрегулировать его вручную.

Диммер с акустическим управлением принимает голосовые или звуковые команды, и меняет яркость свечения в зависимости от них. Это достаточно удобное решение, поскольку не нужно подходить к светорегулятору, искать от него пульт или брать смартфон. Однако в определенных случаях звуковые команды являются не практичным решением. К примеру, прибор может реагировать на слова из предложений, когда они не звучали как команда, а были частью разговора.

Совместимость с разными типами ламп

Приобретая диммер необходимо отталкиваться от того с какими лампами он будет применяться. Если будут использоваться все типы лампочек, то необходимо выбирать так называемый интеллектуальный светорегулятор. Однако ввиду большого размера таких устройств они могут использоваться не везде.

Диммеры для ламп накаливания могут также использоваться для подключения галогенных лампочек и некоторых видов светодиодных. Последние должны иметь на упаковке надпись «диммированная». Это означает, что они совместимы с обычными диммерами, поскольку в них применен особый тип драйвера, не компенсирующий изменение напряжения сети.

В большинстве случаев для светодиодных ламп используется специализированный светорегулятор. Он также является совместимым со светодиодной лентой 220В. Для лент 12-24В используется особый тип диммера, который подключается в связке с блоком питания.

Похожие темы:

Виды диммеров для светодиодных ламп на 220В, подключение

В последнее время растет спрос именно на диммеры для светодиодных ламп. Причина этому весьма очевидна: они значительно расширяют функционал любых светодиодных источников света на 220В. Вы получаете возможность регулировать интенсивность света, порядок зажигания и даже цвет светодиодов на расстоянии или по определенной программе. Он монтируется вместо обычного выключателя и обладает рядом преимуществ:

• экономит электричество;
• позволяет добиться комфортного освещения в любое время дня и ночи;
• отлично вписывается в дизайн дома;
• подчеркивает дизайн интерьера, позволяет регулированием освещения выделить выгодное пространство дома;

Содержание

• 1. Виды диммеров
• 2. Совместимость диммеров и лампочек
• 3. Подключение диммера своими руками
• 4. Итоги

Виды диммеров

Разделяются по принципу их управления.

Механическое управление. Это самый простой по устройству светорегулятор . Регулировка яркости происходит с помощью колеса или кнопок.

Сенсорное управление. Выглядит более престижно, а управление происходит за счет прикосновения к сенсорному экрану. Как правило, более дорогой.

С пультом дистанционного управления. Управляется с помощью пульта ДУ. Пульт работает по радиоканалу или по инфракрасному каналу. Радиоканал позволяет управлять освещение дома с любой точки, даже с улицы. Инфракрасный канал требует наведения пульта на диммер, принцип работы такой же, как у телевизора.

Управление через Wi—fi . Система широко используется в технологии построения «умных домов», где освещение дома управляется с телефона или планшета. Невероятно удобно, когда Вы можете с любой точки дома выключить или включить свет и даже управлять электроприборами. Такие системы так же комплектуются обычным сенсорным пультом.

Совместимость диммеров и лампочек

Не все светодиодные лампочки на 220В предназначены для регулировки яркости света, поэтому регулятор к ним требуется подбирать соответствующим образом. Использование нерегулируемой со светорегулятором может привести к отказу или к их нестабильной работе. Необходимо заранее знать, будет ли необходимость в регулировке яркости освещения, и покупать соответствующие светодиодные лампы для дома.

При покупке светодиодного светильники или диодного источника света проконсультируйтесь у продавца насчет её совместимости со светорегулятором.

Основные отличия использования светодиодного диммера от обычного:

1. Обязательным условием работы светодиодного является наличие диммируемого драйвера;
2. Мощность светодиодов в 10 раз меньше мощности обычных накаливания, поэтому  стоит подбирать менее мощные, способные работать с нагрузкой от 1 Вт;
3. Для правильного подбора мощности регулятора света для светодиодных источников Вам необходимо будет проконсультироваться у продавца или специалиста.

Какую же модель выбрать?
Все зависит от вкуса, дизайна квартиры, интерьера и кошелька покупающего. Если Вы не хотите лишних затрат, но освещение Вам контролировать нужно, то выбирайте механический. Для любителей удобства подойдет с пультом дистанционного управления. Для тех, кто никогда не расстается с смартфоном, лучшим выбором будет управление через Wi-fi.

Какой бы диммер Вы не выбрали, советуем выбирать устройства от проверенных производителей. Именитые китайские производители сертифицируют свою продукцию, но отличаются от европейских  брендов более доступной ценой

Подключение диммера своими руками

Приобретайте регулятор яркости в соответствии с Вашими лампами. Перед установкой выключите электричество в доме. Зачистите провода, найдите индикатором фазу. Фазовый провод подключите в клемму с буквой L, второй провод в клемму с обозначением N. Далее провода зажимаются и проводится регулировка болтов, одевается рамка.

Проще говоря, он подключается  последовательно в фазный провод.

Итоги

Диммеры экономят электричество, регулируют яркость освещения, идеально вписываются в интерьер, просты в монтаже и стоят весьма недорого. Такие устройства позволяют каждому человеку превратить свою квартиру в высокотехнологичный «умный дом».

..

Как работают диммерные переключатели и какие преимущества они предоставляют для вашего дома

Диммерные переключатели — это простые электронные устройства, которые используются для управления уровнем яркости освещения. Многие домовладельцы устанавливают диммеры для управления освещением, экономии денег на счетах за электричество или в качестве дополнительной функции своей системы безопасности. Диммерные переключатели могут легко установить электрики или люди, разбирающиеся в подключении этих типов устройств. Продолжайте читать, чтобы понять, как работают диммерные переключатели и как они могут принести пользу вашей домашней обстановке.

Для чего нужен диммерный переключатель?

Диммерные переключатели просто увеличивают или уменьшают яркость электрических лампочек. Они часто используются в домах и на предприятиях для экономии энергии и управления освещением. Диммерные переключатели можно подключить к функциям вашего умного дома для управления обстановкой в ​​вашем доме. Вы можете автоматически настроить тусклый свет в определенное время с помощью таймеров или интеллектуального управления или отрегулировать уровень освещения вручную.

Преимущества перехода на диммерные переключатели.

Установка диммерных переключателей в доме дает несколько преимуществ.

• Энергосбережение . Приглушив свет, вы сэкономите электроэнергию на счетах за электроэнергию, потому что при приглушенном свете вы будете использовать меньше ватт. Каждая семья будет отличаться, но в зависимости от того, в скольких комнатах у вас есть диммеры и как часто вы затемняете свет, вы можете сэкономить 18-20% на затратах на освещение.
• Ваши фонари прослужат дольше просто потому, что они не будут работать так же интенсивно, когда они приглушены.Это не относится ко всем лампочкам, но вы можете удвоить или утроить срок службы обычной лампочки, приглушив свет.
• Вы можете управлять внешним видом любой комнаты . Обычно вам нужен яркий свет во время приготовления ужина, но гостиная — это совсем другое дело. Возможно, вы захотите приглушить свет во время просмотра телевизора, но включите его снова, чтобы прочитать книгу. Столовая, семейная комната и спальни также являются отличным местом для светильников с диммерами.

Связано: простые способы улучшить освещение в вашем доме

Как работают диммерные переключатели?

Ключом к использованию переключателя яркости является знание того, как добиться от устройства наилучших результатов, поэтому это помогает понять, как оно работает.Диммерные переключатели используют простые электрические принципы работы в зависимости от их типа.

Ваш базовый диммерный переключатель просто уменьшает количество электричества, протекающего через цепь, чтобы уменьшить яркость света. Однако современные диммерные устройства работают иначе.

Современные диммеры принимают электричество, протекающее через цепь света, и включают его, а затем выключают. Когда это происходит, он отвлекает электричество от лампочки. Количество электрического тока, протекающего через лампочку, уменьшается.Имейте в виду, что включение / выключение электричества или «цикл переключения» контролируется переменным током в вашем доме.

Диммерный переключатель изменяет направление электрического потока каждый раз, когда он используется для уменьшения или увеличения яркости света. Поток электричества всегда чередуется между положительным и отрицательным. При чередовании цепи она автоматически выключается или включается.

В конечном итоге переключатель диммера управляет электрическим циклом затемнения света. Когда переключатель установлен в нижнее положение, цикл занимает больше времени, и свет излучает более низкий уровень яркости.Когда он включен, он горит ярче, потому что цикл включения / выключения протекает легче. Цикл также занимает меньше времени.

Типы диммерных переключателей

Электрики изобрели различные типы диммерных переключателей за последние 100 лет. Диммерные переключатели с функциями включения / выключения обеспечивают лучший контроль энергопотребления и помогают сэкономить больше денег, поэтому эти типы широко используются сегодня.

Диммерные переключатели выпускаются в 4-х основных конструкциях: интегрированном, сенсорном, скользящем и поворотном.

• Встроенные диммерные переключатели часто управляются с помощью беспроводной технологии, но ими также можно управлять вручную. Эти типы диммерных переключателей обычно используются в современных умных домах и / или системах безопасности.
• Диммерные переключатели с сенсорным экраном также популярны. Их часто устанавливают на стене дома, они удобны и просты в использовании, а также придают комнате современный вид.
• Очень распространенные слайд-диммеры просто позволяют регулировать яркость, просто перемещая переключатель вперед-назад или вверх-вниз.Эти диммеры также могут иметь кнопку, которая автоматически перемещает устройство вперед и назад.
• Наконец, есть поворотный диммер , который можно вручную включить для приглушенного света. Довольно прямолинейно, сам циферблат также является переключателем включения / выключения.

Электрик из Лас-Вегаса может установить диммеры в вашем доме. Fowler Electric может безопасно настроить переключатели и освещение, чтобы вы могли начать экономить энергию и контролировать настроение в своем доме. Есть вопрос? Напишите нам по электронной почте!

Если вы хотите обновить освещение и выключатели, позвоните в компанию Fowler Electric сегодня.Или назначьте встречу для бесплатной оценки ниже.

702-778-4346

Фото Рейнальдо Кевина на Unsplash

Следите за нами и ставьте лайки:

Как работает диммерный переключатель? — Smarthome

Вы не должны покупать диммер, не спросив: «Как работает диммер?» Особенно в 2019 году, когда вокруг много шума о новых технологиях, вам захочется лучше понять этот продукт.

Совершение ошибки при покупке неправильного переключателя диммера может вызвать огромное количество проблем, особенно если вы устанавливаете его самостоятельно.

Фон переключателя диммера

Диммерные переключатели помогают снизить уровень яркости в вашем умном доме. Перед установкой в ​​вашем доме важно задать вопрос «как работает диммерный переключатель?»

Сегодня мы расскажем, как работают эти диммерные переключатели, и постараемся не ослеплять вас наукой; хотя нам потребуется немного технических подробностей!

Мы также дадим вам краткий обзор 4 самых эффективных диммеров на рынке, чтобы вы могли дистанционно управлять своим освещением.

Прежде чем мы перейдем к гайкам и болтам диммеров, откуда взялась эта концепция? И терпите нас, потому что это больше, чем урок истории. Посмотрите, как раньше работали диммерные переключатели, чтобы лучше понять, как они работают сегодня.

История диммеров

Зачем нужно знать историю диммеров?

Здесь начинается, разные дома требуют разной проводки. Если вы хотите понять основную сложность работы диммерного переключателя, важно знать предысторию!

Ранние диммеры

Чтобы получить контроль над ранними диммерами, вам приходилось постоянно настраивать громоздкие диммерные панели.Хотя это кажется простым, это также означает, что вся мощность проходит напрямую через точку управления освещением. Это неудобно, неэффективно и потенциально опасно.

В этих старых диммерах использовался переменный резистор. Резисторы не проводят электричество эффективно, поскольку они оказывают большое сопротивление движущемуся электрическому заряду. Переменные резисторы имеют немного резистивного материала и пару контактных плеч, одно неподвижное, а другое подвижное. Общее сопротивление изменяется путем изменения расстояния, которое требуется электрическому заряду для прохождения через резистивный материал.

Пока все хорошо?

Энергия теряется из-за тепла, поскольку заряд проходит через резистор. При добавлении резистора в последовательную цепь потребление энергии приводит к падению напряжения, поэтому для других нагрузок, таких как лампочка, остается меньше энергии. Это, в свою очередь, приводит к снижению светоотдачи лампы.

К 1959 году основатель Lutron изобретает диммер, в котором использовались диод и автотрансформатор. Это не только сэкономило еще больше энергии, но и идеально подошло для установки в обычную настенную электрическую коробку.

Проблема здесь в том, что так много энергии тратится просто на нагрев резистора. Это не только крайне неэффективно, но и опасно из-за количества выделяемого тепла.

Безопасный диммер был запатентован в 1896 году, что привело к меньшим потерям энергии, и современные диммерные переключатели, которые вы найдете сегодня, используют другой подход. Вы все еще задаете непростой вопрос: «Как работает диммер?»

Основные принципы работы диммерного переключателя

Отвод энергии от лампочки на резистор — не лучший способ приглушить свет.Это работает, но есть способ лучше.

Современные резисторы работают за счет быстрого включения и выключения световой цепи. Используя этот подход, общее количество электричества, проходящего через цепь, уменьшается.

Этот цикл переключения основан на колебаниях переменного тока (переменного тока) в доме. Переменный ток имеет переменную полярность напряжения на синусоиде. Синусоидальная волна представляет собой кривую, и при переменном токе напряжение колеблется между положительным и отрицательным. Чтобы сократить это еще больше, вы можете просто подумать о текущем изменении направления.

В США один цикл выполняется 60 раз в секунду. Это выражается как 60 Гц.

В переключателе диммера эта регулярная синусоида или кривая намеренно прерываются. Когда ток меняет направление, цепь лампочки автоматически отключается. Изменение направления происходит при нулевом напряжении, что происходит дважды в каждом цикле (120 раз в секунду). Как только напряжение снова поднимется до определенного уровня, световая цепь снова включится.

Так почему мы говорим «определенный уровень», а не конкретизируем?

Ну, это зависит от того, где вы разместили ручку или ползунок на диммере.Когда он находится на максимальной яркости, схема включается вскоре после отключения. Поскольку цепь включена в течение большей части цикла, лампочке передается больше энергии в секунду.

Что делать, если диммер установлен ниже? Как и следовало ожидать, схема не вернется в работу до конца цикла.

Если в прошлом реостат перенаправлял поток тока, ручка или ползунок на современном диммере действует как переменный резистор, но действует как сигнал, а не перенаправляет поток.Современные регуляторы яркости, использующие описанный выше метод, имеют эффективность более 99%, что означает, что при управлении 100-ваттной лампой тратится меньше 1 Вт энергии. Кроме того, в отличие от описанного ранее метода, вы также не получаете всего этого нежелательного тепла.

Небольшое отступление: несмотря на то, что современные диммеры служат намного дольше и потери минимальны, выходную мощность на ватт лампы все же можно улучшить.

Как работает диммерный переключатель?

Вам может быть интересно, как ограничивается поток электричества для достижения этой цели, и все сводится к использованию TRIAC (триодного переключателя переменного тока).

TRIAC — это полупроводниковое устройство, немного похожее на транзистор, построенный из нескольких слоев полупроводникового материала, N-типа (у него есть свободные электроны) и P-типа (в нем есть дыры, куда могут уходить эти электроны).

TRIAC имеет 2 клеммы, подключенные к каждому концу цепи. Существует разница в напряжении, которая изменяется при колебаниях переменного тока. Верхний и нижний терминалы переключаются между положительно и отрицательно заряженными соответственно.

В схему подключен вентиль через переменный резистор.

Фактически, TRIAC работает как переключатель, управляемый напряжением. Действие переключения контролируется напряжением на затворе. Напряжение на затворе регулируется переменным резистором.

Надеемся, что вы все еще с нами!

При нормальном напряжении на клеммах и очень низком напряжении на затворе TRIAC действует как разомкнутый переключатель, не проводящий электричество. Если TRIAC должен проводить электричество между двумя выводами, он требует повышения напряжения на затворе. Для этого в игру вступает переменный резистор…

Когда ток проходит через резистор, запальный конденсатор заряжается до тех пор, пока на нем не будет достаточного напряжения, чтобы ток мог проходить вниз к нижнему выводу.Общее сопротивление можно увеличивать или уменьшать, перемещая ручку диммера, которая, в свою очередь, перемещает контактный рычаг.

Когда ручка регулятора яркости повернута в положение затемнения, создается большее сопротивление, в то время как поворот ручки в другом направлении снижает сопротивление. Когда ток снова достигает нулевого напряжения, цикл продолжается.

Хотя этот метод работает хорошо, единственным реальным недостатком является то, что жужжание, отличное от диммеров, может быть очень раздражающим. Более дорогие диммерные переключатели добавляют компоненты, чтобы противостоять этому гудению, а в высококлассных диммерах, используемых за пределами жилых помещений — например, с сценическим освещением, — используется автотрансформатор вместо TRIAC, чтобы полностью обойти эту проблему.

Итак, независимо от вариаций, диммерные переключатели сегодня работают по одному и тому же принципу: они прерывают переменный ток, поэтому общая энергия, питающая лампочку, уменьшается .

Как установить переключатель диммера?

Это видео проведет вас через все необходимые шаги по установке диммерного переключателя.

https://youtu.be/f8OvTdY3fL8

Зачем нужен диммер?

Теперь вы увидели, как работают диммерные переключатели, так зачем вообще вообще их использовать?

Очевидный мотиватор — это изменение освещения в комнате, которое вы используете для разных целей.

В гостиной вы можете создать настроение для интимных развлечений с гостями, уменьшив свет, а затем увеличив его, когда вам нужно немного яркости для настольных игр с детьми.

Когда вашим детям пора ложиться спать, вы можете приглушить свет в их комнатах, чтобы облегчить им путь в страну грез. С утра убедитесь, что им достаточно света, чтобы они могли начать свой день энергичными.

В ванной используйте приглушенный свет, когда хотите расслабиться в ванне, и усиливайте его, когда вам нужно побриться или сделать макияж.

Помимо декоративного освещения, вы также можете сэкономить на счетах за электроэнергию. Уменьшение яркости света на 25% может дать экономию до 20%, а затемнение наполовину может сократить потребление на 40%, что приведет к значительному снижению из месяца в месяц.

При меньшей нагрузке на лампочки они прослужат дольше, давая вам дополнительную экономию, которая может показаться незначительной, но со временем может увеличиться.

Можно ли использовать диммерные переключатели с любым освещением?

Лучшими лампами для диммерных переключателей являются галогенные лампы и лампы накаливания .

Используя эти лампы, вы не только получите доступное решение для освещения, но и сможете уменьшить яркость от 0 до 100%. Все, что требуется — это стандартный диммер лампы накаливания.

Недостатком светодиодных ламп и люминесцентных ламп является то, что уровень света можно уменьшить только примерно до 20% от максимальной яркости.

Значит ли это, что использование диммера со светодиодами или люминесцентными лампами совершенно исключено?

Нет!

В диммере CL используются резисторы для изменения выходной мощности, и вы сможете использовать любую лампу по своему выбору, даже если это светодиодная или люминесцентная лампа.Вам нужно убедиться, что сам свет регулируется. Если вы попытаетесь использовать диммер лампы накаливания с этими лампами, он либо вообще не будет работать, либо будет работать неправильно.

Мы выделим некоторые диммеры, которые позволяют использовать светодиоды, поэтому не беспокойтесь, если вы перешли на это энергоэффективное освещение и хотите продолжать его использовать, одновременно уменьшая яркость с помощью диммера.

Прежде чем мы перейдем к этим переключателям яркости, давайте поговорим о конкретных типах переключателей света.

• , однополюсный : однополюсный, специально разработан для светильников, управляемых только одним диммером. Это означает, что диммер будет действовать как единственный переключатель для включения и выключения света, а также для его затемнения.

• 3-х или 4-х позиционный : если у вас есть несколько переключателей включения и выключения для освещения, вам понадобится 3-х или 4-х позиционный диммер

• Multi-Location : Многопозиционные диммеры требуют многоцелевых диммерных переключателей. Это позволяет вам осуществлять полный контроль над яркостью из нескольких точек

• Plug-In : если у вас есть настольные и торшеры, вам понадобится съемный диммер.Большинство из них работают со всеми типами ламп, включая светодиоды и КЛЛ

.

Итак, теперь у вас есть четкое представление о том, как работают диммерные переключатели и почему вам следует подумать об их использовании. Пришло время завершить более практическую мысль, кратко ознакомившись с 3 лучшими современными диммерами, подходящими для любого респектабельного умного дома.

4 лучших диммерных переключателя 2019 года

Диммер Insteon

Если вы ищете настенный выключатель, вы сможете управлять удаленно практически с любого интеллектуального устройства в вашем подключенном доме, классический переключатель яркости с дистанционным управлением Insteon просто необходим.Вы сможете использовать свой смартфон или любое устройство Insteon в качестве контроллера для большей гибкости.

Этот переключатель работает с любыми обычными настенными пластинами с лопастями, но они не входят в комплект. Однако Insteon предлагает отличные и чрезвычайно недорогие безвинтовые пластины. Установка проста, и нет необходимости в нейтральном проводе, поэтому этот умный выключатель является разумным выбором, если у вас есть старый дом, в котором отсутствует этот провод C.

Вы можете выбрать, вкладывать ли деньги в Insteon Hub, в зависимости от того, что вы хотите от диммера.Если вы не хотите тратить лишние деньги, вам нужно будет настроить виртуальную 3-полосную схему для сопряжения вашего диммерного переключателя с клавиатурой, датчиком движения или даже другим переключателем Insteon.

Однако этот хаб пригодится, если вы хотите построить более амбициозный сетевой дом. Вы также можете воспользоваться преимуществами использования Alexa или Google Assistant для голосового управления, если у вас есть включенное устройство и концентратор. Если вы хотите использовать Siri, вам понадобится Insteon Hub для HomeKit.

Управление очень просто, независимо от того, используете ли вы голосовые команды или свой смартфон.В последнем случае одно касание позволяет управлять несколькими устройствами с помощью сцен. Вы также сможете запланировать отдельные переключения или группы переключений. Вы можете подключать переключатели к другим устройствам Insteon, от датчиков до плагинов, что дает вам невероятно универсальный диммер по доступной цене.

Преимущества

• С-образный провод не требуется, поэтому идеально подходит почти для всех домов
• Используйте голосовые команды с помощью Alexa или Google Assistant с концентратором Insteon или, если вы не предпочитаете Siri, инвестируйте в Insteon Hub для HomeKit
• Полностью настраиваемые лепестки, и вы даже можете добавить гравированный текст для индивидуального подхода

Интеллектуальный диммер Wemo WiFi

Если вам нужна интеллектуальная версия диммерного переключателя, этот диммер Wemo позволит вам сразу перейти к делу, регулируя яркость практически любой лампы без концентратора.

Следует уточнить, что вам понадобится C-провод, также известный как нейтральный провод, поэтому убедитесь, что он на месте, прежде чем совершать покупку.

Вы получите удобную работу, находясь дома, и сможете приглушить свет в приложении на смартфоне или с помощью голосового управления с помощью Google Home и Alexa. С помощью интуитивно понятного приложения Wemo легко составить расписание, и вы можете создать ряд рецептов IFTTT, если хотите еще больше автоматизации. Простое нажатие и удерживание диммера позволяет управлять несколькими устройствами Wemo одним нажатием кнопки.

Этот диммер хорошо сочетается с обучающим термостатом Nest, а Nest может связываться с вашим диммером, чтобы сообщить ему, когда вы находитесь вдали от дома. Ваш свет может выключаться, когда вас нет, для экономии энергии, но включаться случайным образом, чтобы создать впечатление, что кто-то есть дома.

Умный диммер Wemo WiFi Smart Dimmer Switch станет неотъемлемой частью любого дома, подключенного к Интернету, в 2019 году.

Льготы

• Концентратор не требуется, диммер подключается напрямую к домашней сети Wi-Fi, но это почти означает, что вы можете увидеть провалы в скорости.
• Хорошо работает со всеми совместимыми лампами, включая светодиоды и КЛЛ.
• Используйте режим «Вдали» для надежной защиты, когда вы не дома при случайном включении и выключении света

SkylinkHome 3-позиционный переключатель диммера включения / выключения

У всех разные потребности в переключателях яркости, и трехпозиционный переключатель включения / выключения Skylink — отличное решение, если у вас есть несколько переключателей.В отличие от Wemo, вам не понадобится C-образный провод. Хотя для этого требуется установка, это не сложно.

Одним из недостатков этого диммера является то, что, хотя вы можете использовать КЛЛ, лампы накаливания и вольфрамовые лампы, он не подходит для светодиодов. Он работает с небольшими нагрузками и мощностью до 300 Вт.

Прочная литиевая батарея излучает отличный сигнал, и вы можете создавать вещи с помощью нескольких контроллеров, передатчиков и датчиков, поэтому он отлично подходит для тех, у кого более амбициозные потребности в умном доме.

Операция не может быть намного проще. Все, что вам нужно сделать, это нажать на декоративную крышку, чтобы включить или выключить свет, и удерживать ее, когда вы хотите увеличить или уменьшить яркость.

Если вы хотите добавить удобный диммер без дополнительной проводки, обратите внимание на этот комплект Skylink и установите его в спальне, коридоре или даже в гараже. Вы сможете без проблем включать и выключать свет или приглушать его в обоих местах, так чего же вы ждете?

Льготы

• Сверхпростая установка без необходимости в нейтральном проводе
• Прорези поверх существующего коммутатора с декоративной крышкой для поддержания чистоты линий вашего умного дома
• Устойчивый радиус действия до 500 футов без препятствий

Диммерный переключатель iDevices

Без концентратора и полной поддержки Alexa, Siri и Google Assistant, вы получите полностью гибкую работу с этим диммером iDevices.Это делает его идеальным решением для интеграции практически в любую экосистему умного дома.

Несмотря на то, что установка довольно проста, как и любой диммер, в стене много места, и вам нужно будет снова подключить все обратно, как только вы подключите его к существующей проводке. Этот коммутатор поддерживает как однополюсные, так и трех- или четырехполюсные конфигурации.

Если вы инвестировали в HomeKit, iDevices также настроен для этого.

Классический качающийся дизайн переключателя позволяет нажимать / удерживать или щелкать / отпускать для уменьшения и увеличения яркости.Двойное нажатие мгновенно переключает яркость на полную или отключает их.

Приятным дополнением является светодиодный светильник, который работает как импровизированный ночник. Вы даже можете настроить цвет и яркость этого приложения в стиле настоящего умного дома.

Приложение приятно использовать, и вы можете легко создавать сцены или планировать.

Мы не можем рекомендовать iDevices Dimmer для того, чтобы представить себе современный диммер, который отлично работает прямо из коробки.

Льготы

• Превратите обычный выключатель в полностью усовершенствованный диммер
• Управляйте освещением по всему дому в приложении на телефоне iOS или Android
• Используйте свой любимый цифровой помощник для настройки уровней яркости с помощью голосовых команд

Последнее слово

Что ж, если повезет, теперь у вас есть твердый обзор науки, лежащей в основе диммерных переключателей, и представление о том, какие из них могут лучше всего работать в вашем умном доме.

Чтобы узнать о следующих шагах, проверьте настройку эхо-точки и синхронизируйте переключатель диммера, чтобы управлять своим голосом и УВАЖАЙТЕ своих гостей.Там есть идеальное руководство по установке и сопряжению.

Возвращайтесь, как только у нас будет больше руководств по освещению, и мы постоянно обновляем новости об умном доме, чтобы познакомить вас с самыми лучшими технологиями умного дома и тем, как эти продукты на самом деле работают.

Как работает диммер и что регулируется | Внутреннее руководство

Примечания

1) Энергосберегающие лампы с регулируемой яркостью (ESL)
Только тогда, когда энергосберегающие лампы имеют явную регулировку яркости, их можно регулировать с помощью обычных диммеров (поворотных или скользящих регуляторов) или диммеров с электронным управлением метода диммирования, указанного на лампе ( фазовый контроль / обратный фазовый контроль).Однако это необходимо упомянуть в описании диммирующего устройства. В принципе, диммеры, предназначенные для ламп накаливания / галогенных ламп, не считаются подходящими для энергосберегающих моделей. Даже если комбинация работает, это может привести к сильным радиопомехам из-за увеличения количества сбоев на сетевом кабеле.

2) а. Светодиодные лампы
Светодиодные лампы 230 В и высоковольтные светодиодные лампы должны иметь маркировку с регулируемой яркостью. Если светодиодная лампа помечена как регулируемая, проверьте, следует ли использовать диммер с регулировкой фазы или обратным переключением фазы.Обычно это наносится на упаковку от производителя.

Светодиодные лампы на 12 В переменного тока и 12 В переменного / постоянного тока также должны иметь маркировку с регулируемой яркостью. Также необходимо следить за тем, чтобы используемый трансформатор был регулируемым. Какой диммер можно использовать, указано в инструкции к соответствующему трансформатору. Многие трансформаторы, предназначенные для низковольтных трансформаторов, также требуют базовой нагрузки (минимальной нагрузки), которую должны нагружать светодиодные лампы, поскольку трансформатор даже не «запускается».

г.Светодиодные полосы и одиночные светодиоды (постоянный ток)
Светодиодные ШИМ-диммеры (ШИМ = широтно-импульсная модуляция) используются для светодиодных ламп, которые не работают напрямую от 230 В (обычно 12 В или 24 В постоянного тока)! Либо требуется дополнительный светодиодный балласт (драйвер), либо он уже встроен в диммер с ШИМ. Драйверы светодиодов с регулируемой яркостью также доступны для различных типов управления.

3) Люминесцентные лампы
Диммер люминесцентных ламп можно регулировать только с помощью специальных электронных балластов (ЭПРА с интерфейсом 0–10 В), предназначенных для этой цели, и диммера.

Цепи диммера

Авторские права Томи Энгдал 1997-2000 гг.

Индекс

Заявление об ограничении ответственности

Я от всего отказываюсь. Содержание статей ниже может быть полностью неточным, неуместным или ошибочным. Нет никаких гарантий относительно пригодности указанных схем и информации для каких-либо целей, кроме как в качестве средства самообучения.

Диммирование света основано на регулировке напряжения, которое попадает на лампу.Регулировка яркости возможна на протяжении многих десятилетий.
силовые резисторы и регулируемые трансформаторы. Эти методы были
используется в кинотеатрах, на сценах и других общественных местах. Проблема
эти методы управления светом заключались в том, что они большие, дорогие,
имеют низкую эффективность, и ими трудно управлять из удаленного места.

Силовая электроника быстро развивалась с 1960 года. В период с 1960 по 1970 год.
поступили на рынок тиристоры и симисторы. Используя эти компоненты, было
довольно легко сделать небольшие и недорогие диммеры, которые имеют хорошие
эффективность.Электронное управление также позволило сделать их легко
управляемый из удаленного места. Электронные диммеры этого типа
стали доступны после 1970 года и в настоящее время используются во многих местах
как дома, рестораны, конференц-залы и в сценическом освещении.

Твердотельные диммеры работают, изменяя «рабочий цикл» (время включения / выключения).
полного переменного напряжения, подаваемого на регулируемые огни.
Например, если напряжение подается только половину каждого цикла переменного тока,
лампочка будет казаться намного менее яркой, чем когда она
получить полное переменное напряжение, потому что для нагрева нити требуется меньше энергии.Твердотельные диммеры используют настройку регулятора яркости, чтобы определить, в какой момент каждого цикла напряжения включать и выключать свет.

Типичные регуляторы света построены с использованием тиристоров и точного времени.
при срабатывании тиристора относительно нулевых переходов
Электропитание переменного тока используется для определения уровня мощности. Когда тиристор
срабатывает, он продолжает проводить до тех пор, пока ток не пройдет через него
переходит в ноль (точно при следующем пересечении нуля, если нагрузка чисто
резистивная, как лампочка).Изменяя фазу, на которой
вы запускаете симистор, вы изменяете рабочий цикл и, следовательно,
яркость света.

Вот пример нормальной мощности переменного тока, которую вы получаете от розетки.
(картинка должна выглядеть как синусоида):

 ... ...
                 . . . .
                . . . .
              ------------------------------------ 0 В
                        . . ..
                         . . . .
                          ... ...
 

А вот что попадает в лампочку при срабатывании диммера
симистор включен в середине фазы переменного тока:

 ... ...
                  | . | .
                  | . | .
              ------------------------------------ 0 В
                          | . | .
                          | .| .
                          ... ...
 

Как видите, варьируя точку включения, количество
мощность, попадающая в лампочку, регулируется, и, следовательно, свет
выход можно контролировать.

Преимущество тиристоров перед простыми переменными резисторами состоит в том, что они
(в идеале) рассеивают очень мало энергии, поскольку они либо полностью включены, либо полностью выключены.
Обычно тиристор вызывает падение напряжения на 1-1,5 В при прохождении через
ток нагрузки.

Что такое тиристоры и симисторы

Выпрямитель с кремниевым управлением — это один из типов тиристоров, используемых в
мощность, которую нужно контролировать, является однонаправленной.Симистор — тиристер
используется там, где необходимо регулировать мощность переменного тока.

Оба типа обычно выключены, но могут срабатывать при слабом токе.
Импульс на вход, называемый вентилем. После срабатывания они остаются включенными.
пока ток, протекающий через основные клеммы устройства
уходит в ноль.

И тиристоры, и симисторы представляют собой 4-х слойные структуры PNPN.
Обычно SCR описывается по аналогии с парой
перекрестно соединенные транзисторы — один NPN, а другой PNP.

 + ------ +
    +> ------------ + ЗАГРУЗИТЬ + ---------------- +
                   + ------ + |
                                           |
                                          E \ |
                                      PNP | --- + -------  ----- + --- | NPN
                                               | \ E
                                                 |
                                                 |
    -> ------------------------------------------ +
 

Если мы подключим положительную клемму источника питания, скажем, лампочку, и
затем к эмиттеру транзистора PNP и его возврату к эмиттеру
транзистора NPN, ток не будет течь до тех пор, пока пробой
номинальное напряжение транзистора не превышается из-за отсутствия базы
ток ни к чему.

Однако, если мы подадим ток на базу
транзистора NPN (IG (+)), он включится и подаст ток на базу
транзистора PNP, который включится, обеспечивая больший ток для
транзистор NPN. Вся конструкция теперь находится во включенном состоянии и
останется таким, даже если вход в базу NPN будет удален
пока напряжение питания не упадет до 0, а ток нагрузки не упадет до 0.

Тот же сценарий верен, если мы изменим блок питания и воспользуемся
IG (-) вход для триггера.

Симистор работает в основном аналогичным образом, но полярность
Затвор может быть либо +, либо — в течение любого полупериода источника переменного тока.
Обычно триггерные сигналы, используемые для запуска симисторов:
короткие импульсы.

Лампа накаливания физика

Типичная лампа накаливания потребляет энергию и использует ее для нагрева нити накала.
пока он не начнет излучать свет. В процессе около 10%
энергия преобразуется в видимый свет.
При первом включении лампы сопротивление холодной нити накала
может быть в 29 раз ниже его теплостойкости.Эта характеристика
хорош с точки зрения быстрого разогрева, но это означает, что даже в 20 раз больше
установившийся ток будет потребляться в течение первых нескольких миллисекунд
операции.
Производители ламп приводят типичное значение сопротивления лампы в холодном состоянии 1/17 от
рабочее сопротивление, хотя пусковые токи обычно
только в десять раз больше рабочего тока, когда такой
Принимаются во внимание такие вещи, как сопротивление кабеля и источника питания.
Полупроводники, проводка и предохранители диммера.
должны проектироваться с учетом этого пускового тока.Характеристика пускового тока лампы накаливания (вольфрамовая нить)
лампы чем-то похожи на перенапряжение
характеристика типовых тиристоров, предназначенных для регулирования мощности, создания
им неплохой матч. Типичный в десять раз устойчивый
государственные рейтинги, которые применяются к обоим при холодном пуске, позволяют многим симисторам
переключать лампы с номинальным током, близким к их собственным номинальным значениям в установившемся режиме.

Поскольку нить накала лампы имеет конечную массу, потребуется некоторое время.
(в зависимости от размера лампы) для достижения рабочей температуры
и дают полный световой поток.Эта задержка воспринимается как «отставание»,
И, наконец, насколько быстро можно уменьшить яркость освещения. В театральной
применение эти проблемы уменьшаются с помощью предварительного нагрева (небольшой ток
протекает через лампу, чтобы она оставалась теплой, когда она погашена).

Идеальная лампа будет производить 50% светового потока при 50% потребляемой мощности.
К сожалению, лампы накаливания даже близко не к этому. Большинство требует в
минимум 15% мощности, чтобы вообще включиться, а затем увеличить интенсивность
с экспоненциальной скоростью.

Чтобы усложнить задачу, человеческий глаз воспринимает интенсивность света.
как своего рода обратная логарифмическая кривая.Отношение значения контроля фазы
(задержка включения симистора после пересечения нуля) и мощность, подаваемая на
лампочка очень нелинейная. Чтобы обойти эти проблемы, большинство
производители диммеров для театрального освещения используют запатентованные
кривые интенсивности в их схемах управления, чтобы попытаться сделать выбранные
интенсивность более точно соответствует воспринимаемой интенсивности.

Самая простая схема

Следующая схема основана на информации из раздела Часто задаваемые вопросы по ремонту: http: //www.repairfaq.org /

Это тип распространенных диммеров, широко доступных на оборудовании.
магазины и домашние центры. Схема является базовой моделью для света
диммер на 120 В переменного тока. Эта базовая конструкция может работать с лампочками.
в диапазоне мощности от 30 Вт до нескольких сотен Вт (в зависимости от конструкции).

 Черный o ----------------- + ------------ + ----------- +
                           | | |
                           | R1 \ |
                           | 220 К / <- + |
                           | \ | |
                           | | | |
                           | + - + |
                           | | |
                           | R2 / |
                       C1 _ | _ 47 К \ |
                  .047 мкФ --- / __ | __ Th2
                           | | _ \ / \ _ SC141B
                           | + --- |> | / | 200 В
                           | | | <| --- |
                           | C2 _ | _ D1 |
                           | .062 мкФ --- Diac |
                           | | |
     Красный o ----------------- + --- 1940 --- + ----------- +
                                 L1
                         40 T # 18, 2 слоя
                       Ферритовый сердечник 1/4 "x 1"
 

Назначение потенциометра P1 и конденсатора C2 в комбинации диак и симистора:
просто чтобы задержать точку стрельбы диака от перехода через ноль.Чем больше сопротивление (P1 + R2), питающее конденсатор C2, тем больше времени требуется.
чтобы напряжение на конденсаторе поднялось до точки, в которой
диак D1 загорается включением симистора Th2. Конденсатор С1 и индуктор L1
сделать простой фильтр радиопомех. Без этого
цепь будет генерировать довольно много помех, потому что срабатывание
симистор в середине фазы переменного тока вызывает быстрорастущие скачки тока.
Симистор Th2 может выдерживать 6 А постоянного тока при правильном охлаждении, поэтому
схема сможет обрабатывать около 300-500 Вт мощности при небольшом
радиатор установлен на Th2.Если Th2 не охлаждается, максимальная мощность
рейтинг, вероятно, составляет около 150 Вт.

Список компонентов:

 C1 47 нФ 250 В
C2 62 нФ 100 В
R1 линейный потенциометр 220 кОм (с хорошей изоляцией)
R2 47 кОм 1 / 2Вт
D1 Diac (например BR100-03
Th2 SC141B или аналогичный (200 В, 6 А, Igt / lj <50 / <200 мА, корпус TO220)
L1 Самодельная катушка на 40 витков провода №18 зашита
    на двух слоях на ферритовом сердечнике 1/4 "x1"
 

Хотя диммер предназначен только для ламп накаливания или нагрева, эти
как правило, будет работать до некоторой степени с универсальными двигателями, а также с люминесцентными
лампы до 30–50% яркости.Долгосрочная надежность неизвестна для
эти неподдерживаемые приложения.

Минимальный контур

Я также видел очень похожую схему диммера, размещенную на sci.electronics.design
группа новостей один день (отправленный Сэмом Голдвассером).
Это тип обычных диммеров света (например, замена стандартных
настенные переключатели), широко доступные в хозяйственных магазинах и домашних центрах.
В этой схеме используются немного другие значения компонентов, чем в предыдущей.
и не имеет фильтрации радиопомех.Этот содержит минимальное количество компонентов для работы!

 Черный o -------------------------------- + -------- +
                                           | |
                                        | | |
                                     R1 \ | |
                                  185 К / <- + |
                                        \ v CW |
                                        | __ | __ Th2
                                        | _ \ / \ _ Q2008LT
                                        + --- |> | / |
                                        | | <| - '|
                                    C1 _ | _ Diac |
                                 .1 мкФ --- (часть |
                 S1 | Th2) |
    Черный o ------ / --------------------- + ----------- +
 

S1 является частью блока управления, в который входит R1.
Reostat, R1, изменяет величину сопротивления в цепи триггера RC.
Это позволяет регулировать угол открытия симистора почти во всем
полная длина каждого полупериода формы волны переменного тока в линии электропередачи. Когда
выстрелил в начале цикла, свет яркий; при срабатывании в конце цикла,
свет приглушен.

Список компонентов:

 C1 100 нФ 100 В
R1 линейный потенциометр 185 кОм
Th2 Q2008LT (симистор 200V 8A со встроенным диаком в корпусе TO220)
 

Схема должна выдерживать нагрузку до 150 Вт без
радиатор. Если для Th2 предусмотрен большой радиатор, схема должна
теоретически сможет выдерживать нагрузки почти до 1 кВт, но я бы
не пробуйте больше 800Вт.

Из-за каких-то неизбежных (по крайней мере, для этих дешевых
диммеры) взаимодействие между нагрузкой и линией, есть некоторый гистерезис
относительно настройки самого тусклого света: необходимо будет увеличить
контролировать немного дальше точки, где он полностью выключается, чтобы получить свет
вернуться снова.

Краткое описание схемы работы схемы:
Задержка от перехода через нуль сети до срабатывания триака формируется с помощью
цепь образована R1, C1 и диак.
Регулируемое сопротивление резистора R1 регулирует скорость, с которой
C1 заряжается от входящего питания. Выше сопротивление,
дольше требуется C1 для зарядки до определенного напряжения.
Когда напряжение на C1 достигает напряжения триггера (обычно около 30 В)
диака диак начинает проводить, что разряжает
заряд от C1 через диак до симистора, вызывающий
это вызвать.В результате напряжение на C1 падает.
до нуля вольт (очень близко к нему), и симистор начинает проводить.
Проведение симистора заставляет мощность течь через цепь к
нагрузка (лампочка). Напряжение на симисторе практически равно нулю
(на практике около 1 В или меньше), поэтому конденсатор не получает
заряжается, пока симистор проводит.
Симистор работает до тех пор, пока через него проходит достаточный ток,
в этом случае до следующего перехода сетевого напряжения через ноль.
В этот момент работа снова начинается с зарядки C1.

Следующая схема представляет собой схему регулятора освещенности HELVAR 1 кВт.
издается в журнале Bebek Electronics.
Схема представляет собой довольно типичную схему диммера на основе TRIAC без каких-либо необычных особенностей.
Схема запуска немного улучшена по сравнению с указанной выше схемой 120 В переменного тока.
Эта схема предназначена только для работы с неиндуктивными нагрузками, такими как стандартные.
лампочки. Схема предназначена для затемнения лампочек в диапазоне 50-1000Вт.

 o ----- ЛАМПА -------- + ------------ + - + ------ + --- + ----- --- +
                           | | | | | |
                           | P1 \ | P2 \ | |
                           | 500 К / <- + 1M / <- + |
                           | LIN \ \ |
                           | | | |
230V | + --------- + |
AC IN | | |
                           | R1 / |
                     C1 _ | _ 2k2 \ | A2
                   150 нФ --- / R2 __ | __ Th2
                    400V | | 6k8 _ \ / \ _ TIC226D
                           | + - / \ / \ / --- + --- |> | G / | A1
                           | | | | <| ---- |
                           | C2 _ | _ C3 _ | _ D1 |
                           | 150 нФ --- 33 нФ --- ER900 / |
                           | 400V | | BR100-03 |
                           | | | |
         o ---- ПРЕДОХРАНИТЕЛЬ --------- + --- 1940 --- + --------- + ------------ +
                                 L1
                               40.0,100 мкГн
 

Потенциометр P1 в этой цепи используется для управления настройкой диммера.
Триммер P2 используется для установки диапазона затемнения (сколько света может
быть затемненным максимально). Когда схема настроена, P2 должен быть
отрегулирован так, чтобы тогда P1 находился в максимальном значении сопротивления
(свет наиболее тусклый) просто полностью погасла лампочка.
Эта регулировка обеспечивает плавное затемнение цепи диммера.
от нуля до максимального значения. Если P2 настроен на предустановку слишком сильно затемненного
положение, схема не тускнеет красиво от настройки выключения света
или операция, когда P1 находится в максимальном значении, непредсказуема.Если вы настроили P2 на слишком низкое значение, вы просто не сможете затемнить
лампочка полностью выключена (в некоторых случаях это может быть намеренное
настройки, например, в театральном освещении, где используется предварительный нагрев).

Список компонентов:

 C1 Конденсатор 150 нФ 400 В (предпочтительно конденсатор номиналом X)
C2 150 нФ 400 В
C3 33 нФ 400 В
D1 ER900 или BR100-03 diac
P1 линейный потенциометр 500 кОм
P2 1 Триммер Mohm
R1 2,2 кОм 1 / 2Вт
R2 6,8 кОм 1 / 2Вт
Симистор Th2 TIC226D (400 В, 8 А, Igt / lh <10 / <60 мА)
L1 Фильтрующая катушка 40-100 мкГн, 4.5 А или более допустимая нагрузка по току
ПРЕДОХРАНИТЕЛЬ 5А быстро
 

При создании схемы не забудьте поставить небольшой радиатор на
симистор Th2, потому что без должного охлаждения он не выдерживает
полный диммер мощностью 1 кВт (ток около 4,4А). Если вы этого не сделаете
поставить радиатор, максимально доступная мощность из схемы
около 300 Вт. Катушка L1 должна выдерживать постоянный ток.
не менее 4,5 А и может иметь любое значение от 40 до 100
микрогенри. Для C1 я бы рекомендовал 150 нанофарад хорошего качества.
конденсатор, предназначенный для работы от сети (возможно, конденсатор класса X),
потому что конденсатор низкого качества не выдерживает такого рода
места слишком долго.

Поскольку диммеры подключаются напрямую к электросети, необходимо убедиться, что
что никакая часть цепи не может быть затронута во время ее работы. Этот
Лучше всего установить схему диммера в небольшую пластиковую коробку.
Не забудьте использовать потенциометр с пластиковым стержнем и установить его так, чтобы
металлические части потенциометра не открываются для пользователя.

Не забудьте сделать печатную плату так, чтобы следов было достаточно
допустимая нагрузка по току при максимальной нагрузке. Убедитесь, что вы
иметь достаточное расстояние между дорожками печатной платы, чтобы выдерживать сетевое напряжение.Не забудьте установить предохранитель правильного размера для цепи. Щит предохранителя быть
в действии (F), если вы хотите защитить TRIAC
(не используйте типы FF или T). Убедитесь, что все компоненты
могут выдерживать напряжения, с которыми они сталкиваются в цепи. Для работы 230 В
используйте симистор не менее 400 В (лучше 600 В). Конденсатор, который подключается
между сетевыми проводами цепи диммера должен быть конденсатор, который
предназначен для такого рода приложений (они отмечены буквой X на
кейс).

Не забывайте использовать катушку такого типа, которая может выдерживать ток полной нагрузки без
перегрев или насыщение.Используйте конденсаторы с достаточно высоким напряжением
рейтинг. Убедитесь, что в TRIAC достаточно вентиляции, чтобы
не перегреваться при полной нагрузке. По соображениям безопасности это очень хорошая идея.
поставить защиту от перегрева в цепь регулятора освещенности, чтобы
защитить цепь диммера от опасного
перегрев из-за плохой вентиляции или небольшой перегрузки,
потому что в таких случаях предохранитель не обеспечивает хорошей защиты.

Хотя свет можно полностью выключить с помощью симистора или
тиристоры, эти компоненты обычно не считаются
достаточно надежны, чтобы их можно было использовать в качестве выключателей света, удаляющих
опасные напряжения в световой цепи при необходимости.В малых
диммер обычно есть переключатель, который встроен в
Потенциометр управления диммером. В больших системах затемнения
переключение обычно выполняется с помощью отдельного контактора или реле.

Симисторы и тиристоры чувствительны к сверхтокам.
При затемнении обычных лампочек короткое замыкание вызвано тем, что
вполне вероятны ожоги нити. По этой причине диммеры
должны иметь собственный предохранитель, защищающий его от сбоев в
такая ситуация.

Тиристоры имеют определенную способность выдерживать перегрузки по току и
предохранитель нужно подбирать так, чтобы он сгорел раньше тиристора.
в ситуации перегрузки по току.Обычно это означает, что тиристор / симистор
должен иметь текущий рейтинг в 2..5 раз больше, чем рейтинг
предохранителя, чтобы быть уверенным, что предохранитель перегорит до тиристора / симистора.
в случае короткого замыкания. Тип предохранителя также должен быть достаточно быстрым, чтобы сгореть
в данном случае перед тиристором / симистором. В некоторых случаях может потребоваться
использовать специальные предохранители для эффективной защиты компонентов.

Тиристор должен иметь достаточно высокий номинальный импульсный ток также для
Нормальная операция.Например, при нормальном затемнении лампочки
лампочка с холодной нитью включается на 90 градусов после
переход через ноль (означает при максимальном пике линейного напряжения), пиковый ток
может быть в 20 раз больше номинального тока лампы.

Современный тиристорный (симисторный или SCR) диммер имеет одну довольно жесткую
недостаток его производительности в том, что он тускнеет на
включение тока к нагрузке на полпути через каждую сеть
цикл. Отрезание ведущей гладкой части от сети
цикл вырабатывает ток с очень коротким временем включения, который
генерирует как сетевые искажения, так и электромагнитные помехи.Дроссели
включены в диммеры, чтобы замедлить быстрое включение (время нарастания)
прерванный ток. Чем дольше время нарастания
меньше электромагнитных помех и искажений в сети.

Включение симистора в середине фазы
вызывает быстрые изменения напряжения и тока. Типичный тиристор / симистор
начинает полностью проводить примерно через 1 микросекунду
после срабатывания, поэтому текущее изменение
работает очень быстро, если никак не ограничивается. Эти быстрые напряжение и ток
изменения вызывают высокочастотные помехи, идущие в сетевую проводку, если только
есть подходящий фильтр радиочастотных помех (RFI), встроенный в
схема.Углы на осциллограмме эффективно
состоят из 50/60 Гц плюс различное количество других частот, которые
кратны 50/60 Гц. В некоторых случаях помехи доходят до
Частоты 1..10Mhz и даже выше. В
проводка в вашем доме действует как антенна и, по сути,
транслирует его в эфир.
Дешевые диммеры плохого качества не имеют адекватной фильтрации
и они легко вызывают множество радиопомех.

В схемах диммера обычно используются катушки, ограничивающие
ограничить скорость нарастания тока до того значения, которое
приведет к приемлемому EMI.Типичная фильтрация в
диммеры вызывают время нарастания тока
(ток возрастает с 10% до 90%) в диапазоне 30..50 микросекунд.
Это дает приемлемые результаты в типичных применениях диммеров в домашних условиях.
(обычно это ограничение выполняется с использованием катушки 40..100 мкГн).

Если диммеры используются в местах, где диммер представляет собой серьезную проблему
для чувствительного звукового оборудования (театры, телестудии, рок-концерты и т. д.)
было бы предпочтительнее более медленное время нарастания тока.
Обычно текущий
время нарастания световых диммеров, предназначенных для сценических применений,
текущая скорость нарастания около 100..350 микросекунд. Если шум
это большая проблема (телестудии и т. д.), даже более медленное время нарастания тока
иногда спрашивают. Время нарастания тока до 1 миллисекунды может быть
достигается с помощью специальных диммеров или подходящего дополнительного змеевика, установленного последовательно
с диммером.

Сама катушка обычно не
решить всю проблему из-за собственной емкости индуктора:
они обычно резонируют ниже 200 кГц и выглядят как конденсаторы для
возмущения выше резонансной частоты. Вот почему должен
быть также конденсаторами для подавления помех на более высоких частотах.

Если ваша схема диммера вызывает помехи, вы можете попытаться отфильтровать
помех за счет параллельного добавления небольшого конденсатора (обычно от 22 до 47 нФ)
цепи диммера как можно ближе к электронике внутри
схема по возможности. Не забывайте использовать конденсатор, который рассчитан на это.
вид применения (используйте конденсаторы, помеченные знаком X). Имейте в виду, что
конденсатор фильтра и его проводка образуют резонансный контур с определенными
резонансная частота (обычно около 3.6 МГц с конденсатором 0,1 мкФ).
Конденсатор плохо работает как фильтр с частотами выше
резонансная частота контура.

Все диммеры с фазовым регулированием являются нелинейными нагрузками.
Нелинейная нагрузка - это нагрузка, в которой ток не пропорционален напряжению.
Нелинейная нагрузка на системы диммирования вызвана тем, что
ток включается только на часть сетевого цикла с помощью системы регулировки яркости с фазовым регулированием.
Эта нелинейная нагрузка создает гармонические искажения в фидере обслуживания.

Гармоники - это токи, которые возникают на частоте, кратной частоте напряжения в линии электропередачи. В Европе, где частота сети составляет 50 Гц,
Частота 2-й гармоники 100 Гц; третья гармоника - 150 Гц и так далее.
В Северной Америке, где частота сети составляет 60 Гц, частота второй гармоники составляет 120 Гц; третья гармоника - 180 Гц и так далее.

Избыточные гармонические токи вызывают нагрев проводников и стальных сердечников трансформаторов и двигателей. Гармонические токи нечетного порядка (в частности, третья гармоника) складываются в нейтральный проводник трехфазных систем распределения электроэнергии.Гармонический ток 3-го порядка, присутствующий в нейтрали, представляет собой арифметическую сумму гармонического тока, присутствующего в трех фазных проводниках.
(это также относится к 9-й, 15-й и т. д. гармоникам).
Теоретически гармоники могут увеличить нейтральный ток в 3,0 раза по сравнению с током в фазном проводе. С типовой системой регулировки яркости с фазовым регулированием
подключен к трехфазному питанию, гармоники обычно повышают нейтраль
ток примерно в 1,37 раза больше фазного тока.
Если провода не подходят для этого, может возникнуть перегрев нейтрального проводника.
или необъяснимые падения напряжения могут произойти в больших системах затемнения.

Иногда нагрев распределительного трансформатора может быть проблемой,
потому что трансформаторы рассчитаны на неискаженные токи нагрузки 50 или 60 Гц.
Когда токи нагрузки нелинейны и имеют значительную гармоническую составляющую,
они вызывают значительно больший нагрев, чем тот же неискаженный ток.
В сильно затемненной системе вы не сможете ультилировать больше, чем
около 70% номинальной мощности трансформатора из-за гармоник
индуцированный нагрев. Кроме того, трансформаторы используются для питания систем диммирования.
подвергаются нагрузке из-за пусковых токов холода лампы
(может быть до 25 раз больше нормального тока).Пусковые токи и гармоники
может резко сократить срок службы служебного трансформатора.

Устранение влияния гармонических токов в большом диммере
системы обычно требуют увеличения сечения нейтральных проводов и снижения номинальных характеристик
служебный трансформатор.

В обычном случае с диммером малой мощности вам не нужно
много о гармониках и нагрузках трансформатора, потому что
легкая нагрузка в несколько сотен ватт - это всего лишь малая доля
от полной нагрузки трансформатора.

У каждого хорошего диммера есть дроссель фильтра.
Эти дроссели помогают отфильтровывать электрические шумы, которые часто вызывают гудение.
подбираться в звукосниматели и звукосниматели музыкальных инструментов.
Чем медленнее нарастание тока, тем меньше шума улавливает звуковая система.

Дроссели также помогают устранить "пение лампы", которое может вызвать
слышимый шум от осветительных приборов. Лампы с номинальной мощностью
мощностью 300 Вт или более при затемнении имеют тенденцию к более или менее акустическому шуму.
Если этот акустический шум является проблемой, его можно устранить, добавив серию
катушка, которая ограничивает время нарастания тока примерно до 1 миллисекунды.

Обеспечивая эти функции фильтрации, сами дроссели
может вызвать небольшой шум.
Быстрые изменения тока в катушке могут сделать проводку катушки
Материал сердечника легко вибрирует, что вызывает жужжание.
Небольшое жужжание - это нормально для диммеров с фильтром.
Если жужжание от диммера может быть проблемой, рекомендуется
диммер размещен в том месте, где это гудение не будет проблемой.

Что касается «пения лампочки», лампочка состоит из ряда
опор и, по сути, тонких мотков проволоки.Когда
количество тока, протекающего резко
изменения магнетизма изменение может быть намного сильнее, чем на
простая синусоида. Следовательно, нити лампы будут стремиться
чтобы больше вибрировать с диммером, разрушающим форму волны, и
когда нити вибрируют относительно их опорных столбов, вы
получит кайф. Если у вас гудение, это всегда
стоит попробовать заменить лампочку другой марки. Немного
лампы дешевых брендов имеют неадекватную опору для нити накала и просто
переход на другой бренд может помочь.

Жужжание лампочек - обычно признак «дешевого» диммера. Диммеры
в них должны быть фильтры. Задача фильтра -
"закруглить" острые углы нарезанной волны, тем самым
снижение электромагнитных помех и резкие скачки тока, которые могут вызвать
жужжание. В дешевых диммерах экономили на
затраты на производство за счет снижения затрат на фильтрацию, делая ее
менее эффективными.

В системах затемнения очень высокой мощности проводка, идущая к освещению, также может вызвать
жужжание. Быстрый ток заставляет электрическую проводку немного вибрировать
бит, и если провод установлен так, чтобы вибрация могла передаваться на
какой-то другой материал тогда было слышно жужжание.Жужжание вызвало
из-за вибрации проводки проблема только в очень большой мощности
системы, такие как театральное освещение с несколькими киловаттными лампами, подключенными к
тот же кабель. Диммеры с лучшими фильтрами могут уменьшить проблему, потому что
фильтр замедляет изменение тока, поэтому провода производят меньше шума.

Почему при затемненном освещении иногда гудит и как это исправить?

Из-за того, что все диммеры выдают мощность при настройках, отличных от полной яркости,
нити внутри лампочки могут вибрировать при затемненном освещении.Эта вибрация нити
вызывает гул. Чтобы заглушить прибор, небольшое изменение настройки яркости обычно
устранить шум лампы. Самый эффективный способ приглушить светильник - заменить лампочку.

Как избежать жужжания, которое диммеры вызывают в моей звуковой системе?

Существует множество способов, которыми диммерный шум может попасть в аудиосистемы и
это в основном метод проб и ошибок в определении того, что, в частности, вызывает
ваша проблема и, следовательно, как ее исправить.
Принципиальные способы - либо резервное питание от сети.
или наведены в ваше аудиооборудование или кабели.

То, что вы обычно слышите в аудиосистеме,
синфазный шум на горячую и нейтраль, всплеск включения скр.
Чем больше время нарастания тока в диммере, тем больше шума
отправляется на сетевую разводку. Так хорошо отфильтрованный диммер будет генерировать
меньше проблем с шумом.

Уменьшите вероятность попадания в сеть, полностью отключив
отдельно от источника питания от освещения, по возможности получить полное
отдельная розетка (или розетки) для звука, откуда бы
электричество плата забор есть.Если это невозможно, то
изолирующий трансформатор останавливает довольно много
шум на вторичной стороне (лучше с экраном между катушками).
Так что поместите звуковую систему на изолирующий трансформатор и привяжите к земле
(земля) проблем почти нет. Предполагается, что звуковая проводка
правильно, особенно если экранирование выполнено хорошо и отсутствуют петли заземления.

Чтобы уменьшить вероятность наводок на аудиокабели,
проложите все аудиокабели без уровня динамиков как симметричные линии
(или, конечно, любой длины).Возможно, вам придется купить балансировочные трансформаторы, если ваш комплект
уже не сбалансирован. Также держите их физически подальше от любых
кабель освещения проходит как можно. Убедитесь, что ваша система
горячие имеют какие-либо вредные контуры заземления.
Убедитесь, что ни один из ваших аудиоустройств не находится рядом с диммерными стойками.

Теперь можно плавно приглушить свет?

Со многими дешевыми диммерами свет "включается", а не плавно гаснет.
Эта проблема обычно связана с конструкцией диммера.
электроника.Один метод, используемый в некоторых дешевых диммерах, позволяющий
плавное затемнение - это установка другого потенциометра (триммера)
через управляющий потенциометр. Этот подстроечный потенциометр
настроен так, чтобы диммер работал плавно:

• a) Установите «Контроль» на минимальный уровень освещенности.
• б) Отрегулируйте "Триммер" для нитей ТОЛЬКО "свечения"
• в) Выключить диммер
• г) Включите диммер, чтобы увидеть, «светятся» ли нити.
  ЕСЛИ нет ... установите триммер ... переходите к c)

Продолжайте до тех пор, пока на лампы не поступит минимальное напряжение / ток.
(нити вообще не светятся).Когда все настроено правильно, цепь диммера сработает.
красиво тускнеет от самых низких настроек до максимальной яркости.

Можно ли использовать эти бытовые диммеры в качестве диммеров сценического освещения?

Если вы хотите сделать стол с многоканальным освещением, вы можете иногда
заводку, если такую ​​гниду можно соорудить из дешевых бытовых диммеров.
К сожалению, большинство дешевых бытовых диммеров не подходят для сценического освещения.
Ограничения в этом виде использования связаны с производительностью,
номинальная мощность, надежность и помехи.

Обычно самый дешевый диммер не гаснет
плавно с нуля, но внезапно включается примерно на 20%. Вы можете исчезнуть
плавно, но как только они исчезнут, вам придется вернуться к 20%, чтобы они
Ну же. Некоторые диммеры работают лучше других.

Самые дешевые бытовые диммеры обычно плохо фильтруются, поэтому
помехи, вызванные встроенной многоканальной диммирующей платой
таким образом может легко вызвать жужжание звуковой системы.

Тогда во многих случаях номинальная мощность бытовых диммеров
может быть проблема.Обычно бытовые диммеры имеют мощность
мощность около 300 Вт, что недостаточно для любого мощного
сценический свет, мощность которого может легко достигать 500 Вт.

Дешевые бытовые диммеры плохо сочетаются друг с другом.
Это означает, что при этом
настройки, лампы в одной цепи будут казаться в два раза ярче, чем
по другой цепи.

Обычные диммеры предназначены только для уменьшения непрозрачных нагрузок, таких как
лампочки и электрические обогреватели. Обычные диммеры не подходят
для ослабления индуктивных нагрузок, таких как трансформаторы, люминесцентные лампы, неоновые лампы,
галогенные лампы с трансформаторами и электродвигателями.Есть
для этих приложений доступны специальные диммеры.

Если вы подключите индуктивную нагрузку к диммеру, диммер может не работать.
работает должным образом (например, не затемняет эту загрузку должным образом)
и даже могут быть повреждены скачками напряжения, вызванными
индуктивная нагрузка при радикальном изменении тока.
Еще одна проблема - фазовый сдвиг между напряжением и
текущая причина индуктивностью. Если вы используете нормальный
простой диммер, подключенный последовательно к проводу
переходя к нагрузке, это приведет к тому, что цепь диммера не будет
правильно работайте с высокоиндуктивными нагрузками.Специальные диммеры
которые имеют отдельную управляющую электронику, подключенную к обоим
живой и нейтральный провод, а затем симистор, который контролирует ток
к нагрузке обычно намного лучше работают с индуктивными нагрузками.

Часто, когда индуктивные нагрузки вызывают проблемы с обычными диммерами, вы можете
устранить указанные проблемы, исправив "балластную" нагрузку накаливания
параллельно с индуктивной нагрузкой. Обычно 100 Вт хватает на
множество индуктивных нагрузок. Помните, что индикативные нагрузки могут довольно сильно гудеть.
особенно при затемнении, и трансформаторы могут нагреваться больше, потому что
повышенного содержания гармоник в приходящей к ним мощности.

Диммер со встроенными трансформаторами

Полностью нагруженные галогенные трансформаторы обычно довольно хорошо тускнеют.
Если вы планируете затемнить галогенные трансформаторы света, попробуйте только
тусклые традиционные трансформаторы, потому что трансформатор с тороидальным сердечником не
обычно тусклый хорошо. Большинство дешевых галогенных трансформаторов света
относятся к этой категории так же, как трансформатор, например, в
Пинспот фары PAR36. Для такого трансформатора необходимо
что ток после диммера остается симметричным, так что
в трансформаторе отсутствует постоянная составляющая, которая может
вызвать отключение трансформатора (и привести к перегрузке
и окончательное разрушение трансформатора).Одни из самых дешевых
диммеры могут быть не очень хороши по симметрии,
но диммеры хорошего качества, предназначенные также для индуктивных
грузы не должны иметь проблем симметрии.

При диммировании трансформаторов каким-либо образом сомнительно
типа сделать диммер для индуктивных нагрузок, это хорошая идея
установить плавкий предохранитель последовательно с первичной обмоткой трансформатора, чтобы он
удар, когда трансфермер пытается получить слишком много энергии от линии.
Это защитит трансформатор от перегрева, который может быть вызван
из-за насыщения сердечника трансформатора (что может быть вызвано небольшим
Смещение постоянного тока вызвано не очень хорошо работающим диммером).Правильный предохранитель
убережет трансформаторы от перегорания.

В любом случае нормальные трансформаторы, питающие легкие нагрузки, не работают.
диммируется с помощью диммера хорошего качества, который может выдержать как минимум
некоторое количество индуктивной нагрузки обычно без особых проблем.
В любом случае следует отметить, что когда трансформатор
затемненный таким образом, он может нагреваться несколько больше, чем в обычном
работа (полная мощность без затемнения). Другая вещь
стоит упомянуть, что когда трансформатор затемнен,
обычно он производит заметно более слышимый шум, чем
при нормальной работе (шум зависит от используемого трансформатора).

Если в вашей галогенной системе освещения используется электронный трансформатор
тогда вы должны очень внимательно проверить, можно ли его затемнить.
Некоторые электронные трансформаторы сделаны регулируемыми и работают
хорошо сочетается с традиционными диммерами. Те, кого не хотят
диммер может быть поврежден диммером и даже повредить ваш диммер.

Затемнение люминесцентных ламп

Если вы попытаетесь
тусклый флуоресцентный свет на обычном диммере, вам нужно включить диммер
полный, чтобы свет включился, и вы можете только приглушить его
только до 30-50% яркости.За что-либо меньшее, чем это, вы будете
нужны специальные диммеры и специальные люминесцентные светильники.

Электродвигатели затемнения

Типичные диммерные блоки будут подавать питание на двигатели и заставлять их работать, но
диммеры не предназначены для этого. Некоторые диммеры могут быть повреждены при подключении
индуктивные нагрузки к ним. И когда симистор выходит из строя, полуволновой его
вытаскивает и мотор. Хорошая идея для защиты мотора от сбоев
состоит в том, чтобы использовать плавкий предохранитель, рассчитанный на нагрузку двигателя последовательно с двигателем.
Этот предохранитель, вероятно, сгорит до того, как двигатель будет поврежден, если он имеет размер.
правильно.

Диммеры, рассчитанные на индуктивные нагрузки, работают достаточно хорошо
с универсальными двигателями или двигателями переменного / постоянного тока.
щетки и используются в электродрелях, пылесосах,
электрические газонокосилки и т. д.
двигатели правильный диммер работает хорошо.

Двигатели, используемые в вентиляторах электроники, вполне вероятно
асинхронный двигатель, который не очень хорошо управляем.
Эти моторы в большинстве вентиляторов квадратичные.
устройств, большая часть регулятора скорости будет на конце шкалы, но это
будет правдой с любым контролем.Диммеры для потолка.
управление скоростью вентилятора работает довольно хорошо, а также немного нормального света
диммеры предназначены для индуктивных нагрузок.

Если диммер не удовлетворителен, помните, что
электродвигатели обычно лучше всего управляются маленьким вариаком,
трансформатор, реостат, серийные лампочки и т. д., которые не портят
синусоидальная форма волны. Даже этот метод не помогает контролировать
синхронный двигатель, который всегда пытается вращаться одновременно
скорость солнечной энергии от сети.

Электронные нагрузки, такие как импульсные источники питания, обычно не
предназначен для затемнения. Если взять для примера типичный
переключая блок питания на нормальный диммер, пытаясь
это может привести к повреждению диммера и / или
сам блок питания. Блок питания может быть поврежден из-за
он никогда не был предназначен для работы с сигналами других форм
чем довольно много синусоиды (другие формы волны могут вызвать ток
шипы). Диммер может быть поврежден сильным скачком тока.
импульсный источник питания принимает при запуске симистора на диммере
проводить в середине фазы.

«Электронные трансформаторы», используемые для питания галогенных ламп 12 В, которые очень
модно для внутреннего освещения. Эти "трансформеры" маленькие
переключение источников питания, которые просто отключают сеть на частоте около 40 кГц, поэтому небольшой
ферритовый сердечник может использоваться для изоляции и понижения напряжения
(до 12 В RMS).

Как правило, не рекомендуется пытаться подключать такой тип.
от «трансформатора» к обычному диммеру, если только это не
«трансформатор» - это тип, который предназначен для работы
правильно с обычным диммером (в этом случае
Дело в том, что сказано в инструкции «трансформатора» или в чехле).Например, доступны небольшие трансформаторы.
которые говорят "диммируется обычным диммером", так что те
можно без проблем использовать с обычными диммерами.

Другими «электронными трансформаторами» я бы не стал тускнеть.
диммер с нормальным управлением фазой, чтобы избежать возможных
повреждение оборудования. Довольно много трансформаторов для электроники (но не все)
которые не могут быть затемнены обычным светорегулятором, могут быть затемнены
с диммерами обращенно-фазового типа на транзисторной основе. у меня есть
читал истории успеха по этому поводу, но сам никогда не пробовал этот метод.Если вы планируете использовать этот метод, то лучше всего
Убедитесь, что электронные трансформаторы у вас хорошо тусклые
и у вас есть для них подходящий диммер.

Некоторые из более дорогих «трансформеров» имеют очень аккуратный
диммер также управляется внешними элементами управления, поэтому
нет необходимости в каком-либо внешнем диммере (только элементы управления).

Основной принцип работы диммера такой же, как и у диммеров, описанных выше.
Единственная разница в том, как контролируется димер.Руш контролирует
осуществляется с помощью специальной управляющей ИС и сенсорной металлической пластины.
Диммер обычно имеет металлическую пластину, которая подключена к цепи.
через резистор высокого номинала (> 1 МОм). Ваше тело немного похоже на
антенна и передает сигнал сети 50 Гц (или 60 Гц в зависимости от страны)
в схему. Сигнал переменного тока подается на формирователь
цепь (преобразованная в прямоугольную форму), а затем обычно в диммер IC.

Типичный сенсорный диммер состоит из следующих схемных частей:

• Специальная схема синхронизации, которая определяет, был ли контакт на сенсорной панели длинным или коротким.Во время работы кратковременное прикосновение пальцами к сенсорной пластине (50–400 мс) включает или выключает свет в зависимости от его предыдущего состояния.
• Схема памяти, в которой хранится уровень яркости огней.
• Схема, генерирующая импульсы, необходимые для изменения интенсивности света

Сенсорные диммеры, которые обычно управляют TRIAC в диапазоне проводимости от 45 ° C до 152 ° C.
полупериода сети, в то время как ИС потребляет энергию от оставшейся мощности до 180 ° C полупериода.

Siemens - одна из компаний, поставляющих эти микросхемы (например, SLB-0586).
Сама ИС будет работать по-разному в зависимости от того, как долго вы прикасаетесь
тарелка для.

Использование диммеров освещения
фазовый контроль - вы включаете в точке на кривой напряжения питания
после перехода через нуль, так что общая энергия, подводимая к лампе, равна
уменьшенный. Время между переходом через ноль и переключением регулируется
внешний интерфейс управления, который чаще всего представляет собой управляющее напряжение 0-10 В постоянного тока
или цифровой интерфейс DMX512.

Диммер простой, управляемый напряжением

 230V AC o --- ПРЕДОХРАНИТЕЛЬ ---- ЛАМПА -------------- + ----------- + ---------- ----- +
  ВХОД 2А | | |
                                        \ R2 | |
                                        / 2.2K | |
                    R1 \ | R4 |
                   2,2 кОм / | 220 Ом /
              + o - / \ / \ ------ + | | 1Вт \
         КОНТРОЛЬ __ | _ ----> / R3 | /
         ИНДИКАТОР НАПРЯЖЕНИЯ _ \ / _ ----> \ LDR | |
                             | / __ | __ Th2 |
              - о ------------ + | _ \ / \ _ BTA04 / 600T |
                                        + --- |> | / | |
                                        | | <| - '| |
                                    C1 _ | _ Diac | C2 _ | _
                                100 нФ --- | 100 нФ ---
                                        | | 250VAC |
 НЕЙТРАЛЬНЫЙ o ----------------------------- + ----------- + ------ --------- +
 

Эта схема может управлять нагрузкой до 2 А (460 ВА).Схема представляет собой обычную схему регулятора яркости света, но
потенциометр заменен резистором LDR, который изменяет его сопротивление
в зависимости от уровня освещенности. В этой схеме светодиод запитан от управления.
Источник напряжения используется для освещения LDR светом переменной интенсивности, поэтому
вы должны убедиться, что LDR не получает свет от других источников.

Эта схема в основном очень проста и не очень чувствительна к тому, что такое LDR.
используется как R2. Недостатком этой схемы является то, что управление не
очень линейно, и различные диммеры, построенные на этой схеме, могут иметь
довольно разные характеристики (в основном в зависимости от светодиода и LDR
характеристики).Управляющее напряжение оптически изолировано от
цепь диммера подключена к сети. Если вам нужно средство безопасности
затем не забудьте, что между светодиодом и LDR должно быть достаточно расстояния, или используйте
прозрачный изолятор между ними, чтобы гарантировать хорошую электрическую изоляцию.
Если чувствительность диммера не подходит для схемы, описанной выше,
затем вы можете отрегулировать значение R1, чтобы получить диапазон управляющего напряжения, который вы
хочу.

Эта схема является частью опубликованной схемы автоматического регулятора освещенности.
в журнале Elektor Electronics Magazine, июль / август 1998 года, страницы 75-76.

Профессиональные диммеры, управляемые напряжением

Диммеры с дистанционным управлением в театральных и архитектурных
приложения обычно используют управляющий сигнал 0-10 В для управления яркостью лампы.
В этом случае 0 В означает, что лампа горит, а сигнал 10 В означает, что лампа
полностью на. Напряжение между этими значениями регулирует фазу, когда TRIAC будет
Пожар. Вот типичная схема цепи управления:

 Компаратор
                          
                            | \ Резистор
  Вход 0-10 В> ------------- | + \
                            | > ----- / \ / \ / \ ------ +
                        + --- | - / |
                        | | / оптопара к цепи TRIAC
                        | |
                  Сигнал рампы Земля
                переходит с 10 В на 0 В
              за один полупериод от сети
          (10 мс при частоте сети 50 Гц)

 

Схема работает так, что выход компаратора низкий, когда входное напряжение выше.
чем линейное напряжение.Когда напряжение линейного сигнала становится ниже входного напряжения
выход компаратора становится высоким, что вызывает протекание тока через резистор
к оптрону, который вызывает подключение симистора. Потому что сигнал рампы начинается
при каждом переходе через ноль с 10 В и линейно переходит к 0 В за время одного полупериода
входное напряжение контролирует время срабатывания симистора после каждого
переход через ноль (так что напряжение управляет фазой зажигания. Необходимая линейная рампа
сигнал может генерироваться схемой, которая разряжает конденсатор при постоянном токе
и быстро заряжайте его при каждом переходе сетевого напряжения через ноль.

Вы можете использовать свою собственную схему для запуска TRIAC или вы можете использовать
готовое полупроводниковое реле для этого (поставляется в компактном корпусе и
обеспечивает оптоизоляцию в одном корпусе с TRIAC). Если вы планируете использовать
готовое твердотельное реле вам понадобится SSR БЕЗ переключения через ноль.
Вам нужен индуктор последовательно с переключающим элементом (SSR или симистор).
для предотвращения проблем с ди / дт и помогает сократить выброс радиочастотного излучения. шум.
Значения обычно варьируются от 40 мкГн до 6 мГн: они обычно указаны в
время нарастания фронта включения.Типичные диммеры домашнего света
используйте катушку 40..100 мкГн, что дает время нарастания 30..50 микросекунд.
Чем больше значение катушки, тем больше время нарастания.
Обратите внимание, что приближение времени нарастания только грубое, потому что используемые индукторы
нелинейны: индуктивность зависит от тока нагрузки.

Схема запуска TRIAC с оптопарой может быть, например, построена с использованием
Оптиколог MOC3020 и некоторые другие компоненты. Вот один пример схемы
(часть схемы диммера из книги схем Elektor Electronics 302):

 R1 R2
     180 1K
+ --- / \ / \ / \ ---------- + + ---- / \ / \ / ------------- + ----- ------- + -----------> 230 В
                   1 | | 6 | | Горячей
                   + ===== + IC1 | MT1 |
                   | MOC | TRIAC + - + |
                   | 3020 | Драйвер G | | ТРИАК |
                   + ===== + / | | TIC226D |
                   2 | | 4 / + - + |
+ ------------------- + | | | MT2 |
                        + ------------------- + | |
                                            | | |
                                            \ | |
                                      R4 / | | C1
                                      1К \ | --- 100 нФ
                                            / | --- 400 В
                                            | | |
                                            | ) |
                                            | (L1 |
                                            | ) 50..100 |
                                            | (uH |
                                            | | | Нейтральный
                                            + - + ------------ + ---- o o -> 230 В
                                                                  нагрузка
 

В большинстве профессиональных диммеров с подсветкой используются твердотельные реле.
У них больше в
их, чем вы ожидаете, обычно включая оптоизоляцию
вход управления.Точное содержание является коммерческой тайной, но
работа версии с управлением напряжением очень похожа на
идея описана выше.

Многие профессиональные диммеры имеют также дополнительные настройки.
доступны, чтобы они лучше работали в своей операционной среде.
Одна из типичных настроек - это предварительный нагрев. Когда используется предварительный нагрев,
(регулируемый) ток всегда пропускается, думал накануне лампочки
световой канал отключается на световом пульте. Этот ток предварительного нагрева
сохраняет нити лампы в тепле (но недостаточно, чтобы давать значительный световой поток)
так что скачок тока при повторном включении света
перерезанный.Этот уменьшенный пик тока увеличивает срок службы лампочек.

Другая регулировка, доступная в некоторых диммерах, - это установка скорости отклика.
Скорость срабатывания диммера - это время, необходимое для срабатывания диммера.
outptu, чтобы выйти на новый уровень после получения новой настройки уровня
инструкция с пульта управления. Это время обычно измеряется в миллисекундах.
Типичные скорости отклика, доступные для диммеров, находятся в диапазоне
30..500 миллисекунд. Высокая скорость отклика полезна при создании световых эффектов и
концертное освещение.В студии свет обычно не нужно менять
очень быстро, так что было бы неплохо, если диммер будет медленно выходить из старого
установка на новое значение. Более низкая скорость отклика благотворно влияет на
срок службы лампы, так как удар от холодных нитей будет уменьшен, поскольку период времени
требуется для линейного увеличения, затем увеличивается до полной яркости.

Некоторые диммеры также имеют настройку для регулировки управляющего напряжения.
классифицировать. Контроль 0-10 В является наиболее распространенным способом контроля
небольших диммерных систем, но были и другие уровни напряжения
в использовании.Если диммер имеет регулировку диапазона напряжений,
его можно настроить для правильной работы с множеством различных элементов управления освещением
столы.

Самая простая форма управления заключается в том, что напряжение напрямую регулирует
фаза, когда симистор противоречит. Это работает, но не
лучший отклик управляющего потенциометра на модуль димера.
По этой причине разные производители разработали множество различных
кривые отклика от управляющего напряжения до выхода диммера.
Вот некоторые из самых распространенных:

• Линейный: выходная фаза изменяется линейно в зависимости от входа (максимальное изменение уровня освещенности между 30% и 70% настройками)
• Квадрат: выходная мощность изменяется линейно с входной (линейная зависимость квадратичного закона стандартизирована Обществом инженеров освещения США).При установке 50% вы увидите уровень освещенности около 50% от максимального.
• S-образная кривая: измененная форма квадрата с большим контролем в центре диапазона
• Истинная мощность: выходная мощность изменяется линейно с входным напряжением, так что лампа получает 50% своей номинальной мощности при настройке 50% (используется больше при промышленном управлении, чем при затемнении света)
• Экспоненциальное нарастание: световой поток наиболее сильно изменяется в диапазоне регулирования от 70% до 100%
• Реле: выход переключается на полную мощность, когда входной сигнал превышает 25% от полного управляющего напряжения (с некоторым оборудованием предел составляет 50%)

В настоящее время некоторые продвинутые коммерческие диммеры поддерживают многие из них.
кривые отклика управляющего напряжения, чтобы пользователь мог настроить димер для использования
режим, наиболее удобный для пользователя в конкретном
заявление.

Управление фазой с помощью микропроцессора

Если вам нужно цифровое управление диммером
вы можете использовать простой микроконтроллер для управления фазой.
Микроконтроллер должен сначала прочитать значение настройки диммера через
некоторый интерфейс (коммерческие цифровые диммеры используют интерфейс DMX512).
обычно контрольным значением является 8-битное число, где 0 означает свет
выключен и 255 этот индикатор горит полностью.

Микроконтроллер может легко сгенерировать необходимый триггер.
сигнал, используя следующий алгоритм:

• Преобразование значения освещенности в число программных циклов
• Сначала дождитесь пересечения нуля
• Запустить программный цикл, который ждет необходимое время, пока не наступит время срабатывания TRIAC.
• Отправить импульс в схему TRIAC, чтобы запустить TRIAC для проведения

Программный цикл - довольно простой метод и полезен, если вы знаете, сколько времени он занимает.
для выполнения каждой команды микропроцессора.Другая возможность - использовать
таймеры микроконтроллера:

• Вы можете генерировать прерывание при каждом переходе через ноль и при каждом отсчете таймера.
• При каждом пересечении нуля микроконтроллер загружает значение задержки в таймер
  и начинает считать.
• По истечении времени счетчика генерируется прерывание. Процедура прерывания таймера
  посылает триггерный импульс в схему TRIAC.

Управление обратной фазой - это новый способ уменьшения яркости света.
Идея управления обращенной фазой состоит в том, чтобы включить, а затем переключить компонент
проводить в каждой точке пересечения нуля и выключать на регулируемой
положение в середине фазы переменного тока.Время точки поворота
затем контролирует мощность нагрузки. Форма волны точно обратная
из них используется в традиционных диммерах.

 ... ...
                 . | . |
                . | . |
              ------------------------------------ 0 В
                        . | . |
                         . | . |
                          ......
 

Потому что переключающий компонент должен быть выключен посередине
фазы переменного тока традиционные тиристоры и симисторы не являются
подходящие компоненты. Возможные компоненты для такого рода
управляющими будут транзисторы, полевые транзисторы, IGBT и тиристоры GTO.
Силовые полевые МОП-транзисторы - вполне подходящие компоненты для этого и
они использовались в некоторых схемах диммера.

Обратный фазовый контроль имеет ряд преимуществ перед традиционным.
диммеры во многих диммерных приложениях. Производители
диммеров с инверсной фазой рекламируют свою продукцию
быть более эффективным и менее шумным.Правильное управление
электроники можно построить диммер с обратной фазой без
любые магнитные поля или вибрации, вызванные ими.

Поскольку точка включения всегда точна в нулевой фазе,
нет сильных скачков тока и электромагнитных помех, вызванных включением. Используя силовые полевые МОП-транзисторы,
можно сделать скорость выключения относительно слотом для достижения
довольно операции с точки зрения электромагнитных помех и акустических или
шум накаливания лампы накаливания.

Один из старых подходов к затемнению света - сделать это с помощью
переменный трансформатор (Variac или аналогичная марка) в качестве диммера.Некоторые из них сделаны специально для этого
применение - поместятся в стеновой короб вдвое большего размера (может, даже в
одинарный настенный ящик, если вы приобретете маленький) и выдержит несколько
сто ватт. Они тяжелые и механически «жесткие» (по сравнению с
симисторный диммер) и недешево - но они выдают хорошие, чистые 60 Гц
синусоида (или очень близко к ней) при всех напряжениях, и не добавляйте переключение
шум.

Нулевое перекрестное переключение минимизирует шум при переключении и
затемнение. К сожалению, этот подход не очень практичен.
для затемнения ламп.При частоте сети 60 Гц,
вы были бы ограничены включением лампы
и выключается с дискретными интервалами 120 Гц.
Вы легко получите довольно неприятное мерцание 15-20 Гц,
если только диммер-драйвер не может
своего рода дизеринг для расширения спектра мерцания. я никогда
видел, как используется такой диммер.

В некоторых случаях один диод может затемнить лампочку при подключении.
последовательно с лампой. Тогда диод пропускает только положительный или отрицательный
отрицательная половина сетевого напряжения на лампочку.Если поставить переключатель
параллельно с диодом вы получаете диммер с двумя
настройки: полный и затемненный. Диод действительно будет работать на малых
нагрузки, но при больших нагрузках составляющая постоянного тока этот диод вызывает
не подходит для распределительных трансформаторов в
электрическая распределительная система (заставит их нагреваться больше
чем при нормальном использовании).

ПРИМЕЧАНИЕ. Следующая информация взята из обсуждения.
из обсуждения в группе новостей sci.engr.electrical.compliance
в феврале-марте 2000 г.Факты не проверены никакими стандартными документами,
но я подозреваю, что информация верна, потому что
большинство авторов статей, в которых эксперты
на поле (например Джон Вудгейт) и информации
имеет смысл для меня.

Гармоники

Гармоники сети обычно проверяются от частоты сети до частоты 2 кГц.
(2,4 кГц в странах с частотой 60 Гц).
Диммеры с фазовым управлением до 1 кВт не нуждаются в проверке на
гармоники. Нет смысла, потому что гармоники очень предсказуемы
и дизайнер ничего не может сделать, чтобы их уменьшить.

Профессиональные (согласно определению в IEC / EN61000-3-2) диммеры от 1 кВт до
3680 Вт тоже не подлежат ограничениям.

Диммеры мощностью более 3680 Вт, которые все профессиональные, подпадают под будущее.
IEC / EN61000-3-12, и все еще обсуждается, нужно ли
иметь ограничение Rsce (как определено в IEC61000-3-4) или нет.

Кондуктированные выбросы

Диммеры должны соответствовать стандартам кондуктивного излучения.
Кондуктивные выбросы начинаются в
9 кГц для некоторых продуктов и для диммеров применимый стандарт для
это CISPR15 / EN55015.Этот стандарт применим к освещению.
оборудование и аксессуары для светильника (например, диммер).

В стандарте CISPR15 / EN55015 (который сейчас применяется, а не
CISPR14 / EN55014). Диммеры для домашнего использования должны соответствовать ограничениям класса B,
но класс A должен подходить для профессиональных диммеров.
Кондуктивные излучения в основном представляют собой гармоники и могут существовать до
в мегагерцовый частотный регион.

Соблюдать ограничения на кондуктивное излучение не так просто, особенно для
профессиональные диммеры.Дроссель вряд ли помогает, потому что типичный
фильтрация резонирует с частотой около 100 кГц (выше для маломощных бытовых диммеров).
Выше этих частот катушка не подавляет высокочастотные гармоники.
Это означает, что часто необходимо опрыскивать
довольно большие (до 1 мкФ) конденсаторы вокруг схемы для уменьшения
выбросы. В профессиональных диммерах для этого требуется, чтобы индуктивность
проводку свести к минимуму, иначе заглушки и проводка
индуктивности резонируют, и выбросы повышаются, а не снижаются.

Многие производители профессиональных диммеров заземляют тиристоры.
раковина, эффективно вводящая радиочастотный шум в заземляющий провод. Это уменьшит
излучаемые излучения и могут быть соображения безопасности
сделать это. Обратная сторона RF (гармоник), связанных с
заземляющий провод - это то, что в некоторых случаях
индуктивность заземляющего провода настолько высока, что корпус прибора
несет заметное напряжение.

диммеров света

диммеров света

© 2008, Род Эллиотт (ESP)
Обновлено ноябрь 2017 г.

верхний

Лампы и индекс энергии

Основной указатель

Содержание

Введение

С самого начала я должен подчеркнуть, что в этой статье описаны диммеры (или «диммерные переключатели» в США), используемые в жилых помещениях.Сценические диммеры большой мощности не рассматриваются, и я также не предлагаю подробно обсуждать C-Bus, DALI или какие-либо другие системы домашней автоматизации. Несмотря на то, что между продуктами высокого и низкого уровня очень много общего, процесс автоматизации практически полностью цифровой по своей природе и может быть реализован множеством различных способов для достижения одного и того же конечного результата.

В некоторых юрисдикциях в США предписано , что датчики затемнения и / или присутствия должны использоваться для минимизации потерь энергии в офисных помещениях и на автостоянках (среди прочего).Ожидайте, что в ближайшие несколько лет это станет более распространенным в стремлении свести к минимуму потери энергии.

Есть две основные категории традиционных диммеров переменного тока (также известных как диммеры с фазовой отсечкой), обычно называемых «передним фронтом» и «задним фронтом», и хотя оба из них будут работать с резистивными нагрузками, такими как лампы накаливания, Выбор более важен для любой лампы, которая включает в себя электронику. Вероятно, есть даже несколько уже очень старых (и крайне неэффективных) диммеров «реостат», и, возможно, несколько, основанных на переменных автотрансформаторах (также известных как Variacs).Поскольку ни одно из двух последних не является обычным или когда-либо станет обычным явлением в будущем, они будут описаны только в общих чертах.

Электронные трансформаторы сейчас очень распространены для низковольтного освещения, и они приобрели популярность, потому что они дешевы и сравнительно эффективны. По любому из этих устройств имеется очень мало реальной информации. В сети существует несколько схем основных (передних) диммеров и даже некоторые данные по электронным трансформаторам, но почти ничего не о диммерах по заднему фронту и о том, как они работают.

Все формы сигналов и расчеты, использованные в этой статье, основаны на питании от сети переменного тока 50 Гц и 230 переменного тока. Другие напряжения и частоты могут быть экстраполированы на основании показанных данных. Это было сделано в интересах простоты, и общие тенденции идентичны для любого напряжения и частоты. Большинство показанных форм сигналов получены с помощью симулятора, а не путем прямого измерения. Это упрощает процесс построения графиков, а также позволяет очень детально анализировать форму волны, ее коэффициент мощности и гармоники.Хотя можно было бы использовать фактические измерения, подготовка к ним занимает гораздо больше времени и имеет много неточностей из-за искажения формы сигнала напряжения, колебаний напряжения питания и внешнего шума и / или искажений.

К сожалению, почти все бытовые диммеры двухпроводные и поэтому не имеют нейтрали. Это накладывает множество ограничений на диммер и на то, насколько хорошо (или иначе) он будет работать, особенно с нерезистивными нагрузками. Эти стандартные диммеры с последовательным подключением отлично работают с лампами накаливания, потому что нить накала лампы обеспечивает непрерывное соединение с нейтралью, а диммер имеет эталон (по крайней мере, своего рода).В случае электронных источников питания (КЛЛ, светодиоды и т. Д.) Эта ссылка отсутствует до тех пор, пока лампа не начнет потреблять ток, и работа регулятора яркости в лучшем случае может быть неустойчивой, а в худшем - бесполезной. Один из способов «исправить» это - использовать лампу накаливания параллельно с электронной лампой. Одну (маленькую) лампу накаливания можно использовать с несколькими электронными лампами - при условии, конечно, что это , а именно , предназначенный для использования с диммерами!

Наконец, есть диммеры, которые используются только с постоянным током.Раньше это было просто любопытство (или использовалось для управления скоростью двигателя постоянного тока), но теперь они получат новую жизнь со светодиодным освещением. Диммируемые балласты состоят из импульсных источников питания постоянного тока, адаптированных для обеспечения постоянного тока, необходимого для светодиодов. Диммирование часто достигается за счет очень быстрого включения и выключения постоянного тока и почти без потерь.

Если не указано иное, напряжение, используемое для всех примеров, соответствует австралийскому / европейскому стандарту 230 В при 50 Гц. Полный цикл занимает 20 мс, а пиковое напряжение номинально составляет 325 В.Для сети 120 В 60 Гц период одного цикла составляет 16,67 мс, а пиковое напряжение - 170 В. Читатели в США должны будут выполнить необходимые преобразования для соответствия более низкому напряжению и более высокой частоте.

Важно понимать, что стандартный 2-проводной диммер был разработан для использования с лампами накаливания.Несмотря на то, что вы прочитаете в другом месте, работа будет непредсказуемой с ЛЮБОЙ нагрузкой, кроме лампы накаливания! Для надежной работы с электронными нагрузками (регулируемые светодиодные лампы или лампы CFL) диммер должен быть 3-проводным (активный, нейтральный и нагрузочный). К сожалению, это необычно, и обычно их сложно установить в качестве модернизации, потому что в большинстве распределительных коробок освещения нет нейтрали. Двухпроводные диммеры были разработаны для ламп накаливания (резистивные) и никогда не предназначались для использования с электронной нагрузкой.

1 - Принципы коэффициента мощности

Я буду использовать термин «дружественный» для описания форм сигналов, которые вносят незначительные искажения или не вносят никаких искажений в сеть электропитания и которые имеют хороший коэффициент мощности. Многие считают, что коэффициент мощности имеет значение только для индуктивных или емкостных нагрузок, но это совершенно неверно. Любая форма волны тока, которая не является точной копией формы волны напряжения, имеет коэффициент мощности меньше единицы (идеальный вариант). Не имеет значения, просто сдвинута форма сигнала тока по фазе или нелинейна, коэффициент мощности все равно будет затронут.См. «Коэффициент мощности» для получения дополнительной информации.

• Unity - ток и напряжение совпадают по фазе и имеют идентичную форму волны (резистивные нагрузки)
• Запаздывание - возникает ток после напряжения , вызванный индуктивными нагрузками (двигатели, трансформаторы)
• Опережающий - возникает ток перед напряжением , вызванный емкостными нагрузками (редко, но может и возникает))
• Нелинейный - напряжение и ток синфазны, но имеют разные формы волны (многие электронные нагрузки)

На рисунке 1 показан пример каждого из вышеперечисленных.Напряжение показано красным, а ток - зеленым. Амплитуды двух сигналов намеренно различаются, поэтому два графика хорошо видны. Эти графики не относятся к какому-либо конкретному масштабу, но все коэффициенты мощности настроены как можно ближе к 0,5, а мощность в каждом случае составляет 52,9 Вт. Дополнительные 230 мА потребляются от сети, но не работают.

Рисунок 1 - Осциллограммы напряжения и тока

Поскольку напряжение и ток просто умножаются вместе, чтобы получить номинальную мощность в ВА, очевидно, что для индуктивного и емкостного примеров номинальная мощность в ВА составляет 105.8 ВА, но мощность все та же, 52,9 Вт. Нелинейная нагрузка является особым случаем просто потому, что является нелинейной . Мощность составляет 64,8 Вт, а схема по-прежнему требует 105,8 ВА от сети, но мощность нагрузки составляет 64,8 Вт, а коэффициент мощности составляет 0,61 - небольшое улучшение, но его нелегко исправить!

Если номинальная мощность в ВА и номинальная мощность различаются (ВА не может быть ниже мощности), из сети потребляется чрезмерный ток, что приводит к потерям в распределительных кабелях, трансформаторах, подстанциях и генераторах переменного тока.Генератор мощностью 1 МВт с коэффициентом мощности 0,5 может производить только 500 кВт, поскольку в конечном итоге он ограничен своей номинальной мощностью в ВА. Фактически все компоненты системы распределения электроэнергии ограничены номинальной мощностью , а не номинальной мощностью.

Рисунок 2 - Цепи, используемые для создания сигналов напряжения и тока

На рисунке 2 показаны принципиальные схемы, используемые для получения вышеуказанных сигналов для тех, кому это интересно. Они являются теоретическими, поскольку фактические нагрузки редко бывают такими простыми и обычно не могут быть точно представлены с таким небольшим количеством компонентов.Однако эффект достаточно похож, так что эти схемы вполне адекватны, чтобы показать общую тенденцию. Как отмечается во многих рекламных объявлениях мелким шрифтом, «фактические результаты могут отличаться».

Даже если мощность трансформатора может быть в пределах номинальной мощности, указанной на паспортной табличке, при превышении номинальной мощности в ВА он перегреется. Постоянный перегрев приведет к отказу. По этой причине компании-поставщики и / или органы власти во всем мире должны иметь наилучший возможный коэффициент мощности, чтобы максимально использовать свое оборудование.За большие установки взимается дополнительная плата, если их коэффициент мощности выходит за указанные пределы.

Формы сигналов, подобные последнему примеру, являются наихудшими, потому что очень мало что можно сделать извне, чтобы изменить форму сигнала для уменьшения нелинейностей, а гармоники частоты сети вводятся в систему, вызывая дополнительные проблемы. Полное обсуждение разрушений, вызванных нелинейными формами сигналов, выходит за рамки данной статьи, но многие страны ввели (или планируют ввести) обязательную коррекцию коэффициента мощности для всех электронных нагрузок, превышающих заданный предел мощности.

2 - Принципы диммера

Обычно для уменьшения яркости лампы применяют тем или иным способом подаваемое напряжение. В очень ранних попытках последовательно с лампой использовался реостат (переменный резистор), поскольку в то время не было жизнеспособной альтернативы. Такой подход тратит огромное количество энергии, и, вероятно, прошло уже более 40 лет с тех пор, как кто-либо создал такого зверя. Такой подход действительно обеспечивает очень удобную нагрузку на электросеть, имея нулевые коммутационные импульсы и идеальный коэффициент мощности.Утилизация избыточного тепла является сложной задачей, особенно для ламп достаточно высокой мощности. Можно ожидать, что диммеры с реостатом (если они будут найдены) будут довольно большими из-за тепла, которое необходимо отводить.

Регулируемый автотрансформатор (широко известный как Variac ™) почти не расходует энергию и так же безопасен для электросети, как реостат, но является дорогим (и громоздким) способом уменьшения яркости ламп. Самый дешевый переменный трансформатор, доступный в настоящее время, стоит около 150 долларов и весит несколько килограммов. Хотя нет никаких сомнений в том, что это хороший подход, экономические соображения не позволяют использовать его в общих целях.Диммеры Variac были обычным явлением в телестудиях примерно 20 лет назад. Вы можете увидеть комментарии (в другом месте) о том, что диммеры Variac работают с потерями и неэффективны, но это просто неправда - они очень эффективны и конкурируют с лучшими твердотельными диммерами (TRIAC, SCR или IGBT). Однако они громоздкие и несколько неудобны для использования в качестве диммеров. Дистанционное управление достигается за счет использования серводвигателя для регулировки положения стеклоочистителя и, следовательно, выходного напряжения. Чтобы узнать больше о вариаках в целом, см. Трансформеры - Вариак.

Еще одним методом, который использовался в первые дни, было устройство, называемое «магнитный усилитель» (или просто магнитный усилитель), но, насколько я мог найти, они не были распространены ни в чем, кроме довольно больших промышленных диммеров, используемых для телевизора. студийное освещение. Как и Variac, магнитный усилитель практически не создает помех, но они были заменены другими методами. Я не собираюсь описывать принципы работы магнитных усилителей здесь или где-либо еще на сайте ESP.

Сегодня наиболее распространенным диммером является регулируемый по фазе диммер TRIAC по переднему фронту.TRIAC - это устройство с двунаправленным переключением, и для его включения требуется всего лишь короткий импульс. В цепи переменного тока он автоматически отключится при изменении полярности напряжения переменного тока. Это происходит потому, что напряжение (и, следовательно, ток) проходят через ноль. TRIAC не может оставаться проводящим при нулевом токе, поэтому отключается. Процесс включения и выключения происходит 100 раз в секунду (120 раз для сети 60 Гц). Тем не менее, бытовые диммеры развиваются, и последний тип называется «универсальным» диммером.Они могут изменять режим работы с передней кромки на заднюю в зависимости от нагрузки (см. Ниже объяснение различных типов).

Путем изменения соотношения между включенным и выключенным напряжением создается грубая схема широтно-импульсной модуляции, которая позволяет изменять мощность лампы в широком диапазоне. Лампы накаливания идеально подходят для этого метода управления и обеспечивают приятный и естественный переход от почти выключенного до (почти) полного включения. Многие дешевые диммеры TRIAC используют самую простую схему, поэтому низкие настройки могут быть нестабильными.При средней настройке среднеквадратичное значение напряжения полуволны составляет 162 В при напряжении питания 230 В переменного тока.

Независимо от фактически используемого метода, цель состоит в том, чтобы изменять мощность, подаваемую на лампу, позволяя пользователю установить уровень освещенности, соответствующий случаю. Ни один из общедоступных диммеров не может поддерживать хороший коэффициент мощности (что важно для исправности электросети).

Для надежной работы диммеры должны быть 3-проводными (активный, нагрузочный и нейтральный), чтобы гарантировать точное поддержание точки пересечения нуля формы сигнала сети.Небольшие диммеры не являются трехпроводными, потому что это усложняет установку, поэтому с любыми другими нагрузками, кроме резистивных, таких как лампы накаливания, диммер часто будет работать некорректно. Степень ненадлежащего поведения зависит от типа нагрузки (особенно электронных ламп, таких как КЛЛ или светодиодные лампы).

Двухпроводные диммеры не имеют надежной контрольной точки перехода через ноль, потому что они полагаются на нить накала лампы в качестве нейтрального эталона. Электронные нагрузки не дают никакого полезного эталона, потому что заряженные конденсаторы (внутри источника питания лампы) вызывают нулевой ток на протяжении большей части цикла формы волны.Следовательно, диммер не может быть включен постоянно (на полную мощность), потому что требуется время, прежде чем TRIAC сможет сработать. Добавление лампы накаливания параллельно с электронными нагрузками может надежно работать только с диммерами задней кромки - передние лампы никогда не должны использоваться с какой-либо электронной нагрузкой.

В коммерческих диммерах большой мощности часто используются тиристоры (соединенные в обратном параллельном соединении), поскольку они имеют гораздо более высокие номинальные токи, чем тиристоры.Запуск обычно осуществляется высокочастотными импульсами, подаваемыми в течение всей продолжительности «включенной» части сигнала сети. Они имеют полную ссылку 3-жильный, и никогда не теряют ссылку пересечения нуля. Тем не менее, как отмечалось выше, даже этим диммерам нельзя доверять для правильной работы с нагрузками с электронным источником питания.

2.1 - Передние диммеры

Также известны как диммеры с прямым управлением фазой. В настоящее время это наиболее распространенные типы, и они называются так потому, что диммер функционирует, буквально удаляя передний фронт сигнала переменного тока.Активным переключателем малой и средней мощности почти всегда является TRIAC для типичных домашних диммеров. При срабатывании TRIAC на нагрузку подается сетевой сигнал с периодом задержки от нуля миллисекунд (полностью включен) до примерно 9 мсек (очень тусклый). В качестве примера на рисунке 3 показана форма волны напряжения на нагрузке для регулятора яркости по переднему фронту, установленного на 50%, причем первые два цикла (выделены зеленым цветом) не затемнены в качестве эталона. Эта форма волны является «идеальной», что означает, что это результат, который вы ожидаете от схемы, работающей в точном соответствии с теорией.Большинство передовых диммеров довольно близки к идеалу - по крайней мере, с резистивной нагрузкой.

Рисунок 3 - Форма сигнала идеального диммера по переднему фронту

Как отмечалось выше, диммеры никогда не должны использоваться с компактными люминесцентными лампами (КЛЛ) , даже если в инструкциях конкретно указано, что это разрешено . Очень быстро нарастающий сигнал вызывает сильный ток, протекающий через конденсатор главного фильтра, который является частью цепи балласта лампы.У большинства современных светодиодных ламп будет та же проблема. Я предлагаю использовать ТОЛЬКО задней кромки или универсальные диммеры с любыми регулируемыми CFL или светодиодными лампами.

Форма волны ниже показывает ток, потребляемый лампой накаливания мощностью 75 Вт, подключенной к переднему диммеру. Лампа потребляет 200 мА. Время нарастания сигнала было измерено на уровне 1,8 мкс - это быстро на любом языке! В сети 230 В напряжение увеличивается с нуля до 325 В менее чем за 2 мкс! Именно это чрезвычайно быстрое время нарастания приводит к отказу электронных нагрузок, потому что даже с «совместимыми с диммером» CFL или светодиодными лампами всегда некоторая емкость, которая заряжается от почти нуля до полного напряжения менее чем за 2 мкс.С помощью лампы накаливания вы даже можете увидеть небольшой выброс в кривой тока! Это вызвано крошечной емкостью провода от диммера к лампе.

Рисунок 3A - Форма кривой тока диммера переднего фронта

Например, если электронный балласт потребляет 83 мА от сети, этого достаточно для питания лампы с электронным переключением мощностью 8 Вт (любого типа). Если для повышения коэффициента мощности не используется дополнительная схема, пиковый ток будет 270 мА, а коэффициент мощности - около 0.42 - довольно плохо, но, конечно, не безвестно. Если та же самая цепь затем запитана через диммер, в худшем случае среднеквадратичный ток вырастет до 240 мА с пиковым значением 4,2 А. Коэффициент мощности упал до 0,14 - поистине ужасный результат. На данный момент источник питания этой лампы потребляет более 55 ВА из сети, с действительно неприятной формой волны. См. Рисунок 2 (Нелинейная нагрузка) для примера типичного внешнего интерфейса источника питания. Конденсатор фильтра на Рисунке 2 (используемый для создания сигналов, показанных на Рисунке 1) составляет 18 мкФ.Это не обычное значение, но оно использовалось для обеспечения совпадения примеров. Зарядный ток, протекающий через конденсатор, чрезвычайно высок, поскольку скорость изменения напряжения также очень высока.

Рисунок 4 - Типовая схема диммера передней кромки

Схема, приведенная выше, типична для типичного имеющегося в продаже переднего диммера. C1 и L1 предназначены для подавления радиопомех. Схема работает, используя фазовый сдвиг, создаваемый VR1, C2, R1 и C3.Эта сеть задерживает сигнал, подаваемый на DB1 (двунаправленный пробойный диод, называемый DIAC). Когда напряжение превышает 30 В (типичное) напряжение пробоя DIAC, он полностью проводит, и заряд в C3 используется для запуска TRIAC. После срабатывания TRIAC будет полностью проводить, пока ток не упадет почти до нуля, после чего он снова отключится. Этот процесс повторяется для каждого полупериода сетевого напряжения. Точки задержки, включения и выключения видны и показаны на рисунке 3.

Рисунок 4A - Форма сигнала переднего фронта диммера в электронной нагрузке

Передние диммеры никогда не должны использоваться с какой-либо электронной нагрузкой (большинство электронных балластных схем), потому что очень быстрое время нарастания напряжения вызывает чрезвычайно высокий мгновенный ток, протекающий через конденсатор, как показано выше. На рисунке 4A показаны пики тока более 11A в том же примере нелинейной нагрузки, который использовался для рисунков 1 и 2. Среднеквадратичный ток составляет 1,12 А для мощности нагрузки чуть более 56 Вт.Обратите внимание, что мощность нагрузки упала совсем немного - с 64,8 Вт до ~ 56 Вт. Форма волны напряжения точно такая, как показано на рисунках 3 и 3A. Пиковый ток 11А при среднеквадратичном значении тока, немного превышающем ампер, крайне неблагоприятен для сети, диммера и электронной нагрузки. Стандартный 2-проводный диммер будет отображать форму волны, очень похожую на показанную, даже при установке на максимум!

Возможно, что удивительно, индуктивные нагрузки (такие как обычные трансформаторы с железным сердечником или обычные электродвигатели вентиляторов) вполне безопасны с передовыми диммерами, потому что индуктивность ограничивает время нарастания тока до безопасных значений.Эти нагрузки должны всегда использовать подходящий диммер передней кромки, который должен быть сертифицирован производителем как подходящий для нагрузок двигателя или трансформатора.

Рисунок 5 - Внутренняя часть переднего диммера

Черное устройство слева - это TRIAC. Хотя он оснащен «радиатором», контакт между радиатором и TRIAC лучше всего описать как случайный. Когда он был разобран, в нем почти не было контакта, однако он надежно проработал 12 лет и, вероятно, прослужит еще столько же.Простота схемы очевидна в отсутствии изощренности печатной платы. Все немногие используемые компоненты имеют сквозные отверстия, а на задней стороне платы нет никаких деталей.

Схема почти идентична показанной выше. Катушка и оранжевый конденсатор предназначены для подавления помех, но предохранитель не установлен. В случае короткого замыкания диммера лампа просто включится на полную яркость.

В то время как производители передовых диммеров часто заявляют, что они подходят для использования с трансформаторами с железным сердечником, некоторые, безусловно, нет.Распространенная проблема с простыми диммерами TRIAC заключается в том, что они переходят в «полуволновой» режим - проводят только на одной полярности формы волны сети. Это катастрофа для любого трансформатора, который сразу же потребляет очень большой ток, ограниченный только сопротивлением первичной обмотки. Вероятно, лучше использовать «универсальный» диммер для индуктивных нагрузок, потому что они имеют гораздо более сложную схему и гораздо менее вероятно, что они будут «обмануты» для работы с одной полярностью (полуволновой).

Имеется полная схема известного рабочего (т.е.е. построен и протестирован) 3-проводной диммер передней кромки на страницах проекта ESP. См. Подробности в Project 157B.

2.2 - Диммеры задней кромки

Также известны как диммеры с обратным фазовым регулированием. Диммер по задней кромке - значительно более сложная схема. Простая схема, которая является общей для типов с передним фронтом, больше не может использоваться, потому что большинство TRIAC не может быть отключено. TRIAC выключения ворот (GTO) существуют, но они намного дороже и реже используются в относительно небольших размерах, необходимых для освещения.Чтобы иметь возможность реализовать диммер по заднему фронту, переключающее устройство должно включаться, когда форма сигнала переменного тока проходит через ноль, с использованием схемы, называемой детектором перехода через ноль. По истечении заранее определенного времени, установленного системой управления, переключающее устройство отключается, и оставшаяся часть формы сигнала не используется нагрузкой.

Диммеры с задней кромкой обычно используют полевой МОП-транзистор , так как они почти не требуют тока управления и являются прочными и надежными. Они также относительно дешевы и легко доступны при номинальном напряжении, подходящем для работы от сети.Другой вариант - использовать IGBT (биполярный транзистор с изолированным затвором), который сочетает в себе преимущества полевого МОП-транзистора и биполярного транзистора. Как правило, они дороже, чем полевые МОП-транзисторы. Опять же, форма сигнала идеальна, и из реальной формы сигнала, показанной на рисунке 9, очевидно, что существует значительное отклонение, особенно при полной мощности. Это вызвано тем, что часть приложенного напряжения всегда будет потеряна, поскольку для работы сложной электроники требуется некоторое напряжение.

У большинства диммеров задней кромки есть еще одна полезная функция - по крайней мере, при использовании с лампами накаливания.Схема предназначена для обеспечения «плавного пуска», при котором напряжение на лампе увеличивается относительно медленно. С лампами накаливания это почти исключает «тепловой удар» - тот короткий период при включении, когда лампа потребляет примерно в 10 раз больший рабочий ток. Термический шок является причиной большинства ранних отказов ламп - действительно, очень редко любая лампа накаливания выходит из строя, когда она включена. Выход из строя почти всегда происходит в момент включения переключателя. За счет включения функции плавного пуска увеличивается срок службы лампы, но это не сильно помогает КЛЛ или светодиодным лампам.

Рисунок 6 - Форма сигнала идеального диммера задней кромки

Опять же, точки переключения и задержка показаны на осциллограмме. Полная принципиальная схема не особенно полезна для диммеров по заднему фронту, потому что они обычно используют специализированные интегральные схемы (или довольно сложные схемы с более распространенными ИС) для выполнения необходимых функций. На Рисунке 7 показана блок-схема основных частей схемы, а на Рисунке 8 показана схема диммера, использующего коммерческую ИС [1].

Рисунок 6A - Форма сигнала диммера задней кромки захваченного сигнала

Идеал близок к реальности. Форма волны тока, показанная выше, была получена с помощью диммера по заднему фронту с использованием лампы накаливания мощностью 75 Вт в качестве нагрузки. Как видите, форма волны практически идентична теоретической (идеальной) форме волны, показанной выше. Среднеквадратичный ток составляет 200 мА. Измеренное время спада (от максимального до нулевого тока) составило около 30 мкс, но это неопасно, потому что это снятие напряжения, а не приложение напряжения - очень, очень разные сценарии.

Рисунок 7 - Блок-схема диммера задней кромки

C1 и L1 снова являются компонентами подавления радиопомех. Выпрямитель необходим, потому что полевые МОП-транзисторы не могут переключать переменный ток, только постоянный ток. Источник питания, детектор перехода через ноль и таймер обычно являются частью ИС, предназначенной для этой цели. Формы сигналов показаны в каждой точке цепи. Выходной сигнал детектора пересечения нуля сбрасывает таймер, отправляя на его выход высокий уровень, и, таким образом, включает полевой МОП-транзистор. По прошествии времени от нуля до 10 мс для 50 Гц на выходе таймера становится низкий уровень, полевой МОП-транзистор выключается, и ток через нагрузку прерывается.

Во многих отношениях диммеры передней и задней кромок являются полной противоположностью друг друга.

Поскольку выходное напряжение нарастает относительно медленно, массивный всплеск тока, который передний диммер вызывает в емкостной нагрузке, больше не является проблемой, и некоторые регулируемые CFL и светодиодные лампы отлично работают с этим типом диммера. Однако диммеры с задним фронтом никогда не должны использоваться с трансформаторами с железным сердечником, и это всегда указывается в инструкциях.

Почему? Казалось бы, диммер задней кромки должен быть в порядке, но проблема во многом связана с обратной ЭДС, которая генерируется, когда переключатель выключается 100 или 120 раз в секунду.Энергия обратной ЭДС не может рассеиваться, поэтому она накапливается до потенциально разрушительного напряжения. Кроме того, включение любой индуктивной нагрузки при переходе через нуль сигнала сети приводит к намного большему, чем обычно, току намагничивания. Наиболее вероятным результатом будет повреждение диммера из-за перегрузки по току или перенапряжения. Маловероятно, что коммерческие установки смогут обрабатывать дополнительный ток или рассеивать энергию обратной ЭДС без сильного перегрева или разрушения.

Обратная ЭДС генерируется при любой индуктивной нагрузке, поскольку индуктор является накопителем энергии (реактивным). Энергия сохраняется в виде магнитного поля, и когда ток прерывается, магнитное поле схлопывается, генерируя ток в процессе. Если к индуктивному компоненту не подключена нагрузка (например, лампа), даже небольшой ток становится очень высоким напряжением. Этот эффект наблюдается регулярно, но обычно рассеивается в виде небольшой дуги на контактах переключателя. Такие дуги безвредны, если они возникают только несколько раз в день, но если они повторяются 100 или 120 раз в секунду, средняя мощность становится значительной, равно как и нагревание и возможность возгорания.

Рисунок 8 - Схема диммера задней кромки

Как видите, нелегко понять, как работает схема, если просто столкнуться с многополюсной ИС. Тем не менее, я обозначил функции контактов, и полезно увидеть схему, чтобы увидеть некоторые из того, что было сделано. Обратите внимание, что показанная схема предназначена для 3-проводного подключения, которое намного более стабильно, чем более распространенные 2-проводные диммеры. Естественно, это не единственный способ, и некоторые коммерческие диммеры с задней кромкой, такие как изображенный ниже, используют одну или несколько микросхем таймера 555 и множество других деталей для поверхностного монтажа для достижения той же цели.Однако почти все коммерческие диммеры являются только 2-проводными и часто плохо работают с электронными нагрузками (например, КЛЛ или светодиодные лампы). Atmel U2102B был бы хорошей стартовой базой для правильного 3-проводного диммера, но, к сожалению, сейчас он устарел, и я не могу найти эквивалента. Показанная схема адаптирована из таблицы данных U2102B, но использует MOSFET вместо IGBT (биполярный транзистор с изолированным затвором), показанного в примере схемы. Обновленную схему см. На рис. 10А (хотя получить ИС непросто).

Рисунок 9 - Внутренние части коммерческого диммера задней кромки

Два больших устройства на левой плате - это силовые полевые МОП-транзисторы. Обратите внимание, что нижняя сторона печатной платы также покрыта деталями, включая таймер, другую ИС, которую невозможно идентифицировать, четыре транзистора и несколько резисторов и конденсаторов. Хотя изображенный блок был бы довольно дешев в производстве, я полагаю, что доведение конструкции до высокой надежности при нормальном использовании могло бы занять много времени.При цене около 50 австралийских долларов в моем местном магазине оборудования, это не дешево по сравнению с более распространенным диммером с задней кромкой (обычно около 16-20 долларов, но некоторые намного дороже).

Рисунок 10 - Формы измеренного тока

Изображенный коммерческий диммер задней кромки был протестирован с лампой накаливания мощностью 60 Вт и дал формы волны, показанные выше. Хотя максимальная настройка отличается от идеальной формы сигнала, показанной на рисунке 5, при настройке на минимальную (и примерно половинную мощность) теория и реальность очень хорошо совпадают.Схема не может действовать как настоящее короткое замыкание, когда она полностью включена, потому что для питания электроники требуется часть приложенного напряжения. Это вызывает нарушение непрерывности, наблюдаемое вокруг области нулевого тока, когда диммер установлен на максимум. Обратите внимание, что вышеупомянутые формы сигналов были получены, когда эта статья была впервые написана в 2008 году, но они так же действительны, как и снимки с цифрового осциллографа, показанные на рисунке 6A.

Обратите внимание, что если только электронная лампа , в частности, заявлена ​​как регулируемая, двухпроводной диммер задней кромки не будет работать.Просто для теста попробовал с обычным КЛЛ. Не было сильных скачков тока, но лампа не гасла разумным или предсказуемым образом, а сама схема диммера запуталась и не могла работать должным образом. Это в равной степени относится к лампам CFL и LED, если в инструкции они не заявляют о возможности регулировки яркости. Продолжение использования любой электронной лампы с диммером может привести к повреждению цепи, сильному перегреву или возгоранию. Как отмечалось ранее, во всех электронных осветительных приборах с регулируемой яркостью следует использовать только «универсальные» диммеры или диммеры по задней кромке, , даже если производитель заявляет, что разрешены диммеры на основе TRIAC .

Рисунок 10A - Диммер передней / задней кромки FL5150

Приведенный выше рисунок адаптирован из таблицы данных Fairchild (теперь ON Semiconductor) для ИС диммера FL5150MX. Показана только 3-проводная версия 230 В, 50 Гц, а приведенная выше схема является модифицированной по сравнению с версиями, показанными в исходном техническом описании. Максимальный выходной уровень составляет , только доступно, когда ИС используется в 3-проводном режиме, а 2-проводный режим не рекомендуется для любой электронной нагрузки . Микросхема доступна в небольшом количестве торговых точек (только на последнем взгляде), но она не была построена или протестирована.Хотя показаны полевые МОП-транзисторы IRF840, более крупные можно использовать для получения большей мощности. С установленными IRF840 максимальная нагрузка ограничена примерно 1 А (до 230 Вт, в зависимости от коэффициента мощности нагрузки). Для работы с частотой 60 Гц используйте FL5160MX (внутренние таймеры другие). Эти микросхемы доступны только в SMD-корпусах. Щелкните здесь для просмотра таблицы.

На страницах проекта ESP также есть полная схема известного рабочего (т.е. построенного и испытанного) 3-проводного диммера задней кромки.См. Подробности в проекте 157A.

2.3 - Диммеры универсальные
Универсальные диммеры

имеют встроенные «интеллектуальные» функции, которые позволяют диммеру решать, должен ли он работать в качестве переднего или заднего фронта. Схема обнаружения не всегда настолько умна, как можно было бы надеяться, и иногда они могут принять неправильное решение. В некоторых системах домашней автоматизации есть переключатели, которые позволяют настраивать универсальные диммеры на автоматическое определение, передний или задний край. Тем не менее, в помещении обычно нет небольших диммеров, так что вы должны полагаться на диммер при принятии правильного решения.

Рисунок 11 - Универсальный диммер для кишечника

Выше показана внутренняя часть довольно типичного «универсального» настенного диммера. Хотя можно было ожидать, что можно будет использовать небольшой микроконтроллер, похоже, что он основан на двойном таймере 555 и паре полевых МОП-транзисторов. Есть еще несколько пассивных компонентов и несколько диодов, вот и все. Эти диммеры обычно подходят для регулируемых электронных нагрузок, но, как уже отмечалось, они не всегда принимают правильное решение.Как и все двухпроводные диммеры, они часто не работают с электронными нагрузками.

На данный момент тесты показывают, что он достаточно хорошо работает с некоторыми блоками питания светодиодов с регулируемой яркостью, и само собой разумеется, что производительность с лампами накаливания близка к идеальной. Этот конкретный блок был предназначен для питания регулируемых источников света мощностью 4 x 12 Вт для даунлайтов, которые у меня были в течение некоторого времени, но которые я не использовал, потому что драйверы были мусором и не регулировались.

Важно, чтобы универсальные диммеры не использовались со смешанными нагрузками, такими как электронные трансформаторы и трансформаторы с железным сердечником.Поскольку требования к каждому из них полностью противоположны, диммер никогда не может выбрать правильный режим. Он либо выйдет из строя, либо вызовет внешний отказ подключенного оборудования (или того и другого).

Если вам интересно, я опишу способ, которым некоторые (и, возможно, большинство) универсальных диммеров решают, должны ли они работать в качестве переднего или заднего фронта. Если присутствует индуктивная нагрузка, когда диммер отключается под нагрузкой, возникает всплеск высокого напряжения. Это тот же пик, который мы укрощаем с помощью диода при включении реле.Диммер имеет схему для обнаружения всплеска, и в случае обнаружения он переключается из режима заднего фронта в режим переднего фронта. Индуктивные нагрузки вполне устраивают диммер по переднему фронту, поэтому диммер останется в режиме переднего фронта после того, как схема обнаружит выбросы.

Этот процесс происходит каждый раз при включении схемы, потому что диммер не имеет памяти, поэтому не может просто запомнить настройку, которую он использовал последней. Обнаружение обычно происходит очень быстро - самое большее несколько циклов сети и когда напряжение на нагрузке достаточно низкое.Все задние кромки и универсальные диммеры, которые я видел, имеют функцию «плавного пуска», при которой напряжение на нагрузке повышается в течение нескольких секунд. В это время диммер обнаруживает выбросы высокого напряжения, вызванные индуктивной нагрузкой, и переходит в режим переднего фронта.

Процесс защищен патентом - см. Универсальный диммер - EP 1961278 B1, выданный Clipsal Australia в 2012 году. Я думаю, что это очень умное приложение. Он основан на использовании полевых МОП-транзисторов с определенным и гарантированным лавинным рейтингом, поэтому они не будут разрушены шипами, но в наши дни они очень распространены.

3 - Коэффициент мощности диммера

Диммеры по переднему и заднему фронту имеют одинаковый коэффициент мощности при одинаковой выходной мощности нагрузки. Ни один из этих типов не позволяет использовать какой-либо реальный или полезный метод коррекции коэффициента мощности, и единственным смягчающим фактором является то, что при низких настройках ток потребляется из сети во время частей цикла, которые не используются в большинстве небольших источников питания. Однако коэффициент мощности по-прежнему ужасен - особенно при очень низких настройках мощности. Несмотря на это, нет никаких сомнений в том, что потребление энергии уменьшается пропорционально - особенно со светодиодами.Мощность также снижается с лампами накаливания, но не до такой степени.

В столбце «Угол наклона» указывается количество градусов формы волны, при которой мощность подводится к лампе. Полный цикл составляет 360 °, а каждое полупериод - 180 °. Было использовано приращение 18 °, потому что при 50 Гц 18 ° соответствует интервалу в 1 миллисекунду. Это было использовано для облегчения расчетов для таблицы. Эти данные точно такие же для источника 60 Гц, с той лишь разницей, что время для одного полного цикла при 60 Гц составляет 16.67 мс вместо 20 мс. Это не влияет на угол наклона, мощность или коэффициент мощности, но ток будет другим из-за разного напряжения, используемого в странах с 60 Гц.

Фазовый угол в зависимости от коэффициента мощности, 230 В переменного тока, нагрузка 230 Ом

Обратите внимание, что нагрузка, используемая для приведенной выше таблицы, является чисто резистивной (отсюда «идеальные» ток и мощность) и остается постоянной при всех настройках.Лампы накаливания , а не , представляют постоянную нагрузку. Поскольку при низких настройках нить накаливания охлаждается, ее сопротивление ниже и она потребляет больше тока, чем ожидалось. По этой причине, хотя диммирование, несомненно, снижает потребляемую мощность, оно не снижает ее настолько, насколько можно было бы ожидать (или надеяться).

Обычная лампа GLS (общего освещения) мощностью 100 Вт будет потреблять около 18 Вт при тусклом свечении - обычно можно ожидать меньшего. Сопротивление нити накала падает примерно до половины сопротивления полной мощности, потому что он намного холоднее, поэтому потребляется вдвое больше тока, чем было бы в случае фиксированного сопротивления.Для справки, была протестирована лампа GLS мощностью 100 Вт, и ее измерения показали 44 Ом в холодном состоянии и 552 Ом в горячем состоянии (при полной мощности - 95,8 Вт).

4 - Электронные трансформаторы

Во многих новых установках, использующих галогенные лампы низкого напряжения, теперь используется электронный трансформатор. Традиционный трансформатор с железным сердечником работает хорошо и прослужит вечно, но он дорог. Некоторые из них также построены по очень высокой цене и довольно неэффективны, тратя 20% или более общей потребляемой мощности на тепло.Электронные трансформаторы обычно намного меньше и легче, поэтому им не хватает ощущения «безупречного качества», но большинство из них достаточно эффективны, обычно расходуя менее 10% общей мощности. Меньшие потери означают меньше тепла и незначительно меньшие счета за электроэнергию. Хотя рассеивание каждого блока по отдельности может показаться разумным, когда тысячи из них работают, дополнительные потери становятся значительными.

Обычный трансформатор с железным сердечником работает на частоте сети (50 или 60 Гц), и сердечник должен быть достаточно большим из-за низкой частоты.Размер сердечника обратно пропорционален частоте, поэтому работа на высокой частоте означает, что трансформатор может быть намного меньше. Термин «электронный трансформатор» на самом деле неправильный - на самом деле это импульсный источник питания (SMPS). Электронные схемы используются для выпрямления сети и преобразования переменного тока в пульсирующий постоянный ток. Этот пульсирующий постоянный ток затем подается на высокочастотную схему переключения и небольшой трансформатор. На рисунке 10 представлена ​​фотография типичного агрегата.

Рисунок 12 - Внутренние устройства электронного трансформатора

Клеммы питания находятся слева, а выходные клеммы 12 В - справа.На входе присутствует некоторая ВЧ-фильтрация, а два переключающих транзистора расположены вертикально вдоль нижнего края. Маленькое зеленое кольцо - это переключающий трансформатор транзистора (T1 на рисунке 12), а выходной трансформатор - это большой белый пластиковый объект. Он имеет ферритовый сердечник с первичной обмоткой внутри, а вторичная (выход 12 В) намотана снаружи на пластиковую изолирующую крышку.

Выходной сигнал не выпрямляется - это переменный ток, но он приходит в виде всплесков высокочастотного сигнала (форма выходного сигнала см. На Рисунке 13).

Рисунок 13 - Схема электронного трансформатора

T1 - транзисторный переключающий трансформатор. Он имеет три обмотки: первичную (T1A) и две вторичные (T1B и C). Сравните это с зеленым трансформатором на рисунке 10. Первичная обмотка имеет один виток, а каждая обмотка транзистора - 4 витка. Т2 - выходной трансформатор. DB1 - это DIAC (используемый в диммере по переднему фронту), который используется для запуска колебания схемы, когда напряжение превышает 30 В.Как только начинается колебание, оно будет продолжаться до тех пор, пока напряжение не упадет почти до нуля. Обратите внимание, что базовая выходная частота в два раза больше частоты сети, поэтому электронный трансформатор, используемый на частоте 50 Гц, на самом деле имеет сигнал выходной частоты 100 Гц, который состоит из множества высокочастотных циклов переключения.

Большинство электронных трансформаторов не работают без нагрузки (или с малой нагрузкой). Например, для устройства мощностью 60 Вт обычно требуется нагрузка, потребляющая не менее 20 Вт, прежде чем он сможет нормально работать. При очень небольшой нагрузке ток через первичную обмотку коммутирующего трансформатора недостаточен для поддержания колебаний.

Рисунок 14 - Форма выходного сигнала электронного трансформатора

Хотя показанная форма сигнала точно такая же, как у моего осциллографа на базе ПК, четко видимые переходы являются артефактом процесса оцифровки - частота намного выше, чем указано. Среднеквадратичное значение напряжения показанной формы волны составляет 12,36 В, но эту форму сигнала сложно точно измерить. Я ожидаю, что фактическое напряжение было ближе к 10 В, измеренному с помощью аналогового измерителя (номинал на паспортной табличке - 11.5В). При нагрузке 2 Ом (5 А) выходная мощность составляла около 50 Вт. Источник потреблял 231 мА от сети (52,2 ВА). Измеренная входная мощность составила 52 Вт, поэтому коэффициент мощности достаточно близок к единице. КПД почти 96% - цифра действительно очень солидная.

Следует проявлять осторожность при использовании электронного трансформатора с низковольтными светодиодными лампами или КЛЛ. Поскольку эти лампы имеют внутренний выпрямитель, диоды должны быть быстродействующими. Обычные выпрямительные диоды сильно нагреваются, потому что рабочая частота намного выше, чем та, на которую рассчитаны обычные диоды.Хотя огибающая формы сигнала составляет всего 100 Гц, частота переключения намного выше - обычно около 30-50 кГц (частота обычно уменьшается с увеличением нагрузки).

Следует отметить, что экономия энергии электронных трансформаторов часто может быть завышена. В то время как обычные трансформаторы служат практически вечно, электронные трансформаторы могут выйти из строя в любой момент, и это можно доказать. Высокие температуры, наблюдаемые в пространстве под крышей многих домов, вызывают нагрузку на полупроводниковые устройства, а широкое использование бессвинцового припоя гарантирует, что отказы паяных соединений не являются редкостью.Я видел несколько неисправных блоков, и хотя я могу исправить некоторые из них, 99% домовладельцев просто выбросят неисправный блок и установят новый. При изготовлении, доставке и поездке в магазины для приобретения нового устройства вам (и окружающей среде), возможно, было бы лучше, если бы вместо него был использован «неэффективный» трансформатор с железным сердечником.

5 - Диммеры постоянного тока

Хотя многие люди (включая меня 40 с лишним лет назад) экспериментировали с диммерами постоянного тока, до недавнего времени они не пользовались особой популярностью.Бывают случаи, когда автомобильную лампу (точечный или другой) нужно приглушить, и в большинстве автомобилей есть регулируемое освещение приборной панели. В последнем случае, как правило, переменный резистор используется последовательно с лампами или, в некоторых случаях, резисторы разных номиналов подключаются и отключаются от цепи по мере необходимости.

Хотя это нормально для маломощных систем с низким КПД, нет смысла создавать высокоэффективные осветительные приборы и тратить энергию на резистивные диммеры.Чтобы показать ненужную мощность, можно выполнить простой расчет, предполагая, что используется простой источник питания 12 В и лампа 12 Вт ...

Для простоты предполагается, что лампа имеет постоянное сопротивление, но это неверно для настоящих ламп накаливания любого напряжения и только усугубляет проблему. Однако это не меняет принципа, и включение сопротивления лампы для различных настроек просто запутает проблему.Обратите внимание, что для выхода 3 Вт ток (батареи) должен составлять 250 мА (без учета потерь), но с резистивным диммером он составляет 500 мА, а 3 Вт рассеивается на резисторе. Даже если бы источник света был эффективен на 100%, резистор уменьшил его до 50%.

Понятно, что этот метод нельзя использовать, если мы хотим максимальной эффективности. Несмотря на то, что мощность 3 Вт не похожа на высокую температуру, попытка утилизировать ее в замкнутом пространстве очень сложно, если высокие температуры являются проблемой. Проблема эффективности становится гораздо более важной по мере увеличения мощности лампы, и для обеспечения гибкости требуется лучшее решение.К счастью, есть очень простой ответ. Широтно-импульсная модуляция (ШИМ) - распространенный метод в электронике, обеспечивающий чрезвычайно высокую эффективность электронных схем. Регулируя периоды включения-выключения напряжения, подаваемого на лампу, можно легко управлять ее яркостью с очень низкими потерями.

Если напряжение включается и выключается с одинаковой синхронизацией (соотношение отметки и пространства 50%), подключенная лампа (или светодиоды высокой мощности) видит полное напряжение (и полную мощность) в течение половины времени, и, следовательно, светодиоды работают при ½ мощности.Поскольку соотношение может быть изменено от нуля (полностью выключено) до максимального (полностью включено) с помощью потенциометра или управляющего напряжения 0-10 В постоянного тока, эта система идеально подходит для светодиодов, питаемых от источника питания с постоянным напряжением .

ШИМ-системы могут сбивать с толку, поскольку некоторые из них имеют на выходе фильтр для удаления переменного тока из формы волны. Если это сделано, на лампу подается среднее напряжение. При 50% модуляции лампа будет получать 6 В постоянного тока, а мощность составит всего 3 Вт (мощности).Фильтр нельзя использовать со светодиодными лампами, потому что они сильно зависят от напряжения. Если бы напряжение на светодиодной матрице 12 В было уменьшено до 6 В с помощью системы ШИМ с фильтром, светового выхода не было бы вообще. На светодиодах не хватит напряжения, чтобы преодолеть прямое напряжение ~ 3,3 В. Большинство белых светодиодов имеют прямое напряжение от 3,1 В до 3,3 В или более, а массив 12 В будет использовать 3 последовательно соединенных (9,9 В), а оставшиеся 2,1 В будут поглощены токоограничивающими резисторами.

Рисунок 15 - Формы сигналов широтно-импульсной модуляции для диммера постоянного тока

Для диммирования светодиодных ламп мы не используем фильтр, а частота переключения может быть достаточно низкой, чтобы минимизировать радиочастотные помехи.Около 300 Гц работает очень хорошо, и хотя светодиоды будут полностью включаться и выключаться 300 раз в секунду, наши глаза не могут видеть частоту мерцания, поскольку она слишком высока. Мерцание лампы - горячая тема в некоторых областях, но при условии, что оно намного превышает максимальную видимую скорость, проблем возникнуть не должно. Обычно считается, что все, что выше 100 вспышек в секунду, намного превышает наш порог стойкости зрения (многие ссылки доступны в сети). Однако ...

Отсутствие фильтров также увеличивает эффективность, но подчеркивает возможность стробирования. В типичном импульсном диммере постоянного тока потери мощности на полевом МОП-транзисторе будут менее 100 мВт при питании 12 В и нагрузке 10 А, если используется надежный полевой МОП-транзистор. Опорный сигнал для системы ШИМ обычно представляет собой сигнал треугольной формы, как показано (Рисунок 14, красный цвет).Это сравнивается с управляющим напряжением (синий), и если управляющее напряжение больше треугольной волны, включается силовой полевой МОП-транзистор и на нагрузку подается питание (зеленый). Аналогичным образом, если треугольная волна больше управляющего напряжения, полевой МОП-транзистор выключится. При изменении управляющего напряжения изменяется соотношение включения-выключения и мощность нагрузки.

Рисунок 16 - Блок-схема диммера постоянного тока

Этот тип диммера, конечно, не нов, и аналогичные схемы также используются для управления скоростью двигателя постоянного тока.Его применение для освещения общего назначения еще не принято, но, вероятно, станет таковым для систем с низким энергопотреблением. Поскольку схема настолько проста и легка в управлении, она, вероятно, получит широкое распространение по мере того, как станут популярными комплектные светодиодные светильники. Это только вопрос времени, так как нет необходимости иметь возможность менять лампу из-за очень длительного срока службы светодиодов. Полноценные светильники, подходящие для бытовых и коммерческих применений, не будут нуждаться в заменяемых лампах в том виде, в каком мы их знаем сейчас, а простая схема и полный диапазон (и практически без потерь) диммирования в конечном итоге определят выбор светильников.Диммер может быть установлен в светильник (как часть источника питания), для чего потребуется только пара низковольтных проводов для управления.

Это также упрощает внедрение систем домашней автоматизации, поскольку отпадает необходимость в изменении сетевого напряжения переменного тока - все можно делать при низком напряжении. Модуль источника питания легко заставить потреблять очень мало энергии, когда не используется питание постоянного тока, так что даже без переключателя можно обойтись. Созданный мной тестовый диммер вполне способен выдерживать до 120 Вт (12 В при 10 А), но потребляет менее 20 мА (менее Вт) при установке на минимум.Рассеивание самого диммера обычно составляет около 3 Вт или меньше при максимальной мощности (почти все в полевом МОП-транзисторе), поэтому его эффективность выше 97%.

Этот диммер идеально подходит для светодиодных ламп. Это обеспечивает полный контроль от полного выключения до полного включения и последующее снижение мощности при затемнении светодиодов. Как показано, этот метод диммера подходит только для светодиодных матриц, которые уже имеют ограничение по току. Следующим этапом управления светодиодными лампами является отказ от резисторов для ограничения тока и использование вместо них ограничения тока ШИМ.Ограничение тока PWM уже используется со многими лампами, особенно с типами высокой мощности, и можно ожидать, что оно станет более распространенным, поскольку светодиоды становятся предпочтительным методом освещения для большинства приложений.

Простота управления светодиодами делает это очень привлекательным, а высокая световая отдача, которая достигается в настоящее время (до 180 люмен / Вт и постоянно улучшается), означает больше света при меньшей мощности и очень небольшом нагреве. .

Рисунок 17 - Типовая светодиодная матрица 12 В постоянного тока (источник постоянного напряжения)

Типичная светодиодная матрица, предназначенная для работы на 12 В, показана выше - обычно используются резисторы 3 x 120 Ом, потому что в большинстве массивов используются резисторы для поверхностного монтажа, которые имеют гораздо меньшую мощность, чем традиционные типы сквозных отверстий.Ограничительные резисторы на 40 Ом устанавливают ток через каждую цепочку светодиодов равным 52,5 мА, при этом четыре цепочки включены параллельно. Общий ток составит 210 мА при общей мощности 2,5 Вт. С резисторами не повезло, потому что они рассеивают мощность, но не делают полезной работы. Каждый резистор рассеивает около 37 мВт, поэтому в общей сложности теряется 0,44 Вт. Эта схема очень чувствительна к напряжению - увеличение всего на 0,5 В приведет к увеличению тока светодиода до 65 мА, а падение на 0,5 В приведет к падению тока до 40 мА.Хотя это далеко не идеально, в настоящее время нецелесообразно включать отдельные высокоэффективные регуляторы тока вместо резисторов. Обилие светодиодов средней и высокой мощности теперь делает небольшие массивы, такие как показанные, избыточными.

Обратите внимание, что ШИМ-регулирование яркости между источником питания и светодиодами возможно только в том случае, если матрица светодиодов питается от источника постоянного напряжения. Если используются источники постоянного тока , добавление внешней схемы ШИМ может вызвать отказ светодиода, потому что напряжение будет расти, когда светодиоды выключены.При повторном включении более высокое, чем обычно, напряжение вызовет чрезмерный ток, и повреждение светодиода неизбежно. Когда используются источники постоянного тока, диммирование является внутренним по отношению к источнику питания. ШИМ-контроллер либо включает и выключает регулятор тока, либо изменяет выходной ток.

Многие светодиодные матрицы в настоящее время изготавливаются с использованием согласованных светодиодов, и они подключаются напрямую последовательно / параллельно без какого-либо сопротивления. Эти массивы неизменно приводятся в действие от источника питания с регулируемым током и доступны в модулях очень высокой мощности.Я работал с модулями мощностью 100 Вт и 150 Вт, но обычно лучше использовать большее количество светодиодных матриц с низким энергопотреблением, потому что слишком сложно обеспечить теплоотвод модуля, когда рассеиваемая мощность составляет порядка 100 Вт или более.

Резисторы используются только со светодиодами малой мощности, и в большинстве последних светодиодных матриц вместо них используются согласованные светодиоды - даже для относительно низкой мощности. Специализированные ИС импульсного регулятора тока теперь широко распространены и ограничивают ток до требуемого значения, но почти не рассеивают мощность.Для светодиодов большей мощности (например, типа 1-100 Вт) ограничение активного тока используется практически во всех качественных лампах. Неизвестные бренды, которые вы можете найти в супермаркетах или на сайтах онлайн-аукционов, - это азартная игра, и даже у некоторых крупных производителей были серьезные проблемы со светодиодной продукцией.

Принято считать, что цвет «белых» светодиодов изменится при линейном уменьшении тока, в отличие от использования ШИМ. Однако обычно это неверно, и использование ШИМ не является обязательным.Простое изменение установившегося тока для получения требуемой яркости обычно работает очень хорошо. Хотя у почти наверняка есть сдвиг цвета на и / или изменение индекса цветопередачи (CRI), это редко является проблемой с современными светодиодами. Затемненные светодиоды не только снижают энергопотребление, но и уменьшают тепло, выделяемое самими светодиодами, поэтому их срок службы увеличивается. Светодиоды также улучшат их эффективность (измеренная в лм / Вт ) по мере уменьшения тока, поскольку они работают при более низкой температуре.

Более низкая температура = больший срок службы и больший световой поток на каждый потребляемый ватт.

6 - Светодиодное освещение в будущее

По мере развития светодиодных осветительных приборов совершенствуются и ИС, необходимые для их управления. Есть довольно много крупных производителей, которые производят микросхемы драйверов светодиодов, и некоторые из них включают возможность обеспечения диммирования - обычно путем включения и выключения источника тока в режиме переключения с частотой в несколько сотен герц (ШИМ). Мы придерживаемся существующих осветительных приборов на следующие несколько лет, потому что люди обычно предпочитают просто заменять лампы, а не заменять их на специальный светодиодный светильник.Сейчас мы видим светильники, разработанные специально для светодиодов, со встроенными блоками питания (балластами) и диммирующими устройствами. Это укомплектованные светильники, для которых не требуются какие-либо сменные лампы. Светодиодные модули и блоки питания можно заменять самостоятельно.

Это делается, но в настоящее время существует несколько стандартов, поэтому каждый производитель использует свою собственную проприетарную систему. Несмотря на то, что ситуация меняется, относительно немногие производители освещения, похоже, готовы принять идею использования стандартизованных световых модулей (широко известных как «световые двигатели»).Возможность для производителей светильников выбрать оптимальный световой двигатель от множества производителей - это непрерывный процесс, который, например, только начинает развиваться [3, 4]. Наличие нескольких органов по «стандартизации» бесполезно. Официальные (регулируемые государством) стандарты также существуют во многих странах.

Характеристики затемнения (с использованием диммеров текущего поколения) значительно улучшаются, если полностью скорректировать коэффициент мощности источника питания / балласта. Этот тип источника питания больше похож на резистивную нагрузку, чем на простые конденсаторные входные фильтры, такие как показанные на рисунке 2 (нелинейный).Во многих новейших источниках питания для светодиодов используется коррекция коэффициента мощности, но не все они регулируются по яркости.

Изготовление светильников со слишком сложными характеристиками или не отвечающими реальным потребностям потребителей задержит распространение светодиодного освещения. Диммирование остается одним из величайших препятствий, и было предпринято много попыток. Некоторые работают достаточно хорошо (или, по крайней мере, в ограниченной степени) с существующими диммерами, как в случае с «диммируемыми» КЛЛ, но результаты, как правило, не очень удовлетворительны. Большая часть проблемы (опять же) заключается в том, что нет стандартов, и люди ожидают, что смогут использовать существующие диммеры - с фазовой отсечкой по переднему или заднему фронту.

Что необходимо, так это протокол регулирования яркости, совместимый с существующей проводкой, но работающий должным образом и стабильно, и на данный момент, похоже, нет решения. В общем, бесполезно упоминать в рекламе, что «Контроллер Wi-Fi приносит вам удобную жизнь» (sic), когда вы знаете, что вся система является проприетарной, и если она выйдет из строя, вам некуда больше обратиться для замены. Предложение «Другой четырехканальный контроллер и усилитель RGBW» совершенно бессмысленно, особенно если я не знаю, с чем его сравнивают (в конце концов, это «другое»).«Контроллер 2.4G Full Touching: приятная форма и удобное приложение» говорит само за себя - это реальные претензии, указанные в электронном письме, которое я получил, когда писал этот раздел.

Один простой протокол, который имеет смысл, - это вернуться к старому стандарту 0-10 В (ток поступает от диммируемого драйвера), и есть несколько светодиодных светильников, которые именно это и делают. Это позволяет одиночным установкам использовать переменный резистор для изменения напряжения, поэтому «диммер» - это всего лишь потенциометр на 10 кОм в настенной панели и мало что еще.К сожалению, большинство из них несовместимо с существующей проводкой. Для систем домашней автоматизации C-Bus и DALI уже имеют интерфейсные модули 0-10 В. При использовании простой аналоговой системы управления затраты минимальны для любого типа установленной системы. Если диммирование не требуется, контакты диммера можно просто оставить отсоединенными. Такая компоновка даже позволяет управлять несколькими осветительными приборами с одного пульта управления, а стоимость каждого светильника минимальна, когда они находятся в массовом производстве.Некоторые светодиодные светильники имеют встроенный интерфейс DALI, хотя есть некоторые заявления о том, что соответствующие стандарты не всегда соблюдаются, поэтому производительность не гарантируется.

К сожалению, даже 0–10 В имеет два разных «стандарта» - один, в котором диммер обеспечивает ток (IEC 60929), а другой (ANSI E1.3), где ток подается от источника питания / балласта. Хотя общепринято, что линия 0–10 В должна давать или опускать ток около 1 мА, это также не стандартизовано. Что еще хуже, нет фиксированного стандарта для низковольтной проводки управления.Никто не может быть полностью уверен в том, относится ли он к категории «SELV» (безопасное сверхнизкое напряжение) или его следует считать «находящимся под напряжением» вместе с сетевой проводкой. Это определяет тип проводки, необходимой от источника питания к контроллеру светорегулятора, и степень разделения, необходимую между сетью и проводкой управления. Почти всегда для источников питания требуется отдельный переключаемый активный элемент, поскольку нулевое напряжение редко означает, что источник питания будет отключен.

Было бы полезно, если бы поставщики балластов / источников питания, которые используют диммирование 0-10 В, включили переключатель или перемычку, чтобы один блок мог быть настроен на источник тока (1 мА или 10 мА), а остальные - так, чтобы они просто воспринимали уровень напряжения.Это позволит использовать простой потенциометр 10 кОм (1 кОм для 10 мА) для установки напряжения, и все подключенные устройства будут работать в унисон. В настоящее время единственный способ добиться успеха диммирования 0-10 В - это использовать «диммерный модуль» с питанием, который может подавать или отводить ток по мере необходимости. Использование переключателя выбора позволит одному «главному» интерфейсу 0–10 В управлять до (скажем) 10 «подчиненных» интерфейсов. Любое отключенное устройство просто увеличивало яркость до полной.

Было бы большой ошибкой создавать новые цифровые протоколы только для того, чтобы гарантировать, что люди должны покупать приспособления и средства управления у определенного поставщика.Есть несколько светильников, которые делают именно это, используя инфракрасный (инфракрасный) или радиочастотный (радиочастотный) пульт дистанционного управления, аналогичный тому, который используется в домашнем развлекательном оборудовании. Хотя это удобно, стандарты необходимы для совместимости пультов дистанционного управления. Никому не нужна система, которая есть у нас с телевизором, приставками, DVD-плеерами и т. Д., Где у нас обычно есть несколько пультов дистанционного управления, по одному для каждого элемента, которым нужно управлять.

Этот подход приведет к появлению на рынке большого количества FUD , и (за исключением нескольких уловок потребительских товаров) до сих пор в значительной степени избегали.Хотя цифровые системы (в том числе управляемые с помощью пульта дистанционного управления) могут предложить гораздо большую гибкость (например, изменение цвета и другие эффекты), большинство домовладельцев не захотят использовать освещение своей комнаты в качестве домашней дискотеки. В настоящее время большинство домовладельцев даже не используют диммеры, поэтому попытка продать универсальные осветительные приборы просто оттолкнет людей, которые уже сбиты с толку новой технологией. Кто-нибудь действительно хочет, чтобы в их комнатах с 14:00 до 14:30 светился красный свет, а затем зеленый до 16:30? Нет? Я так не думал.

Промышленность в целом окажет себе большую медвежью услугу, если светодиодные светильники не будут обеспечивать простоту эксплуатации, присущую традиционному освещению. В то время как идея системы «домашней дискотеки» сначала понравится нескольким людям, новизна довольно быстро исчезнет. Если арматура не обеспечивает простую работу с минимумом хлопот, она в конечном итоге ужасно выйдет из строя. До сих пор подавляющее большинство профессиональных продуктов, которые я видел и / или оценивал, избегают уловок, наворотов и просто выполняют ту работу, для которой они были разработаны - большинство делают это очень хорошо.

Даже с коммерческими светодиодными светильниками «верхней полки» протокол 0–10 В на удивление распространен и часто используется для обеспечения «сбора дневного света». При этом используется простой датчик для определения внешнего освещения и уменьшения яркости светодиодной арматуры, когда уровень освещенности превышает предварительно установленный порог. Лампы могут управляться индивидуально или группами, а световые датчики 0-10 В упрощают установку. Нет необходимости в центральном контроллере, протоколах цифрового управления или какой-либо сложной электронике, только приспособление с затемнением 0-10 В и подходящий датчик, установленный там, где он может «видеть» дневной свет.

7 - Возвращение к синусоидальным диммерам

Выше отмечалось, что самые ранние диммеры были либо переменными резисторами (реостатами), либо вариаками, либо (иногда) магнитными усилителями. Сейчас мы живем в эпоху, когда в электросети используются буквально тысячи очень недружелюбных нагрузок. Импульсные источники питания, которые используются в компьютерах всех типов, бесчисленное количество небольших коммутируемых источников питания типа «plug-pack» (также известных как «настенные бородавки»), компактные люминесцентные лампы, многие светодиодные лампы и сотни других продуктов, которые используют их, и подавляющее большинство искажение формы сигнала сети.По отдельности они никогда не являются проблемой, но когда их много, проблема становится серьезной и вызывает серьезные проблемы с инфраструктурой распределения сети.

Из-за этого появляется все больше и больше правил, направленных на ограничение уровней гармонических искажений, которые могут создавать источники питания. Это гарантирует, что сеть будет достаточно «чистой» (минимальные искажения), так что распределительные трансформаторы и генераторы могут использоваться с максимальной мощностью. Поскольку большинство энергетических компаний во всем мире, похоже, очень неохотно заменяют устаревшее оборудование, они хотят получить максимальную производительность и срок службы того, что у них уже есть.

Как показано в этой статье, диммеры с отсечкой фазы имеют ужасный коэффициент мощности при средних и низких настройках, и его невозможно исправить без значительных затрат. Они также генерируют большие гармонические токи в форме волны сети, а некоторые (особенно старые домашние диммеры на базе TRIAC) могут вызывать радиопомехи.Итак, диммеры в том виде, в каком мы их знаем, скоро исчезнут, потому что они не могут соответствовать ни одному из новых требований, которые вступают в силу. Возврат к использованию Variacs - это один из способов, но они дороги и нуждаются в двигателе и шестернях, которые можно было бы заменить удаленно или с помощью систем автоматизации. Тем не менее, поиск в Интернете показывает, что все еще есть люди, которые используют вариаки в качестве диммеров, потому что они устраняют все проблемы, создаваемые диммерами со срезанной фазой.

Развитие современной электроники вполне может быть решением, потому что сегодня мы можем делать то, что было немыслимо всего несколько лет назад.Один из них - диммер синусоидального сигнала без потерь. Хотя они еще не стали массовым явлением, и небольшие конструкции настенных панелей еще не появились (или я не смог их найти), они используются в театрах и других помещениях, где используется большое количество источников света и которые необходимо быть тусклым. Основная концепция показана ниже. Хотя концепция на самом деле довольно проста, реальность несколько отличается из-за необходимой фильтрации и характера сетевых нагрузок переменного тока в целом. Хотя показано использование полевого МОП-транзистора, именно появление IGBT (биполярных транзисторов с изолированным затвором) позволило разработать эту технологию.БТИЗ очень надежны и имеют меньшие потери, чем полевые МОП-транзисторы - основные требования для этого приложения. Подход MOSFET по-прежнему применим для небольших диммеров (~ 200 Вт или меньше).

Рисунок 18 - Базовая концепция синусоидального диммера

Показанная схема использует схему управления для очень быстрого включения и выключения MOSFET (Switch). Чтобы снизить сетевое напряжение, переключатель открыт дольше, поэтому ток не может проходить через цепь. Синусоидальные диммеры используют широтно-импульсную модуляцию (ШИМ) почти так же, как усилители мощности класса D.При включении и выключении переключателя (скажем) на частоте 25 кГц коммутационные потери минимальны, поэтому система может иметь высокий КПД. Хотя концепция проста, исполнение сложно и недешево. Высокие частоты делают фильтр более легким в использовании, меньше по размеру и дешевле, но увеличивают коммутационные потери. Обратное также верно.

Ток является более или менее синусоидальным, и он будет следовать за током через нагрузку. Если нагрузка имеет хороший коэффициент мощности, диммер синусоидального сигнала тоже.Комбинированная нагрузка лампы с высоким коэффициентом мощности и диммера синусоидального сигнала «дружественна к сети» и не будет раздражать поставщиков электроэнергии. Схемы фильтров, которые используются для удаления высокочастотного сигнала переключения, должны быть очень эффективными, в противном случае будут создаваться радиочастотные помехи, которые могут вызвать проблемы в другом месте (например, при приеме радио и телевидения).

Обратите внимание, что показанная схема сильно упрощена и не может использоваться в показанном виде. Да, схема будет работать, но она не предназначена для того, чтобы кто-то мог ее построить, это просто средство для демонстрации основной концепции.«Настоящие» синусоидальные диммеры значительно сложнее, и найти работоспособную схему в сети - это, мягко говоря, непростая задача. Как и следовало ожидать, производители синусоидальных диммеров не спешат публиковать свои схемы.

Несмотря на то, что синусоидальные диммеры являются относительно сложными и дорогими, они имеют большое преимущество, так как они могут использоваться с любой нагрузкой , которая обычно подключена к сети. Можно использовать двигатели всех типов (но с большой осторожностью, чтобы не допустить их перегрузки при пониженном напряжении), трансформаторы (обычные или электронные) и даже лампы, которые обычно не считаются регулируемыми (хотя для большинства из них только в ограниченном диапазоне напряжений). нагрузки без диммирования).Некоторые производители называют свои синусоидальные диммеры эквивалентом электронного трансформатора.

Без фильтрации сигнал будет выглядеть как красная кривая на следующем графике. Сигнал 50 Гц был переключен с рабочим циклом 50% на частоте 50 кГц, а отфильтрованная форма волны показана зеленой кривой. Входная сеть составляла 230 В / 50 Гц, а напряжение на диммере и нагрузке примерно одинаково (~ 115 В на каждом).

Рисунок 19 - Формы сигналов синусоидального диммера

Путем изменения рабочего цикла выходное напряжение на нагрузке может составлять полные 230 В (за вычетом некоторых небольших потерь), вплоть до нуля.На самом деле невозможно получить достаточно низкий рабочий цикл для напряжений, намного меньших, чем около 10 В, потому что схемы ШИМ обычно будут несколько нестабильными с низким временем включения (например, менее ~ 200 нс). Для справки, в правом верхнем углу показаны развернутые детали прерванной формы волны (рабочий цикл 50%).

На данном этапе невозможно угадать, когда синусоидальные диммеры появятся в ближайшем к вам хозяйственном магазине. Я предполагаю, что вам, вероятно, не стоит задерживать дыхание, потому что это может занять некоторое время.Однако, когда станут доступны бытовые диммеры, использующие синусоидальную технологию, тогда (и только тогда) появятся какие-либо разумные шансы на успех и постоянство при затемнении светодиодных ламп или другой арматуры с использованием настенных диммеров. Я предполагаю, что производители микросхем (в конечном итоге), скорее всего, будут изготавливать почти все необходимое в одной микросхеме, для чего потребуется всего несколько пассивных частей и основные переключатели питания, чтобы сделать полный диммер. В настоящее время, похоже, нет никакого способа, чтобы синусоидальный диммер мог быть построен достаточно маленьким, чтобы поместиться в стандартную настенную пластину.

Я сказал, что настоящий синусоидальный диммер более сложен, чем простая концептуальная схема, показанная выше, но насколько сложна «сложная»? См. Ответ на рис. 20. Даже логический блок ШИМ сам по себе не является тривиальным, но нам также необходимо использовать не один, а четыре полевых МОП-транзистора, плюс все вспомогательные схемы и привод затвора «плавающего» полевого МОП-транзистора. Возможно, для можно использовать более простую схему, но становится очень трудно предотвратить деструктивные выбросы напряжения или тока, если не используется активная схема ограничения (Q3 и Q4), как показано на рисунке ниже.

Рисунок 20 - Общее устройство синусоидального диммера

Теперь вы можете сами убедиться, почему настенные диммеры с синусоидальной волной на данном этапе невозможны. На рисунке 20 показана упрощенная схема работоспособного синусоидального диммера - здесь много переключающих устройств, а для выходных полевых МОП-транзисторов или IGBT требуется изолированная управляющая электроника. На приведенном выше рисунке показаны небольшие импульсные трансформаторы (T1 и T2), но есть также электронные эквиваленты, которые могут делать то же самое.Важно понимать, что схема намного сложнее, чем у обычного диммера с отсечкой фазы, и до тех пор, пока вся логика и системы привода не будут интегрированы в одну ИС, кажется, нет способа сделать такой диммер. «мелкомасштабная» версия.

Форма нефильтрованного выходного сигнала остается такой же, как показано на рисунке 19.

Обратите внимание, что в обеих показанных схемах блок питания не показан. Для питания логической схемы ШИМ необходим источник питания, а синусоидальные диммеры должны быть 3-проводными - активными, нейтралью и нагрузкой, а также заземление / заземление для более крупных (автономных) устройств.Попытка сделать двухпроводной синусоидальный диммер невозможна из-за требований к мощности схемы, и даже если бы это было возможно, это сделало бы синусоидальный диммер столь же чувствительным к колебаниям нагрузки (и таким же ненадежным), как и «традиционный» 2- проводные диммеры уже широко используются.

Во многих отношениях синусоидальный диммер - это, по сути, форма усилителя мощности класса D, но он напрямую использует линию переменного тока, а не сначала преобразует ее в постоянный ток. Если вы уже не знакомы с принципами работы усилителей класса D, это, вероятно, не очень поможет вам, но если вы понимаете класс D, то у вас уже есть некоторая информация о том, как работает диммер синусоидального сигнала.Управляющий сигнал, устанавливающий яркость лампы (выходное напряжение), аналогичен входному аудиосигналу. Основное отличие состоит в том, что синусоидальный диммер использует источник переменного тока, а не постоянного тока, и напряжение питания намного выше (пики 325 В, а не более традиционные ± 70 В постоянного тока, например). Два соединенных друг с другом полевых МОП-транзистора образуют схему переключения переменного тока - они пропускают (или блокируют) вход независимо от полярности (подробнее о том, как они работают, см. Статью ESP о реле МОП-транзисторов).

Ключ к правильной работе синусоидального диммера с ШИМ заключается в схемах возбуждения полевых МОП-транзисторов, входных и выходных фильтрах, а также в точном определении мертвого времени (очень короткий период, когда все полевые МОП-транзисторы выключены).Все это нетривиально. Индуктивность коммутируемого выхода вызывает большие всплески напряжения «обратного хода», которые либо необходимо поглощать (что резко увеличивает потери), либо возвращать в систему, чего трудно достичь. Конденсаторы и резисторы должны быть «импульсными» из-за очень высокого пикового тока. Как бы мне ни хотелось дать читателям известную рабочую схему, я боюсь, что в настоящее время это невозможно. У меня есть симуляция, которая хорошо работает и имеет низкие потери, но преобразовать ее в рабочую схему - совсем другое дело.

Заключение

Регулировка яркости - это непростая задача, и лишь немногие производители бытовой осветительной продукции готовы ее решить. Почти все диммеры отлично работают с резистивными лампами (лампами накаливания), но их характеристики очень изменчивы с электронными нагрузками. Хотя производители светодиодных балластов / источников питания могут заявлять, что их продукция «регулируется яркостью», не ожидайте найти какую-либо полезную информацию - где угодно! Проблемы усугубляются тем фактом, что подавляющее большинство диммеров являются 2-проводными и зависят от нагрузки, чтобы обеспечить их эталонное значение при переходе через нуль (что означает, что полупериод закончился).

Диммеры и блоки питания представляют собой набор довольно сложной электроники, и нет никакой гарантии, что диммер «А» будет работать с балластом (источником питания) «В» или наоборот. Не существует стандартов для диммеров или источников питания с регулируемой яркостью, и вся проблема усугубляется, когда клиенты настаивают на возможности использовать «устаревшие» продукты, которые были разработаны для использования с лампами накаливания. В некоторых случаях диммер «А» может отлично работать с одним источником питания, но тот же источник питания ужасно не работает с другим диммером - даже с одним из сопоставимых типов.Точно так же диммеры очень разнообразны и могут нормально работать с одним типом источника питания, но выходить из строя с другим. Мигание, мерцание и общая нестабильность - все это неудачи, потому что клиенты не приемлют нестабильное освещение.

До тех пор, пока не будут внедрены стандарты, определяющие взаимодействие диммеров и источников питания, проблема вряд ли улучшится. Одним из методов является использование 0-10 В, но клиентам это часто не нравится, потому что это означает, что необходимо проложить дополнительные провода, а любые существующие диммеры заменить модулями 0-10 В.Системы автоматизации (C-Bus, DALI) не подходят, потому что они дороги и требуют дополнительного оборудования, проводки и ввода в эксплуатацию, что значительно увеличивает стоимость установки. Также не хватает диммируемых источников питания / балластов 0-10В - они есть, но не особо распространены. Те, которые вы найдете, могут быть несовместимы с контроллерами диммера.

В настоящее время нет простого ответа, и до тех пор, пока не появятся стандарты, обеспечивающие взаимодействие между диммерами и балластами / источниками питания, ситуация не улучшится.Между тем, когда дело доходит до затемнения любой электронной лампы / приспособления (LED или CFL), единственный способ получить шанс - это если вы готовы провести свои собственные тесты. Некоторые комбинации будут работать, некоторые будут работать нестабильно (мигать / мигать, особенно при низких настройках), а другие могут быть совершенно неудовлетворительными. В некоторых случаях вы можете обнаружить, что не существует комбинаций , которые работают, поэтому необходимо заменить диммер и как источника питания (или всего прибора).

Заявления производителя следует считать в лучшем случае апокрифическими, потому что вы редко или никогда не узнаете точный тип диммера, который использовался для их тестов на «совместимость». Если производитель может предоставить как источник питания , так и диммер , это, вероятно, будет лучше, чем покупать каждый из разных поставщиков. Во время тестирования я обнаружил, что Variac обычно является лучшим диммером из всех (это настоящий синусоидальный диммер) и может обеспечить плавное затемнение от 1% до максимальной яркости.Тесты с диммерами по передней и задней кромке показали, что результаты варьируются от бесполезных до труднопроходимых и приемлемых. Ни один из них не так хорош, как затемнение лампы накаливания, кроме некоторых специальных регуляторов 0–10 В. Как отмечалось ранее, диммеры TRIAC (передние) никогда не должны использоваться с электронными источниками питания из-за чрезмерного повторяющегося пикового тока, который в конечном итоге приведет к выходу из строя диммера и / или источника питания. Интересно, что я видел драйверы светодиодов, которые будут правильно работать только с передним диммером, но, как и ожидалось, потребляют чрезмерный пиковый ток и могут выйти из строя намного раньше, чем можно было бы надеяться.

Вы должны быть готовы экспериментировать. Не ждите, что найдете комбинацию, которая сработает безупречно с первой попытки, кроме как по чистой случайности. Светодиодная арматура / светильники сами по себе не являются проблемой - способность диммирования в конечном итоге зависит от источника питания и диммера. Иногда вы обнаружите, что только способ получить удовлетворительный конечный результат - это подключить лампу накаливания параллельно источникам питания светодиодов или КЛЛ с регулируемой яркостью - вряд ли идеальная ситуация.Другие комбинации диммера / источника питания могут оказаться неудовлетворительными независимо от того, что вы делаете.

Не ожидайте, что светодиодные или КЛЛ лампы или арматура будут тускнеть так же, как лампы накаливания. Это нереально, потому что нельзя ожидать, что электронный блок питания будет вести себя так же, как простая резистивная нить накала. Хотя светодиоды идеально подходят для затемнения, этого не произойдет до тех пор, пока производители не примут решение о стандартах, которые позволяют подключать источники питания и управлять ими с помощью простого аналогового интерфейса, такого как 0-10 В или какого-либо аналогичного (простого) протокола, который не требует дорогое дополнительное оборудование.Они довольно распространены для коммерческих / промышленных приложений, но не для бытовых продуктов.

Эта статья была написана в 2008 году, и по состоянию на конец 2017 года мало что изменилось. Производители освещения по-прежнему производят полностью герметичные внутренние светильники, которые полностью непригодны для использования с электронными лампами, большинство диммеров по-прежнему 2-проводные, и мало или ничего не было сделано для решения проблем совместимости диммеров и ламп. Трудно найти комбинации, которые хорошо работают вместе, и ни один из основных производителей не потрудится провести тесты и порекомендовать конкретный диммер как подходящий для их ламп.Большинство (по-прежнему) не рекомендуют использовать диммеры только с задней кромкой и подразумевают, что подходят типы с передней кромкой. Это редко бывает правдой.

Наконец, конечно, мы можем только надеяться, что настенные диммеры синусоидального сигнала станут доступны в недалеком будущем, поскольку это единственная технология, которая обеспечит некоторую степень уверенности. Диммеры по задней кромке также могут работать очень хорошо, но их можно предсказать, только если они спроектированы как 3-проводные, с фиксированным опорным нейтралью, обеспечивающим надежную работу диммера.К сожалению, их очень трудно найти в оборудовании или осветительных розетках.

Источники и ссылки

1. Двухступенчатое управление обратной фазой с функцией диммирования, Atmel
2. Электронный трансформатор затемняет галогенную лампу - EDN
3. Жага Консорциум
4. Консорциум Designlights
5. Затемняющие светодиоды - что работает и что требует ремонта (конференция Lightfair)
6. Strand Lighting - Один из немногих полезных документов, которые я нашел по синусоидальному затемнению.

Лампы и индекс энергии

Основной указатель

Страница создана и авторские права © 15 сентября 2008 г. / Обновлено август / сентябрь 2013 г. - добавлено немного дополнительной информации о диммерах и использовании. / Декабрь 2013 г. - диммеры синусоидальной волны. / Ноябрь 2017 г. - добавлены Рис. 10A и текст, небольшие изменения в других местах

Схема регулятора светорегулятора и потолочного вентилятора

В этом посте мы узнаем на двух примерах, как построить простую схему переключателя светорегулятора для управления интенсивностью света с помощью потенциометра, используя принцип прерывания фазы симистора.

Что такое симисторные диммеры

Во многих из моих предыдущих статей мы уже видели, как симисторы используются в электронных схемах для переключения нагрузок переменного тока.

Симисторы - это в основном устройства, которые могут включать определенную подключенную нагрузку в ответ на внешний триггер постоянного тока.

Хотя они могут быть включены для процедур полного включения и полного выключения нагрузки, устройство также широко применяется для регулирования переменного тока, так что выход на нагрузку может быть уменьшен до любого желаемого значения.

Например, симисторы - это очень часто используемые приложения с диммерными переключателями, в которых схема предназначена для переключения устройства таким образом, что оно проводит только определенную часть синусоидальной волны переменного тока и остается отключенной во время остальных частей синусоиды. волна.

Этот результат представляет собой соответствующий выходной переменный ток, среднее действующее значение которого намного ниже фактического входного переменного тока.

Подключенная нагрузка также реагирует на это более низкое значение переменного тока и, таким образом, регулируется в соответствии с этим конкретным потреблением или результирующей мощностью.

Именно это происходит внутри электрических диммерных переключателей, которые обычно используются для управления потолочным вентилятором и лампами накаливания.

Принципиальная схема простого светорегулятора

Рабочий видеоклип:

Схема простого переключателя светорегулятора

Принципиальная схема, показанная выше, является классическим примером переключателя светорегулятора, в котором симистор был использован для контроль интенсивности света.

Когда сеть переменного тока подается на вышеуказанную цепь, в соответствии с настройкой потенциометра, C2 полностью заряжается после определенной задержки, обеспечивая необходимое напряжение зажигания на диак.

Диак проводит и запускает симистор в проводимость, однако при этом также разряжается конденсатор, заряд которого уменьшается ниже напряжения зажигания диак.

Из-за этого диак перестает проводить ток, и симистор тоже.

Это происходит для каждого цикла синусоидального сигнала сетевого переменного тока, который разрезает его на дискретные части, что приводит к хорошо настроенному выходу более низкого напряжения.

Настройка потенциометра устанавливает время заряда и разряда C2, который, в свою очередь, определяет, как долго симистор остается в проводящем режиме для синусоидальных сигналов переменного тока.

Возможно, вам будет интересно узнать, почему C1 включен в схему, потому что схема будет работать даже без него.

Это правда, C1 на самом деле не требуется, если подключенная нагрузка является резистивной нагрузкой, такой как лампа накаливания и т. Д.

Однако, если нагрузка индуктивного типа, включение C1 становится очень важным.

Индуктивные нагрузки имеют плохую привычку возвращать часть накопленной энергии в обмотке обратно в шины питания.

Эта ситуация может заблокировать C2, который затем перестанет заряжаться должным образом для инициирования следующего последующего запуска.

C1 в этой ситуации помогает C2 поддерживать этот цикл, обеспечивая всплески малых напряжений даже после того, как C2 полностью разрядился, и, таким образом, поддерживает правильную скорость переключения симистора.

Симисторные диммерные схемы имеют свойство генерировать множество радиочастотных помех в воздухе во время работы, поэтому RC-сеть становится обязательной с этими диммерными переключателями для уменьшения радиочастотных генераций.

Вышеупомянутая схема показана без этой функции и, следовательно, будет генерировать много радиочастотных помех, которые могут нарушить работу сложных электронных аудиосистем.

Компоновка и подключение печатной платы

Подробная информация о компоновке дорожек

Улучшенная конструкция

Схема переключателя диммера, показанная ниже, включает необходимые меры предосторожности для решения вышеуказанной проблемы.

Эта усовершенствованная схема регулятора освещенности также делает его более подходящим для работы с высокими индуктивными нагрузками, такими как двигатели, шлифовальные машины и т.это становится возможным благодаря включению C2, C3, R3, которое позволяет запускать диак с последовательным коротким всплеском напряжения вместо резких импульсов переключения, что, в свою очередь, позволяет запускать симистор с более плавными переходами, вызывая минимальные переходные процессы и шипы.

Принципиальная схема улучшенного диммера

Список деталей

• C1 = 0,1u / 400 В (опционально)
• C2, C3 = 0,022 / 250 В,
• R1 = 15K,
• R2 = 330K,
• R3 = 33K,
• R4 = 100 Ом,
• VR1 = 220K или 470K линейный
• Diac = DB3,
• Triac = BT136
• L1 = 40uH (опционально)

Преобразование в 5-ступенчатый регулятор вентилятора, свет Схема диммера

Вышеупомянутая простая, но высокоэффективная схема переключателя вентилятора или светорегулятора также может быть модифицирована для ступенчатого регулирования скорости вентилятора или регулировки яркости света путем замены потенциометра поворотным переключателем с 4 фиксированными резисторами, как показано ниже:

Резисторы могут быть в порядке увеличения, например: 220 кОм.150K, 120K, 68K или другую подходящую комбинацию можно попробовать от 22K до 220K.

SCR Light Dimmer

Ниже показана регулируемая схема задержки фазы RC-типа, состоящая из R2. R3 и C1.

Конденсатор C1 фиксирует период времени, когда однопереходный транзистор 2N2646 (Q2) вырабатывает запускающий импульс затвора для включения 2N3228 SCR (Q1).

Посредством некоторых манипуляций с регулятором малой мощности, потенциометром R3, пользователь может изменять выходную мощность SCR в большом диапазоне.В схеме управления фазой резистор R2 работает как блок защиты, который не позволяет реостату R1 фиксироваться на 100% анодном напряжении UJT.

Это специальное правило применяется здесь для регулирования уровня освещенности ламп накаливания, будь то одна лампа или несколько параллельно включенных, до 1000 Вт. В этой конструкции двухполупериодный мостовой выпрямитель построен с использованием 4 кремниевых силовых диодов 1N4007 (от D1 до D4), которые подают выпрямленное напряжение в линии питания для SCR и лампы.

Благодаря двухполупериодному выходу моста, тиристор может обрабатывать оба полупериода сетевого напряжения переменного тока. Система фазового сдвига чувствительна к частоте и была разработана только для сети с частотой 60 Гц. Поэтому схема не будет работать с люминесцентными лампами и не должна подключаться к ним. 2N3228 SCR 5 ампер. 200 вольт. но более мощные тиристоры могут быть заменены для сильноточных приложений, а раздел схемы UJT 2N2646 можно оставить без изменений.Помимо того, что схему SCR предполагается использовать как регулятор света, эту схему также можно использовать как нагреватель или контроллер духовки.

О Swagatam

Я инженер-электронщик (dipIETE), любитель, изобретатель, разработчик схем / печатных плат, производитель. Я также являюсь основателем веб-сайта: https://www.homemade-circuits.com/, где я люблю делиться своими инновационными идеями и руководствами по схемам.
Если у вас есть какие-либо вопросы, связанные со схемой, вы можете взаимодействовать с ними через комментарии, я буду очень рад помочь!

Советы по умному дому: как работает диммер? - Знание

История диммеров

Ранние диммеры

Чтобы управлять ранними диммерами, необходимо было постоянно регулировать громоздкую диммерную панель.Хотя это кажется простым, это также означает, что вся электроэнергия контролируется напрямую через точку управления освещением, что очень неудобно и даже потенциально опасно.

В старых диммерах используются переменные резисторы. Резисторы не могут эффективно проводить электричество, потому что они имеют большое сопротивление движущимся зарядам. Когда заряд проходит через резистор, энергия теряется из-за тепла. При добавлении резистора в последовательную цепь потребление энергии вызовет падение напряжения, тем самым уменьшая доступную энергию других нагрузок, таких как лампочки.Это, в свою очередь, приведет к уменьшению светоотдачи лампы.

К 1959 году основатель Lutron изобрел диммер на диодах и автотрансформаторах. Это не только экономит больше энергии, но и очень хорошо подходит для установки в обычный настенный блок питания.

Проблема здесь в том, что очень много энергии тратится на нагревательный резистор, который не только неэффективен, но также выделяет тепло и опасен.

Основной принцип работы диммерного переключателя

Преобразовать энергию лампы в сопротивление возможно, но это не лучший метод диммирования.Принцип работы современных резисторов - быстро включить оптический тракт, а затем отключить его. Используя этот метод, уменьшите общую мощность в цепи.

Этот цикл переключения основан на колебаниях переменного тока в быту. Переменный ток имеет изменяющуюся полярность напряжения на синусоиде. Синусоидальная волна представляет собой кривую, а напряжение колеблется между положительным и отрицательным во время переменного тока. С диммером эта регулярная синусоида или кривая намеренно обрезается.Когда ток меняет направление, цепь лампочки автоматически выключается, а когда напряжение равно нулю, направление меняется дважды за цикл (120 раз в секунду). Как только напряжение вернется к определенному уровню, световой путь возобновится. Так почему же говорить «определенный уровень», а не более конкретные значения?

Это зависит от того, где вы поместите ручку или слайдер на диммере. Когда он установлен на максимальную яркость, цепь размыкается вскоре после отключения. Поскольку цепь работает большую часть цикла, лампочка может получать больше энергии в секунду.Когда диммер выключен, эта схема не восстановится до конца цикла.

В прошлом реостаты изменяли поток тока, в то время как ручки или ползунки на современных диммерах действовали как переменные резисторы, но их роль заключалась в том, чтобы действовать как сигналы, а не изменять поток тока. Эффективность современных диммеров, использующих описанный выше метод, превышает 99%, а это означает, что управление 100-ваттной лампочкой приведет к потере менее 1 ватта энергии. Между прочим: хотя лампы, использующие современные диммеры, имеют более длительный срок службы и меньшие потери, выходную мощность на ватт лампы все же можно улучшить.

Как работает диммер?

Как ток ограничивается для достижения контроля, это связано с использованием тиристоров (триодный переключатель переменного тока). TRIAC - это полупроводниковое устройство, немного напоминающее транзистор, состоящий из нескольких слоев полупроводниковых материалов, n-типа (со свободными электронами) и p-типа. Схема тиристора имеет два вывода, подключенных к обоим концам схемы, и разность напряжений изменяется с колебанием переменного тока. Верхний и нижний терминалы переключаются между положительным и отрицательным зарядом соответственно, и есть затвор, подключенный к цепи через переменный резистор.

Фактически, TRIAC действует как переключатель, управляемый напряжением. Действие переключения контролируется напряжением на затворе. Напряжение на затворе регулируется переменным резистором.

Поскольку напряжение на клемме нормальное, а напряжение на двери очень низкое, TRIAC похож на переключатель разомкнутой цепи и не является проводящим. Если TRIAC должен проводить электричество между двумя выводами, необходимо увеличить напряжение на затворе. Когда через резистор протекает ток, разрядный конденсатор заряжается до тех пор, пока на нем не будет достаточного напряжения, чтобы ток мог пройти к нижнему выводу.Общее сопротивление можно увеличивать или уменьшать, перемещая ручку регулировки яркости, которая, в свою очередь, перемещает контактный рычаг. Когда ручка регулировки яркости приглушена, создается большее сопротивление, в то время как поворот ручки в другом направлении снижает сопротивление. Когда ток снова достигает нулевого напряжения, цикл продолжается.

Хотя этот метод работает хорошо, единственным реальным недостатком является то, что жужжание очень раздражает диммер. Следовательно, независимо от того, какие изменения, диммерные переключатели действуют по одному и тому же принципу: они отключают переменный ток, тем самым уменьшая общую энергию лампы.

Как установить диммер?

Преимущество использования переключателя яркости состоит в том, чтобы изменять освещение комнаты для различных целей.