Все что нужно знать о сенсорном регуляторе для освещения

Сенсорный регулятор освещения простая схема

Нередко бывает необходимо иметь регулировку яркости свечения ламп накаливания. Довольно простой сенсорный регулятор удастся сделать, если воспользоваться недорогой отечественной микросхемой К145АП2. Она специально была разработана для фазового управления моментом открывания силового элемента (тиристора или симистора) в светорегуляторах. Микросхема выпускается в 16-выводном пластмассовом корпусе (DIP16) и изготовлена по МОП-технологии, за счет чего потребляет не более 2 мА. У нее имеется импортный аналог фирмы Siemens — SLB0576 (правда, там она уже сняга с производства). К сожалению, полное описание этих микросхем нигде найти не удалось, поэтому приходится обходиться включением, близким ктиповому, рис. 5.3.

Рис. 5.3. Электрическая схема сенсорного регулятора освещения

Устройство позволяет при кратковременном касании (0,5 c| сенсора E1 включать или выключать нагрузку, а при более длитель| ных прикосновениях (в течение 2…4 с) плавно устанавливать ярг кость лампы накаливания от минимума к максимуму и наоборот (по кругу). При выключении светорегулятор обладает способностью запоминать свое предыдущее состояние до следующего касания сенсора (включения). Нагрузкаутакого регуляторадолжна бытьто- лько чисто активной (лампа накаливания, нагреватель).

Питается светорегулятор непосредственно от сети 220 В через простейший однополупериодный выпрямитель, состоящий из гасящей напряжение реактивной цепочки C5-R7 и параметрического стабилизатора на стабилитроне VD2 (вся схема управления потребляет не более 10…12 мА). Стабилизированное напряжение питания через диод VD1 подается на вывод 5 микросхемы. Элементы C3 — фильтр питания; C1, C2 — частотная коррекция для микросхемы; цепь C4-R5 обеспечивает формирование синхроимпульса внутри микросхемы для фазового управления симистором. Узел на транзисторе VT1 усиливает управляющие импульсы с выхода 6 микросхемы и через R4 подает их на управление симистором VS1.

Регулятор не содержитдефицитных и дорогостоящихдеталей. Все резисгоры типа МЛТ на 0,25 Вт, только R7 — мощностью 1 Вт. Так как сопротивления с номиналом более 5,1 МОм найти в продаже сложно (например, в сериях МЛТ и C2-23 они не выпускаются), то добавочный резистор в цепи сенсора составлен из двух, включенных последовательно. Конденсаторы C1, C2, C4 — любые керамические из серий KM, K10; C3

Рис. 5.4. Топология печатной платы (а), монтаж элементов (6) и внешний вид собранной конструкции (e)

50…100 мкФ на 25 В (например K53-35). Конденсатор C5 типа K73-11 или K73-17 на напряжение не ниже 400 — его номинал может находиться в диапазоне 0,1 …0,25 мкф. Стабилитрон VD2 в пласгмассовом корпусе (он занимает меньше места на плате) может заменяться на КС215Ж, диод VD1 — КД247Б. Транзистор по- дойдег любой из серий KT3117, KT3102, КТ315Г. В качестве силового коммутатора, кроме указанного на схеме TC122-20-6, можно использовать симисторы: TC122-25-6, TC112-16-6, TC112-10-6, TC106-10-6, КУ208Г1 (он в пластмассовом корпусе) или КУ602Г, но в последних двух случаях печатную плату придется немного подкорректировать. Симисторы специально взяты большей мощности, чем необходимо, так как это позволяет обойтись без теплоотвода.

Для монтажа всех элементов схемы можно воспользоваться показанной на рис. 5.4 печатной платой. Для удобства подключения внешних цепей на плате установлены зажимные клеммы, а для увеличения плотности монтаж выполнен на двух уровнях — резисторы R5 и R3 расположены над конденсатором C4.

Устройство может быть оформлено в виде приставки к стационарному светильнику или размещено в корпусе от обычного механического включателя (приведенная печатная плата позволяет это сделать). В качестве сенсора подойдет любая красивая металлическая пластинка, но сенсор применять не обязательно — его можно заменить включателем без фиксации (кнопкой), замыкающим выводы 3 и 4 микросхемы (рис. 5.5). В этом случае резисторы R1, R2 не нужны (они стоят для электробезопасности).

При подключении схемы к сети обязательно нужно соблюдать указанную на рисунке фазировку. Неправильная фазировка не приведет к необратимым последствиям, но и работать устройство не будет, но если вы собираегесь управлять схемой при помощи кнопки, как это было описано выше, то фазировка подключения значения не имеет.

Рис. 5.8. Типовые схемы включения сигнализаторов из серии УМС

Источник

Управление

Выбирая диммер необходимо учитывать способ управления этим устройством. Различаются следующие типы:

1. Поворотный или поворотно-нажимной регулятор. Эти устройства регулируют напряжение при помощи переменного резистора. Нажимные используют тот же принцип, но включение и выключение питания происходит за счет нажатия на рукоятку. Основной недостаток этих устройств кроется в перегреве. При выборе неправильного параметра мощности, контакты резистора перегреваются, что на начальных этапах затрудняет регулировку, а в последствии становится причиной полного выхода из строя.
2. Сенсорные — самый современный тип. В схеме используется семистор. Этот элемент не регулирует величину сопротивления. Работает за счет контроля частотной модуляции электрического напряжения. Подобные диммеры используются для подключения в схему светодиодного освещения. Это самые продвинутые приборы. Некоторые модели имеют встроенный выпрямитель напряжения и защиту от перегрева. Данный тип можно подключать к системе «Умного дома». Самые дорогие модели имеют блок подключения к сети Wi-Fi, возможность управления через приложение, голосовыми и звуковыми командами.
3. Кнопочные. Также используют принцип семистора. Главное отличие — наличие механической кнопки регулировки. Такие модели намного проще, чем сенсорные, но и они также оснащаются выпрямителем напряжения. Часто производятся со встроенным выключателем в виде дополнительной кнопки. Это позволяет значительно упростить подключение и расширить общую цепь регулировки освещения.

Также описываемые устройства различаются по способу монтажа.

1. Модульные. Эти элементы устанавливаются в электрический щит. Используются для регулировки наружного освещения или одновременного регулирования во всех помещениях. Отдельные модели имеют сенсор освещения, что позволяет регулировать работу ламп без вмешательства человека. Подключение к вводной стороне питания определяет мощность этих устройств. Можно встретить модульные регуляторы мощностью до 1500 ватт.
2. Кабельные. Монтируются на переносные источники света. Часто встречаются на шнурах настольных светильников. Подобные элементы могут регулировать только свет ламп накаливания. Данный тип регуляторов запрещается устанавливать на несколько источников света, даже если мощность прибора это позволяет.
3. Блочный или моноблочный. Монтируется этот прибор непосредственно на стену. Может использоваться в схеме вместе с выключателем. Блочные устройства могут быть сенсорными, кнопочными или поворотными. Отличительной особенностью является простая схема подключения и наличие болтового контактного соединения и крепления к стене.

Любой из описанных типов может использоваться в цепи освещения в качестве одинарного устройства. Подобный диммер используется вместо выключателя. Также могут подключаться в качестве дополнительного регулятора или проходного устройства. Далее будут даны принципиальные схемы подключения этих элементов.

Требования при установке светорегулятора

При установке светорегулирующего устройства следует обращать внимание на несколько важных обстоятельств:

1. Люминесцентные и энергосберегающие лампы не диммируются стандартным способом. Оба типа лампочек способны работать с диммером, но их эксплуатационные сроки резко уменьшаются. Порой срок жизни лампочки сокращается до 100–150 часов. К тому же, увеличивается риск поломки и самого светорегулятора.
2. Светорегуляторы нуждаются в определенном минимуме нагрузки. Чаще всего ее величина равна 40 ваттам. Уменьшение нагрузки происходит из-за перегорания одной из лампочек, ухудшения контактов, появления мерцаний с частотой в 50 герц. Когда нагрузка упадет ниже минимально допустимой, срабатывает защитная система или прибор приходит в неисправное состояние.
3. Диммеры чувствительны к температурному режиму окружающей среды. При температурах выше 25 градусов возможен перегрев, что чревато поломкой светорегулятора.
4. Не следует превышать максимально разрешенную нагрузку на устройство. При необходимости рекомендуется добавить усилители мощности, с помощью которых возможна коммутация устройств до 1,8 киловатт.
5. Нельзя одновременно подключать емкостные и индуктивные нагрузки. Это чревато поломкой прибора.

Что касается места для установки, специалисты рекомендуют исходить из следующей информации:

1. Не следует устанавливать светорегуляторы в помещениях, где обычно бывает много людей. В многолюдных местах оборудование будет работать с помехами.
2. Необходимо избегать монтажа диммеров в помещениях, где нет постоянного места для установки осветительного оборудования.

Принцип действия и устройство регулятора

Диммеры бывают различной конструкции, а самый популярный — поворотный. Но в схеме управления с двумя проходными выключателями такой диммер непригоден – он переключается только в положении минимальной яркости. Поэтому для организации подобной схемы управления применяют другие типы привода регуляторов света:

• поворотно-нажимной (переключается в любом положении яркости);
• управляемый дистанционно (с помощью пульта);
• кнопочный (с кнопками «больше-меньше» и отдельной клавишей на переключение);
• сенсорный, а также другие типы диммеров.

Основной принцип у них один – регулировка яркости и управление контактами у них производятся независимо.

Внутренняя блок-схема диммера выглядит так:

Структурная схема диммера с перекидной контактной группой.

Схема регулирования строится обычно на тринисторе или симисторе. Изменение среднего тока производится за счет отсекания части полупериода переменного напряжения.

Распространенная схема регулятора яркости.

Если регулятор света построен по подобной схеме, не имеет значения, с какой стороны ставить диммер – с питающей или со стороны нагрузки. На работу схемы это не влияет. Для других схем этот момент надо изучать индивидуально.

Но устанавливать регуляторы сразу с двух сторон смысла не имеет: они будут пытаться «нарезать» синусоиду самостоятельно, яркость будет регулироваться непредсказуемо. При такой схеме один из приборов можно применять лишь для переключения, навсегда установив его в положение максимальной яркости. Но с экономической точки зрения это неверно – дешевле купить переключатель с перекидными контактами.

Тыльная часть диммера с маркировкой перекидных контактов.

Выводы прибора соединены с внешними клеммами, имеющими маркировку назначения.

В продаже практически невозможно найти перекрестный диммер. Если кто-то выпускает такие приборы, то схема получится громоздкой, ненадежной. Ведь яркость надо регулировать синхронно сразу по двум каналам. Поэтому оптимальной будет схема, в которой используется один проходной диммер, один проходной включатель и потребное количество перекрестных переключателей.

Светорегуляторы: достоинства и недостатки

К числу плюсов диммеров можно отнести:

1. Комфортное управление яркостью освещения. В некоторых случаях это можно сделать дистанционно или с помощью акустического сигнала.
2. Возможность использования регуляторов в качестве выключателей для зажигания и тушения ламп.
3. Уменьшение нагрузки способствует продлению периода эксплуатации осветительных приборов.
4. Современные модели часто имеют функцию программирования, что позволяет имитировать присутствие хозяина в случае отъезда.

В ассортименте специализированных магазинов представлен широкий модельный ряд устройств, которые различаются по своей конструкции, дизайну, стоимость, набору различных опций.

Чрезвычайно удобным устройством является дистанционный диммер, позволяющий зажигать и гасить свет, а также изменять его яркость на расстоянии при помощи пульта

В то же время эти приборы имеют ряд определенных недостатков. Прежде всего, они чувствительны к перегреву, поэтому рекомендуется устанавливать их в помещениях с температурой не выше +25°C.

При использовании диммеров нужно соблюдать минимальный уровень нагрузок, равный 40 Вт. Если часто нарушать этот показатель, регулирующий механизм преждевременно выйдет из строя.

Подаваемые импульсы могут стать источниками радиопомех. Для компенсации этого не слишком приятного эффекта в схему порой вводят катушки с конденсаторами (LG фильтры).

Если в цепь включены мощные лампы с длинными нитями накаливания, следует остерегаться подавать на них минимальное напряжение, поскольку приборы могут начать «петь».

К схеме питания строго запрещено подключать телевизоры, компьютеры, планшеты, радиоприемники. Не допускается подсоединение ЭПРА (электронные пускорегулирующие аппараты), люминесцентных ламп.

Согласно расчетам специалистов, 50% снижение мощности лампы накаливания при помощи современных диммеров позволяет сэкономить 15% электрической энергии

Дискуссионным вопросом является экономия электроэнергии при регулировании работы ламп накаливания.

Исследования ученых показали, что применение современных видов диммеров способствует некоторому снижению электропотреблению, однако этот показатель вряд ли можно назвать внушительным.

Регулятор света: диммер и разновидности ламп освещения

Если на современные источники света смотреть глобально, то все существующие нынче лампы можно разделить на три основных типа (по крайней мере, те, которые используются человеком в быту) – это устаревшие, но все еще используемые лампы накаливания, энергосберегающие люминесцентные лампы и светодиодные источники света. Со всеми тремя видами ламп регуляторы яркости имеют свои собственные отношения – к примеру, с люминесцентными источниками света они в принципе не дружат. Регулировать яркость газоразрядных трубок не получается, как бы человек этого не хотел – при падении напряжения до определенного предела, они просто гаснут без какого-либо постепенного затухания.

Другое дело – лампы накаливания и светодиодные источники света. С их регулировкой проблем практически нет никаких, хотя и наблюдаются некоторые отличия в принципе изменения яркости.

1. Лампы накаливания. В плане регулировки температуры свечения нити это самый неприхотливый источник света – чтобы сделать свечение такой лампы более тусклым, достаточно подать на нее меньшее количество напряжения. Скажем, не положенных 220V, а 160V – делается это благодаря такому простому прибору, как переменное сопротивление, который благодаря своей конструкции очень плавно изменяет количество тока, подаваемого на лампу накаливания.

2. Несколько другое отношение сложилось у регулятора яркости света с диодными лампами – их характер привередливый, и в большинстве случаев регулировка интенсивности их свечения достигается не за счет изменения количества вольт в сети, а за счет увеличения или уменьшения силы тока. И это еще не все капризы современных светодиодных ламп – чтобы получить возможность управлять количеством света, излучаемым светодиодами, человеку пришлось разработать специальную лампу (вернее, диод). Светодиодные лампы так и классифицируются – диммируемые и не подлежащие диммированию. Так что, подыскивая диммер для светодиодных ламп, одновременно придется искать и лампы, подлежащие диммированию.

В принципе, это все, что касается отношений между регулятором яркости и самими лампами. С этим разобрались, теперь поговорим о самих регуляторах, которые могут иметь весьма различную конструкцию.

Схема диммера для ламп накаливания на 220В: как работают промышленные модули и самодельные конструкции

Принцип работы диммера переменного тока поможет понять график преобразования им обычной синусоиды напряжения, представленный для трех случаев подключения мощности: 85, 50 и 15% от величины начального сигнала.

Пунктирной линией синего цвета я показал форму нормальной синусоиды, которую разделил на участки:

1. Синего цвета, обозначающую паузы в подаче электрической энергии на подключенную нагрузку.
2. Красные, символизирующие время протекания переменного тока.

Представленный график работы диммера помогает понять, что чем короче время подачи напряжения или длиннее пауза, тем меньше выходная мощность светорегулятора. Это значит, что лампочка Ильича будет вырабатывать пониженный световой поток не одинаково.

Типичная схема простого диммера на тиристоре SCR , диодном мосту VD1-4, динисторе ZD, диоде, переменном резисторе и конденсаторе показана ниже.

Эта схема за счет задержки времени, формируемой током заряда конденсатора, отрезает переднюю часть фронта полусинусоиды. Она обозначается leading edge — отсечка переднего фронта.

Dimmer, использующий в своей конструкции подобное простое управление на тиристорах, широко используется для работы с лампами накаливания.

Его при промышленном изготовлении выполняют в пластмассовом корпусе, который встраивается в обычную коробку подрозетника вместо выключателя. Сзади модуля имеются клеммы для подключения проводов питания и отходящей схемы.

Спереди выполнена удобная рукоятка управления световым потоком лампы накаливания. Выбором ее положения настраивают требуемый уровень освещения.

Dimmer для управления светом ламп накаливания не сложно изготовить своими руками. Одну из доступных схем для повторения с маркировкой деталей показываю ниже.

Все детали можно спаять навесным монтажом или разместить на плате. Места они много не занимают, но в целях безопасности собранную конструкцию сразу помещайте в прочный диэлектрический корпус. На схеме присутствует опасное для человека напряжение 220 вольт.

При наладке схемы изолируйте открытые места подручными средствами: пластик, бумага, изолента.

Схемы подключения диммера для комфорта пользователей

Самый распространенный вариант, подходящий для всех типов светорегуляторов — это способ замены им штатного одиночного выключателя. Dimmer просто встраивают в подрозетник на его место.

Схемы подключения диммера из двух отдельных модулей для управления одним центральным светильником позволяют регулировать освещение из разных мест протяженного помещения, например, гостиной, коридора.

Вариант подключения диммера через выключатель позволяет включать освещение на входе в кабинет, а регулировать степень освещения непосредственно на рабочем месте с учетом местных условий. Схема не сложная, удобна для применения в служебных помещениях.

Обыкновенный выключатель можно заменить на два проходных для длинных помещений. Их размещают на противоположных концах (вход и выход), а диммер располагают непосредственно на рабочем месте.

Полезные советы для эксплуатации

Для экономии электроэнергии при пользовании лапами накаливания регулятор выставляют на работу с минимальной мощностью. Тогда ожидаемый эффект сбережения достигнет 15%.

Полупроводниковые компоненты не любят повышения температуры. Им вреден нагрев выше 30 градусов. Если отсутствует возможность отвода тепла с них, то Dimmer лучше отключить — вывести из работы.

На тиристорах

Такая модель диммера на тиристорах по принципу действия идентична предыдущему варианту, но вместо симистора в роли ключа выступают тиристоры. Из-за особенностей работы тиристора целесообразнее устанавливать такое электронное устройство для каждой полуволны синусоиды напряжения.

Пример схемы такого диммера приведен на рисунке ниже:

Схема регулятора на тиристорах

Начнем разбор работы схемы с положительного полупериода кривой напряжения – конденсатор C1 заряжается по цепи из токоограничивающих резисторов R3 — R4 — R5. Когда величина заряда достигнет порогового значения для динистора V3, он открывается и подает управляющий импульс на тиристор V1. В режиме ключа V1 начинает пропускать напряжение к нагрузке, выдавая определенный участок кривой напряжения.

При отрицательном полупериоде синусоиды V1 запирается, ток через него протекать не будет, а на конденсатор C2 через токозадающую цепь R1 – R2 — R5 будет поступать заряд, который со временем откроет динистор V4. Через него будет протекать ток на управляющий электрод тиристора V2, после открытия транзистора на нагрузку пойдет такая же часть полупериода синусоиды, но с противоположным знаком.

Такой регулятор мощности светового потока может использоваться не только для изменения яркости освещения ламп, но и для управления температурой нагрева паяльника и других устройств.

Устройство плавного гашения света в салоне авто

Мне понравилась схема увиденная на одном из радиолюбительских сайтов, выполненная на микроконтроллере pic12f629. Это устройство плавного гашения света в салоне автомобиля, является более сложным, чем версии устройства плавного гашения света которые встречаются на многих ресурсах. Но так как устройство содержит микроконтроллер, то оно, естественно, имеет множество преимуществ, перед аналогичными схемами подсветки.

В этом устройстве нет влияния внешней температуры на скорость затухания, не требует никаких регулировок и наладки, может применяться как со светодиодами, так и с лампами накаливания, а также предложенная схема подсветки авто имеет больше полезных функций. Итак, алгоритм работы схемы таков:- если открыть и закрыть дверь, прозвучит один предупреждающий сигнал, освещение горит 20 сек, а потом плавно гаснет;-если в это время повернуть ключ зажигания, плавное гашение происходит сразу;-если выключить зажигание, свет зажжется снова, и будет гореть 5 мин если вновь не включить зажигание или не открыть дверь;-если при включенном зажигании открыть дверь, прозвучит три предупреждающих сигнала;Так же будет если при открытой двери включить зажигание.-если открыть дверь (например на природе, слушать музыку) свет в салоне горит 5 мин, а затем за ненадобностью гаснет. Схема подсветки очень проста в повторении.

Основа схемы — микроконтроллер PIC12F629. Тактовая частота микроконтроллера стабилизирована кварцем, хотя можно было использовать и встроенный RC генератор, а выводы отдать для дополнительных сервисных функций, но по соображениям термостабильности (а в автомобиле это весьма актуально) применен именно кварцевый генератор. Плавное затухание лампы реализовано программной ШИМ

В устройстве использован звуковой излучатель со встроенным генератором (важно!). Схема подсветки показана на рисунке, основа ее микроконтроллер PIC12F629 — это очень маленький, простой и дешевый микроконтроллер

При прошивке биты конфигурации устанавливаются так: тип генератора XT, PWRT (таймер запуска) включен. BODEN (детектор пониженного напряжения) — включен

MCLRE — ВЫКЛЮЧЕН (важно!). Т.к. микроконтроллер используется с кварцевым резонатором, то калибровочную константу RC генератора можно не сохранять

Прилагаю прошивку контроллера и файл печатной платы для схемы подсветки. Материал прислал — Эдуард Я

микроконтроллер используется с кварцевым резонатором, то калибровочную константу RC генератора можно не сохранять. Прилагаю прошивку контроллера и файл печатной платы для схемы подсветки. Материал прислал — Эдуард Я.

Список деталей регулятора яркости

• R1 3.9K — 0,25 ватт
• R2 470K линейный потенциометр
• C1 33 нФ / 400V конденсатор
• C2 100 нФ полиэстеровый конденсатор
• L1 20 витков 0.8 мм эмаль-провода на 4 мм ферритовом сердечнике
• D1 DB4 динистор
• T1 BTA10-400B тиристор
• радиатор для T1
• PCB винтовые клеммы

Схема работает по принципу контроля фазы переменного тока 220 В позволяя подключать нагрузку на разных участках сетевой синусоиды. Подробнее смотрите на графики — сверху слабая моность (регулятор на минимум), а снизу средняя (регулятор на середину шкалы).

Регулировка осуществляется потенциометром R2, который контролирует время, необходимое для заряда C2 через R1-R2. Ёмкость C2 заряжается до тех пор, пока не достигнет напряжение пробоя динистора D1, который затем открывает кратковременно T1. После того, как тиристор приоткрылся — нагрузка получает электрическую энергию. Компоненты L1 и C1 работают как фильтр подавления помех.

Схема регулятора яркости ламп накаливания напрямую подключена к электросети, так что смертельно опасное напряжение присутствует на всех элементах платы. Берегите себя. Соответственно и потенциометр должен иметь пластиковую рукоятку, чтобы обеспечить достаточный уровень изоляции 220 В.

Так выглядит диммер для ламп накаливания

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

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

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

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

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

Так было до появления замечательных полупроводниковых приборов – динистора
и симистора
(симметричного тиристора). В англоязычной практике приняты другие названия – диак
и триак
. Эти названия почти вошли и в российскую электронную действительность.