Подключение выключателя, оснащенного регулятором яркости

Сенсорный диммер для светодиодных лент

Этот маленький девайс стал широко применяться при подключении светодиодных лент. Благодаря своим габаритам, его можно смонтировать непосредственно в корпус алюминиевого профиля.

Подключение происходит путем напайки проводов от светодиодной ленты с одной стороны и проводов питания от блока с другой.

На плате имеется сенсорная площадка реагирующая на легкие нажатия. Коротким нажатием подсветка включается или выключается. Длительное нажатие дает возможность плавно регулировать световой поток от минимального до максимального.

Рассчитаны такие экземпляры обычно на напряжение 12 или 24 вольта.

Есть модели на которые вообще не нужно нажимать. Они реагируют на приближение предмета или руки, так называемые смарт диммеры.

Они представляют из себя светорегуляторы на основе инфракрасного сенсора и микроконтроллера. Микроконтроллер отвечает за плавное включение-выключение подсветки.

Такие девайсы и светодиодные ленты очень удобно монтировать на кухне в рабочей зоне столешницы, в шкафчиках или в подсветке пола. 

Еще их применяют в лабораториях и на других промышленных объектах, где требуется минимизировать контакты рук с любыми поверхностями.

Преимущества и недостатки использования диммеров

Преимущества:

1. Возможность произвольного изменения яркости света в помещении не только в значительной мере повышает удобство в эксплуатации светильников, но и дает широкий простор для интересных дизайнерских решений.
2. Понижение напряжения на потребителе без рассеивания мощности дает возможность существенной экономии электроэнергии.
3. При работе на пониженном напряжении значительно продлевается срок эксплуатации ламп.
4. Использование диммера способно в некоторой степени защитить потребитель от бросков напряжения, которые являются одной из главных причин выхода из строя ламп накаливания.
5. Включение ламп осуществляется в момент перехода синусоиды питающего напряжения через ноль, что предотвращает резкое возрастание тока в них.

Недостатки:

1. Относительно высокая цена этих регуляторов яркости в сравнении с обычными клавишными выключателями.
2. При необходимости замены диммером двойного или тройного выключателя возникают существенные сложности, связанные с приобретением дорогостоящей двойной модели диммера или оборудования дополнительных точек для установки двух или трех таких устройств.
3. Искажение кривой питающего напряжения. Этот недостаток не слишком сильно влияет на результат работы активных потребителей энергии, какими являются лампы накаливания. В то же время использование диммеров может крайне негативно сказаться на работе электронных потребителей.

Таким образом, использование диммеров в качестве регуляторов освещения оказывается вполне оправданным в тех случаях, когда плавное изменение яркости света действительно необходимо. В то же время из-за высокой стоимости этих устройств использование их вместо всех выключателей в квартире представляется нецелесообразным.

Принцип работы

Современные светорегуляторы не являются потребителями электрической мощности. В этом заключается их принципиальное отличие от более ранних аналогов, работавших по схеме активного или емкостного делителя напряжения.

Предыдущие поколения регуляторов напряжения представляли собой или реостаты, подключаемые последовательно с нагрузкой или автотрансформаторы. И в том и в другом случае изготовление и применение таких устройств оказывалось чрезвычайно затратным. Использование реостата, помимо значительных финансовых затрат, приводило к существенному увеличению массы регулятора света. Кроме того, при протекании тока через реостат он сильно нагревается, что приводит к существенным потерям мощности и вынуждает учитывать необходимость охлаждения этого устройства.

В отличие от реостата, автотрансформатор не является потребителем энергии, однако он имеет чрезвычайно большую массу и габариты.

Избежать потерь мощности в диммере удается за счет электрической схемы, которая позволяет подавать питание на потребители, «обрезая» переднюю или заднюю часть полуволны питающего напряжения. Этот принцип работы получил название регулирования фазы с отсеканием переднего или заднего фронта.

Принцип работы диммера, отсекающего передний фронт полуволны синусоиды напряжения:

На рисунке показана форма питающего напряжения в цепи, схема которой содержит управляемый тиристор, автоматически включаемый при достижении напряжением нулевого значения.

В зависимости от режима работы, который определяется временем срабатывания (от 0 до 9 мс), удается достичь плавного изменения мощности, потребляемой осветительным устройством.

Сенсорный выключатель своими руками

Рассматривая сенсорный выключатель в плане самостоятельного изготовления, хотелось бы немного отойти от многочисленных схем, представленных в интернете и сделать его более унифицированным. Простая система включения относительно неинтересна и слабо применима в быту. Причин тут множество, но одна из них – чувствительность простых конструкций к характеристикам сети питания и постоянное возникновение ложных срабатываний из-за других электроприборов. Кроме того, очень хотелось, чтобы схему можно было использовать взамен классического выключателя, но с добавлением возможности регулирования яркости света. То есть, со своеобразными диммерными функциями. При этом крайне нежелательно слишком усложнять структуру схемы.

В результате была выбрана такая конструкция:

Устройство подключается на разрыв линии питания нагрузки через контакты F и 0. Встроенный светодиодный индикатор D1 оповещает о текущем режиме работы. Применяются три контактные сенсорные площадки, в качестве которых способен выступать любой проводник от 3 см². Одна дает сигнал на включение устройства, две остальных регулируют яркость света. Управляющей частью служит микроконтроллер AT90S2313, который может быть легко заменен на ATtiny2313.

Общий список элементов схемы:

Маркировка	Номинал	Примечание	Аналоги
Конденсаторы
c8	0.33 мкФ, 400 В
с7	0.1 мкФ, 630 В
с6	100 мкФ, 6.3 В	Электролитический
с4	0.1 мкФ
С1, 5, 9, 10	100 пФ
Диоды, стабилитроны
D1
D2	диод
D3	6.2 В	стабилитрон
Резисторы
R1	330 Ом
R2, 7	1.2 МОм
R3	1 МОм
R4	3 МОм
R5	430 Ом, 1 Вт
R6	1.5 МОм
U1	AT90S2313	ATtiny2313
Q1	BT138-800	семистор	BTB12-800, Q8015R5
X1	4 МГц	Кварцевый резонатор
F1	3.5 A	предохранитель

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.

Монтаж поворотного диммера

Рассмотрим на примере, как правильно подключить диммер поворотный:

1. Начните с разбора. Потяните слегка на себя поворотную ручку и снимите её.
2. Под ней вы увидите кнопку, зафиксированную при помощи прижимной гайки. Открутите эту гайку и снимите лицевую панель.
3. Под панелью находится рабочая часть, выполните подсоединение проводов к контактным выходам согласно рассмотренной выше схеме. Теперь вставьте рабочую часть в подрозетник и закрепите в нём при помощи винтов.
4. Наложите лицевую панель, зафиксируйте гайкой и закрепите сверху поворотный диск. Установленный диммер готов к работе, осталось убедиться в правильности схемы.
5. Поверните против часовой стрелки диск, вы услышите характерный щелчок, который означает, что диммер отключен. Подайте напряжение на комнату, включив питающий автомат. Лампы в светильнике не горят, значит, всё верно, ведь наш регулятор отключен. Теперь начинайте поворачивать диск по часовой стрелке, вы снова услышите щелчок, означающий его включение. После этого напряжение на лампах начнёт плавно увеличиваться, соответственно будет нарастать и яркость освещения.

Диммер к светодиодным лампам подключается точно также, на разрыв фазы. Есть только одно небольшое отличие, провод с его выходного контакта идёт не напрямую к лампам, а сначала на контролёр led лампы.

Как производится монтаж и подключение диммера показано в этом видео:

Как видите, особенных сложностей подключение регуляторов не представляет. Если вы умеете ставить и собирать схему для выключателей, то справитесь и с диммерами.

Схемы

Для того чтобы правильно использовать блоки плавного включения ЛК необходимо использовать специальные электросхемы. Благодаря таким схемам можно легко понять, как работает данный прибор и устроен изнутри, а также как его необходимо эксплуатировать.

Схема плавного включения лампы накаливания

Обычно при подключении такого устройства специалисты пользуются наиболее простым и лёгким вариантом схемы. Иногда используют специальную схему с внедрением симистеров. Также, кроме блоков данного вида можно брать полевые транзисторы, которые работают аналогично приборам плавного включения.

Вторая схема плавного включения ламп накаливания

Также того чтобы можно было контролировать напряжение в приборе плавного включения можно использовать автоматические приборы.

Что собой представляет тиристорная схема

Тиристорную схему специалисты рекомендуют использовать для повторения. Состоит она из обычных элементов, которые можно найти в каждом доме. Такую схему можно легко сделать в домашних условиях своими руками.

Тиристорная схема плавного включения лампы

Цепь моста выпрямления (рис.VD1, VD2, VD3, VD4) использует лампочку (рис. EL1) как нагрузку и токоограничитель. Плечи выпрямителя оснащены тиристором (рис. VS1) и сдвигающейся цепью (рис. R1, R2 и C1). Также диодный мост устанавливается за счёт спецификации работы прибора тиристора.

После того как напряжение подаётся на схему, электроток начинает идти через спираль накала и поступает на мост, а затем посредством резистора осуществляется зарядка электролита. Когда достигается предел напряжения открытия тиристора, он начинает открываться и тогда через него проходит ток от лампочки. В результате этого вольфрамовая нить разогревается постепенно и плавно. Период ее разогрева будет зависеть от ёмкости находящегося в схеме устройства конденсатора и резистора.

Чем примечательна симисторная

Такая схема имеет меньшее количество деталей за счёт применения симистора (рис. VS1), который служит силовым ключом.

Симисторная схема плавного включенияламп

Такой элемент, как дроссель (рис. L1), который предназначен для удаления различных помех, появляющихся во время открытия силового ключа, разрешено убрать из общей цепи. (рис. R1)Резистор является ограничителем тока, который поступает на главный электрод (рис. VS1). Цепь, которая задаёт время, исполнена на резисторе (рис. R2) и ёмкости (рис. С1), питающимися посредством диода (рис. VD1). Данная схема работает также как и предыдущая. Когда конденсатор заряжается до уровня напряжения открытия симистора, он начинает открываться, а затем через него и лампочку поступает электрический ток.

Схема плавного включения ламп накаливания

На фотографии внизу мы можем увидеть симисторный регулятор. Такое устройство кроме регулировки мощности в нагрузке, также осуществляет плавное поступление электротока на лампочку, когда её включают.

Устройство плавного включения ламп накаливания

Схема работы блока на специализированной микросхеме

Микросхема типа кр1182пм1 была специально создана специалистами для построения различных фазовых регуляторов.

Схема плавного включения на специализированной микросхеме

В этом случае происходит так, что с помощью самой микросхемы происходит регулирование напряжения на источнике, который обладает мощностью до 150 ватт. А если понадобится управлять более сильной системой нагрузки и десятками осветительных приборов одновременно, то в управленческую цепь просто включается дополнительно силовой симистр. На рисунке внизу мы можем увидеть, как это происходит.

Схема плавного включения с силовым симистром

Применение блоков плавного включения не заканчивается только на обычных лампах, так как специалисты рекомендуют использовать их вместе с галогеновыми лампами, мощностью в 220 В.

Важно знать! С люминесцентными и LED лампами (светодиодными) такие блоки устанавливать нельзя. Это связано с тем, что здесь присутствует различная техника разработки схем, а также принцип действия и присутствие у каждого осветительного прибора своего источника размеренного нагрева для люминесцентных ламп или нет потребности в таком регулировании ламп LED

Подключение регуляторов к нагрузке

Подключение к нагрузке производится последовательно (рис. а). Регулятор работает также, как выключатель, но последний целесообразно устанавливать отдельно, поскольку при выходе из строя от частых переключений придется менять дорогостоящий диммер на новый.

Схемы подключения диммеров

Главным требованием является соблюдение полярности. Фаза всегда подключается к входной клемме диммера, обозначенной буквой L, а с выходной –провод идет на лампу. Обнаружить фазу можно индикатором напряжения.

В разрыв провода фазы часто устанавливают выключатель (рис. б). Он располагается ближе к двери, а диммер – около кровати, чтобы было удобно управлять.

Можно установить еще один регулятор и подключить их между собой параллельно (рис. в). Для этого в распределительную коробку следует провести по 3 провода от каждого устройства. Подобную коммутацию, похожую на проходные выключатели, делают в длинных коридорах.

Применение диммеров отличается по количеству нагрузок. Одинарный метод заключается в подключении одного прибора или объединенных в общую группу. Следующий способ управления основан на акцентных подсветках для выделения отдельных зон.

Регулируемая подсветка помещения

Как разобрать регулятор с ручкой

Прежде всего к электрической коробке где было решено установить регулятор света, необходимо ввести и разделить фазные проводники и нейтральный «нулевой» провод. Гораздо проще сделать это с помощью современных силовых кабелей – они имеют четкую систему цветовой маркировки: нулевой провод с синей изоляцией, фазный проводник – коричневый или черный, защитный провод заземления всегда имеет зелено-желтый цвет. Но если в монтажной коробке старые советские провода, определить какой из них фаза и ноль можно измерителем напряжения, например, с помощью индикатора – отвертки с неоновой лампой. Это и будет фаза. Если не загорается – это нейтральный проводник.

Разборка контроллера ламп

Контроллер освещения собирается поэтапно: сначала электронная панель с соединительными клеммами к которым подключены провода, затем верхняя крышка, заканчивающаяся регулирующей ручкой. Приобретенный регулятор должен быть предварительно разобран: отвинтите ручку, гайки и винты, фиксирующие крышку с панелью.

Схемы и способы подключения диммера

Вариантов подключения диммера к осветительной сети есть несколько, но мы приведем лишь наиболее используемые на сегодняшний день схемы.

Схема первая

Самая простая, так как речь здесь идет о монтаже регулятора вместо традиционного выключателя. Для начала клавишный переключатель следует демонтировать (разумеется, заранее его обесточив). Для этого снимается крышка клавиши обесточенного приспособления – именно под ней располагаются фиксирующие корпус винты. В отсутствие пластиковой коробочки ее в обязательном порядке необходимо установить после демонтажа размыкателя. Это может быть и простая коробка – такая, что применяется для розеток.

Если же данная схема подключения диммера применяется в отношении моноблочной модели, то технология та же – фазный кабель ставится в разрыв. Он должен подключаться к клемме, которая обозначается буквой L и имеет стрелку, направленную кверху. Что же касается второго кабеля, то его необходимо подключить уже к другой клемме (волнистая линия с наклонной стрелочкой).

Схема вторая

Данная схема уже несколько сложнее (но при этом и гораздо удобнее) и применяется, как правило, для спален. Особенность – в последовательном подключении переключателя и светорегулятора к одному фазному кабелю, идущему на осветительный прибор. Стоит помнить, что первым в данной линии должен располагаться именно выключатель, а уже после него – сам диммер. Самый популярный вариант – это монтаж выключателя рядом с дверью, а диммера – около кровати.

Главное достоинство данной схемы состоит в том, что вы как пользователь получите возможность регулировки/отключения освещения, даже не вставая с кровати! А если, покидая помещение, вы для выключения света воспользуетесь размыкателем, а, вернувшись и повторно его включив, то заметите, что уровень яркости освещения тот же, что вы установили до этого.

Схема третья. Проходной выключатель

По праву считается самым сложным вариантом, поскольку подразумевает монтаж проходного выключателя. Невзирая на то, что процесс монтажа отличается повышенной сложностью, удобство схемы очевидно, а потому она нередко применяется для сквозных помещений, длинных коридоров, лестниц между этажами и иных похожих мест. Если говорить кратко, то суть данного способа регулировки интенсивности освещения заключается во включении света в одном месте и последующем выключении уже в другом.

Чем еще особенны проходные выключатели? А тем, что являются, по сути, больше переключателями – они могут переключаться между линиями, а потому включаются при любом расположении клавиши. Можно провести аналогию с железнодорожными стрелками. А вот схема подключения диммера с проходным размыкателем представлена ниже. Фаза, как можно заметить, идет на первый выключателя, в то время как на осветительный прибор идет уже с другого. Для объединения размыкателей между собой используется двухжильный кабель.

А сейчас рассмотрим, как в подобной цепи будет функционировать светорегулятор. Его необходимо подключать после последнего размыкателя, благодаря чему интенсивность освещения будет беспрепятственно регулироваться вне зависимости от положения выключателей. Однако если диммер выключить, то свет погаснет и, что характерно, никак не будет реагировать на проходные размыкатели (и неудивительно, ведь вы разомкнете цепь).

Область применения

Своё название диммер получил от английского глагола «to dim», что в дословном переводе на русский означает «затемнить», «меркнуть» или «тускнеть». По-другому это устройство часто ещё называют светорегулятором. Однако с его помощью можно регулировать не только яркость осветительных приборов, но и температуру нагрева некоторых электроприборов (например, утюга, электрической плиты или паяльника).

Самой эффективной считается его работа с лампочками накаливания, потому что диммер способствует продлению их срока службы. Мы знаем, что зачастую стартовые броски тока являются причиной перегорания лампочек. В случае если в схеме с лампой будет присутствовать диммер, во время включения ток на неё подастся минимальный.

К приборам, для работы которых требуется импульсный либо трансформаторный источник питания (типа, радиоприёмника, телевизоров), диммер подключать нельзя. Это обуславливается характерными особенностями работы регулятора. Сигнал, который присутствует на выходе диммера, имеет не синусоидальную форму, за счёт ключей верхушки этой кривой срезаны. Такой сигнал приведёт к поломке указанной аппаратуры.

С лампами люминесцентными также не рекомендуется подключать обыкновенный диммер. Такая схема либо вообще не будет работать, либо приведёт к миганию ламп. Для регулировки этих источников света существуют специальные устройства, имеющие немного другую схему. То же самое касается галогенных и энергосберегающих ламп. Если выполнить подключение диммера к этим источникам света, то первые совсем не будут регулироваться, а вторые будут мигать. Для них также существуют специальные регуляторы, правда, цена у них намного выше, чем у обычных.

Самый простой диммер работает на основе переменных резисторов (реостатов). Такой способ регулировки освещения считается неэффективным, обладает низким КПД, за счёт перегрева и необходимости охлаждения. Сейчас уже такие устройства производители серийно не выпускают, чаще всего их делают самостоятельно радиолюбители.

Регулятор, в основе которого лежит работа автотрансформатора, выдаёт на выходе практически идеальную синусоидальную кривую. Но такое устройство обладает большими габаритами и весом, для регулировки нужно будет прилагать немалые усилия.

Самыми популярными на данный момент являются диммеры электронные, в основе которых используется работа тиристоров, транзисторов и симисторов. Вот именно их как раз и нельзя использовать с техникой, которая требует синусоидальную форму подачи питания. Такие регуляторы имеют ещё один недостаток, во время работы они создают помехи, которые мешают нормальному функционированию радиоприёмников и других чувствительных приборов. Однако, несмотря на перечисленные недостатки, электронными диммерами пользуются чаще остальных, ввиду их небольшой цены, маленьких размеров и имеющихся дополнительных функций.

В плане исполнения регулятор бывает:

• Модульный. Их устанавливают в электрощиток. Схема подключения диммера такого исполнения работает с лампами накаливания и галогенными через понижающие трансформаторы. Чтобы их удобнее было использовать, диммер имеет выносную кнопку либо клавишный переключатель. Как правило, модульный тип диммера служит для регулирования яркости ламп у входных ворот, пролётов на лестницах либо дворового освещения.
• На шнуре. Можно назвать его мини-устройством, осуществляющим регулировку освещения светильников, которые не подключены сразу в общую электросеть, а включены через розетку и вилку (настольные лампы, бра, торшеры). Этот регулятор работает лишь с лампами накаливания.
• Моноблочный. Внешне он очень похож на обычный выключатель. Работает с разными видами ламп, как правило, это указывается на корпусе. В электрическую цепь устройство устанавливается на разрыв фазы, монтируется данный диммер вместо выключателя.

Зачастую в квартирах находят применение моноблочные варианты. В частных жилах домостроениях удобно устанавливать модульные устройства, когда нужно управлять светом на прилегающей территории.

Стоит отметить, что ещё существуют проходные модели диммеров, они работают по тому же принципу, что и проходные выключатели, то есть регулировку света можно осуществлять в двух мест.