Элементы схемы

Начнём с того, что определимся, какие элементы нам потребуются для схемы регулятора яркости освещения.

На самом деле схемы довольно простые и не потребует каких-то дефицитных деталей, с ними сможет разобраться даже не слишком опытный радиолюбитель.

1. Симистор. Это триодный симметричный тиристор, по-другому его ещё называют триак (название пошло из английского языка). Представляет собой полупроводниковый прибор, который является тиристорной разновидностью. Используется для коммутирующих операций в электрических цепях на 220 В. Симистор имеет два основных силовых вывода, к которым последовательно подключается нагрузка. Когда симистор закрыт, в нём отсутствует проводимость и нагрузка получается выключенной. Как только на него подаётся отпирающий сигнал, между его электродами появляется проводимость и нагрузка включается. Его основной характеристикой является ток удержания. Пока через его электроды протекает ток, превышающий эту величину, симистор остаётся открытым.
2. Динистор. Он относится к полупроводниковым приборам, является разновидностью тиристоров, и обладает двунаправленной проводимостью. Если рассмотреть принцип его работы подробнее, то динистор представляет собою два диода, которые включены навстречу друг другу. Динистор по-другому ещё называют диак.
3. Диод. Это электронный элемент, который в зависимости от того, какое направление принимает электрический ток, обладает разной проводимостью. Он имеет два электрода – катод и анод. Когда к диоду прикладывают прямое напряжение, он открыт, в случае с обратным напряжением диод закрыт.
4. Неполярный конденсатор. Их основное отличие от других конденсаторов заключается в том, что они могут подключаться в электрическую цепь без соблюдения полярности. В процессе эксплуатации допускается смена полярности.
5. Постоянный и переменный резисторы. В электрических цепях они считаются пассивным элементом. Постоянный резистор обладает каким-то определённым сопротивлением, у переменного эта величина может изменяться. Их основное предназначение – преобразовать силу тока в напряжение или наоборот напряжение в силу тока, поглотить электрическую энергию, ограничить ток. Переменный резистор иначе ещё именуют потенциометр, у него имеется подвижный отводной контакт, так называемый движок.
6. Светодиод для индикатора. Это такой полупроводниковый прибор, который имеет электронно-дырочный переход. Когда через него пропускается в прямом направлении электрический ток, он создаёт оптическое излучение.

Схема диммера на симисторе использует фазовый способ регулировки. При этом основным регулирующим элементом является симистор, от его параметров зависит мощность нагрузки, которую можно подключить к данной схеме. К примеру, если использовать симистор ВТ 12-600, то можно регулировать мощность нагрузки до 1 кВт. Если вы захотите сделать свой диммер на более мощную нагрузку, то соответственно выбирайте и симистор с большими параметрами.

Зачем нужна проверка

В процессе ремонта или сборки новой схемы невозможно обойтись без электрических деталей. Одной из таких деталей является симистор. Его применяют в схемах устройств сигнализации, световых регуляторах, радиоприборах и многих отраслях техники. Иногда его применяют повторно после демонтажа неработающих схем, и нередко приходится встречать элемент с утраченной от длительного использования или хранения маркировкой. Случается, что и новые детали надо проверить.

Как же быть уверенным, что симистор, установленная в схему, действительно исправен, и в будущем не нужно будет затрачивать много времени на отладку работы собранной системы?

Для этого необходимо знать, как проверить симистор мультиметром или тестером. Но сначала надо понять, что собой представляет данная деталь, и как она работает в электрических схемах.

По сути, симистор является разновидностью тиристора. Название составлено из этих двух слов – «симметричный» и «тиристор».

С помощью элемента питания и лампочки

Существует вариант прозвона симистора простейшим тестером, представляющим собой разорванную однолинейную цепь с источником питания и контрольной лампой. Еще для проверки понадобится дополнительный источник питания. В качестве его может быть использован любой элемент питания, например типа АА с напряжением 1,5 В.

Прозванивать деталь нужно в определенном порядке. В первую очередь необходимо соединить контакты тестера с рабочими контактами симистора. Контрольная лампа при этом гореть не должна.

Затем необходимо подать напряжение между управляющим и рабочим электродами с дополнительного источника питания. На рабочий электрод подается полярность, соответствующая полярности подключенного тестера. При подключении контрольная лампа должна загореться. Если переход симистора настроен на соответствующий ток удержания, то лампа должна гореть и при отключении дополнительного источника питания от управляющего электрода до момента отключения тестера.

Так как прибор должен пропускать ток в обоих направлениях, для надежности можно повторить проверку, изменив полярность подключения тестера к симистору на противоположную. Надо проверить работоспособность прибора при обратном направлении тока через полупроводниковый переход.

Если до подачи напряжения на управляющий электрод контрольная лампа загорелась и продолжает гореть, то деталь неисправна. Если при подаче напряжения контрольная лампа не загорелась, симистор также считается неисправным, и использовать его в дальнейшем нецелесообразно.

Соблюдая эти простейшие правила, можно произвести отбраковку некачественных или отработавших свой ресурс деталей.

Основные сведения о диммерах

Стандартный диммер подключается подобно обыкновенному выключателю, т.е. в разрыв цепи питания осветительного прибора. Габариты рассматриваемого регулятора и крепежи для его установки в нише также совпадают с аналогичными параметрами простого переключателя. Следовательно, с установкой диммера сможет справиться любой человек, имеющий представления о порядке подключения традиционных выключателей освещения. Единственный важный момент: выводы к нагрузке и фазе должны быть подсоединены строго в соответствии со схемой, приведенной производителем.

Основные сведения о диммерахДиммерДиммер

Все представленные на сегодня диммеры можно разделить на 2 больших класса: роторные (они же поворотные) и кнопочные (электронные).

Диммер

Таблица. Некоторые виды диммеров

Наибольшее распространение получили поворотные регуляторы. Контроль интенсивности освещения такими устройствами выполняется путем простого поворота ручки в нужном направлении. Кнопочные же диммеры более удобны и гибки в плане управления яркостью света. Дополнительно электронные диммеры позволяют выполнять параллельное подключение кнопок и контролировать освещение из нескольких разных мест. На практике число таких мест ограничено 3-5. При этом длина провода не должна превышать 10 м.

Основные сведения о диммерах

Также на рынке представлена группа устройств, позволяющих управлять яркостью освещения дистанционно с помощью пульта. Однако стоят такие диммеры на порядок дороже рассмотренных выше аналогов.

Наибольшей популярностью, как уже отмечалось, пользуются диммеры поворотного типа. Именно их мы и рассмотрим в представленном руководстве.

Виды

Диммеры могут применяться при регулировке интенсивности различных источников освещения. Это могут быть обычные, галогенные или светодиодные источники, а также некоторые виды энергосберегающих приборов.

Наиболее простыми являются диммеры, предназначенные для применения вместе с обычными лампами. Для других осветительных средств необходим индивидуальный подбор таких регуляторов.

Существует достаточно много различных вариантов диммеров. В состав большинства из них обязательно входит блок, который включается последовательно с осветительным средством.

С помощью этого блока регулируется мощность потребителя электроэнергии. В качестве силовых элементов таких блоков могут быть использованы полевые транзисторы, тиристоры, симисторы.

Управление силовым элементом осуществляется схемой регулирования, которая изменяет фазу открывания этого элемента. Для этой цели могут использоваться транзисторы, динисторы или микроконтроллеры, вырабатывающие сигналы с широтно-импульсной модуляцией.

Основная цель и суть диммера

Пару слов о том, что такое диммер и зачем он вообще нужен?

Это устройство электронное, предназначается для того, чтобы с его помощью изменять электрическую мощность. Чаще всего, таким образом меняют яркость осветительных приборов. Работает с лампами накаливания и светодиодами.

Электрическая сеть поставляет ток, который имеет синусоидальную форму. Чтобы в лампочке изменилась яркость, требуется подача на неё обрезанной синусоиды. Отсечь передний или задний фронт волны можно за счёт тиристоров, установленных в схеме диммеров. Это способствует уменьшению напряжения, подаваемого на светильник, что соответственно приводит к снижению мощности и яркости света.

Важно помнить! Такие регуляторы генерируют электромагнитные помехи. Чтобы их уменьшить, в схему диммеров включают индуктивно-ёмкостной фильтр либо дроссель.

Особенности

Чтобы иметь полное представление о симметричных тринисторах, необходимо рассказать про их сильные и слабые стороны. К первым можно отнести следующие факторы:

• относительно невысокая стоимость приборов;
• длительный срок эксплуатации;
• отсутствие механики (то есть подвижных контактов, которые являются источниками помех).

В число недостатков приборов входят следующие особенности:

Необходимость отвода тепла, примерно из расчета 1-1,5 Вт на 1 А, например, при токе 15 А величина мощности рассеивания будет около 10-22 Вт, что потребует соответствующего радиатора. Для удобства крепления к нему у мощных устройств один из выводов имеет резьбу под гайку.

Симистор с креплением под радиатор

• Устройства подвержены влиянию переходных процессов, шумов и помех;
• Не поддерживаются высокие частоты переключения.

По последним двум пунктам необходимо дать небольшое пояснение. В случае высокой скорости коммутации велика вероятность самопроизвольной активации устройства. Помеха в виде броска напряжения также может привести к этому результату. В качестве защиты от помех рекомендуется шунтировать прибор RC цепью.

RC-цепочка для защиты симистора от помех

Помимо этого рекомендуется минимизировать длину проводов ведущих к управляемому выводу, или в качестве альтернативы использовать экранированные проводники. Также практикуется установка шунтирующего резистора между выводом T1 (TE1 или A1) и управляющим электродом.

Как подключается диммер?

С этим обычно ни у кого особых сложностей не возникает. Тем более, если приобретается диммер, устанавливаемый в подрозетник вместо выключателя или последовательно с ним.

У большинства приборов такого предназначения имеется две или три клеммы для подключения к сети.

Клеммы для включения диммера в цепь осветительного прибора

Клеммы, обозначенные вертикальными стрелками или (и) буквами «L» предназначены для подключения входного напряжения питания (показаны на иллюстрации зелеными стрелками). Как уже говорилось, по существующим правилам все выключатели, и диммеры в том числе, должны ставиться в разрыв фазного провода. То есть к такой клемме должен походить фазный провод из распределительной коробки.

Входных клемм «L» может быть и две – для чего это бывает нужно – увидим чуть позднее. Но в случае простейшей коммутации подключать фазный провод можно к любой из них.

Клемма, обозначенная пиктограммой в виде волны синусоиды, пересеченной наклонной стрелкой – это выход димминированного напряжения (на рисунке выделен желтым указателем). Именно отсюда идет провод на осветительный прибор или иную нагрузку.

Некоторые диммеры сложной конструкции и расширенной функциональности могут иметь и больше клемм. В том числе – требовать и подключения нулевого провода – для обеспечения работы своей электронной схемы. Но это уже – частные случаи, с которыми следует разбираться, опираясь на приложенную к прибору инструкцию по эксплуатации.

Здесь же мы рассмотрим несколько типовых схем включения диммера с «клеммным набором», показанным выше. На схемах условно показана одна лампа накаливания, но следует правильно понимать, что это имеется в виду осветительный прибор, в которых таких ламп может быть и несколько.

Простейшая схема – диммер выполняет роль выключателя

Это – наиболее распространенный вариант подключения, не требующий никаких доработок. Диммер просто устанавливается на место обычного выключателя и сам берет на себя эту функцию.

Самая распространенная и простая схема установки диммера

При всей ее простоте важно соблюсти главное условие – не перепутать клеммы диммера. То есть на осветительный прибор должен уходить провод с клеммы диммированного напряжения

Схема с последовательно установленным выключателем

Нередко диммер устанавливают последовательно с обычным выключателем, при этом разнося их при необходимости по комнате. Такой подход обычно практикуется в спальной. Выключатель при этом устанавливается у входной двери, а регулятор света – в непосредственной близости от спального места.

Диммер включен в цепь последовательно с обычным выключателем

Входя вечером в спальную, можно на пороге комнаты зажечь свет. А вот управлять его яркостью и включением – уже не вставая с кровати. При необходимости встать ночью – диммер-выключатель тоже под рукой. И, наконец, утром, покидая спальную, на выходе несложно полностью обесточить всю эту схему. При этом на диммере, понятно, сохраняется настройка выставленного уровня мощности свечения лампы.

Проходная схема с двумя диммерами

А это – более совершенная, правда, и несколько более сложная в электромонтаже схема с применением двух диммеров. Главная сложность в том, что к каждому прибору должно подходить уже по три провода. Но зато подобная схема позволяет не только включать, но и управлять уровнем мощности свечения лампы независимо из двух мест.

Два диммера, включенные в цепь светильника по «проходной» схеме

В этом варианте есть нюансы. Фаза со входа подается на клемму диммированного напряжения первого прибора. Одноименные клеммы входа двух диммеров (а приборы должны быть одинаковыми) связываются проводкой первая с первой, вторая, соответственно, со второй. А на светильник уходит провод от клеммы диммированного напряжения второго регулятора.

Управлять освещением в такой схеме можно с любого диммера.

Могут быть и более сложные схемы, например, с использованием двух проходных выключателей и диммера. Или же с коммутацией диммера и проходного выключателя. Но для маленьких и средних по величине помещений обычно бывает достаточно тех, что рассмотрены выше.

А усложнение обычно прежде всего отражается на правильности подключения проходных или даже проходных и перекрестных выключателей. Но это уже – несколько другая тема.

Как сделать диммер самому

Изначально предстоит определиться с рядом параметров, среди которых мощность, тип размещения, управления. Без этой процедуры работоспособный регулятор получится создать только случайно, что бывает редко.

Далее необходимо приобрести или получить в собственность другим путем симистор, динистор, а также узел, который формирует управляющий импульс, например, взять из ненужного прибора.

Кроме того, понадобится конденсатор и 2 резистора, способные поддерживать определенную ранее мощность. Причем один из них должен быть переменным. Эта особенность позволит менять напряжение тока.

На схеме указано, как пользователь сможет управлять одним источником света с помощью двух регуляторов, установленных в разных частях помещения, что удобно

А когда его значение достигнет максимально возможного для используемого динистора, то он срабатывает и подает необходимый командный импульс. Который направляется на симистор, а далее попадает к лампам или другим электроприборам.

Когда откроется этот силовой ключ зависит от положения органов управления. Так как это могут быть и 220 В, и 40 В, если оно необходимо человеку.

Поскольку умельцы изготавливают в основном накладные регуляторы яркости, то установить его в цепь не составит труда. Так как эта операция ничем не отличается от монтажа традиционного выключателя

Все перечисленные выше элементы конструкции соединяются в одно изделие согласно приложенной схеме с помощью проводов и пайки. Контакты необходимо тщательно изолировать. Так как короткое замыкание — одна из нескольких распространенных причин поломки электрооборудования.

С помощью тестера

Проверка работоспособности симистора мультиметром или тестером основана на знании принципа работы этого устройства. Конечно же, она не даст полной картины состояния детали, так как невозможно определить рабочие характеристики симистора без сборки электрической схемы и проведения дополнительных измерений. Но часто вполне достаточно будет подтвердить или опровергнуть работоспособность полупроводникового перехода и управления им.

Чтобы проверить деталь, необходимо использовать мультиметр в режиме измерения сопротивления, то есть как омметр. Контакты мультиметра присоединяются к рабочим контактам симистора, при этом значение сопротивления должно стремиться к бесконечности, то есть быть очень большим.

После этого соединяется анод с управляющим электродом. Симистор должен открыться и сопротивление должно упасть почти до нуля. Если все так и произошло, скорее всего, симистор работоспособен.

Устройство можно считать неисправным в двух случаях. Если до появления напряжения на контакте управляющего электрода сопротивление симистора ничтожно мало. И второй случай, если при появлении напряжения на контакте управляющего электрода сопротивление прибора не уменьшается.

Плюсы и минусы подключения

Некоторые люди dim любят, в то время как другие не слишком. Однако во многих ситуациях они очень полезны. Диммерные переключатели довольно просты в установке и доступны для бытового потребления. Прежде чем принимать решение об установке диммеров в своём доме, рекомендуется ознакомиться с некоторыми из плюсов и минусов этого варианта освещения. Преимущества установки переключателей:

1. Экономия электроэнергии. Можно сохранить до 25% затрат, при уменьшении света на 25%.
2. Полный контроль над процессом освещения в доме.
3. Автономная работа с дистанционным управлением, что позволяет регулировать освещённость в любой комнате из доступного места в системе «Умный дом».

Недостатки:

1. Сложность установки для неопытных пользователей. Несмотря на то что диммерные переключатели относительно просты, они могут быть непонятными для тех, кто незнаком с электроникой. Самое простое решение этой проблемы — нанять электрика для подключения коммутатора. Хотя это приведёт к увеличению стоимости проекта, но обеспечит его правильное выполнение.
2. Несовместимость с некоторыми осветительными приборами. Рекомендуется провести исследование, чтобы увидеть, будут ли переключатели dim работать с существующим освещением на месте.

Изготовление регулятора яркости

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

Необходимые материалы

Необходимые для сборки материалы и инструменты:

1. Провода перемычки.
2. Печатная плата.
3. IC1: 741 OP AMP.
4. IC2: 741.
5. Клеммы OP AMP разъёмы.
6. R1: 1M.
7. R2: переменная 5 кОм.
8. R3: 2. 2k.
9. R4: 3. 3M.
10. C1: 10V.
11. C2: 10V.
12. D1: 1N4001.
13. D2: D3: D4: Светодиод 3. 5V.
14. S1: переключатель фиксации SPST.
15. S2: мгновенный переключатель.
16. Пластиковый блок проекта.
17. T1: источник питания постоянного тока 6 В 400 мА.
18. Дрель.
19. Паяльник.
20. Кусачки.
21. Плоскогубцы.
22. Отвёртка.

Конструкция и сборка устройства

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

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

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

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

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

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

Как починить поломку

Сейчас поступим следующим образом – рассмотрим основные неисправности диммеров и сразу же предоставим советы по ремонту своими руками.

Если устройство не включает свет, для начала проверьте предохранитель, установленный под декоративной крышкой. При перепадах напряжения он может перегореть, защитив остальные элементы схемы от выхода из строя. Заменить предохранитель не составит труда, тем более, что лидирующие производители диммеров (шнайдер, легранд) в комплекте вкладывают запасной предохранитель, как показано на фото ниже.

Когда диммер не регулирует яркость освещения, не выключается и не включается после перегорания лампочки в светильнике, нужно переходить к более серьезному ремонту, т.к. скорее всего, не работает симистор — сгорел при коротком замыкании. Данный элемент схемы можно постараться самостоятельно заменить, для этого нужен паяльник и соответственно навыки работы с данными инструментом. Также может понадобиться дрель с тоненьким сверлом (далее расскажем для чего). Чтобы можно было отпаять пробитый симистор и припаять новый, нужно снять алюминиевый радиатор с платы, который скорее крепиться заклепкой. Вам необходимо аккуратно высверлить заклепку, после чего отпаять сам симистор и установить точно такой же, но целый. Для всех этих дел рекомендуем использовать самодельную мини дрель и самодельный паяльник.

Если Вы используете светорегулятор с обычными энергосберегающими лампочками, рекомендуем как можно быстрее поменять лампы на специальные, т.к. нельзя использовать неподходящие экономки.

Ну и последнее – если не только диммер не работает, но и обычный клавишный выключатель не включает свет, значит проблема в самой электропроводке. Возможно где-то коротят провода, а возможно проблема в неисправности самой люстры. Тут уже нужно брать мультиметр и прозванивать все участки цепи.

Вот, собственно, и все основные причины неисправности устройства. Надеемся, что теперь Вы знаете, почему не работает светорегулятор и главное – как отремонтировать диммер своими руками! Напоследок хотелось бы отметить, что данные устройства очень чувствительны и в связи с существующими проблемами с перепадами напряжения их использовать без стабилизаторов крайне не рекомендуется!

Также читают:

• Как подключить стабилизатор напряжения
• Как пользоваться мультиметром
• Как отремонтировать выключатель света