Какие бывают диммеры: разновидности, где используются и как сделать светорегулятор ламп накаливания самому

Светорегуляторы или диммеры сегодня являются если не обязательным, то весьма распространенным атрибутом любого объекта. Изменение освещенности – это не только эстетично и комфортно, но и достаточно экономично в плане потребления электроэнергии. Имея широкий функционал и относительно невысокую стоимость, современные регуляторы легко устанавливаются, а самые простые диммеры для ламп накаливания можно собрать даже своими руками.

Какие бывают и как работают

Практически все существующие на сегодня диммеры являются электронными и работают по одному принципу – фазо-импульсному. Для того чтобы этот принцип понять, необходимо вспомнить, что такое переменный ток. Зависимость величины напряжения в обычной розетке от времени будет выглядеть так:

Осциллограмма переменного напряжения в бытовой розетке

На графике хорошо видно, что величина напряжения постоянно изменяется от 0 до 220 В. Скорость этого изменения постоянна и в нашей стране составляет 50 раз в секунду (50 Гц.). Именно этими импульсами и питается лампа накаливания. Что произойдет, если лампочка будет подключена к сети не постоянно, а лишь на время, отмеченное на следующем графике зеленой штриховкой?

Нагрузка подключается к сети только на половину каждого полупериода сетевого напряжения

Вполне очевидно, что средняя энергия, протекающая через спираль, будет вдвое меньше, а значит, яркость лампы уменьшится. Таким образом, изменяя время и «место» подключения лампочки к синусоиде переменного напряжения, можно изменять рассеиваемую на ней мощность в практически неограниченных пределах – от 0 до 100%:

Ограничение мощности на лампе до 75%, 50% и 25% фазо-импульсным методом

Именно так и делает диммер – вычисляет начало каждого полупериода сетевого напряжения, ждет определенное время и подключает лампу до тех пор, пока текущий полупериод не закончится. Время, которое прибор «ждет», естественно, может регулироваться пользователем. По методу регулировки диммеры различаются на 2 типа:

1. Механические.
2. Электронные.

Оба этих типа, конечно, имеют «электронную» начинку, поскольку никакая механика не сможет подключать нагрузку со скоростью в миллисекунды.

Но вот управление электронным узлом у приборов первого типа механическое – при помощи обычной поворотной ручки. Полностью электронные устройства нередко оснащаются микроконтроллерами и позволяют регулировать освещенность управляющими электрическими сигналами. Это не только удобнее и надежнее (обычная кнопка много долговечнее поворотного реостата), но и позволяет реализовать множество дополнительных функций, основные из которых:

• дистанционное управление, в том числе и беспроводное;
• независимая регулировка из нескольких мест;
• работа по заранее заданной программе;
• автоматическое изменение мощности в зависимости от внешних факторов, к примеру, освещенности на объекте.

Светорегуляторы с механическим, электронным и беспроводным управлением

Как подключить диммер

По сути, практически любой диммер является двухполюсником, а монтаж его не сложнее установки обычного выключателя. Более того, большинство регуляторов даже установочные размеры и крепежные элементы имеют те же. Таким образом, заменить как внутренние, так и накладные выключатели на диммер можно при помощи обычной отвертки, демонтировав первый и установив на его место второй соответствующего типа.

Установить диммер на место обычного выключателя можно при помощи обычной отвертки

Электрическое соединение светорегулятора со светильником тоже несложно и даже не требует изменения проводки – ничего не придется штробить, вырезать или прокладывать. Достаточно просто отсоединить провода от выключателя и подключить к диммеру. При этом прибору абсолютно все равно, какой стороной и в разрыв фазы или нуля он будет установлен. В схеме, приведенной ниже, регулятор установлен в разрыв фазного провода просто из соображений электробезопасности (светильник можно ремонтировать, выключив свет).

Схема подключения диммера к домовой проводке

Несмотря на всю простоту установки светорегулятора, при работах с проводкой необходимо соблюдать технику электробезопасности.

Прежде чем заниматься модернизацией домового освещения, следует обязательно отключить автомат на вводе в квартиру и повесить соответствующую предупреждающую табличку.

Управление лампой из двух мест

Нередко при модернизации объекта возникает желание сделать управление освещением из двух мест. Два проходных выключателя решают задачу включения/выключения, но как быть с плавной регулировкой яркости? Для реализации этой задумки существуют так называемые проходные диммеры. Схема их включения несколько сложнее обычной, но она легко реализуема без привлечения профессионалов:

Схема управления лампой из двух мест при помощи проходных светорегуляторов

Возможно, возникнет ситуация, когда в распоряжении есть проходные диммеры, но нужен обычный. В этом случае совсем необязательно бежать в магазин и тратиться на новую покупку:

Схема использования проходного диммера в качестве обычного

Область применения светорегуляторов

Кроме своего основного назначения – регулировки яркости ламп накаливания, в том числе и галогенных, – приборы могут исполнять роль регуляторов мощности, коими, по сути, и являются. Но в связи с особенностями принципа регулировки, применение диммеров в качестве регуляторов достаточно ограничено. Какой же тип нагрузки может коммутировать классический светорегулятор, а какой нет?

Люминесцентные лампы

Ввиду иного принципа работы управлять яркостью газоразрядных ламп намного сложнее. Но конструкторы современных энергосберегающих ламп частично обошли эту проблему, создав специальный диммируемый балласт. Обычно диапазон регулировки яркости люминесцентных ламп составляет 20-100%, но и этого вполне достаточно. Как отличить диммируемую лампу от обычной — для этого достаточно взглянуть на упаковку. Все лампы, яркость которых можно регулировать, маркируются специальным значком или надписью DIMMABLE (диммируемая):

Яркость этой люминесцентной лампы можно изменять при помощи обычного светорегулятора

К сожалению, найти диммируемую газоразрядную «энергосберегайку» достаточно сложно, но в продаже они есть.

Светодиодные светильники

Здесь картина та же, что и с люминесцентными лампами. Если драйвер питания светодиодов, встроенный в лампу или светильник, предусматривает использование регулятора, то яркость изменять можно. Иначе – нет.

В отличие от газоразрядных, светодиодные диммируемые лампы широко распространены и купить их можно без проблем. Правда, стоимость такой лампы несколько выше, чем обычной.

Диммируемая светодиодная лампа

Нагревательные приборы

Поскольку все нагреватели – устройства инерционные и являются активной нагрузкой, использовать светорегуляторы для регулировки их мощности можно без ограничений. Можно использовать диммер для регулировки температуры жала паяльника, электрокамина, плиты, теплого пола без всяких опасений. Единственное условие – мощность электроприбора не должна превышать максимальной мощности регулятора, которую можно прочитать на корпусе устройства.

Этот регулятор может коммутировать электроприборы мощностью до 450 Вт

Устройства с трансформаторным питанием

Теоретически регулировать напряжение на трансформаторной аппаратуре можно, но при этом сильно падает КПД трансформатора, который может не выдержать тока нагрузки и сгореть. Кроме того, в выходном напряжении трансформаторных источников питания появляется большое количество импульсных и высокочастотных помех, которые сильно влияют на работу электроники и могут сделать ее совершенно неработоспособной. Таким образом, учитывая все риски и неудобства, питание трансформаторов через фазо-импульсные регуляторы можно считать неоправданным и даже опасным, хотя в лабораторных конструкциях и самоделках оно нередко и вопреки рекомендациям профессионалов весьма успешно используется.

Приборы с импульсными блоками

Сегодня подавляющее большинство бытовой электроники имеют так называемые импульсные блоки питания (ИБП). Можно ли питать такие приборы через диммеры? С первого взгляда – можно. Все равно переменное напряжение в «импульснике» сперва превращается в «постоянку», а потом преобразуется.

На практике оказывается, что нельзя, причем категорически. В процессе регулировки диммер выдает огромное количество импульсных выбросов и разночастотных помех. Стандартные фильтры ИБП с ними не справляются, и вся эта «красота» благополучно отправляется на высоковольтный преобразователь, который от привалившего счастья просто сгорает. Кроме того, ни один фазо-импульсный регулятор не предназначен для работы на емкостную нагрузку, коей и является ИБП. В результате мгновенно и однозначно дополнительно выгорает самая дорогая деталь в регуляторе – симистор.

Электрические двигатели

Здесь дело обстоит намного лучше, чем с электроникой. Подключив светорегулятор к коллекторному двигателю, можно весьма успешно изменять его обороты без каких-либо последствий. Кстати, регулятор оборотов обычной электродрели, выполненный в виде нажимной кнопки, по схемотехнике и принципу работы не что иное, как самый настоящий диммер с фазо-импульсным управлением.

Кнопка регулировки оборотов дрели, устроенная так же, как и диммер

Регулятор освещенности своими руками

Собрать простой регулятор освещенности несложно и своими руками. Для этого потребуется всего несколько радиодеталей, минимум знаний по радиотехнике и умение держать в руках паяльник.

Простой диммер для люстры

Несмотря на свою простоту, эта конструкция вполне надежна и позволит регулировать яркость ламп или нагревательных приборов от 0 до 100%. При этом мощность нагрузки может достигать 500 Вт.

Схема диммера для ламп накаливания, где:

• R1 – 500 к;
• R1 – 4.7 к;
• C1 – 0.1 мкФ х 400 В;
• VD1 – DB3;
• VS1 – BT136-600E.

Главным ключевым элементом схемы является симистор BT136-600D, который управляется импульсами с цепочки R1, R2, C1. Работает схема следующим образом. При подключении к сети и при появлении в ней полуволны переменного напряжения начинает заряжаться конденсатор С1. Скорость его зарядки зависит от положения движка переменного резистора R1.

Как только напряжение на конденсаторе достигнет напряжения пробоя динистора VD1, он откроется. Одновременно откроется симистор и останется в таком положении до окончания полуволны. В начале следующей полуволны процесс повторится. Таким образом, при каждой волне сетевого напряжения симистор будет открываться не сразу, а с задержкой, которая будет зависеть от скорости зарядки С1. Чем медленнее заряжается конденсатор, тем позже открывается ключ и соответственно меньшая часть волны проходит на нагрузку.

Вместо симметричного динистора DB3 (используется в газоразрядных «энергосберегайках») можно использовать любой другой на напряжение пробоя 20-40 В. На замену подойдут, к примеру, HT-32, BAT54, STB80NF10T4. Конденсатор С1 должен быть неполярным на рабочее напряжение — не ниже 400 В. Если мощность нагрузки не превышает 150 Вт, то симистор устанавливать на радиатор не нужно.

Регулятор на микросхеме

Благодаря использованию отечественной интегральной микросхемы ГРН-1-220 этот регулятор получился настолько простым, что собрать его сможет практически каждый, имеющий минимальные знания в электрике. Для этой конструкции понадобятся всего два элемента – собственно микросхема и переменный резистор, при помощи которого и регулируют яркость лампы.

Схема регулятора яркости на микросхеме ГРН-1-220

Если светильник имеет мощность более 400 Вт, то в схему можно добавить мощный симистор, к примеру, КУ208Г. При этом суммарная мощность ламп может достигать 1.5 кВт. Важно не забыть поставить сам симистор на небольшой радиатор.

Схема мощного регулятора яркости ламп накаливания 220 В

Эту же схему можно использовать и в качестве регулятора оборотов коллекторного двигателя. Таким образом, собрать диммер самостоятельно вполне реально, главное — сделать все правильно, во избежание нежелательных последствий.