Как подключить диммер своими руками

Как подключить диммер своими руками

Диммер — новомодное название прибора, чаще именуемого у нас светорегулятором и предназначенного для плавного регулирования мощности электроприборов, прежде всего светильников (в английском «dim» означает «затемнять»). Вещь в хозяйстве весьма полезная, но покупать её совсем не обязательно. В том смысле, что любой желающий, хоть раз державший в руках паяльник, может изготовить такой прибор своими руками. Далее мы расскажем, как это делается.

Виды диммеров

Самой простой разновидностью диммеров можно считать любой переменный резистор, например, известный всем ещё со школы реостат. Если включить его последовательно с лампой накаливания, то при изменении положения бегунка её яркость будет меняться. Однако применять такой диммер крайне невыгодно, поскольку он не уменьшает потребляемую мощность, а только «перетягивает» часть её на себя, превращая в тепло.

Виды диммеров

Общий вид диммера

Практичный вариант светорегулятора — автотрансформатор. Вторичная обмотка этого устройства имеет несколько пар выводов, на которых формируется различное выходное напряжение. При подключении нагрузки к той или иной паре она будет работать с различной мощностью.

Диммеры на основе автотрансформаторов имеют ряд преимуществ:

  • потребляют из питающей сети только ту мощность, которая в данный момент необходима;
  • независимо от соотношения входного и выходного напряжений дают на выходе синусоидальный ток практически без искажений;
  • не создают помех.

Но такие приборы имеют сравнительно большие размеры и вес, а для регулировки приходится применять механические переключатели, так что применяются они сегодня только в редких случаях.

К настоящему моменту популярными стали электронные диммеры, собираемые на полупроводниковых элементах. Это компактные, невесомые приборы.

Принцип работы электронного диммера

Регулировка мощности заключается не в преобразовании напряжения, как это происходит в случае с трансформатором: диммер пропускает ток только при определённом его (напряжения) значении. Напомним, что напряжение в сети переменного тока постоянно колеблется по синусоиде от -230 В до +230В.

Виды диммеров

Электронный диммер заводского производства

То есть электронный диммер представляет собой высокочастотный выключатель, который успевает включиться и отключиться в течение каждого полупериода переменного тока. Таким образом, нагрузка оказывается подключённой к сети не всё время, а только в течение некоторой доли полупериода, за счёт чего уменьшается среднее напряжение и мощность электротока.

Очевидно, что ток на выходе электронного диммера имеет уже далеко не синусоидальную характеристику: это скорее некая его переменно-пульсирующая разновидность. Если построить график, часть каждой волны синусоиды будет как бы отсечена.

Важно знать, что такое питание подходит не всем приборам. В тех из них, которым требуется ток с низким коэффициентом гармоник, может перегреваться обмотка, вследствие чего устройство выйдет из строя.

Из бытовых потребителей к данной категории в первую очередь относятся:

  • электродвигатели;
  • приборы с импульсным блоком питания;
  • устройства с трансформаторным питанием: телевизоры, радиоприёмники, люминесцентные светильники с электронным балластом;
  • индукционные трансформаторы галогенных светильников.

Но всё сказанное относится только к самым простым электронным диммерам с классической схемой. Более сложные светорегуляторы, которые к настоящему моменту не только разработаны, но и выпускаются серийно, являются «всеядными» — они могут подключаться к любой нагрузке. Главное — правильно выбрать модель.

Есть у электронных диммеров ещё один недостаток: в самом простом исполнении (такие модели стоят дешевле всего) они являются источником ощутимых электромагнитных помех как в радиочастотном диапазоне, так и в подключённых к ним проводах. В помещении, где установлен светорегулятор, может быть затруднено прослушивание радиоприёмника, возможны нарушения в работе измерительной аппаратуры, а также звукозаписывающей — в виде фона.

Способ устранения существует — нужно усовершенствовать схему, дополнив её фильтром. В этом качестве используются дроссели, они могут быть дополнены конденсаторами (индуктивно-ёмкостный фильтр). Диммеры с фильтрами стоят несколько дороже.

Лампа накаливания, на которую подаётся уменьшенное электронным диммером напряжение, издаёт свистящий звук, едва слышимый, однако хорошо заметный в полной тишине. Чем мощнее лампа, тем интенсивнее будет свист. Дело в том, что своеобразный ток, получаемый на выходе диммера, вызывает в нити накала механические колебания, которые и приводят к появлению такого звука.

Это явление называется магнитострикцией. Она имеет место и при подключении напрямую, то есть без диммера, но в этом случае проявляет себя в гораздо меньшей степени, и слышимых человеком звуков не производит.

Как сделать устройство своими руками

Обычный диммер прост и дёшев в изготовлении, так как для этого требуется небольшое количество вполне доступных радиодеталей. Вот главные из них:

  1. Тиристор: это полупроводниковый элемент, в котором имеется три или больше pn-перехода. К внешним полупроводниковым слоям подключены два управляющих электрода — анод и катод. Подавая на эти электроды управляющий сигнал, можно переводить тиристор в одно из двух состояний — «открыто» (проводимость становится высокой) или «закрыто» (проводимость становится низкой), то есть он работает как электронный выключатель.
    Базовые детали диммера

    Тиристоры

  2. Симистор: полное название этого полупроводникового прибора — симметричный триодный тиристор, то есть он является разновидностью только что описанной группы элементов. Каждый из управляющих электродов симистора одновременно является и анодом, и катодом. Будучи в открытом состоянии, пропускает ток в обоих направлениях (тиристор — только в одном направлении). Для удержания в открытом состоянии не требует постоянной подачи управляющего сигнала. Как и тиристор, симистор играет роль управляемого электронного выключателя (такой элемент часто ещё называют ключом). На основе этих приборов собирается силовая часть схемы диммера.
    Базовые детали диммеров

    Симистор

  3. Динистор: ещё один элемент из полупроводниковых материалов, полное название — двунаправленный диод. По структуре похож на тиристор, только не имеет управляющих электродов. По принципу действия похож на предохранительный клапан: как только напряжение на контактах достигнет порогового значения — открывается. В диммерах такие элементы используются в цепях управления (участвуют в формировании управляющего сигнала).
    Базовые детали диммеров

    Динисторы

  4. Прочие детали — резисторы, диоды, конденсаторы, функции которых всем известны.

Несколько слов стоит сказать о сборке диммера. Наиболее простым является так называемый навесной монтаж, когда все элементы соединяются в единую схему посредством проводов.

Способы сборки диммеров

Так выглядит диммер, собранный навесным способом

Перед пайкой зачищенные жилы отрезка провода, обрезанного до нужной длины, а также «ножки» радиодеталей нужно при помощи паяльника подвергнуть лужению (используется припой и специальный флюс либо канифоль).

Сборка диммера своими руками

Материалы для соединения проводов методом пайки

После пайки все соединения следует обмотать изолентой. Если этого не сделать, при неосторожном контакте или попадании влаги может случиться короткое замыкание.

Более сложный вариант — сборка диммера на самодельной печатной плате.

Способы сборки диммеров

Сборка диммера на печатной плате

Её изготовление требует некоторого навыка, но зато прибор получится миниатюрным и более надёжным. Дорожки на плате, как и жилы проводов при навесном монтаже, необходимо лудить. Процесс пайки также ничем не отличается.

Теперь рассмотрим несколько схем электронных диммеров.

На симисторе

Данный прибор предназначен для подключения к сети с напряжением 220 В. Как видно, кроме симистора и динистора здесь присутствует RC-цепочка. В ней имеется делитель напряжения, состоящий из переменного резистора R1 и постоянного R2.

Схемы диммеров

Схема диммера на симисторе

Схема работает следующим образом:

  1. Пользователь устанавливает сопротивление R1, от которого зависит напряжение в цепи R2 — C1. От этого напряжения, в свою очередь, зависит время зарядки конденсатора C1.
  2. Когда напряжение на нём достигает определённого значения, оно заставляет открыться динистор DB3, который включен в эту же цепь между R2 и C1.
  3. При этом через DB3 подаётся импульс на симистор VS1, тот открывается и пропускает ток в нагрузку. Чем быстрее заряжается C1, тем раньше откроется VS1 и, соответственно, тем более продолжительной будет та часть полупериода, в течение которой ток пропускается к нагрузке. Следовательно, и электрическая мощность будет больше.

Процесс регулирования интенсивности освещения таким диммером отображён на графике:

Диммеры

График регулирования интенсивности освещения

Время, за которое заряд в С1 достигает порога открывания DB3, обозначено через t*.

На тиристорах

Тиристоры хороши тем, что их можно извлечь из старых электроприборов, например, телевизоров. Таким образом, диммер получится практически бесплатным. Вот его схема:

Схемы диммеров

Схема диммера на тиристоре

Тиристоры, в отличие от симисторов, пропускают ток только в одном направлении, поэтому для данного диммера их потребуется два — по одному на каждую полуволну переменного тока. Соответственно, понадобится и два динистора, посредством которых, как и в первой схеме, формируется управляющий импульс.

По принципу действия схема очень похожа на предыдущую:

  1. Положительная полуволна через цепь R5 — R4 — R3 заряжает конденсатор С1.
  2. Как только напряжение на С1 окажется достаточным для открывания динистора V3, он (динистор) пропустит управляющий импульс на электрод тиристора V
  3. V1 откроется и пропустит ток в нагрузку.
  4. При отрицательной полуволне аналогичным образом сработает тиристор V2, в то время как V1 будет закрыт. Заряд конденсатора в этом случае осуществляется через цепь R1 — R2 — R

Конденсаторный светорегулятор

В отличие от первых двух, этот вариант диммера позволяет уменьшить мощность лишь на определённую фиксированную величину, то есть появляется промежуточная ступень яркости светильника. Зато он является очень компактным.

Схемы диммеров

Конденсаторный светорегулятор

Принцип действия предельно прост. Как известно, по цепи, в которую включён конденсатор, может протекать переменный ток, но его мощность будет зависеть от ёмкости конденсатора. Чем быстрее он зарядится (малая ёмкость), тем меньшая доля полуволны успеет пройти по цепи. И наоборот — при большой ёмкости даже вся полуволна сможет выполнить полезную работу.

Следовательно, нужно подобрать конденсатор с нужной ёмкостью и подключить его в цепь так, чтобы можно было направлять ток либо через него (уменьшенная мощность), либо в обход (100-процентная мощность).

Можно включить в цепь ещё один конденсатор с возможностью переключения между ним и первым конденсатором (понадобится 4-позиционный переключатель). Тогда появится дополнительная ступень регулировки мощности.

Конденсаторы можно использовать бумажные, неполярные, в изобилии имеющиеся в старых электроприборах. Ёмкость их подбирается по следующей таблице:

Диммеры

Таблица параметров емкость-напряжение

На микросхеме

Теперь рассмотрим диммер для постоянного тока напряжением 12 В. Такой регулятор удобнее всего собирать на микросхеме КРЕН — интегральном стабилизаторе.

Схемы диммеров

Схема диммера на микросхеме

За счёт применения микросхемы конструкция прибора предельно упрощается, соответственно, объём работ по сборке становится минимальным. К тому же такие диммеры обладают функцией защиты.

Для регулировки мощности, как и в первых двух схемах, используется переменный резистор (на схеме — R2). От его сопротивления зависит величина опорного напряжения на управляющем электроде КРЕН, от которого, в свою очередь, зависит выходное напряжение. Диапазон регулировки весьма широк — от 12 В (100%) до нескольких десятых.

Следует учесть, что микросхема КРЕН довольно сильно греется, из-за чего её приходится оснащать сравнительно большим радиатором. В гораздо меньшей степени этот недостаток проявляется в диммерах, собранных на базе интегрального таймера 555 и управляемого им транзистора КТ819Г (играет роль электронного выключателя подобно тиристору и симистору).

Управляющим сигналом служат короткие ШИМ-импульсы, переключающие транзистор либо в полностью открытое, либо в полностью закрытое положение, так что падение напряжения на нём является наименьшим из возможных. Соответственно, схема получается более экономичной, чем на базе КРЕН, а за счёт применения радиатора меньших размеров — ещё и более компактной.

Выбор готового диммера

Если вы решили приобрести светорегулятор заводского изготовления, обращайте внимание на следующее:

Технические характеристики

Их всего две:

  • напряжение сети;
  • допустимая мощность нагрузки.

К примеру, для люстры с тремя обычными лампами накаливания по 100 Вт подойдёт диммер с характеристиками 230 В / (25 – 400 Вт). Допустимая мощность всегда указывается в виде некоторого диапазона, верхнее значение которого следует принимать с некоторым запасом.

Обратите внимание! За некоторыми китайскими диммерами, например, от компании «Powerman», замечена интересная особенность: на этикетке указывается одно значение мощности, а на корпусе прибора — другое. Причём эти значения могут довольно сильно отличаться, к примеру, на этикетке пишут «600 Вт», а на корпусе — «25 – 400 Вт».

Поэтому при покупке дешёвого импортного диммера не ограничивайтесь изучением информации, приведённой на коробке — обязательно рассмотрите и сам прибор.

Тип нагрузки

Самые простые диммеры предназначены для управления мощностью ламп накаливания и галогенных ламп.

Виды диммеров

Диммер поворотный для ламп накаливания

Более совершенные модели могут работать ещё и с маломощными электродвигателями — обычно через них подключают вентиляторы. Примером может послужить диммер Kopp Dimmat (Германия).

Виды диммеров

Один из представителей линейки светорегуляторов Kopp Dimmat

Также выпускаются диммеры, через которые можно подключать люминесцентные лампы. Если любую из упомянутых нагрузок запитать через простой диммер, то она может выйти из строя.

Важно знать, что к диммеру, предназначенному для подключения, допустим, люминесцентных ламп, можно подключить далеко не каждую такую лампу. На ней должна стоять пометка «диммеруемая» или, что то же самое, «dimable».

Способ управления

По этому признаку светорегуляторы делятся на несколько разновидностей:

С механическим управлением

Это самые простые и дешёвые приборы. Имеют поворотную ручку, поэтому обычно так и называются — поворотные. В качестве примера можно привести отечественную модель «Бэлла С16–65». Поворотные диммеры обладают минимальной функциональностью. Чтобы погасить свет, ручку нужно до щелчка повернуть в крайнее положение, чтобы включить — повернуть в другую сторону на некоторый угол, от которого будет зависеть яркость освещения. Неудобство этого способа управления состоит в отсутствии функции запоминания настроек — яркость освещения при каждом включении приходится настраивать заново.

С электронным управлением

Эти светорегуляторы делятся на клавишные и сенсорные. Есть ещё псевдосенсорные, например, модель Simon 75305–39, клавиши которых нажимаются со столь малым усилием, что почти не отличаются от сенсорной панели.

КЛассификация диммеров по способу управления

Сенсорный диммер для светодиодных ламп

Обычно клавиши и сенсорные панели имеют двоякое действие: при кратковременном нажатии/прикосновении свет включается или выключается, при длительном удержании — меняется яркость освещения. При включении светильника яркость сразу окажется такой же, какая была установлена до выключения, то есть настраивать свет каждый раз заново уже не нужно.

Обратите внимание! Наряду с обычными выпускаются диммеры, которые при включении светильника подают напряжение на него с плавным наращиванием. Считается, что такие светорегуляторы продлевают срок службы ламп.

В качестве примера диммера с сенсорным управлением можно привести модель SM180 марки Eunea Merlin Gerin (Испания). Помимо обычных светильников (лампы накаливания и галогенные на 230 В) через этот регулятор можно подключать низковольтные галогенные светильники с обычным (ферромагнитным) трансформатором.

С дистанционным управлением

Управляющие сигналы могут передаваться как посредством инфракрасного (ИК) излучения, так и при помощи радиочастотного. К примеру, ИК-приёмником оснащена модель Smart Dimmer Pro 21 французской компании Legrand.

Виды диммеров

Модель Smart Dimmer Pro 21

К ней можно подключать:

  • низковольтные галогенные лампы не только с обычными, но и с электронными трансформаторами;
  • люминесцентные светильники с электронными ПРА.

Способность работать с такими нагрузками обусловлена наличием переключателя отсечки фазы по переднему/заднему фронту.

Суммарная мощность — до 500 Вт.

ДУ-пульт может использоваться не только фирменный, но и любой другой с поддержкой кода RC5.

Со звуковым управлением

Эти устройства могут реагировать на хлопки или даже голосовые команды.

Опции

Многие из современных диммеров оснащаются дополнительной клеммой, к которой можно подключить обычные кнопочные выключатели. С их помощью управлять освещением в комнате можно из нескольких мест.

Есть модели, оснащённые таймером, например, упомянутый уже псевдосенсорный диммер Simon 75305–39.

Виды диммеров

Псевдосенсорный диммер Simon 75305–39

По прошествии времени, установленного пользователем, прибор автоматически погасит свет.

Самый широкий набор возможностей предоставляют программируемые диммеры, оснащённые микроконтроллером. Они могут иметь такие функции:

  • имитация присутствия жильцов (автоматическое включение и выключение света с целью ввести в заблуждение квартирных воров, наблюдающих за окнами);
  • управление яркостью в различных режимах, например, мигание с определённой частотой (Strobe);
  • управление несколькими группами светильников (зонами) и запоминание различных сцен освещения для них.

Показательным примером программируемого диммера является система Lutron Grafik EyE (США).

Виды диммеров

Диммер Lutron Grafik EyE

Вот как проявляется её многозонность: пользователь может подключить к системе несколько групп (до 6-ти), например, люстру, настенные светильники и декоративные фонари, а затем задать для них на разные случаи жизни какое-то значение яркости.

К примеру, когда семья собирается за праздничным столом, яркость люстры устанавливается на 70%, а яркость настенных и декоративных источников освещения — на 20%. Для просмотра телевизора настраивается другая сцена: яркость люстры уменьшается до 20%, яркость прочих светильников — увеличивается до 30%.

Настройки всех сцен освещения (их максимальное число — 16) хранятся в памяти системы, так что между ними можно легко переключаться — как быстро, так и плавно (процесс перехода от одной сцены к другой можно растянуть на час).

Системой Grafik EYE можно управлять с помощью пульта ДУ, работать она может только с лампами накаливания.

Максимальная суммарная мощность нагрузки — 2300 Вт, при этом оговаривается и максимум для каждой зоны — не более 800 Вт. Возможности системы можно расширить, подключив к ней усилитель мощности. Тогда предел для каждой зоны возрастёт до 1800 Вт.

Программируемые диммеры выпускаются и в странах СНГ. К примеру, модель «Сапфир 2503» беларусской компании «Ноотехника» поддерживает режим имитации присутствия и имеет таймер, отключающий освещение через 12 ч с момента последнего действия пользователя. Диммер имеет сенсорную панель и может управляться ДУ-пультом. Ток на нагрузку при включении подаётся по нарастающей (что продлевает срок службы ламп).

Полезные советы

Внимательно изучайте паспорт изделия. Некоторые диммеры ощутимо греются, поэтому производители предписывают использовать их с ограничениями. Так, например, светорегулятор Dimmat немецкой компании Kopp не рекомендуется включать с нагрузкой более 300 Вт, если температура в помещении превышает +25С: а ведь максимально допустимая мощность, заявленная в его характеристиках, составляет 400 Вт.

К таким требованиям следует отнестись с особым вниманием, если стена, на которой предполагается закрепить прибор, выполнена из материалов с низкой теплопроводностью, например, дерева или гипсокартона.

Следует знать, что КПД лампочки, «прикрученной» при помощи диммера, сильно снижается. Поэтому в том случае, если вам приходится большую часть времени эксплуатировать лампу в режиме уменьшенной яркости, целесообразнее заменить её на менее мощную и использовать последнюю без диммера.

Самыми «живучими» являются отечественные поворотные диммеры. Так, например, упомянутая уже модель «Бэлла С16–65» способна работать при скачках напряжения от 60 до 285 В.

Во всех современных диммерах установлен плавкий предохранитель, так что есть смысл заранее приобрести хотя бы один запасной.

Обратите внимание! Когда при помощи диммера уменьшается мощность малоинерционного источника света, например, светодиодной ленты или газоразрядной лампы, имеет место стробоскопический эффект. В таком освещении движущиеся или вращающиеся механизмы и инструмент могут показаться неподвижными, что весьма травмоопасно. Поэтому в мастерских и производственных помещениях диммеры следует применять с осторожностью.

Как подключить диммер

В общем случае диммер подключается подобно обычному выключателю, но есть условие: регулятор должен включаться только в разрыв фазы (выключатели можно устанавливать как в фазу, так и в «нуль»).

На практике диммеры часто устанавливают попарно или с выключателями.

Принципиальная схема подключения диммера

Подключение диммеров выполняется подобно выключателям. Оба этих элемента монтируются последовательно с нагрузкой. Диммер можно смело ставить на место обычного выключателя. Для этого надо отключить сетевое питание, отсоединить провода от клемм старого выключателя, а на его место установить светорегулятор. Эта операция упрощается еще и тем, что установочные размеры диммеров соответствуют габаритам простых выключателей.

Подключение диммеров

Принципиальная схема подключения диммера

Подключая диммер в электросети, помните: он должен включаться в разрыв фазового (L), а не нулевого (N) провода.

Схема с выключателем

Такие схемы чрезвычайно удобны: они позволяют управлять интенсивностью освещения из любого места квартиры. В спальне. Например, диммер целесообразно устанавливать рядом с кроватью — в таком случае пользователю не придется покидать теплую постель, чтобы уменьшить или увеличить силу света.

Подключение диммеров

Схема подключения диммера с выключателем

Такую схему уместно применять в системах «умный дом». Эффективное управление светом позволяет выделять отдельные зоны помещения или детали интерьера. Простой выключатель устанавливают возле межкомнатной двери. Им пользуются при входе и выходе из комнаты — когда нужно включить или выключить свет.

Схема установки с двумя светорегуляторами

При необходимости можно обеспечить регулировку силы света с двух точек. в таком случае устанавливают два светорегулятора, а их первые и вторые клеммы соединяют между собой. К третьей клемме любого из диммеров подводят фазовый провод.

Подключение диммеров

Схема подключения с двумя диммерами

Провод на нагрузку идет от третьей клеммы оставшегося светорегулятора. В результате таких манипуляций из распределительной коробки каждого из диммеров должно выходить по три провода.

Включение диммера с двумя проходными выключателями

Принцип действия данной схемы заключается в следующем: один выключатель устанавливается на входе в помещение, второй — на другом конце лестницы или коридора. В этом случае светорегулятор монтируется между выключателем и нагрузкой в фазовый провод.

Подключение диммеров

Схема подключения диммера с двумя проходными выключателями

Между проходными выключателями диммер устанавливать нельзя.

Обратите внимание: если диммер в этой схеме выключен, ни один из проходных выключателей работать не будет.

Подключение диммера к светодиодным лентам и лампам

Если к светодиодной ленте подключить светорегулятор, появится возможность изменять яркость ее свечения. Выбирают диммер по суммарной мощности светодиодных лент.

При реализации данной схемы с одноцветными лентами с диммером соединяют блок питания. Выводы светорегулятора подключают к самой нагрузке, соблюдая при этом полярность тока.

В случае применения светодиодных лент, имеющих каналы RGB, диммер тоже подключают к блоку питания, а его выводы — к контроллеру сигналов.

Мощность светорегулятора в любом из вышеописанных случаев должна на 20–30% превышать расчетную мощность потребления лент.

Обратите внимание: для работы со светодиодными лампами и лентами выпускаются специальные диммеры.

Видео: как заменить выключатель на диммер

Диммеры пользуются большой популярностью, и это побуждает производителей активно развивать эту отрасль приборостроения. К настоящему моменту научились делать регуляторы для любых видов нагрузки, в том числе и для имеющей трансформаторные блоки питания. Но если говорить об обычных лампах накаливания или галогенных на 220 В, то диммер для них представляет собой чрезвычайно простое устройство и его, как мог убедиться читатель, достаточно легко сделать своими руками.