Диммер своими руками – что это такое и как работает, плюсы, принцип действия, виды, варианты схем

Установил новый светодиодный светильник в спальню, и решил расширить его функционал – использовать и в качестве основного прибора освещения, и подсветки одновременно. Для этой цели изготовил для него подходящий по мощности диммер на базе симистора. В этом обзоре расскажу, как сделать простейший диммер своими руками, как он устроен и работает, для чего применяется и каких видов бывает, в чем преимущества его использования, какие плюсы есть у самодельных моделей, какие есть варианты схем и особенности подключения.

Диммер – что это такое, принцип действия, назначение

Приспособление для контроля и регулировки яркости осветительного прибора, называется диммером. Он может входить в состав схемы в качестве элемента электроцепи светильника, либо быть в комплекте с ним, а также продаваться отдельно.

Регулятор мощности выполняет такой ряд функций:

• Снижает и при необходимости повышает мощность свечения лампочки.
• Экономит электроэнергию.
• Позволяет прибору освещения работать в оптимальном режиме, тем самым продлевает срок его службы.

Прежде чем начать разбирать принцип действия устройства, сразу отмечу, что есть 2 типа регуляторов – в зависимости от того, какая лампочка будет применяться – это:

• Изменение показателя напряжения. Метод годится для традиционных лампочек накаливания. Как правило, здесь применяются обычные реостаты.
• Широтно-импульсная модуляция. Технология подходит для современных лед-светильников, и позволяет задавать им мощность от 10 до 100 %.

 

Принцип действия устройств понять несложно. В первом случае напряжение просто плавно снижается, и светильник пропорционально теряет яркость. Кстати, к светодиодам такой прием не подойдет, так как работают они в строго заданном небольшом диапазоне параметров тока. Поэтому они не будет медленно затухать, а просто в какой-то момент полностью погаснут.

По этой причине для современных лед-светильников применяются ШИМ-диммеры. Суть их действия сводится к тому, что ток в них не изменяется, а подается импульсами с прерываниями. И чем дольше длится перерыв в подаче, тем ниже становится яркость лампочки.

Для примера, схема работы диммера на симисторе выглядит следующим образом:

• В самом начале симистор находится в закрытом положении.
• При этом по мере роста напряжения конденсатор заряжается через пару последовательно связанных резисторов.
• Наблюдается сдвиг по фазе (замедление роста напряжения), задаваемый суммой сопротивлений резисторов и величиной емкости – чем больше, тем сильнее сдвиг.
• Зарядка длится, пока не произойдет пробой динистора.
• Далее происходит открытие симистора, ток начинает поступать на нагрузку.

• Открытое положение сохраняется до момента приближения полуволны напряжения к нулю.
• Регулировка мощности, а, следовательно, и силы свечения, производится переменным резистором. С его помощью устанавливается время отпирания динистора и симистора.

Виды

Прежде чем приступать к изготовлению регулятора светимости лампочки, советую узнать, какие они вообще бывают. По способу управления и особенностям конструкции промышленно выпускаемые диммеры бывают следующих видов:

• Механический с поворотной рукояткой. При ее вращении задействуется резистор, изменяющий сопротивление в цепи и ток светильника. Также он может оснащаться выключателем.
• Проводной. В отличие от предыдущего варианта предназначается для установки на кабель прибора освещения, а не на стенку. Работает по тому же принципу.
• Поворотный с надавливанием. Вращение колесика меняет яркость лампочки, а надавливание включает-выключает.

• Клавишный. Внешне похож на стандартные выключатели, однако, надавливание на клавиши приводит к снижению или повышению яркости светильника. Некоторые модели способны управляться через мобильные приложения.
• Сенсорные. Оснащены экраном управления наподобие смартфона.

По способу монтажа регуляторы светимости классифицируются на такие типы:

• Для стандартной установки в стену с декоративной панелью.
• В специальном корпусе для скрытого монтажа в нишу.
• Модульного типа, для крепления на DIN-рейку.
• Подвесной конструкции, для монтажа в кабель для торшеров и настольных ламп.
• Переносного вида, входящий в комплект вилки с розеткой.

По механизму и технологии управления диммеры бывают стационарными, инфракрасными и радиоуправляемыми. При этом в зависимости от типа регулятора и разновидности светильника существуют следующие варианты монтажа:

• Вместо выключателя. Выбирается при модернизации системы освещения – когда вместо лампочек накаливания ставится лед-элемент. Может оснащаться обычным пультом.
• В цепи перед драйвером светодиода. Управляется дистанционно в рамках помещения через пульт с инфракрасным наведением.

• Установка радио-диммера в любом заданном месте дома. Оснащается пультом с возможностью включения-выключения с любой точки в рамках радиуса действия, в том числе с придомовой территории.
• Монтаж стандартно, скрытно, в кабель с механическим или сенсорным управлением. Может управляться через Wi-Fi-соединением посредством мобильника.

Преимущества применения, плюсы самоделок

Промышленно изготавливаемые регуляторы яркости свечения, хотя и позволяют получить ощутимую экономию электроэнергии и повысить комфортность эксплуатации светильников, тем не менее, не всегда отвечают запросам пользователей. Стандартную схему диммера всегда можно улучшить по следующему ряду характеристик:

• Подогнать под нужный размер для установки в конкретном месте.
• Улучшить эстетические качества наружной панели.
• Усовершенствовать систему управления.
• Добавить возможность переключения цветов и проч.

При желании и наличия опыта по сборке радиосхем изготовить регулятор не так уж сложно. Понадобятся только радиокомпоненты и паяльник.

Отмечу следующие плюсы применения диммера, которые удается получить при его внедрении в домашнюю систему освещения:

• Снижение энергопотребления, экономия средств на бытовые расходы.
• Совмещение функций сразу нескольких приборов в одном светильнике, одну и ту же лампочку можно использовать и как общее освещение, и как ночную подсветку и т. д.
• Создание световых эффектов, светомузыки, мерцания в заданном ритме.
• Работа в режиме «охранного присутствия» – когда никого нет дома, лампочки будут включаться и выключаться по расписанию.
• Управление отдельными светильниками и всей системы на расстоянии с помощью радио- и инфракрасных пультов.
• Включение и выключение осветительных приборов с нескольких мест.

Кроме того, регулятор мощности можно подключить к другим приборам в доме, и управлять ими на расстоянии.

Варианты схем

Далее приведу самые распространенные в быту схемы сборки и установки регуляторов яркости для светильника. Это, прежде всего, такие варианты:

• для ламп накаливания;
• для светодиодных светильников.

Разберем детально их особенности.

Для лампочек накаливания

В теории для регулировки яркости обычной лампочки достаточно в цепочку последовательно включить потенциометр или реостат. Однако, хотя добиться уменьшения светимости и можно таким путем, но сэкономить не получится. Так как энергия все равно будет затрачиваться и просто рассеиваться в окружающее пространство.

Поэтому чаще всего применяется симисторная схема на пульсирующем токе. Как я уже объяснял выше, электричество подается с перерывами, и чем короче в потоке периоды подачи тока, тем тусклее будет гореть свет. Именно такой вариант использует большая часть производителей диммеров.

Принцип действия схемы такой:

• В период начала полуволны начинается зарядка конденсатора С1.
• Быстрота увеличения напряжения на нем при этом задается потенциометром R1.
• По мере достижения уровня номинала динистора VS2, возникает короткий импульсный ток.
• Он в свою очередь открывает симистор VS1, и на лампочку начинает поступать питание.
• Далее, когда напряжение падает до нуля, симистор опять запирается, и алгоритм повторяется, когда образуется отрицательная полуволна.

Таким образом, повышая сопротивление потенциометра, мы увеличиваем время зарядки кондера и открывания симистора. То есть чем больше сопротивление, тем короче импульсы тока и тем тусклее будет горечь светильник, и наоборот.

Отмечу также, что при выборе компонентов схемы следует учитывать максимально возможное амплитудное напряжение. В стандартной бытовой сети на 220 вольт оно достигает порядка 310 В.

Монтируется такой регулятор яркости очень просто – внедряется в питающие провода светильника.

Для светодиодов

Предназначенные для вкручивания в обычный патрон в сети 220 вольт лед-лампочки оснащены драйверами. Задача этого элемента – стабилизировать ток. Это необходимо для нормальной и стабильной работы кристаллов.

А если вспомнить, на чем основан принцип диммирования, то станет понятно, что регулировать привычным способом такую лампочку не получится. Драйвер просто будет компенсировать все изменения электрической сети и светодиод не изменит яркости.

Видео-пример изготовления диммера на симисторе:

Эта проблема давно известна, поэтому производители выпускают 2 типа светодиодных лампочек – диммируемые и недиммируемые. Рассмотренный выше вариант относится ко 2-му типу. Однако, светильники 1-го вида не очень распространены и, кроме того, отличаются более высокой стоимостью. На них стоит специальный драйвер, позволяющий снижать и повышать входной ток.

Также есть лед-светильники 3-го типа – оснащаемые токоограничительным резистором. К ним относятся все светодиодные ленты. Отличаются они следующими особенностями:

• Поддаются регулировке мощности свечения.
• Не имеют возможности подключения к сети переменного тока.

Как вариант, лед-светильник можно запитываться сразу от источника постоянного тока. Тогда для регулировки потребуется простейшая ШИМ-схема.

Видео-инструкция по сборке регулятора мощности: https://youtu.be/LDoONVWoYEs

Однако чаще всего светодиодные лампы и ленты подключаются от сети 220 В, и потому, чтобы изготовить диммер своими руками, понадобится специальная микросхема типа NE555 (КР1006ВИ1). Ток из такого регулятора подается заданной частоты и амплитуды, но при этом с изменяемой продолжительностью периодов.

При подборе компонентов следует учесть такие особенности:

• За частоту импульсов в схеме отвечают резисторы и конденсатор – R1, R2, C1.
• Чтобы лед-лампочки не мерцали, частота должна быть от 0,2 кГц до нескольких кГц.
• Транзистор должен соответствовать мощности потребителя.
• При наличии в цепи IRF7413 регулятор справится с нагрузкой до 13 А. Однако, для отвода тепла потребуется установить радиатор.
• Напряжение лед-светильника не будет выше рабочего номинала схемы. Для NE555 – это в пределах 5-18 вольт.

Отмечу, что подключить диммер к лед-ленте можно 2-мя способами. Если установить его перед драйвером питания, удастся регулировать только общую яркость. Если монтировать по регулятору на каждый отрезок ленты, но после источника, то появится возможность управления светом по зонам.

Видео о том, как сделать своими руками диммер: https://youtu.be/5wvkDbkmfQs

Особенности подключения вместо выключателя

Подключить изготовленный диммер вместо выключателя можно 2-мя способами:

• По типу классического выключателя.

Регулятор ставится на место выключателя света. При этом заземляющая жила и нейтраль идут на прибор освещения, а фаза подключается через разрыв в устройство.

Способ годится, когда требуется установить регулировку светильника или группы светильников с одного места.

• В качестве 2-х проходных переключателей.

Когда требуется подключить пару проходных регуляторов, то коммутирующей коробки отводится по 3 проводника на каждый из них. Первые 2 клеммы предназначаются для соединения самих регуляторов.

Далее один из незанятых контактов подсоединяется к фазе, другой к прибору освещения. После этого устройства проверяются на исправность.

Видео-обзор сборки простейшего диммера: https://youtu.be/rBLteoOXPQo

Коротко о главном

Диммер позволяет изменять яркость бытового прибора освещения. При этом он снижает расход электроэнергии и продлевает срок службы лампочки. Работает устройство по 2-м механизмам – изменения напряжения и широтно-импульсной модуляции.

В 1-ом случае при падении напряжения светильник пропорционально затухает, во 2-ом – изменение яркости происходит благодаря увеличению продолжительности периода между импульсами тока. 1-ый годится только для лампы накала, 2-ой подходит для любого светильника, в том числе светодиодного.

Чаще всего регуляторы изготавливают на симисторе. Его принцип действия основан на медленной зарядке конденсатора, его пробое и закрытии на определенное время. Классифицируются диммеры по ряду признаков – конструкции и особенностям управления, способу монтажа, механизму и технологии управления и особенностям установки.

Самодельные варианты отличаются от заводских более подходящими размерами и функционалом для конкретного применения и рядом других плюсов. Использование диммера в системе освещения позволяет экономить электроэнергию, создавать световые эффекты, управлять на расстоянии, выполнять охранную функцию.

Чаще всего применяются 2 схемы диммеров:

• для лампочек накала;
• для светодиодных светильников.

В каждом варианте есть свои плюсы, минусы и особенности подключения.