Современные диммеры являются наследниками реостата, изобретенного немецким ученым Й. Поггендорфом в девятнадцатом веке. Основная функция реостата заключалась в регулировании напряжения в электрической цепи, изменяя сопротивление. Эта идея легла в основу создания диммеров, которые теперь позволяют более гибко управлять светом в нашем окружении.
Диммер: что это такое — 17 схем с фото разных модулей
Сегодняшние светильники делают возможным не просто включение и выключение света на удалении, но также дают возможность регулировать световой поток ламп таким образом, чтобы он был максимально комфортным для глаз и способствовал экономии электроэнергии. Это особенно актуально в условиях современных энергосберегающих технологий.
Такой функционал значительно упрощает решение различных бытовых задач и повышает статус владельца в глазах окружающих. Однако важно иметь в виду, что весь этот процесс основывается на сложных электронных технологиях, алгоритмы которых требуют тщательной проработки и тестирования.
В данной статье я разверну тему диммеров, объяснив, что они собой представляют и как функционируют 17 различных схем для разнообразных осветительных приборов.
Принцип работы диммера переменного тока: подробное объяснение для новичков
На английском языке слово «dimmer» означает просто регулятор силы тока, который применяют для изменения яркости освещения. Диммеры могут быть встроенными в различные электрические устройства, а также встречаются в отдельных електроинструментах, таких как дрели или перфораторы, где они используются для управления скоростью вращения или яркости ламп.
Принцип работы диммера переменного тока можно проиллюстрировать на примере ламп, использующих разные системы освещения. Самыми простыми и наиболее надежными устройствами для управления освещением являются стандартные реостаты и лабораторные автотрансформаторы (ЛАТП).
Реостат представляет собой мощный резистор, который изготовлен из никелевой проволоки и намотан на угольный круг. Регулируя его положение, можно менять участок сопротивления, тем самым ограничивая ток, поступающий к подключенной лампе.
Автотрансформатор регулирует выходное напряжение, что позволяет сделать тот же процесс более комфортным за счет вращения ручки.
При использовании обоих этих устройств, синусоидальная форма входного и выходного напряжения сохраняется, изменяется лишь его амплитуда, что позволяет обеспечить плавное регулирование.
Тем не менее, реостаты и автотрансформаторы значительно большие по размеру и потребляют много энергии, что делает их непригодными для установки в домашние условия. Таким образом, для оптимизации процесса управления освещением используются более компактные и экономически выгодные решения.
Для лучшего понимания работы диммера стоит рассмотреть схему подключения обычной лампы накаливания, где ток проходит через нить накаливания. Это происходит потому, что сопротивление нити в нагретом состоянии значительно выше, чем в холодном.
На графике видно, что в момент подачи напряжения металл нити накаливания быстро нагревается (это переходная зона), и ток может кратковременно превышать норму до стабилизации. Из-за этого первоначального скачка токов лампы могут перегореть при включении или выключении, когда нить накаливания резко остывает. Аналогично резкие перепады напряжения во время работы также могут привести к повреждению лампы.
Для предотвращения подобных случаев я использую 60-ваттную лампу накаливания, которая уже около десяти лет освещает мою трехрожковую люстру.
Лампы HL1 соединены последовательно с системой зажигания, которая включает выпрямительный мост, тиристор, конденсатор и резистор, что значительно увеличивает надежность работы устройства.
Схема диммера для ламп накаливания на 220В: как работают промышленные модули и самодельные конструкции
Чтобы лучше понять принцип работы диммера переменного тока, стоит взглянуть на диаграмму нормального преобразования синусоидального напряжения, которая демонстрирует трех вариантов подключения: 85%, 50% и 15% от исходного значения.
Пунктирная синяя линия на графике представляет привычную синусоиду, которую я разделил на сегменты:
- Сегмент синего цвета, который обозначает паузы в подаче электроэнергии на подключенную нагрузку;
- Сегменты красного цвета, символизирующие время протекания переменного тока.
Согласно приведенной схеме диммера, чем меньше время подачи электрического напряжения (или наоборот, чем дольше пауза), тем ниже будет мощность диммера. Это означает, что лампа Ильича (лампа накаливания) не будет создавать уменьшенный световой поток пропорционально тому же образом.
Суть работы заключается в том, что, имея высокую инерцию, горячая нить накала может воспринимать попеременное прерывание рабочего тока, воспринимая это как равномерный свет.
Ниже представлена типичная схема простого диммера, использующего тиристор SCR, диодный мост (VD1-4), защитный диод (ZD), переменный резистор и конденсатор.
Благодаря временной задержке на заряд конденсатора эта схема обрезает начальный фронт синусоидальной волны. Этот процесс называют обрезанием первого края.
Диммер, использующий такое же простое управление на основе тиристора, находит широкое применение в управлении лампами накаливания.
Обычно его изготавливают промышленным способом в пластиковом корпусе, который можно установить в стандартную розеточную коробку вместо обычного выключателя. На задней панели устройства расположены терминалы, предназначенные для подключения питания и ответвлений.
Регулировка светового потока осуществляется с помощью регулятора, удобно расположенного на передней панели устройства. Интенсивность освещения устанавливается путем выбора подходящего положения.
Изготавливать диммер для управления лампами самостоятельно достаточно просто. Один из таких вариантов схемы, которую можно собрать с помощью маркированных компонентов, представлен ниже.
Все элементы конструкции можно спаять или смонтировать на печатной плате. Они занимают немного места, но для безопасности собранная инструкция должна быть помещена в прочный диэлектрический корпус. В цепи проекта находится напряжение 220 вольт, которое крайне опасно для человека.
Также при сборке схемы стоит изолировать открытые участки с использованием подручных средств таких как пластик, бумага или изолента.
Виды и их принцип работы
Автоматические диммеры функционируют по принципу рассеивания напряжения по лампе. Это означает, что лишь часть напряжения передается на настольную или настенную лампу, тогда как остальной ток остается внутри диммера. Яркость лампы регулируется в зависимости от подаваемой на нее мощности. Работа лампы подчинена законам прямой пропорциональности: чем выше напряжение, тем ярче свет от источника.
Электрическая сеть ритмично включает и выключает ток, который передается по кабелю с частотой 50 или 60 Герц в одном направлении, а затем в другом. Эти значения зависят от типа источника питания и допущений в местных электрических сетях. Диммер способен изменять направление тока на обратное при пересечении нуля, а также может включать и выключать лампу в момент достижения нуля сигнала. Главное преимущество этого устройства — возможность включения и выключения лампы, а также изменение яркости без появления мерцаний. Процесс отключения и включения диммера происходит каждый раз, когда он доходит до половины фазы, что может случаться 100-120 раз в секунду.
Обычно диммеры строятся с использованием симистора или тиристора в качестве управляющего элемента (в таких брендах как Lizard, Arduino, Viko, Unica). Эти полупроводниковые компоненты используются в электрических цепях. Тиристор работает только в одном направлении, то есть за один цикл он может либо повышать, либо понижать яркость, поэтому для работы системы необходимо как минимум два таких регулятора. В отличие от этого, симистор является двунаправленным полупроводником, что позволяет использовать диммер для различных сегментов фазы.
Схема с таймером служит для определения продолжительности, в течение которой происходит активация. Рабочий режим остается в силе до следующего пересечения нуля, после чего индикатор автоматически выключается. Этот период полураспада электроники характеризуется полутемнотой, после чего контроллер начинает работать в обратном направлении. Небольшая емкость нагрузки фильтрует резкие сигналы, что облегчает плавный и равномерный световой поток.
Некоторые диммеры работают на основе микроконтроллера и аналогового светового выхода. Эти устройства называются цифровыми диммерами, они имеют повышенную надежность, работают бесшумно и полностью независимы.
Диммеры могут быть разнообразными:
- накладными,
- проходными,
- программируемыми (цифровыми),
- двухканальными,
- многоканальными.
Теперь рассмотрим особенности каждого из типов:
- Накладной диммер часто изготавливается с дополнительным реостатом, его размер может быть достаточно малым. Такие устройства чаще всего используют для светодиодных лент RGB;
- Проходные диммеры предназначены для управления освещением в больших помещениях или на открытых пространствах, например в длинных коридорах или на улице;
- Двухканальные и многоканальные диммеры различаются количеством ламп и режимами, которые они могут контролировать;
- Существуют также поворотные (ABB), сенсорные (Makel – Макел, Anam, Ардуино, Сапфир) и кнопочные регуляторы, а также модели с дистанционным управлением. Все они отличаются способами работы: некоторые требуют поворота, другие — нажатия.
Как подключить
Хотя приобрести диммер в настоящее время довольно просто — его цена колеблется в диапазоне 300-700 рублей, — установка его самостоятельно может вызвать трудности. Перед началом установки необходимо проверить, возможно ли установить диммер для конкретной лампы; такие лампы обычно помечаются как «лампы с диммером». Рекомендуется также использовать блок управления от того же производителя, что и лампа или светильник.
Стандартный процесс установки диммера выглядит следующим образом:
- Предположим, что у вас уже установлен выключатель, который нужно заменить диммером. Сначала аккуратно снимите выключатель или розетку, если контроллер будет монтироваться для другого типа электрических приборов (трансформатора, паяльника);
- Следующим шагом следует открутить винты, удерживающие накладку, и вытащить выключатель. Возможно, для его разборки потребуется отсоединить дополнительные крепежи;
- Подключение клавишного выключателя осуществляется с помощью двух проводов: один идет от осветительного прибора, а другой — от питания;
- Для подключения локального кабеля нужно выбрать соответствующее отверстие на диммере, помеченное как «L-in», и соединить его с проводом к лампе, использующим «L-out». Если на проводе есть какие-либо загрязнения, обязательно очистите их перед подключением;
- После этого установите корпус в место, где находился выключатель, и прикрепите колесо потенциометра для включения напряжения;
- Если потребуется расширить диапазон яркости или провести ремонт оборудования, замените диммер, следуя той же процедуре.
Установка и подключение диммерного выключателя для светодиодных, светодиодных торшеров и галогенных ламп производится аналогичным образом. Довольно часто актуальна установка диммера на DIN-рейку, иногда с монтажом непосредственно на кабель (как мини-выключатель лампы).
Часто задаваемые вопросы от читателей
Какой диммер лучше использовать для светодиодной лампы мощностью 5 Вт с диапазоном напряжения 230 В, чтобы обеспечить возможность регулировки яркости? Ответ достаточно прост: если вы планируете подключить только одну светодиодную лампу, вам понадобится модель выключателя с запасом нагрузки не менее 30-50%. Обычно диммеры с регулируемой интенсивностью имеют мощность от 10 Вт — этого достаточно для подключения лампы на 5 Вт.
Однако, когда речь заходит именно о конкретном выключателе, ситуация усложняется, поскольку у диммеров есть параметры совместимости для определенных моделей светодиодов с функцией диммирования. В большинстве случаев в технической документации светильника указывается список совместимых моделей или производителей. С этого следует начинать выбор диммера, так как вопрос не ограничивается исключительно мощностью.
Не всегда потребность в модульном диммере с регулируемой яркостью оправдана. В некоторых случаях более целесообразным может быть использование сенсорного управления или встраивание его в монтажную коробку, чтобы полностью скрыть. Этот выбор зависит от ваших индивидуальных предпочтений, и стоит убедиться в правильной установке диммера относительно освещаемых участков.
Устройство и принцип действия диммера
Давайте подробнее взглянем на устройство диммера и его внутреннее устройство. Какие компоненты входят в состав, и на каком принципе основано его функционирование?
Современные электронные диммеры, как правило, имеют в качестве ключевого элемента кнопку (выключатель), управляемую полупроводниковым транзистором, симистором или тиристором. Большинство из них не создают синусоидальный выходной сигнал, а электронный переключатель каким-либо образом обрезает части синусоиды.
Таким образом, в сети течет ток, имеющий синусоидальную форму. Для изменения яркости лампы необходимо обрезать волну синусоиды. Двунаправленный тиристор прерывает нарастание и спад синусоидальной волны, снижая напряжение для питания лампы.
В зависимости от того, какой нарастающий фронт сигнала обрезается, различают управляемый режим работы:
- регулировка по переднему фронту;
- регулировка по заднему фронту.
Оба метода применимы для управления различными лампами:
- Диммирование светодиодных и галогенных ламп осуществляется с помощью электронных трансформаторов, используя регулировку по заднему фронту;
- Компактные люминесцентные и светодиодные лампы с напряжением 220 В, а также лампы низкого напряжения, регулируются при помощи электромагнитных трансформаторов и с использованием метода по переднему фронту.
Оба метода также подходят для ламп накаливания. В конструкции диммеров предусмотрены механизмы защиты от короткого замыкания и перегрева, так как диммеры способны создавать электромагнитные помехи. Для снижения их уровня используют последовательное подключение дросселей или индуктивно-емкостных фильтров.
Плюсы и минусы применения
Перед покупкой диммера важно трезво оценить необходимость его использования. Порой установка диммера оказывается довольно полезным решением, поскольку данное устройство обладает множеством неоспоримых преимуществ.
- Основное предназначение — изменение яркости света, что само по себе уже вызывает интерес. Есть возможность установить «рабочий» режим, прекрасно подходящий для активной работы, когда необходимо видеть каждую пылинку на столе, и «отпускной», когда свет приглушается, расслабляя глаза и создавая атмосферу уюта.
- Электронная начинка устройства расширяет его возможности, делая управление еще более комфортным. Например, включение и выключение по хлопку, определенной команде или через передачу сигнала через радиоканал или Wi-Fi.
- В отличие от механических переключателей, плавное выключение диммера защищает электрическую цепь от резких скачков тока. Это способствует более долгому сроку службы как самих ламп, так и самого устройства. Регулировка производится плавнее с помощью гораздо более удобного интерфейса, чем обычный регулятор.
- В случае риска ограбления или для создания иллюзии присутствия, можно установить устройство с функцией имитации работы, при котором свет поочередно включается и выключается в различных помещениях.
- Эти технологии придают освещенности в комнате дополнительную гибкость и интересное визуальное решение.
- Существует множество современных моделей диммеров с расширенным диапазоном возможностей.
- Плавное изменение мощности и яркости улучшает общее ощущение освещения в помещении.
Однако наряду с преимуществами, существует и ряд недостатков. Самый ощутимый связан с установкой: для этого иногда приходится переделывать проводку, проведя немного косметического ремонта.
Некоторые устройства могут негативно влиять на чувствительное оборудование из-за возникновения электромагнитных помех.
Более того, большинство диммеров не являются универсальными, то есть они работают только с определенными типами ламп, например, с обычными лампочками мощностью 40 или 60 Вт. Если вам нужно, чтобы светильник работал с наилучшей эффективностью, рекомендуется избегать использования ламп накаливания — предпочтение стоит отдать светодиодным источникам.
В чем различия диммеров?
Если вы хотите использовать выключатель для управления освещением, в первую очередь вам нужно разобраться, что такое диммер и какие ниши он может занимать в вашем доме. Можно ли вообще регулировать яркость всех светодиодных ламп?
В основном диммеры отличаются по следующим характеристикам:
- по типу монтажа;
- по исполнению и способу управления;
- по способу регулировки.
Давайте рассмотрим каждый вид подробнее.
По типу монтажа
Накладные диммеры устанавливаются на поверхностях стен без необходимости сверлить отверстия. Это удобно, когда интерьер не является приоритетом, или в случае установки внешней проводки.
Диммеры для внутреннего монтажа гармонично вписываются в любой интерьер, что делает их популярными для домашних условий.
Еще одним вариантом являются диммеры, специализированные для установки на DIN-рейку. Они могут показаться несколько неудобными, итак же имеют свои особенности. Такие устройства, как правило, управляются дистанционно и скрыты от посторонних глаз на панели управления.
По исполнению
По своей конструкции диммеры разделяются на устройства для светодиодных ламп и ламп накаливания:
- поворотные;
- поворотно-нажимного типа;
- кнопочные;
- сенсорные;
Роторные — это одни из самых простых диммеров для светодиодных ламп, отличающиеся простым управлением и оформлением.
Поворотные диммеры работают аналогично, но при нажатии на кнопку фиксируют яркость, которую задали последним при включении.
Кнопочные выключатели для светодиодных освещений выглядят более технологично и отлично вписываются в домашний интерьер. Они могут представлять собой диммерный выключатель с многофункциональными возможностями.
Сенсорные модели могут принимать различные формы, включая светящиеся круги или плоские моноцветные поверхности, которые могут регулировать напряжение светодиодных ламп.
По способу регулировки
Диммеры также различаются по режимам работы, что имеет значение, особенно для диммеров переменного тока.
Первый тип диммера более распространен и дешев, благодаря простой схемотехнике: это диммер пиковой нагрузки. Давайте рассмотрим принцип его работы и соответствующую схему, а также сравним выходное напряжение такого диммера.
Категории светорегулирующих устройств
Существует множество классификаций регуляторов расхода в зависимости от метода и места их установки, конструктивных особенностей и типов ламп, к которым они подсоединяются. Постоянно появляются новшества, которые значительно увеличивают ассортимент доступных устройств. Рассмотрим наиболее распространенные виды для домашнего использования.
По месту и способу установки
Пользователь, не имеющий опыта в электрике, может воспринимать диммер как замену обычного выключателя. Это действительно так, но существует разнообразие светорегуляторов, выходящее за рамки устройств, которые монтируются на стену.
Существует несколько типов диммеров, которые различаются по внешнему виду, методам подключения и нюансам регулировки:
- модульные устройства, которые устанавливаются в электрощиток на DIN-рейку;
- моноблочные настенные конструкции больше по размеру и имеют держатели для поворотной ручки, кнопки или другие элементы управления;
- приборные (коробочные) модели, которые помещаются в монтажную коробку и подключаются непосредственно к выключателю.
Первые окажутся полезными, когда существующие условия не подходят для установки в распределительной коробке. Вместо нескольких моделей, отвечающих за разные цепи освещения, можно установить многоканальный прибор на счете, который будет обслуживать все линии.
Для этого необходимо убедиться, что у вас есть достаточно места в распределительной панели, так как диммер, как правило, намного меньше по размеру, чем автоматические выключатели.
Общее устройство, управляющее двумя или тремя контурами, идеально подходит в тех случаях, когда совокупная нагрузка на отдельные линии превышает 230-300 Вт, что может привести к перегреву монтажных коробок.
Второй тип является более продвинутой заменой автоматического переключателя. Пластиковый моноблок устанавливается так же, как обычный выключатель. Он имеет цельный корпус, а электронный механизм находиться внутри.
Внешние органы управления представляют собой соединительные клеммы для проводов и, например, ручка для управления. Существует также устройства с сенсорным управлением и дистанционным управлением.
Моноблоки устанавливаются в местах постоянного пользования — возле дверей в гостиные, коридоры, вблизи кроватей или диванов для удобства ночного присмотра.
Третий тип монтируется легче всего и значительно меньше по сравнению с другими. Это небольшая прямоугольная или круглая коробка с удобным соединением для проводов.
Если в помещении есть перегородки, это устройство может быть установлено без необходимости дополнительного оборудования в монтажной коробке, что значительно упрощает работу. Устройства, находящиеся вне зоны доступа для напряжения, могут управляться при помощи пультов дистанционного управления.
Размер встраиваемого диммера позволяет легко установить его в стенную розетку. Сначала подключите диммер к монтажной коробке, затем закрепите его, после чего повторите процесс с корпусом выключателя.
По конструкционным особенностям
Практически все встраиваемые диммеры представляют собой однородные конструкции, в то время как моноблочные модели с внешними панелями управления могут отличаться типом управления: механическим или электронным.
Инструкция по установке диммера
Электрооборудование Legrand уже давно зарекомендовало себя как надежное и долговечное. Теперь давайте детально рассмотрим, как установить диммер от этого известного французского производителя.
Устройство может быть установлено в коробке или просто на стене вместо обычного выключателя, таким образом дополнительная подготовка проводки или места для монтажа не требуется.
Сначала распакуйте устройство, если оно предварительно собрано — разберите его и ознакомьтесь с механизмом подключения. На передней панели устройства находится пластина для установки двух кнопок, одной большой и одной маленькой.
Для облегчения подключения кабелей к устройству каждая клемма имеет маркировку: 1 — входящая фаза, 2 — исходящая фаза, B — для подключения дополнительных электрических устройств (при необходимости).
Схема подключения является обязательной частью инструкции. Важно строго соблюдать все детали подключения, указанные на схеме. Если вы приобрели устройство без схемы подключения, вероятно, это подделка или бракованный продукт.
Зачистите проводи и подключите их к клеммам: белый — к входу, синий — к выходу. Если не планируется подключение других устройств, работа терминала на этом завершается. Затяните крепежные винты на клеммах.
Убедившись, что провода правильно и надежно подключены, установите корпус диммера в монтажную коробку. Затяните два крепежных винта в отверстиях на боковой стороне, но не затягивайте их слишком сильно.
С помощью спиртового уровня отрегулируйте высоту, прижимая его к верхней части корпуса. В качестве инструмента можно использовать любой подходящий механизм, будь то магнит, вода или лазер. После установки в нужное положение, окончательно затяните крепежи.
Последним шагом монтажа остается установка декоративных элементов. Сначала вставьте рамку, нажимая до появления щелчка, затем установите ручки аналогичным образом. Легкими ударами аккуратно прификсируйте фитинги, стараясь не повредить их.
Попробуйте поочередно проверить работу больших и малых кнопок: они должны функционировать свободно. Затем включите лампу, подайте питание и наблюдайте, как она реагирует на взаимодействие.
Производители
Наиболее популярными производителями диммеров являются Schneider Electric, Philips и Legrand. Вне зависимости от того, какое устройство вы собираетесь приобрести, специалисты настоятельно рекомендуют убедиться у продавца в подлинности товара, потребовав у него сопроводительные документы. Часто покупателей интересует продукция производителей Ekola, Feron, Uniel и многие другие, как Gauss, JazzWay, Odeon и Pulsar.
Разные производители предлагают разнообразные модели диммеров, отличающиеся параметрами, указанными выше. Они растут по внешнему виду и стоимости. Перед покупкой стоит определить, какой тип диммера вам необходим. В среднем стоимость диммеров колеблется от 2 до 5 тысяч рублей, в зависимости от производителя и его функций. Тем не менее, также доступны модели с более высокой ценовой категорией.
Принцип «чем дешевле, тем лучше» неэффективен в этом случае. Подбирайте только качественные и проверенные продукты.
Если углубиться в детали продукции наиболее популярных производителей, можно заметить, что французский бренд Legrand известен привлекательным дизайном. Эта компания смогла подобрать цветовые решения, прекрасно сочетающиеся с любым интерьером, даже самым нетрадиционным. Диммеры от Legrand просто устанавливаются и имеют значительный срок службы. В целом продукция отличается высоким качеством и произведена по стандартам ГОСТ. Ассортимент включает кнопочные диммеры, кнопочные светорегуляторы, кнопочные выключатели и диммеры с поворотным управлением.
Как правило, немецкая компания Schneider Electric тщательно подходит к выполнению задач, гарантируя качество. Продукция не имеет брака, характеризуется долговечностью и высокой надежностью. Все диммеры этого производителя легко устанавливаются благодаря продуманному дизайну деталей и направляющим, что дает возможность даже новичкам справляться с установкой.
Makel — это турецкий бренд, на продукцию которого часто обращают внимание люди, заинтересованные в качественных, но недорогих устройствах. Сравнивать данные изделия с европейскими не всегда можно, но цена часто оправдывает уровень качества. Часто продукция Makel выбирается опытными электриками для применения в тех ситуациях, когда нагрузки не слишком велики, поскольку при высокой нагрузке устройства могут достаточно быстро выйти из строя.
Какие выбрать?
Выбор диммера — это непростая задача, так как нужно учитывать множество факторов. Часто комбинируются диммеры и лампы типа GX53 для подвесных потолков. На сегодняшний день существует множество опций, что делает демократичнее поиск идеального решения для любого интерьера.
Важно помнить, что лампочки, не предназначенные для регулировки, при подключении к диммеру сгорят очень быстро (иногда это происходит за считанные секунды).
Диммеры позволяют не только изменять интенсивность света, но и часто адаптируются для смены цвета (например, теплый-холодный или другие оттенки), создавая динамичное освещение. Многие из них работают от 12 вольт. Специалисты говорят, что они могут действовать от стандартной электросети с параметрами 50 Гц, 220 В. В этой ситуации дополнительных устройств или аксессуаров не потребуется.
В конструкции торшеров, как правило, присутствуют следующие элементы:
- рассеиватель, на специальной плате смонтированные светодиоды;
- драйверы, поддерживающие функциональность освещения в соответствии с заданными параметрами;
- система для охлаждения устройства во время работы, резьбовой цоколь типа G, или типа E (например, E14 и E27) или типа MR, а также вентиляционные отверстия для терморегуляции.
