Плавное включение и выключение нагрузки

Плавное включение ламп накаливания (cхемы, устройство)

Плавное включение и выключение нагрузки

Лампы накаливания светят около 1000 часов, но если их часто включают и выключают – срок службы становится еще ниже. Продлить срок службы можно, установив устройство плавного включения ламп накаливания, а описанный метод подходит и для защиты галогеновых ламп.

Причины преждевременного перегорания

Лампы накаливания – старый источник света, его конструкция предельно проста – в герметичной стеклянной колбе установлена спираль из вольфрама, когда через нее течет ток, она нагревается и начинает светиться.

Однако такая простота не значит долговечность и надежность. Их срок службы порядка 1000 часов, а часто и того меньше. Причиной перегорания могут стать:

  • скачки напряжения в питающей сети;
  • частые включения и выключения;
  • другие причины типа перепадов температуры, механических повреждений и вибраций.

В этой статье мы рассмотрим, как минимизировать вред от частых включений лампы. Когда лампочка выключена, ее спираль холодная. Ее сопротивление в 10 раз ниже, чем у горячей спирали. Основным режимом работы является горячее состояние лампы. Из закона Ома известно, что ток зависит от сопротивления, чем оно ниже, тем выше ток.

Когда вы включаете лампу, через холодную спираль протекает большой ток, но по мере ее нагрева он начинает снижаться. Первоначальный высокий ток оказывает разрушительное воздействие на спираль. Для того чтобы этого избежать нужно организовать плавное включение ламп накаливания.

Диммер для плавного включения

Принцип работы

Чтобы ограничить ток включения лампы накаливания можно понизить начальное напряжение и постепенно повысить его до номинальной величины. Для этого используют устройство плавного включения ламп накаливания.

Прибор включается в разрыв питающего провода между выключателем и светильником. Когда вы подаете напряжение, в первый момент времени оно близко к нулю, схема плавного розжига постепенно повышает его. Обычно они собраны по схеме фазоимпульсного регулятора на тиристорах, симисторе или полевых транзисторах.

Скорость нарастания напряжения зависит от схемотехники устройства, обычно 2–3 секунды от 0 до 220 В.

Основной характеристикой блока защиты является допустимая мощность подключенной нагрузки. Обычно лежит в пределах 100–1500 Вт.

Готовые решения

Блоки защиты для светильников продаются практически в каждом магазине бытовых и электротоваров. Такой блок может называться иначе, чем было сказано выше, например: «Устройство защиты галогеновых ламп и ламп накаливания» или другое подобное название. Как уже отмечалось, при покупке, главное, на что следует обратить внимание – это мощность блока розжига.

Широкую линейку таких устройств выпускают под торговой маркой «Гранит».

Предложение от «Гранит»

Есть и миниатюрные блоки Navigator их можно удобно спрятать в распредкоробку, если она не набита проводами доверху. Также поместится внутрь большинства светильников, например, в основание настольной лампы, или между потолком и люстрой, если есть такая возможность.

Компактный блок защиты

Схемы

Так как устройство плавного включения ламп накаливания и галогенных ламп не представляет особой сложности с точки зрения схемотехники, его можно собрать своими руками. Процесс сборки может быть осуществлен:

  • навесным монтажом;
  • на макетной плате;
  • на печатной плате.

И зависит от ваших навыков и возможностей самым надежным будет вариант на печатной плате, от навесного монтажа в этом случае лучше держаться подальше, если вы не владеете особенностями такого монтажа в цепях 220 В.

Плавное включение ламп 220 В: схема на тиристоре

Схема первая представлена на рисунке ниже. Основным ее функциональным элементом является тиристор, включенный в плечах диодного моста. Номиналы всех элементов подписаны.

Если использовать ее в качестве плавного розжига для торшера, настольной лампы или другого переносного светильника – удобно заключить ее в корпус, подойдет распредкоробка для наружного монтажа. На выходе установить розетку для подключения светильника. По сути – это обычный диммер, и плавного пуска как такового здесь нет.

Вы просто поворачиваете ручку потенциометра, плавно увеличивая напряжение на лампе. Кстати, такая приставка подойдет и для регулировки мощности паяльника или других электроприборов (плиты, коллекторного двигателя и т. д.).

Вариант реализации схемы

Плавное включение ламп 220 В: схема на симисторе

Можно уменьшить количество деталей и собрать такую же схему, которая установлена в фирменные блоки защиты. Она изображена на рисунке ниже.

Схема с симистором

Чем больше постоянная времени R2С1 цепочки, тем дольше происходит розжиг. Для увеличения времени нужно увеличить емкость C1, обратите внимание – это полярный или электролитический конденсатор. Конденсатор C2 должен выдерживать напряжение не менее 400 В – это неполярный конденсатор.

Чтобы увеличить мощность подключенных ламп – измените симистор VS1 на любой подходящий по току к вашей нагрузке.

Дроссель L1 – это фильтрующий элемент, он нужен для уменьшения помех в сети от включения симистора. Его использовать необязательно, на работу схемы не влияет.

Когда включается SA1 (выключатель), ток начинает течь через лампу, дроссель и конденсатор С2. За счет реактивного сопротивления конденсатора, ток через лампу течет маленький. Когда напряжение до которого зарядится С1 достигнет порога открытия симистора – ток потечет через него, лампа включится в полный накал.

Плавное включение ламп 220 В: схема на ИМС КР1182ПМ1

Есть вариант и плавного включения с помощью микросхемы КР1182ПМ1, она обеспечивает плавный пуск ламп и другой нагрузки мощностью до 150 Вт. Подробное описание этой микросхемы вы найдете здесь:

Схема

а ниже изображена схема устройства, она предельно проста:

Простая схема

Или вот ее модернизированный вариант для включения мощной нагрузки:

Проработанная схема

Дополнительно установлен тиристор BTA 16–600, он рассчитан на ток до 16 А и напряжение до 600 В, это видно из маркировки, но можно взять и любой другой. Таким образом, вы можете включать нагрузку мощностью до 3,5 кВт.

Плавное включение ламп 12 В

Часто для точечных светильников используются лампы с напряжением 12 В. Для преобразования 220 в 12 В в настоящее время используют электронные трансформаторы. Тогда устройство плавного включения нужно подключать в разрыв питающего провода электронного трансформатора.

Плавное включение ламп в автомобиле

Если стоит задача организовать плавное включение автомобильных ламп 12 V, то здесь такие схемы не подойдут. В электроцепи автомобиля используется напряжение 24 или 12 V постоянного тока. Здесь можно применить линейные или импульсные схемы так называемые ШИМ-регуляторы.

Простейшим вариантом будет использование двухступенчатой схемы включения.

Двухступенчатая схема включение

Эта схема устанавливается параллельно включаемым лампам. Сначала ток течет через резистор, а лампы горят тускло. Через небольшое время, порядка полсекунды, включается реле, и ток течет через его силовые контакты, они в свою очередь шунтируют резистор и лампы зажигаются на полную яркость.

Номинал резистора от 0,1 до 0,5 Ом, он должен быть большой мощности – около 5 Вт, например, в керамическом корпусе.

Второй вариант – собрать импульсный блок для плавного розжига. Его схема сложнее:

Более сложный для реализации вариант

Список компонентов:

  • R1=2 k.
  • R2=36 k.
  • R3=0,22.
  • R4=180.
  • R5, 7=2,7 k.
  • R6=1 M.
  • C1=100 n.
  • C2=22×25 B.
  • C3=1500 p.
  • C4=22×50 B.
  • C5=2 мкф.
  1. Микросхема MC34063A или МС34063А, или КР1156ЕУ5.
  2. Полевой транзистор IRF1405 (или любой N-канальный с похожими параметрами: IRF3205, IRF3808, IRFP4004, IRFP3206, IRFP3077).
  3. Дроссель 100 мкГн, на ток не менее 500 мА.
  4. Светодиоды.
  5. Диоды 1N5819.

Время включения регулируется цепью R6C5. Увеличьте емкость, чтобы увеличить время.

Если вам сложно сделать такую схему, можете купить готовую сборку, типа автоконтроллера ЭКСЭ-2А-1 (25 А/IP54) или любой другой подходящий. В конкретно этой модели есть 2 канала, под каждую фару, 8 программ работы. Он основан на микроконтроллере PIC.

Готовое решение без лишних хлопот

Подводим итоги

Плавное включение галогенных ламп и ламп накаливания значительно продлевает их срок службы – до 5–7 раз. С другой стороны – добавление в схему лишних элементов снижает ее надежность. В любом случае стоит попробовать использовать блоки плавного розжига независимо идет речь о лампах для домашних светильников или автомобильных.

Источник: https://LampaExpert.ru/vidy-i-tipy-lamp/nakalivaniya/chto-takoe-plavnoe-vklyuchenie-dlya-chego-ono-nuzhno

Плавное включение и выключение светодиодов: схемы розжига

Плавное включение и выключение нагрузки

В некоторых случаях требуется реализовать схему плавного включения или выключения светодиода (LED). Особенно востребовано данное решение в организации дизайнерских решениях.

Для осуществления задуманного есть два пути решения. Первый – покупка готового блока розжига в магазине. Второй – изготовление блока своими руками.

В рамках статьи выясним, почему стоит прибегнуть ко второму варианту, а также разберем самые популярные схемы.

Покупать или делать самому?

Если нужно срочно или нет желания и времени собирать блок плавного включения светодиодов своими руками, то можно и купить готовое устройство в магазине. Единственный минус – цена. Стоимость некоторых изделий, в зависимости от параметров и производителя, может превышать в несколько раз себестоимости устройства сделанного своими руками.

Если есть время и особенно желание, то стоит обратить внимание на давно разработанные и проверенные временем схемы плавного включения и выключения светодиодов.

Что нужно

Для того, чтобы собрать схему плавного розжига светодиодов в первую очередь потребуется небольшой набор радиолюбителя, как навыков, так и инструментов:

  • паяльник и припой;
  • текстолит для платы;
  • корпус будущего устройства;
  • набор полупроводниковых приборов (резисторы, транзисторы, конденсаторы, светодиоды, диоды и т.д.);
  • желание и время;

Как видно из списка, ничего особенного и сложного не требуется.

Основа основ плавного включения

Давайте начнем с элементарных вещей и вспомним, что такое RC – цепь и как она связана с плавным розжигом и затуханием светодиода. Посмотрите на схему.

В ее состав входит всего три компонента:

  • R – резистор;
  • C – конденсатор;
  • HL1 – подсветка (светодиод).

Два первых компонента и составляют RC – цепь (произведение сопротивления и емкости). От увеличения сопротивления R и емкости конденсатора C увеличивается время розжига LED. При уменьшении, наоборот.

Мы не будем углубляться в основы электроники и рассматривать, как протекают физические процессы (точнее ток) в данной схеме. Достаточно знать, что она лежит в основе работы всех устройств плавного розжига и затухания.

Рассмотренный принцип RC – задержки лежит в основе всех решений плавного включения и выключения светодиодов.

Схемы плавного включения и выключения светодиодов

Разбирать громоздкие схемы не имеет смысла, т.к. для решения большинства задач справляются простые устройства, работающие на элементарных схемах. Рассмотрим одну из таких схем плавного включения и выключения светодиодов. Несмотря на простоту, она имеет ряд плюсов, высокую надежность и низкую себестоимость.

Состоит из следующих деталей:

  • VT1 – полевой транзистор IRF540;
  • C1 – конденсатор емкостью 220 mF и напряжением 16V;
  • R1, R2, R3 – резисторы номиналом 10, 22, 40 kOm соответственно;
  • LED – светодиод.

Работает от напряжения 12 Вольт по следующему алгоритму:

  1. При включении схемы в цепь питания через R2 протекает ток.
  2. В это время C1 набирает емкость (заряжается), что обеспечивает постепенное открытие полевика VT
  3. Возрастающий ток на затворе (вывод 1) протекает через R1, и заставляет постепенно открываться сток полевика VT
  4. Ток уходит на исток все того же полевика VT1 и далее на LED.
  5. Светодиод постепенно усиливает излучение света.

Затухание светодиода происходит при снятии питания. Принцип обратный. После отключения питания, конденсатор C1 начинает постепенно отдавать свою емкость на сопротивления R1 и R2.

Скорость разряда, а тем самым и скорость плавного затухания светодиода, может регулироваться номиналом сопротивления R3. Поэкспериментируйте, чтобы понять, как номинал влияет на быстроту розжига и затухания LED. Принцип следующий – выше сопротивление, медленнее затухание, и наоборот.

Главный элемент – это полевой n-канальный MOSFET транзистор IRF540, все остальные полупроводниковые приборы играют вспомогательную роль (обвязка). Стоит отметить его важные характеристики:

  • ток стока: до 23 Ампер;
  • полярность: n;
  • напряжение сток – исток: 100 Вольт.

Более детальную информацию, в том числе и ВАХ, можно найти на сайте производителя в datasheet.

Доработанный вариант с возможностью настройки времени

Рассмотренный выше вариант предполагает использование устройства без возможности регулировки времени розжига и затухания LED. А иногда это необходимо. Для реализации всего лишь нужно дополнить схему несколькими элементами, а именно R4, R5 – регулируемые сопротивления. Они предназначены для реализации функции подстройки времени полного включения и выключения нагрузки.

Рассмотренные схемы плавного розжига и затухания отлично подойдут для реализации дизайнерской подсветки в автомобиле (багажник, двери, область ног передних пассажиров).

Еще одна популярная схема

Вторая самая популярная схема плавного включения и выключения светодиодов очень похожа на две рассмотренные, но сильно отличаются по принципу работы. Управление включением происходит по минусу.

Широкое применение схемы нашли в тех местах, где одна часть контактов замыкается по минусу, а другая по плюсу.

Отличия схемы от рассмотренных ранее. Главное отличие – это другой транзистор. Полевик обязательно нужно заменить на p – канальный (маркировка указана на схеме ниже). Нужно «перевернуть» конденсатор, теперь плюс кондера пойдет на исток транзистора. Не забывайте, доработанный вариант имеет питание с обратной полярностью.

Для углубленного понимания всего происходящего в рассмотренных вариантах предлагаем посмотреть интересное видео, автор которого, при помощи программы проектировки электронных схем, постепенно показывает принцип работы плавного включения и выключения светодиода на разных вариантах. Внимательно посмотрев видео, Вы поймете почему обязательно нужно использовать транзистор.

Вывод

Рассмотренные решения являются самыми популярными и востребованными.

В сети интернет, на формуах ведутся большие дискуссии по поводу простоты и малой функциональности данных схем, однако практика показала, что в быту их функционала хватает сполна.

Большой плюс рассмотренных решений включения и выключения светодиодов – это простота изготовления и низкая себестоимость. Для разработки готового решения уйдет не более 3-7 часов.

Источник: http://ledno.ru/svetodiody/samodelki/plavnoe-vklyuchenie-vyklyuchenie-led.html

Плавное включение ламп накаливания 220В

Плавное включение и выключение нагрузки

> Лампы электрические > Плавное включение ламп накаливания 220В

Лампы накаливания до сих пор остаются популярными, благодаря низкой цене. Они широко применяются во вспомогательных помещениях, где требуется частое переключение света.

Устройства постоянно развиваются, в последнее время стали часто применять галогенную лампу. Чтобы увеличить их срок эксплуатации и уменьшить энергопотребление, применяют плавное включение ламп накаливания.

Для этого подаваемое напряжение должно плавно возрастать в течение короткого промежутка времени.

Плавное включение лампы накаливания

У холодной спирали электрическое сопротивление в 10 раз ниже по сравнению с разогретой. В результате при зажигании лампочки на 100 Вт ток достигает 8 А. Не всегда нужна высокая яркость свечения тела накала. Поэтому возникла необходимость создать устройства плавного включения.

Принцип действия

Для равномерного нарастания подаваемого напряжения достаточно, чтобы фазовый угол увеличивался всего за несколько секунд. Бросок тока сглаживается, и спирали плавно разогреваются. На рисунке ниже приведена одна из простейших защитных схем.

Схема устройства защиты от перегорания галогенных ламп и накаливания на тиристоре

При включении отрицательная полуволна подается на лампу через диод (VD2), питание составляет всего половину напряжения. В положительный полупериод конденсатор (С1) заряжается. Когда величина напряжения на нем поднимется до величины открывания тиристора (VS1), на лампу подается напряжение сети полностью, и пуск завершается свечением в полный накал.

Схема устройства защиты от перегорания лампы на симисторе

Схема на рисунке выше работает на симисторе, пропускающем ток в обоих направлениях. При включении лампы отрицательный ток проходит через диод (VD1) и резистор (R1) на электрод управления симистора.

Тот открывается и пропускает одну половину полупериодов.

В течение нескольких секунд заряжается конденсатор (С1), после чего происходит открытие положительных полупериодов, и на лампу полностью подается напряжение сети.

Устройство на микросхеме КР1182ПМ1 позволяет производить пуск лампы с плавным наращиванием напряжения от 5 В до 220 В.

Схема устройства: пуск ламп накаливания или галогенных с фазовым регулированием

Микросхема (DA1) состоит из двух тиристоров. Развязка между силовой частью и схемой управления производится симистором (VS1). Напряжение в схеме управления не превышает 12 В. К его управляющему электроду сигнал подается с вывода 1 фазового регулятора (DA1) через резистор (R1). Пуск схемы происходит при размыкании контактов (SA1). При этом конденсатор (С3) начинает заряжаться.

От него начинает работать микросхема, повышая ток, проходящий к управляющему электроду симистора. Он начинает постепенно открываться, увеличивая напряжение на лампе накаливания (EL1). Временная выдержка на ее загорание определяется величиной емкости конденсатора (С3).

Слишком большую ее делать не следует, поскольку при частых переключениях схема не будет успевать подготавливаться к новому запуску.

При замыкании вручную контактов (SA1) начинается разрядка конденсатора на резистор (R2) и плавное отключение лампы. Время ее включения изменяется с 1 до 10 сек при соответствующем изменении емкости (С3) от 47 мкф до 470 мкф. Время гашения лампы определяется величиной сопротивления (R2).

Схема защищена от помех резистором (R4) и конденсатором (С4). Печатная плата со всеми деталями помещается на задних клеммах выключателя и устанавливается вместе с ним в коробку.

Пуск лампы происходит при отключении выключателя. Для подсветки и индикации напряжения установлена лампа тлеющего разряда (HL1).

Устройства плавного включения (УПВЛ)

Диммер 220В для светодиодных ламп и светильников

Моделей выпускается много, они различаются по функциям, цене и качеству.

УПВЛ, которое можно приобрести в магазине, подключается последовательно к лампе на 220 В. Схема и внешний вид показаны на рисунке ниже.

Если напряжение питания светильников составляет 12 В или 24 В, устройство подключается перед понижающим трансформатором последовательно к первичной обмотке.

Схема работы УПВЛ для плавного включения ламп на 220 В

Устройство должно соответствовать подключаемой нагрузке с небольшим запасом. Для этого подсчитывается количество ламп и их общая мощность.

Из-за небольших габаритов УПВЛ помещается под колпаком люстры, в подрозетнике или в соединительной коробке.

Устройство «Гранит»

Особенностью устройства является то, что оно дополнительно защищает светильники от скачков напряжения в домашней сети. Характеристики «Гранита» следующие:

  • номинальное напряжение – 175-265 В;
  • температурный диапазон – от -200С до +400С;
  • номинальная мощность –от 150 до 3000 Вт.

Подключение прибора производится также последовательно со светильником и выключателем. Устройство помещается вместе с выключателем в монтажной коробке, если его мощность позволяет. Также его устанавливают под крышкой люстры. Если провода к ней подводятся напрямую, защитное устройство устанавливают в распределительном щитке, после автоматического выключателя.

Диммеры или светорегуляторы

Целесообразно применять устройства, которые создают плавное включение ламп, а также обеспечивают регулирование их яркости. Модели диммеров имеют следующие возможности:

  • задание программ работы ламп;
  • плавное включение и отключение;
  • управление с помощью пульта, хлопком, голосом.

При покупке следует сразу определиться с выбором, чтобы не платить лишние деньги за ненужные функции.

Перед монтажом нужно выбрать способы и места управления лампами. Для этого необходимо сделать соответствующую электропроводку.

Схемы подключений

Схемы могут быть разной сложности. При любой работе сначала отключается напряжение с необходимого участка.

Простейшая схема подключения изображена на рисунке ниже (а). Светорегулятор можно установить вместо обычного выключателя.

Схема подключения диммера в разрыв питания лампы

Устройство подключается в разрыв фазного провода (L), а не нулевого (N). Между нулевым проводом и диммером располагается лампа. Соединение с ней получается последовательным.

На рисунке (б) обозначена схема с выключателем. Подключение остается прежним, но к нему добавляется обычный выключатель. Его можно установить около двери в разрыв между фазой и диммером.

Светорегулятор располагается около кровати с возможностью управления освещением, не вставая с нее.

Выходя из комнаты, свет выключается, а при возвращении производится пуск лампы с настроенной прежде яркостью.

Для управления люстрой или светильником можно применять 2 диммера, расположенные в разных местах комнаты (рис. а). Между собой они подключаются через распределительную коробку.

Схема управления лампой накаливания: а – с двумя диммерами; б – с двумя проходными выключателями и диммером

Такое подключение позволяет независимо регулировать яркость с двух мест, но проводов понадобится больше.

Проходные выключатели нужны для включения света с разных сторон помещения (рис. б). Диммер при этом нужно включить, иначе лампы на выключатели не будут реагировать.

Особенности диммеров:

  1. Экономия электроэнергии с помощью диммера достигается небольшая – не более 15 %. Остальная часть потребляется регулятором.
  2. Устройства чувствительны к повышению температуры среды. Их не нужно эксплуатировать, если она поднимется выше 270С.
  3. Нагрузка должна быть не ниже 40 Вт, иначе срок службы регулятора сокращается.
  4. Диммеры применяются только для тех типов устройств, которые указаны в паспортах.

Включение.

Автоматический диммер для ламп накаливания

Как происходит плавное включение ламп накаливания, расскажет это видео.

Устройства плавного пуска и отключения ламп накаливания и галогенных позволяют значительно повысить срок их эксплуатации. Целесообразно применять диммеры, которые к тому же позволяют регулировать яркость свечения.

Источник: https://elquanta.ru/lampa/plavnoe-vklyuchenie-lamp.html

Поделиться:
Нет комментариев

    Добавить комментарий

    Ваш e-mail не будет опубликован. Все поля обязательны для заполнения.