Меню

Регулятор яркости для светодиодной ленты 12в своими руками

Как сделать диммер на 12 и 220 В своими руками?

Для регулировки интенсивности освещения можно использовать специальные выключатели – диммеры. Они позволяют менять силу светового потока от максимуму до полного выключения. Тем не менее, заводские диммеры обладают рядом недостатков, среди которых и довольно высокая стоимость. Чтобы решить проблему, вы можете изготовить диммер своими руками на 12 и 220 Вольт, в зависимости от типа цепей, для которых вы собираетесь его использовать.

Что понадобится для работы?

Диммер представляет собой регулятор яркости, который позволяет поворотом ручки или нажатием клавиши изменить интенсивность света в комнате.

По типу регулировки мощности свечения они бывают:

  • резистивные;
  • трансформаторные;
  • полупроводниковые.

Первый вариант наиболее простой, но экономным его назвать нельзя, поскольку снижение яркости свечения не изменяет мощность нагрузки. Другие два куда более эффективны, но имеют и более сложную конструкцию. В зависимости от принципа действия и будет зависеть то, какие детали включает в себя диммер. Чтобы не отвлекаться от работы всем необходимым лучше запастись заранее.

Для рассматриваемых далее примеров вам пригодятся такие электронные элементы:

  • Симистор – представляет собой ключ в схеме, используется для открытия или запирания участка цепи от протекания электротока. Применяется в цепях с питающим напряжением в 220В, имеет три вывода – два силовых и один управляющий.
  • Тиристор – также устанавливается в качестве ключа и переводится в устойчивое состояние, необходимое для работы схемы.
  • Микросхема – более сложный элемент электронной схемы со своей логикой и особенностью управления.
  • Динистор – также является полупроводниковым элементом, пропускающим электрический ток в двух направлениях.
  • Диод – однонаправленный полупроводник, который открывается от прямого протекания электротока и запирается от обратного.
  • Конденсатор – емкостной элемент, основная задача которого накопление нужной величины заряда на пластинах. Для изготовления самодельных диммеров лучше использовать неполярную модель.
  • Резисторы – представляют собой активное сопротивление, для диммеров используются в делителях напряжения и токозадающих цепях. В схемах пригодятся как постоянные, так и переменные резисторы.
  • Светодиоды – пригодятся для обеспечения световой индикации в диммере.

В зависимости от конкретной схемы и устройства диммера, будет зависеть и набор необходимых деталей, все из вышеперечисленного приобретать не нужно. Заметьте, что некоторые из них можно выпаять их старых телевизоров радиоприемников и прочих бытовых приборов, которые вами больше не используются. Далее рассмотрим примеры конкретных схем.

На симисторе

Такой диммер будет работать от напряжения сети 220В напрямую, схема отличается относительной простотой, поэтому собрать ее под силу даже начинающему радиолюбителю. Принцип регулирования напряжения в этом диммере заключается в отсекании определенного полупериода синусоиды, благодаря чему снижение электрического параметра приводит к реальной экономии электроэнергии.

Посмотрите на схему подключения, симистор – это электронный ключ, который управляется сигналами с динистора, включенного во времязадающую R — C цепочку.

Работа схемы заключается в следующем: после подключения фазы 220В к диммеру, на времязадающую цепочку C1 – R1 – R2 будет подано напряжение, так как динистор VS1 закрыт, ток протекает только через конденсатор и резисторы.

В зависимости от установленного поворотным резистором омического сопротивления будет зависеть и величина тока. От величины тока зависит и скорость заряда конденсатора C1, при достижении нужной величины потенциала на котором произойдет открытие динистора.

Через цепь открывшегося динистора на симистор VS2 подается сигнал открытия, срабатывает ключ, пропускающий определенную часть полупериода к нагрузке. Ток удержания в симисторе не возникает, поэтому с разрядом конденсатора вся цепь переходит в исходное состояние вплоть до следующего полупериода, который откроет ключ и подаст на нагрузку потенциал.

Как
видите, такая схема диммера осуществляет регулировку яркости
«обрезая» форму синусоиды до определенного импульса, уменьшая и
величину напряжения, и его действующее значение. В виду нестабильного колебания
кривой такую модель светорегулятора однозначно можно подключать к лампам накаливания,
поскольку они не восприимчивы к форме напряжения. Что касается светодиодных и
люминесцентных моделей, их нужно тестировать на уже готовом диммере.

Чтобы изготовить такой диммер для практического использования, лучше взять печатную плату. Так как при стационарной установке при регулировании напряжения вам понадобится жесткое крепление к конструкции. Ее можно как заказать, так и изготовить самостоятельно.

Процесс сборки состоит из следующих этапов:

  • Перенесите эскиз на фольгированную плату,
    в местах монтажа соответствующих деталей сделайте разметку. Дорожки наведите
    нитрокраской и протравите плату диммера в хлорном железе.

Если
вы разметили монтажные площадки, придерживайтесь данной разметки.

  • Разогрейте паяльник и нанесите слой олова с обратной стороны
    платы диммера.

На тиристорах

Такая модель диммера на тиристорах по принципу действия идентична предыдущему варианту, но вместо симистора в роли ключа выступают тиристоры. Из-за особенностей работы тиристора целесообразнее устанавливать такое электронное устройство для каждой полуволны синусоиды напряжения.

Пример схемы такого диммера приведен на рисунке ниже:

Начнем разбор работы схемы с положительного полупериода кривой напряжения – конденсатор C1 заряжается по цепи из токоограничивающих резисторов R3 — R4 — R5. Когда величина заряда достигнет порогового значения для динистора V3, он открывается и подает управляющий импульс на тиристор V1. В режиме ключа V1 начинает пропускать напряжение к нагрузке, выдавая определенный участок кривой напряжения.

Читайте также:  Болгарка с аккумулятором регулятором оборотов

При отрицательном полупериоде синусоиды V1 запирается, ток через него протекать не будет, а на конденсатор C2 через токозадающую цепь R1 – R2 — R5 будет поступать заряд, который со временем откроет динистор V4. Через него будет протекать ток на управляющий электрод тиристора V2, после открытия транзистора на нагрузку пойдет такая же часть полупериода синусоиды, но с противоположным знаком.

Такой регулятор мощности светового потока может использоваться не только для изменения яркости освещения ламп, но и для управления температурой нагрева паяльника и других устройств.

С использованием конденсаторов

Такой
диммер работает только в качестве переключателя, который изменяет путь
протекания тока, питающего нагрузку. Но и схема кнопочного диммера довольно проста
и не потребует никаких специфических элементов.

Принцип его работы заключается в переведении переключателя SA1 в одно из трех возможных положений:

  • выключено – цепь полностью разорвана,
    лампа не горит или проходной выключатель выдает логический ноль в цепи;
  • закорочено на лампу – в цепи подключения
    диммера отсутствуют какие-либо элементы кроме электрической лампы (прибор
    освещения горит на полную мощность);
  • подключено через R – C цепь – выдает только определенный процент яркости
    освещения.

В зависимости от параметров резистора и емкостного элемента будут зависеть напряжение и яркость свечения. Этот диммер используется для регулировки освещения путем рассеивания части мощности в R – C цепи, поэтому никакой экономии от снижения вы не получите.

На микросхеме

В
диммере, собранном на микросхеме, изменение величины напряжения происходит для
потребителей на 12В – светодиодных лент, люминесцентных лам и прочего
оборудования. Один из вариантов схемы приведен на рисунке ниже.

Как видите, управление может осуществляться и за счет датчика, подключенного к выводу 2, и посредством регулируемого резистора VR1.

Микросхема с вывода 3 выдает управляющий сигнал через сопротивление R2 на базу транзистора VT1. Изменяя величину напряжения переменным резистором VR1, на выходе 3 микросхемы изменяется уровень потенциала, который увеличивает или уменьшает пропускную способность транзистора. При этом меняется и яркость светодиодов, если управление происходит светодиодными светильниками.

Источник

Схема ШИМ-регулятора яркости светодиодов для сборки своими руками

С микросхемой NE555 (аналог КР1006) знаком каждый радиолюбитель. Её универсальность позволяет конструировать самые разнообразные самоделки: от простого одновибратора импульсов с двумя элементами в обвязке до многокомпонентного модулятора. В данной статье будет рассмотрена схема включения таймера в режиме генератора прямоугольных импульсов с широтно-импульсной регулировкой.

Схема и принцип её работы

С развитием мощных светодиодов NE555 снова вышла на арену в роли регулятора яркости (диммера), напомнив о своих неоспоримых преимуществах. Устройства на её основе не требуют глубоких знаний электроники, собираются быстро и работают надёжно.

схема

Известно, что управлять яркостью светодиода можно двумя способами: аналоговым и импульсным. Первый способ предполагает изменение амплитудного значения постоянного тока через светодиод. Такой способ имеет один существенный недостаток – низкий КПД. Второй способ подразумевает изменение ширины импульсов (скважности) тока с частотой от 200 Гц до нескольких килогерц. На таких частотах мерцание светодиодов незаметно для человеческого глаза. Схема ШИМ-регулятора с мощным выходным транзистором показана на рисунке. Она способна работать от 4,5 до 18 В, что свидетельствует о возможности управления яркостью как одного мощного светодиода, так и целой светодиодной лентой. Диапазон регулировки яркости колеблется от 5 до 95%. Устройство представляет собой доработанную версию генератора прямоугольных импульсов. Частота этих импульсов зависит от ёмкости C1 и сопротивлений R1, R2 и определяется по формуле: f=1/(ln2*(R1+2*R2)*C1), Гц

Принцип действия электронного регулятора яркости заключается в следующем. В момент подачи напряжения питания начинает заряжаться конденсатор по цепи: +Uпит – R2 – VD1 –R1 –C1 – -Uпит. Как только напряжение на нём достигнет уровня 2/3Uпит откроется внутренний транзистор таймера и начнется процесс разрядки. Разряд начинается с верхней обкладки C1 и далее по цепи: R1 – VD2 –7 вывод ИМС – -Uпит. Достигнув отметки 1/3Uпит транзистор таймера закроется и C1 вновь начнет набирать ёмкость. В дальнейшем процесс повторяется циклически, формируя на выводе 3 прямоугольные импульсы.

Изменение сопротивления подстроечного резистора приводит к уменьшению (увеличению) времени импульса на выходе таймера (вывод 3), и как следствие, уменьшается (увеличивается) среднее значение выходного сигнала. Сформированная последовательность импульсов через токоограничивающий резистор R3 поступает на затвор VT1, который включен по схеме с общим истоком. Нагрузка в виде светодиодной ленты или последовательно включенных мощных светодиодов включается в разрыв цепи стока VT1.

В данном случае установлен мощный MOSFET транзистор с максимальным током стока 13А. Это позволяет управлять свечением светодиодной ленты длиной в несколько метров. Но при этом транзистору может потребоваться теплоотвод.

Читайте также:  Реле регулятор для рмз 550

Блокирующий конденсатор C2 исключает влияние помех, которые могут возникать по цепи питания в моменты переключения таймера. Величина его ёмкости может быть любой в пределах 0,01-0,1 мкФ.

Плата и детали сборки регулятора яркости

плата регулятора

Односторонняя печатная плата имеет размер 22х24 мм. Как видно из рисунка на ней нет ничего лишнего, что могло бы вызвать вопросы.

После сборки схема ШИМ-регулятора яркости не требует наладки, а печатная плата легка в изготовке своими руками. В плате, кроме подстроечного резистора, используются SMD элементы.

  • DA1 – ИМС NE555;
  • VT1 – полевой транзистор IRF7413;
  • VD1,VD2 – 1N4007;
  • R1 – 50 кОм, подстроечный;
  • R2, R3 – 1 кОм;
  • C1 – 0,1 мкФ;
  • C2 – 0,01 мкФ.

Заказать готовую сборку от автора можно здесь.

Практические советы

Транзистор VT1 должен подбираться в зависимости от мощности нагрузки. Например, для изменения яркости одноваттного светодиода достаточно будет биполярного транзистора с максимально допустимым током коллектора 500 мА.

Управление яркостью светодиодной ленты должно осуществляться от источника напряжения +12 В и совпадать с её напряжением питания. В идеале регулятор должен питаться от стабилизированного блока питания, специально предназначенного для ленты.

Нагрузка в виде отдельных мощных светодиодов запитывается иначе. В этом случае источником питания диммера служит стабилизатор тока (его еще называют драйвер для светодиода). Его номинальный выходной ток должен соответствовать току последовательно включенных светодиодов.

Источник



Как самостоятельно изготовить диммер?

Разнообразие предложений в этой товарной группе упрощает поиск регулятора освещения. Но иногда не подходит слишком крупный размер либо допустимая мощность нагрузки. Для решения нестандартной конструкторской задачи изготавливают диммер своими руками. Подробная инструкция поможет сделать качественное устройство без ошибок.

Диммер

Назначение диммеров

Главная функция регулятора мощности – изменение освещения до необходимого уровня. Уменьшение яркости снижает потребление электроэнергии. Работа в оптимальном режиме продлевает срок службы осветительного прибора.

Дополнительные удобства для пользователя обеспечивает организация канала связи дистанционного управления с применением подходящего диапазона: инфракрасного, звукового либо радиочастотного.

Разновидности устройств

Диммеры можно разделить на 2 группы по совместимости с источниками света. Для ламп накаливания подойдет плавная регулировка напряжения. Аналогичный принцип не применяют для управления полупроводниковым излучателем. Уменьшение амплитуды сигнала в этом случае ограничено уровнем отсечки прибора, поэтому для дозированного ограничения мощности используют широтно-импульсную модуляцию (ШИМ).

Диммер с ШИМ

В разных моделях применяют механическое, сенсорное и дистанционное управление.

Также выпускают модификации:

  • с декоративной накладкой;
  • в технологическом корпусе для скрытого монтажа;
  • модульные с креплениями под DIN-рейку;
  • подвесные (компактные изделия для оснащения настольных ламп);
  • переносные, вмонтированные в блок «вилка-розетка».

При выборе готового изделия и на стадии подготовки проекта надо учитывать мощность потребления подключаемых ламп. Запас по этому параметру делают не менее 20%.

Где применяются?

Изделия этой категории подходят не только для регулировки освещенности.

С помощью встроенного микроконтроллера можно получить в свое распоряжение дополнительные функции:

  • работу нагрузки по времени либо установленному графику;
  • медленное затемнение;
  • плавное включение;
  • мигание с нужной частотой;
  • дистанционное управление голосовыми командами.

Еще один вариант диммера

Регулируемое изменение мощности можно применить для настройки рабочего режима паяльника либо иного устройства со встроенным резисторным нагревателем.

Принцип работы диммеров

Для изготовления простейшего устройства можно использовать достаточно мощный реостат. Подробного рассмотрения принципиальной схемы в данном случае не требуется. Перемещением ползунка переменного резистора изменяют амплитуду сигнала на выходе.

Экономную работу устройства организуют с помощью модификации сигнала. По технологии ШИМ регулируют ширину прямоугольных импульсов. Также применяют схемы, которые «обрезают» часть синусоиды. Эти способы позволяют дозированно использовать энергетические ресурсы по целевому назначению. Сравнительно небольшое количество тепла рассеивается на радиаторах, поддерживающих оптимальный температурный режим силовых электронных компонентов.

Преимущества и недостатки

Регулировка реостатом отличается:

  • надежностью;
  • отсутствием электромагнитных помех;
  • простой сборкой.

Главный недостаток – бесполезное потребление энергии на обогрев окружающего пространства.

Изменение ширины синусоиды (прямоугольного импульса) помогает улучшить экономические показатели.

Диммер не в корпусе

Однако при выборе этой схемы нужно учитывать следующие особенности и недостатки:

  1. При уменьшении яркости лампы накаливания спектр излучения смещается в ИК-диапазон, ухудшается КПД.
  2. Низкая частота сигнала провоцирует возникновение шума, созданного вибрирующей вольфрамовой спиралью.
  3. Искаженная синусоида не подходит для электропитания телевизора или другого устройства с трансформатором на входе.

Работающий диммер может создать электромагнитные помехи в радиодиапазоне.

Типовой регулятор не подходит для подключения люминесцентной лампы. Соответствующую схему надо разработать с учетом особенностей пускового устройства.

Конструктивные особенности

Для коммутации электрических цепей применяют полупроводниковый ключ (динистор). Конденсатор устанавливают для накопления и возврата энергии, переменный резистор – для определения рабочего режима.

Какие факторы усложняют схему?

Простейший регулятор на симисторе можно собрать на универсальной макетной плате за 15 минут. Сложнее решить задачу, если надо подключить дистанционное управление или улучшить внешний вид устройства. В некоторых ситуациях дополнительные трудности сопряжены с выбором места его размещения.

Читайте также:  Отличия регуляторов прямого действия от регуляторов непрямого действия

Конструктивные особенности

Способы управления прибором

Можно использовать поворотный, нажимной или комбинированный механический прибор. Клавишей включают (выключают) свет. Поворотным рычагом регулируют яркость.

Аналогичные алгоритмы применяют при установке сенсорной панели. В этом случае для подачи напряжения (разрыва цепи) пользуются слабым ударом по чувствительной области. Движением пальца по вертикальной (горизонтальной) линии изменяют уровень освещенности. Этот вариант оснащения подразумевает покупку более дорогих комплектующих деталей.

При выборе дистанционной схемы управления обращают внимание на следующие особенности:

  1. Инфракрасный канал действует только по линии прямой видимости между пультом и приемным устройством.
  2. Прохождению радиосигнала через стены мешают стальная арматура и другие экранирующие конструкции из металла.
  3. В звуковом диапазоне ложные срабатывания могут провоцировать посторонние шумы.

Самые широкие функциональные возможности обеспечит схема управления с подключением смартфона, планшета или компьютера.

Способы управления прибором

Тип размещения

Для монтажа устройства можно использовать стандартную коробку под выключатель. В этом случае существенное значение имеет ее внешний вид. В скрытом положении диммер устанавливают за панелью подвесного потолка либо в иной полости внутри строительной конструкции. Материал декоративной обшивки выбирают с учетом отсутствия помех для управляющих сигналов.

Тип размещения

Правила изготовления диммера своими руками

После утверждения технических и эстетических параметров устройства надо ознакомиться с типовыми электрическими схемами.

На тиристорах

В этой модели для каждой полуволны синусоидального сигнала создают отдельную цепь с полупроводниковым ключом. Конденсаторы заряжаются по цепям, в которых сила тока ограничена резисторами. При достижении порогового значения напряжения динистор открывается и пропускает сигнал на управляющий электрод тиристора. Регулятором сопротивления устанавливают необходимую часть «обрезания» синусоиды. В управляющей цепи можно использовать диод Зенера (стабилитрон).

На тиристорах

На симисторе

В этой схеме можно использовать 1 электронный ключ. Принцип работы аналогичен рассмотренному выше. У симисторного полупроводникового прибора симметричная вольт-амперная характеристика. Это значит, что в 1 токопроводящей цепи допустима обработка 2 полупериодов синусоиды.

На симисторе

На микросхеме

Этот вариант применяют для подключения светодиодных лент либо другой нагрузки на 12 вольт. Управление можно организовать с помощью переменного резистора либо по сигналу с датчика.

На микросхеме

С использованием конденсаторов

В этой конструкции устанавливают 3-позиционный переключатель. В соответствующих положениях цепь питания разорвана или подключена непосредственно к нагрузке. Для уменьшения напряжения применяют третье положение, которое направляет ток через параллельный контур R-C. Значение электрического сопротивления определяет уровень накала светильника.

С использованием конденсаторов

Инструменты и материалы для работы

Перечень радиодеталей составляют по выбранной электрической схеме.

Также надо подготовить:

  • паяльник;
  • припой и флюс;
  • пинцет;
  • кусачки.

Паяльник

Для удобства выполнения рабочих операций можно приобрести специализированный комплект с лупой и зажимами «Третья рука».

Печатная плата и правила сборки

  1. Подготовленный эскиз переносят на фольгированный текстолит.
  2. Дорожки рисуют нитролаком.
  3. Погружают плату в хлорное железо для удаления лишних участков фольги.
  4. После промывки удаляют влагу.
  5. Лужением покрывают дорожки тонким слоем припоя.
  6. Сверлят отверстия для ножек.
  7. Устанавливают радиодетали, фиксируют ножки расплавленным оловом с обратной стороны платы.

Сборка и пайка

Проверяют качество сборки, соответствие электрической схеме.

Как отрегулировать прибор?

После подключения нагрузки опытным путем можно убедиться в том, что схема работает. Для более точной проверки с помощью осциллографа проверяют изменение формы сигнала при регулировке.

Правила подключения

Следует убедиться в том, что нагрузка совместима с управляющим устройством по типу и мощности. При установке встраиваемого диммера надо предусмотреть возможность доступа в процессе эксплуатации для выполнения ремонтных работ.

Принципиальная схема

Ноль сети 220 V подключают непосредственно к лампе накаливания, фазный провод – к регулятору.

Принципиальная схема

Схема с выключателем

В цепь фазы устанавливают выключатель. Выход с диммера подсоединяют к нагрузке.

Схема с выключателем

Схема установки с двумя светорегуляторами

Диммеры соединяют перемычками. В серийных приборах 2 соответствующие клеммы обозначены на корпусе «стрелками». Свободные выходы подключают в разрыв фазной цепи. Такую схему применяют для регулировки мощности в нагрузке из разных мест. Это решение используют в большой комнате при отсутствии дистанционного управления.

Схема установки с двумя светорегуляторами

Подключение к светодиодным лентам и лампам

Если применяется одноцветный источник, регулятор подключают непосредственно к нагрузке с учетом полярности. В схеме с приборами RGB выход диммера подсоединяют к специализированному контроллеру.

Подключение к светодиодным лентам

Включение прибора с двумя проходными выключателями

Этот способ применяют для удобства управления освещением в длинном коридоре.

Схема с двумя проходными выключателями

В фазную цепь последовательно устанавливают 2 выключателя и диммер.

Полезные советы и рекомендации

Для внешнего управления подходят «диммируемые» светодиодные приборы. Соответствующие возможности указаны в сопроводительной документации производителя. Специальными символами обозначают совместимость на корпусе и упаковке.

Чтобы исключить перегрев полупроводникового прибора, надо изучить инструкции производителя. Кроме соответствия по мощности потребления нагрузки, имеет значение и температура в помещении.

«Триак BTA24-600», например, можно применять без специального охлаждения при подключении лампы накаливания до 75 Вт. Если мощность потребления составляет 1000 Вт, полупроводниковый прибор устанавливают на радиаторе с эффективной площадью рассеивания 180 кв.см. В сложных температурных условиях устанавливают кулер.

Источник

Adblock
detector