Диммер

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к: навигация, поиск
Современный многофункциональный выключатель.
Пульт дистанционного управления многофункционального трёхканального светодиодного диммера.

Ди́ммер (от англ. dim — затемнять, в русском языке — светорегулятор, во французском — вариатор) — регулятор электрической мощности нагрузки, как правило, включаемый последовательно с ней. Обычно используется для регулировки яркости свечения ламп накаливания, галогенных ламп или светодиодов.

В простейшем случае может представлять собой переменный резистор (реостат), однако на таком регуляторе выделяется чересчур большая мощность, сравнимая на малых уровнях яркости с мощностью нагрузки, что обуславливает низкий КПД и сильный нагрев устройства. Роль диммера может выполнять автотрансформатор. Автотрансформаторы по сравнению с симисторными и тиристорными диммерами имеют бо́льшие габариты и вес, требуют приложения бо́льших механических усилий для управления и дороги, но выдают неискаженный 50/60 Гц синусоидальный (или весьма близкий к нему) выходной сигнал во всем диапазоне регулируемого напряжения без привнесения помех переключения.

Наиболее компактными и экономичными считаются электронные диммеры. Во всех современных электронных диммерах в качестве силового элемента используется полупроводниковый симисторный или транзисторный ключ. Важно помнить, что большинство электронных диммеров выдают на выходе не синусоидальный сигнал, а отсеченные электронным ключом участки синусоиды. Подключать к таким диммерам устройства, требующие питания от тока с низким коэффициентом гармоник (в том числе электродвигатели, индукционные трансформаторы для галогенных ламп, и т.д.), нельзя: это может привести к выходу из строя устройства вследствие перегрева обмотки. Также дешёвые электронные диммеры, не снабженные специальным фильтром, могут генерировать сильные электромагнитные помехи.

Самые первые диммеры имели механический способ управления и могли выполнять только одну функцию — изменяли яркость светильника. Современные микроконтроллерные многофункциональные светорегуляторы имеют расширенный набор функций:

  • управление яркостью
  • автоматическое отключение
  • имитация присутствия
  • плавное включение и отключение
  • различные режимы затемнения и мигания ("flash", "strobe", "fade", "smooth")
  • дистанционное управление (по инфракрасному каналу, радиоканалу, акустическое (хлопок, шум с уровнем выше установленного) или голосовыми командами).

Диммеры бывают сигнальными, например с выходным интерфейсом 0-10V. Такие диммеры подают команды на внешние контроллеры, ЭПРА и другие дополнительные устройства, которые в свою очередь производят регулирование светового потока, оборотов двигателя, уровня звука и др.

Виды диммеров
Диммер 8A.JPG
Миниатюрный диммер.JPG
Диммер для управления яркостью светодиодов и 12V ламп накаливания с регулированием скважности импульсов потенциометром Миниатюрный диммер для светодиодов и 12V ламп накаливания с кнопочным управлением.

Применение[править | править вики-текст]

Не следует применять для: радиоприёмников, телевизоров и других устройств с трансформаторным питанием или импульсным блоком питания (в том числе люминесцентные лампы с электронным балластом).

Особенности[править | править вики-текст]

  • При применении с лампами накаливания (для их включения «с нуля») позволяют избежать броска тока через лампу, часто приводящую к её преждевременному перегоранию. Но на практике лампы всё равно перегорают в момент включения (и даже выключения), хотя возможно и реже. Кроме того, величина начального напряжения сильно зависит от самого диммера - некоторые выдают минимальное напряжение, при котором нить накала едва тлеет, а другие выдают довольно большой минимум, едва ли не в треть накала, именно при включении.
  • При регулировке лампы накаливания изменяется не только яркость, но и цветовая температура света — чем меньше яркость, тем свет краснее. Однако это позволяет, например, незаметно выключить ночник у постели спящего ребёнка.
  • Необходимо учитывать, что КПД лампы накаливания сильно падает с уменьшением напряжения, поэтому вместо постоянного уменьшения яркости мощной лампы гораздо экономичнее использовать лампу подходящей (меньшей) мощности, подключенную напрямую.
  • Лампа накаливания, особенно мощная, при уменьшении яркости диммером начинает издавать высокочастотный шум (свист), негромкий, но отчётливо слышимый в тишине. Это происходит из-за высокочастотных гармоник, возникающих в цепи при переключении симистора.
  • Не рекомендуется, во избежание влияния помех, включать устройства с диммерами рядом с радиоприёмниками, звукозаписывающей аппаратурой и чувствительными измерительными приборами. Так, если включён паяльник с диммером, то на экране осциллографа рядом могут появиться посторонние сигналы, а прослушивание ДВ/СВ радиоприёмника в комнате с регулируемым освещением может вообще оказаться невозможным.
  • При записи и трансляции звука от источника с малым уровнем сигнала (микрофон, звукосниматель), диммер может явится неочевидной причиной фона. Лампы накаливания для студийного освещения следует подключать напрямую либо предусматривать схемы, исключающие диммер при начале трансляции (записи).

Способ управления диммером[править | править вики-текст]

По способу управления различаются:

  • механический. В основе механического диммера потенциометр, подключённый не непосредственно к нагрузке, а передающий сигнал через схему управления на силовой элемент (реостат, дроссель, тиристор).
  • электронный. В электронных диммерах возможны следующие датчики воздействия:
    • контактный (сенсорный)
    • бесконтактный (инфракрасный, ультразвуковой или ёмкостный).
  • дистанционный. В дистанционных диммерах управление производится с инфракрасного (IR) или радио (RF) пульта.
  • акустический. Акустический реагирует на громкий звук или на команды, подаваемые голосом.

В одном приборе могут одновременно использоваться разные способы управления.

Конструкция[править | править вики-текст]

Тиристорный диммер[править | править вики-текст]

Простой современный диммер для переменного тока выполняют, например, по следующей тиристорной схеме:

Диоды D2…D5 образуют диодный мост. ZD — динистор, D1 — диод, R — переменный резистор небольшой мощности, C — конденсатор, SCR — тиристор, мощность которого определяет мощность нагрузки.

В первый момент времени тиристор SCR закрыт, а конденсатор C заряжается через резистор R. Напряжение входной полуволны продолжает нарастать, и в некоторый момент открывается динистор ZD, а за ним и тиристор SCR. Между клеммами начинает проходить значительный ток, пока напряжение полуволны не снизится до закрытия ZD. Конденсатор С при этом разрядится через диод D1 и тиристор SCR. Тиристор закроется. На следующем цикле процесс повторяется заново.

Нагрузка подключается последовательно (на рисунке клеммы слева).

Принцип действия такого диммера состоит в том, что открывая тиристор в разные моменты времени относительно перехода напряжения через 0, можно «обрезать» синусоидальные волны регулируемого напряжения и тем самым изменять действующее значение напряжения и ток в нагрузке.

Для подавления радиопомех мощные диммеры часто снабжаются дросселями.

Дроссель[править | править вики-текст]

Большинство диммеров используют ключевые схемы, производящие большое количество помех в широком диапазоне спектра. Эти помехи излучаются устройствами в эфир в виде электромагнитного излучения и поступают в провода, соединяющие диммер с источником питания и с регулируемой нагрузкой. Конструкции преобразователей питания часто содержат дроссели (индуктивности) в качестве реактивного элемента, а также LC фильтры как со стороны питания, так и со стороны нагрузки. С увеличением частоты преобразования, размеры дросселей становятся небольшими, а сочетание с хорошими фильтровыми конденсаторами с низким активным сопротивлением позволяет достичь приемлемого уровня помех. Современные диммеры уже не мешают работе радиоприемников.

Недостатки[править | править вики-текст]

  • Диммер управляет только теми источниками света, на которые он расчитан.
  • Регулируемое напряжение теряет синусоидальную форму, что приводит к сомнительности его однозначного дальнейшего преобразования понижающими трансформаторами, которые являются дополнительными устройствами в цепи и выполняющими функцию адаптера преобразующего внешние питание в необходимое для источника света.
  • Могут возникать помехи, вплоть до радиочастотных.
  • Регулировка нелинейно зависит от значения R.
  • С диммерами несовместимы люминесцентные лампы и источники света, оснащенные дополнительными устройствами, такими как: ЭПРА, трансформатор, драйвер и т.п. кроме специально предназначенных для использования с диммером (на упаковке источника света заявлена возможность использования с диммером, имеется надпись "диммируемая" или "dimmable").
  • При неоспоримом удобстве применения диммера для регулирования яркости, он имеет низкую эффективность при работе с лампами накаливания на небольшой яркости. Зависимость светового потока от входного напряжения определяется показательной функцией. Так, при напряжении равном 50% от номинального и потребляемой мощности соответственно 25% от номинальной, световой поток составляет 8.25%. Вместо длительного использовании диммера (например, для ночного или дежурного освещения) следует переключаться на лампы меньшей мощности. Этот недостаток компенсируется использованием светодиодных источников освещения и диммерных схем для управления ими.
  • С осторожностью следует применять для управления яркостью малоинерционных источников света (светодиоды, газоразрядные лампы и т.п.) при работе с движущимися механизмами, инструментами. Из-за стробоскопического эффекта может возникнуть опасная иллюзия неподвижности движущихся частей, что способно привести к увечьям.

Некоторые компании, в том числе мировые лидеры по производству электроустановочных изделий Schneider Electric и Тесо, уже производят диммеры для люминесцентных ламп, однако работоспособность его напрямую зависит от схемотехники электронно-пускорегулирующего аппарата (ЭПРА).

Компании производители электротехнического оборудования Feller, Gira, Jung, Merten, Schneider Electric и производители ламп OSRAM и Radium разработали открытый стандарт LEDOTRON [1] для диммеров и люминесцентных или светодиодных ламп.

Литература[править | править вики-текст]

  • Евсеев Ю. А., Крылов С. С. Симисторы и их применение в бытовой электроаппаратуре. — М.: Энергоатомиздат, 1999. — ISBN 5-283-00553-4.

Ссылки[править | править вики-текст]