Stmívač pro žárovky 220 V: charakteristika, princip činnosti a obvod stmívače

Pohodlí není možné bez správného osvětlení. To platí zejména pro večerní denní dobu, kdy ostré světlo z lampy může být dokonce nepříjemné. Proto bylo speciálně navrženo zařízení, které vám pomůže snadno změnit stupeň osvětlení. Toto zařízení je stmívač pro žárovky 220 V, který umožňuje plynule ovládat jejich žhavení. Zároveň takový stmívač pomáhá šetřit energii.

Zařízení a typy

Dnes v prodeji najdete velké množství stmívačů pro různá svítidla. Jedním z nejlevnějších a nejjednodušších v principu provozu je zařízení, které řídí jas žárovek. Jde o to, že lampa je nejjednodušším osvětlovacím zařízením.

Žárovka využívá vlastnosti určitého typu materiálu k vyzařování světla při zahřátí. Aby bylo toto záření vidět, musí tělesná teplota přesáhnout 570 °C (červené spektrum). Zahřívání látky se dosahuje průchodem proudu skrz ni. Jako zdroj záření by proto měl být použit žáruvzdorný vodič, jehož odpor vůči proudu umožní přeměnu elektrické energie na světlo. Všechny tyto vlastnosti má wolfram, který se používá jako vlákno.

Pracovní teplota wolframu dosahuje 2000-2800 °C, proto je emisní spektrum lampy posunuto do žluté. Při takových teplotách wolfram oxiduje, proto, aby se zabránilo oxidačnímu procesu, je vlákno umístěno do vakuové baňky, která je naplněna inertním plynem. Používaným plynem je dusík, argon nebo krypton.

Princip činnosti stmívače pro žárovky je založen na změně stupně ohřevu wolframového vlákna v žárovce. Toho je dosaženo regulací síly proudu procházejícího světelným zařízením. Tyto ovládací prvky se nazývají stmívače. Různé typy z nich lze nalézt ve specializovaných maloobchodních prodejnách prodávajících osvětlovací zařízení, ale pokud si přejete, můžete si stmívač vyrobit vlastníma rukama. Jeho nekomplikovaný design vám umožní sestavit a připojit zařízení sami i lidem, kteří nemají speciální technické znalosti.

Princip fungování

Stmívač vděčí za svůj název anglickému slovu dim, které se překládá jako „stmívat“. Ve svém jádru je to regulátor elektrické energie. Jeho nejjednodušším typem je reostat, který se však pro svou nízkou účinnost nepoužívá ke změně světelného výkonu zařízení. Dalším typem je autotransformátor. Jeho velké rozměry a působivá hmotnost však činí použití autotransformátoru nepohodlným.

Vývoj polovodičových součástek umožnil využívat nové technologie pro stmívání, fungující na principu frekvenční konverze. Stmívače pro žárovky jsou tedy rozděleny do dvou typů:

• analogový;
• digitální.

Princip analogového zařízení je založen na získávání energie z osvětlovacího zařízení změnou odporu vedení. Například v případě použití reostatu, což je proměnný rezistor, dochází ke změně odporu v obvodu s připojenou žárovkou. K tomu je k obvodu vlákna zapojen do série proměnný odpor. Zvýšení jeho odporu vede ke snížení proudu tekoucího do lampy, což znamená, že se vlákno méně zahřívá a záře se ztlumí. Ale s tímto přístupem spotřeba energie neklesá, část se uvolňuje na reostatu, což vede k jeho zahřívání.

Nevýhody použití analogových regulátorů jsou u digitálních zařízení téměř zcela vyřešeny. Jsou založeny na principu pulzně šířkové modulace (PWM), která umožňuje řídit dodávku energie do zátěže. Toho je dosaženo změnou doby trvání impulsů při určité frekvenci signálu. K tomu se používají spínací prvky, které jsou sestaveny na tranzistorech pracujících v režimu klíče, a generátor - regulátor PWM. Ta má za úkol spravovat elektronické klíče.

V sepnutém stavu je proud přes spínač velmi malý, což znamená, že ztrátový výkon je zanedbatelný. V otevřeném stavu je i přes vysoký proud odpor také malý a tepelné ztráty zanedbatelné. Největší množství tepla vzniká v okamžiku sepnutí klíče. Změna svítivosti iluminátoru závisí na časové periodě a pracovním cyklu signálního impulsu, přičemž hodnota proudu zůstává konstantní.

Vlastnosti a možnosti

Použití stmívačů má několik výhod oproti jednoduchému zapínání a vypínání světel. Za prvé je to další komfort a za druhé úspora energie. Moderní zařízení umožňují měnit osvětlení, aniž byste se dotkli spínačů světel díky možnosti použití dálkového ovládání. Lze zdůraznit následující hlavní výhody:

• zlepšení energetické účinnosti osvětlení;
• plynulé zapínání a vypínání světla;
• prodloužení životnosti svítidel;
• práce lamp podle naprogramovaného algoritmu.

Dnes výrobci nabízejí zařízení, která se liší typem, cenou a sadou doplňkových funkcí. Zároveň jsou však zaznamenány i nevýhody. Především je to citlivost na přehřátí, proto se nedoporučuje instalovat je v místnostech s vysokými teplotami. Navíc kvůli zvláštnostem provozu zařízení dochází k rádiovým impulsům, které se mohou stát zdrojem rušení.

Měli byste si být vědomi toho, že žárovky nemají indukčnost a kapacitu. Jsou to inerciální zařízení. To znamená, že s poklesem spotřeby energie se mění barevná teplota světla. Ze žlutého spektra se posouvá směrem k červenému záření. Nízkoenergetické osvětlení může být frustrující, protože někteří výrobci do svých zařízení zabudovali prahovou hodnotu. Po dosažení určité hodnoty se lampa okamžitě vypne. Mezi hlavní vlastnosti zařízení patří:

1. Napájení. Tento parametr ukazuje, jaký výkon lze iluminátor připojit ke stmívači. Při nákupu musíte vybrat zařízení s indikátorem o 15-20% vyšším, než je plánovaný výkon zátěže pro připojení. Předejdete tak přehřátí a poruše zařízení.
2. Stupeň ochrany. Elektrické zařízení musí mít třídu ochrany. Minimální třída musí být IP20.
3. Materiál kontaktní skupiny. Nejlepší jsou měděné kontakty, ale často se používá slitina.
4. Typ ovládání. Může být otočný, tlačítkový, dotykový nebo dálkový.
5. Typ instalace. Taková zařízení mohou být vestavěná nebo vzdálená. První typ zařízení je určen k umístění místo vypínače světel. Zařízení druhého typu se připojují do zásuvky s napětím 220 voltů a mají vlastní vývod, do kterého je již svítilna přímo zapojena.

Výrobci nástrojů

Při nákupu zařízení je v neposlední řadě potřeba věnovat pozornost jeho výrobci. Nákup nekvalitního produktu může vést k požáru, takže je lepší dát přednost známým výrobcům. Obvykle mají rozsáhlou síť servisních středisek, díky nimž jsou záruční opravy prováděny v co nejkratším čase, ale nejčastěji je výrobek jednoduše vyměněn za nový. Mezi přední společnosti vyrábějící stmívače pro žárovky patří:

1. Legrand. Francouzská společnost specializující se na elektrotechnické výrobky. Zaujímá jednu z předních pozic na trhu a je považován za spolehlivý a bezpečný. Její série Valena a Celiane jsou velmi žádané.
2. Schneider Electric. Jejich produkty se snadno instalují a jsou během provozu bezpečné. Populární série: Merten, Prima, Sedna.
3. Nootechnika Achát. Ruský výrobce elektrického příslušenství. Výrobky splňují vysoké evropské standardy kvality. Nejčastěji při nákupu věnují pozornost dálkovému stmívači Agat-D-1000.
4. ABB. Stmívače od švédsko-švýcarského výrobce jsou vyrobeny v originálním designu a jsou na trhu prezentovány v široké škále. Jejich produkty Busch Duro jsou považovány za klasiku zařízení pro ovládání světla.
5. Makel. Výrobce z Turecka se etabloval jako vysoce kvalitní a spolehlivý výrobce vyrábějící převážně levné produkty. Série Defne a Lilium Natural Kare uspokojí každého zákazníka.
6. LN-MINI. Hongkongská firma je známá svými miniaturními stmívači navrženými tak, aby se vešly do stolních lamp.
7. Lezard. Dceřiná společnost turecké společnosti DERNEK GRUP. Každý rok jsou její produkty stále populárnější. Nejznámějším seriálem je Mira.

Obvod zařízení

Technických řešení pro výrobu stmívacích zařízení je poměrně dost. Jejich klíčové bloky jsou však stejného typu - jedná se o ovládací prvky a řídicí modul. Nejjednodušší verze obvodu stmívače pro žárovku neobsahuje více než pět rádiových prvků a lze ji snadno opakovat i začínající radioamatér, zatímco složitá multifunkční zařízení obsahují mikroobvody a software kód.

Jednoduché obvody lze provést povrchovou montáží, ale pro složitá zařízení budete muset vyrobit desku s plošnými spoji. Při vlastní montáži zařízení jakékoli složitosti byste měli být opatrní a dodržovat přesnost, protože práce je spojena s život ohrožujícím napětím 220 voltů.

Rotační stmívač

Takový obvod neobsahuje vzácné rádiové součástky a jeho klíčovým prvkem je triak. Podstata obvodu se scvrkává na skutečnost, že proud se na lampě objeví pouze tehdy, když se na řídicí elektrodě triaku objeví odblokovací signál. Když se otevře, zátěž se připojí.

Generátor v obvodu je realizován na dvou triacích VS1 a VS2. Po připojení k síti 220 V se kondenzátory C1 a C2 začnou nabíjet přes odpory R1 a R2. Jakmile úroveň napětí dosáhne hodnoty, která umožňuje otevření VS1, objeví se proud a kondenzátor C1 se vybije. Čím větší je odpor řetězce R1-R2, tím pomaleji dochází k nabíjení, což znamená, že se zvyšuje pracovní cyklus impulsů. Když se odpor R2 změní, upraví se doba trvání pulsu.

Tabulka radioprvků:

Označení	název
VS1	BT137 600E
VS2	DB3
R1	1 MOhm
R2	27 kΩ
C1	22-100 nF, 300 V
C2	22-100 nF, 300 V

Stmívač na mikrokontroléru

Tento typ obvodu se používá u stmívačů s dálkovým ovládáním. Hlavním prvkem zařízení je mikrokontrolér DD1. Síťové napětí je přivedeno na vstup regulátoru přes napěťový dělič R8-R10. Přechod sinusového signálu přes nulu je charakterizován poklesem čela napětí, které způsobí přerušení programu mikroobvodu.

Prvky VD3-VD4 tvoří stabilizovaný půlvlnný usměrňovač. K ochraně parametrického stabilizátoru je zapotřebí kondenzátor C6 a rezistor R6. Chcete-li sestavit takové zařízení vlastníma rukama, budete muset vyrobit desku s plošnými spoji a úroveň znalostí v elektronice by měla být průměrná.

Kondenzátory C1 a C2 fungují jako filtr a jsou určeny k vyhlazení usměrněného napětí. V případě výpadku napětí v síti 220 V dochází k výboji C5 přes diodu VD1. Na tranzistoru VT1 je namontován klíč, který při interakci uživatele s deskou snímače vybije C4. Můžete dokonce použít domácí kovovou destičku nalepenou na zadní straně klíče jakéhokoli spínače.

Triak musí být dimenzován na maximální provozní napětí alespoň 600 voltů a jeho proud musí být dvojnásobný, než vyžaduje zátěž. Pokud je jednotka přítomna na čtvrtém kolíku mikrokontroléru, pak je triak uzavřen. Pro jeho otevření je generován signální impuls s dobou trvání minimálně 15 μs.

Radiový prvek je instalován na radiátoru. Jako fotodetektor se používá jakákoliv fotobuňka s nosnou frekvencí infračerveného signálu 36 kHz.