Stmievač pre 220 V žiarovky: charakteristika, princíp činnosti a obvod stmievača

Pohodlie nie je možné bez správneho osvetlenia. To platí najmä pre večernú časť dňa, kedy môže jasné svetlo z lampy dokonca obťažovať. Preto bolo špeciálne navrhnuté zariadenie, ktoré vám pomôže ľahko zmeniť stupeň osvetlenia. Toto zariadenie je stmievač pre 220 V žiarovky, čo umožňuje plynule ovládať ich žhavenie. Zároveň takýto stmievač pomáha šetriť energiu.

Zariadenie a typy

Dnes v predaji nájdete veľké množstvo stmievačov pre rôzne svietidlá. Jedným z najlacnejších a najjednoduchších v princípe prevádzky je zariadenie, ktoré riadi jas žiaroviek. Ide o to, že lampa je najjednoduchším osvetľovacím zariadením.

Žiarovka využíva vlastnosti určitého typu materiálu na vyžarovanie svetla pri zahrievaní. Aby bolo toto žiarenie vidieť, telesná teplota musí presiahnuť 570 °C (červené spektrum). Zahrievanie látky sa dosahuje prechodom prúdu cez ňu. Preto by sa ako zdroj žiarenia mal použiť žiaruvzdorný vodič, ktorého odpor voči prúdu umožní premenu elektrickej energie na svetlo. Všetky tieto vlastnosti má volfrám, ktorý sa používa ako vlákno.

Pracovná teplota volfrámu dosahuje 2000-2800 °C, preto je emisné spektrum lampy posunuté do žlta. Pri takýchto teplotách volfrám oxiduje, a preto, aby sa zabránilo oxidačnému procesu, sa vlákno vloží do evakuovanej banky, ktorá je naplnená inertným plynom. Ako plyn sa používa dusík, argón alebo kryptón.

Princíp činnosti stmievača pre žiarovky je založený na zmene stupňa ohrevu volfrámového vlákna v žiarovke. To sa dosiahne reguláciou sily prúdu prechádzajúceho cez svetelné zariadenie. Tieto sa nazývajú stmievače. Rôzne typy z nich nájdete v špecializovaných predajniach, ktoré predávajú osvetľovacie zariadenia, ale ak chcete, môžete si stmievač vyrobiť vlastnými rukami. Jeho nekomplikovaný dizajn vám umožňuje zostaviť a pripojiť zariadenie sami aj ľuďom, ktorí nemajú špeciálne technické znalosti.

Princíp fungovania

Stmievač vďačí za svoj názov anglickému slovu dim, ktoré sa prekladá ako „stlmenie“. Vo svojom jadre je to regulátor elektrickej energie. Jeho najjednoduchším typom je reostat, ktorý sa však pre nízku účinnosť nepoužíva na zmenu svetelného výkonu zariadení. Ďalším typom je autotransformátor. Jeho veľké rozmery a pôsobivá hmotnosť však spôsobujú, že použitie autotransformátora je nepohodlné.

Vývoj polovodičových zariadení umožnil využiť na stmievanie nové technológie fungujúce na princípe frekvenčnej konverzie. Stmievače pre žiarovky sú teda rozdelené do dvoch typov:

• analóg;
• digitálny.

Princíp analógového zariadenia je založený na získavaní energie z osvetľovacieho zariadenia zmenou odporu vedenia. Napríklad v prípade použitia reostatu, čo je premenlivý odpor, dochádza k zmene odporu v obvode s pripojenou žiarovkou. Na tento účel je k vláknovému obvodu zapojený premenlivý odpor. Zvýšenie jeho odporu vedie k zníženiu prúdu tečúceho do žiarovky, čo znamená, že vlákno sa menej zahrieva a žiara sa stlmí. S týmto prístupom sa však spotreba energie neznižuje, časť sa uvoľňuje na reostate, čo vedie k jeho zahrievaniu.

Nevýhody použitia analógových regulátorov sú takmer úplne vyriešené v digitálnych zariadeniach. Sú založené na princípe pulzne šírkovej modulácie (PWM), ktorá umožňuje riadiť dodávku energie do záťaže. To sa dosiahne zmenou trvania impulzov pri určitej frekvencii signálu. Na to sa používajú spínacie prvky, ktoré sú namontované na tranzistoroch pracujúcich v kľúčovom režime a generátor - regulátor PWM. Ten má za úlohu spravovať elektronické kľúče.

V zatvorenom stave je prúd cez spínač veľmi malý, čo znamená, že rozptylový výkon je zanedbateľný. V otvorenom stave je aj napriek vysokému prúdu malý odpor a tepelné straty zanedbateľné. Najväčšie množstvo tepla vzniká v momente spínania kľúča. Zmena svietivosti iluminátora závisí od časového úseku a pracovného cyklu signálneho impulzu, pričom aktuálna hodnota zostáva konštantná.

Vlastnosti a možnosti

Použitie stmievačov má niekoľko výhod oproti jednoduchému zapínaniu a vypínaniu svetiel. Po prvé, ide o dodatočný komfort a po druhé o úsporu energie. Moderné zariadenia umožňujú meniť osvetlenie bez toho, aby ste sa dotkli spínačov svetiel vďaka možnosti použitia diaľkového ovládača. Je možné zdôrazniť nasledujúce hlavné výhody:

• zlepšenie energetickej účinnosti osvetlenia;
• plynulé zapínanie a vypínanie svetla;
• predĺženie životnosti svietidiel;
• práca svietidiel podľa naprogramovaného algoritmu.

Dnes výrobcovia ponúkajú zariadenia, ktoré sa líšia typom, cenou a sadou ďalších funkcií. Zároveň sú však zaznamenané aj nevýhody. V prvom rade ide o citlivosť na prehriatie, preto sa neodporúča inštalovať ich v miestnostiach s vysokou teplotou. Okrem toho sa kvôli zvláštnostiam prevádzky zariadenia vyskytujú rádiové impulzy, ktoré sa môžu stať zdrojom rušenia.

Mali by ste si uvedomiť, že žiarovky nemajú indukčnosť a kapacitu. Sú to inerciálne zariadenia. To znamená, že s poklesom spotreby energie sa mení teplota farby svetla. Zo žltého spektra sa posúva smerom k červenému žiareniu. Nízkoenergetické osvetlenie môže byť frustrujúce, pretože niektorí výrobcovia zabudovali do svojich zariadení prahovú hodnotu. Po dosiahnutí určitej hodnoty sa lampa okamžite vypne. Medzi hlavné charakteristiky zariadenia patria:

1. Moc. Tento parameter ukazuje, aký výkon môže byť iluminátor pripojený k stmievaču. Pri nákupe si musíte vybrať zariadenie s indikátorom o 15-20% vyšším ako plánovaný výkon záťaže. Predídete tak prehriatiu a poruche zariadenia.
2. Stupeň ochrany. Elektrické zariadenie musí mať triedu ochrany. Minimálna trieda musí byť IP20.
3. Materiál kontaktnej skupiny. Najlepšie sú medené kontakty, ale často sa používa zliatina.
4. Typ ovládania. Môže byť otočný, tlačidlový, dotykový alebo diaľkový.
5. Typ inštalácie. Takéto zariadenia môžu byť vstavané alebo vzdialené. Prvý typ zariadenia je navrhnutý tak, aby bol umiestnený namiesto vypínača svetla. Zariadenia druhého typu sú pripojené k zásuvke s napätím 220 voltov a majú vlastnú zásuvku, do ktorej je už priamo pripojená lampa.

Výrobcovia nástrojov

Pri kúpe zariadenia si v neposlednom rade treba dať pozor na jeho výrobcu. Nákup nekvalitného produktu môže viesť k požiaru, preto je lepšie uprednostniť známych výrobcov. Zvyčajne majú rozsiahlu sieť servisných stredísk, vďaka ktorým sa záručné opravy vykonávajú v čo najkratšom čase, ale najčastejšie sa produkt jednoducho mení na nový. Medzi popredné spoločnosti vyrábajúce stmievače pre žiarovky patria:

1. Legrand. Francúzska spoločnosť špecializujúca sa na elektrické výrobky. Zaberá jedno z popredných miest na trhu a považuje sa za spoľahlivé a bezpečné. Jej série Valena a Celiane sú veľmi žiadané.
2. Schneider Electric. Ich produkty sa ľahko inštalujú a sú počas prevádzky bezpečné. Populárne série: Merten, Prima, Sedna.
3. Nootechnika Achát. Ruský výrobca elektrického príslušenstva. Výrobky spĺňajú vysoké európske štandardy kvality. Najčastejšie pri nákupe venujú pozornosť diaľkovému stmievaču Agat-D-1000.
4. ABB. Stmievače od švédsko-švajčiarskeho výrobcu sú vyrobené v originálnom dizajne a na trhu sú prezentované v širokej škále. Ich produkty Busch Duro sú považované za klasiku zariadení na ovládanie svetla.
5. Makel. Výrobca z Turecka sa etabloval ako vysokokvalitný a spoľahlivý výrobca, ktorý vyrába hlavne lacné produkty. Séria Defne a Lilium Natural Kare uspokojí každého zákazníka.
6. LN-MINI. Firma so sídlom v Hong Kongu je známa svojimi miniatúrnymi stmievačmi navrhnutými tak, aby sa zmestili do stolových lámp.
7. Lezard. Dcérska spoločnosť tureckej spoločnosti DERNEK GRUP. Každý rok sa jej produkty stávajú čoraz obľúbenejšími. Najznámejšia séria je Mira.

Obvod zariadení

Existuje pomerne veľa technických riešení na výrobu stmievacích zariadení. Ale ich kľúčové bloky sú rovnakého typu - sú to ovládacie prvky a riadiaci modul. Najjednoduchšia verzia stmievacieho obvodu pre žiarovku neobsahuje viac ako päť rádiových prvkov a ľahko sa opakuje aj pre začínajúceho rádioamatéra, pričom zložité multifunkčné zariadenia obsahujú mikroobvody a softvér kód.

Jednoduché obvody je možné vykonať povrchovou montážou, ale pre zložité zariadenia budete musieť vyrobiť dosku plošných spojov. Pri samostatnej montáži zariadenia akejkoľvek zložitosti by ste mali byť opatrní a dodržiavať presnosť, pretože práca je spojená so život ohrozujúcim napätím 220 voltov.

Rotačný stmievač

Takýto obvod neobsahuje vzácne rádiové komponenty a jeho kľúčovým prvkom je triak. Podstata obvodu sa scvrkáva na skutočnosť, že prúd sa na lampe objaví iba vtedy, ak sa na riadiacej elektróde triaku objaví odblokovací signál. Keď sa otvorí, záťaž sa pripojí.

Generátor v obvode je realizovaný na dvoch triakoch VS1 a VS2. Po pripojení k 220 voltovej sieti sa kondenzátory C1 a C2 začnú nabíjať cez odpory R1 a R2. Akonáhle úroveň napätia dosiahne hodnotu, ktorá umožňuje otvorenie VS1, objaví sa prúd a kondenzátor C1 sa vybije. Čím väčší je odpor reťazca R1-R2, tým pomalšie dochádza k nabíjaniu, čo znamená, že pracovný cyklus impulzov sa zvyšuje. Pri zmene odporu R2 sa upraví trvanie impulzu.

Tabuľka rádiových prvkov:

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

Stmievač na mikrokontroléri

Tento typ obvodu sa používa v stmievačoch s diaľkovým ovládaním. Hlavným prvkom zariadenia je mikrokontrolér DD1. Sieťové napätie sa privádza na vstup regulátora cez napäťový delič R8-R10. Prechod sínusového signálu cez nulu je charakterizovaný poklesom čela napätia, čo spôsobí prerušenie programu mikroobvodu.

Prvky VD3-VD4 tvoria stabilizovaný polvlnový usmerňovač. Na ochranu parametrického stabilizátora je potrebný kondenzátor C6 a odpor R6. Na zostavenie takéhoto zariadenia vlastnými rukami budete musieť vyrobiť dosku s plošnými spojmi a úroveň vedomostí v elektronike by mala byť priemerná.

Kondenzátory C1 a C2 fungujú ako filter a sú určené na vyhladenie usmerneného napätia. V prípade výpadku napätia v sieti 220 V dochádza k vybitiu C5 cez diódu VD1. Na tranzistore VT1 je namontovaný kľúč, ktorý pri interakcii používateľa s doskou snímača vybíja C4. Môžete dokonca použiť domácu kovovú platňu prilepenú na zadnú stranu kľúča akéhokoľvek spínača.

Triak musí byť navrhnutý na maximálne prevádzkové napätie najmenej 600 voltov a jeho prúd musí byť dvojnásobok prúdu, ktorý vyžaduje záťaž. Ak je jednotka prítomná na štvrtom kolíku mikrokontroléra, potom je triak uzavretý. Na jeho otvorenie sa generuje signálny impulz s trvaním minimálne 15 μs.

Rádiový prvok je inštalovaný na radiátore. Ako fotodetektor sa používa ľubovoľná fotobunka s nosnou frekvenciou infračerveného signálu 36 kHz.