Андрей Смирнов
Время чтения: ~8 мин.
Просмотров: 0

Плавное включение ламп: принцип работы системы и инструкция по подключению своими руками. 10 проверенных схем!

Выбор схемы

Схема плавного включения ламп выбирается наиболее простая, обеспечивающая легкость и надежность эксплуатации. Однако иногда можно использовать интеграционный метод подключения вместе с симистором. Блоки УПВЛ могут заменяться и полевыми транзисторами. Для контроля напряжения в отдельных случаях задействуются автоматические устройства.

При решении задачи подключения ламп 220 В необходимо провод, который идет на блок защиты, подсоединить от фазы перед лампой. Он выполнит роль посредника между лампочкой и кабелем. Блок, таким образом, подключается последовательно к цепи, направленной к лампе.

Важно обеспечить запитку в разрыв провода фазного типа. Это и означает подключение последовательно с выключателем

Если же вы решили применять симистор, то к нему и надо подключать УПВЛ. Сделать это следует параллельно.

В случаях, когда напряжение электропитания светильников составляет 12 В или 24 В, то подключать блок следует до трансформатора понижающего действия. Причем делают это последовательно к его первичной обмотке.

Схема включения штатного реле

Упрощённая схема включения реле ближнего света на Kia Cerato LD

Рассмотрим схему подключения реле.

Схема довольно проста: выключатель с одной стороны, зажигание с другой — управляют обмоткой реле. То есть отключение света происходит как при повороте выключателя, так и при выключении зажигания.

Выключатель — единственный источник постоянного «минуса» на этой схеме. Но по вышеизложенным требованиям после выключения, схема должна «помнить», что зажигание не выключалась, чтобы быстро вернуть ближний свет, когда он понадобиться. Мало того! Схема должна поддерживать нити в полнакала, после того как выключатель ближнего света отключен.

Однако, источником «минуса» могут являться сами фары, чьё сопротивление достаточно мало. Решением является использование паразитного питания через цепь фар. Если установить конденсатор достаточной ёмкости, чтобы он смог удерживать питание управляющего микроконтроллера, пока тот переключается на режим широтно-импульсной модуляции (ШИМ), то он сможет подзаряжаться в моменты, когда ключ разомкнут.

Простая схема для сборки своими руками

Ниже приведенная схема проста в сборке, надежна и примечательна тем, что разработана не только для плавного включения ламп накаливания на 220В, но и для их плавного отключение. А также стоит отметить, что задержка вспышки и затухания задаётся на стадии сборки по собственному усмотрению.

Схема

Принципиальная схема плавного включения ламп накаливания приведена на рисунке ниже. В её основе лежит микросхема КР1182ПМ1 (DIP8), внутри которой размещены два тиристора и две системы управления к ним. Конденсатор С3 и резистор R2 задают длительность плавного включения и выключения соответственно. Симистор VS1 необходим для разделения силовой и управляющей части, а резистор R1 задаёт ток управляющего электрода. С1, С2 – внешние конденсаторы, необходимые для управления работой тиристоров внутри КР1182ПМ1. Цепочка R4, С4 защищает элементы схемы от сетевых помех.

Принцип работы

В исходном положении контакты выключателя SA1 должны быть замкнуты. Этот нюанс следует учитывать во время подключения платы к настенному выключателю. В момент размыкания контактов SA1 конденсатор С3 начинает набирать ёмкость, тем самым запуская в работу системы управления тиристорами. На выходе ИМС через резистор R1 происходит постепенное нарастание тока, который управляет работой силового ключа. Результатом работы системы управления является плавный пуск симистора VS1 и последовательно с ним включённой лампочки EL1.

Скорость нарастания тока на управляющем электроде зависит от номинала конденсатора С3. Чтобы лампа постепенно зажигалась в течение 3 секунд, ёмкость С3 должна составлять 100 мкФ. Для увеличения времени до 10 секунд придётся установить С3 на 470 мкФ. Длительность мягкого отключения задаётся резистором R2. Рекомендуется начать подбор с номинала в 2 кОм.

Печатная плата и детали сборки

Готовую печатную плату из одностороннего текстолита размером 40х45 мм в файле Sprint Layout 6.0 можно скачать здесь. Для повышения защиты в схему добавлен предохранитель FU1 на ток 1А. Плата разработана под следующие номиналы радиоэлементов:

  • DA1 – КР1182ПМ1;
  • С1,С2 – 1 мкФ-16В (полярный);
  • С3 – 470 мкФ-16В (полярный);
  • С4 – 0,1 мкФ-630В (неполярный);
  • R1 – 470 Ом-0,25 Вт±5%;
  • R2 – 3 кОм-0,25 Вт±5%;
  • R4 – 51 Ом-0,25 Вт±5%;
  • VS1 – КУ208Г.

Использование устройств, обеспечивающих плавное включение ламп накаливания, приносит пользу людям уже несколько десятков лет. С помощью УПВЛ срок службы лампочек с нитью накала увеличивается как минимум на 40%. Что касается приведенной выше схемы, то ее работоспособность и безотказность проверена на собственном опыте.

Использование диммирования

Плавное включение ламп накаливания также может быть выполнено диммерами или светорегуляторами. Название диммер произошло от английского «dim», что означает затемнять. Здесь уровень подачи напряжения регулируется автоматическим или механическим (за счет вращения ручки) способом. У простых диммеров схема управления построена на реостате – переменном резисторе. Сейчас для этих целей используются полупроводниковые симмисторные или транзисторные ключи. В современной электротехнике для плавного включения ламп накаливания 220 Вт преимущественно используются приборы с таймером, сенсором или на дистанционном управлении. Обычно светорегуляторы устанавливаются вместо штатного выключателя.

Важно! При установке диммера на лампы накаливания добиться экономии электроэнергии невозможно. Понижение уровня освещенности на 50 процентов экономит только 15% электричества

Схема подключения диммера

В роторных диммерах накал галогеновых ламп регулируется при повороте ручки потенциометра. В электронных – все параметры задаются автоматически.

Дополнительная информация. Диммер может создавать помехи в работе чувствительных измерительных устройств и радиоприёмников. Использование прибора иногда вызывает дополнительный фон при работе звукозаписывающего оборудования. Все это надо учесть при монтаже устройств.

Собрать простой регулятор можно своими руками.

Схема состоит из:

  • BT134 – симистора на 700 В, который можно заменить на КУ208Г, MAC212-8, MAC8S, BT138 или BT136;
  • DB3 – динистора, также можно использовать КН102, HT40 HT34, HT32, DC34, DB4;
  • неполярного конденсатора с емкостью от 0,1 до 0,22 мкФ (250 В);
  • резистора (10 кОм) с максимальной мощностью от 0,25 до 2 Вт;
  • компактного переменного резистора (уровень сопротивления примерно 500 кОм);
  • проводов для соединения с основной схемой.

Самодельная схема регулятора яркости

Собранное устройство последовательно устанавливают в нулевую фазу провода, идущего к светильнику. Симистор пропускает ток только при определенной разности потенциалов. Накопление заряда идет на конденсаторе, который подключен к симистору. При этом скорость заряда определяется уровнем сопротивления переменного резистора. Сам же уровень этого сопротивления задается пользователем. Чем меньше сопротивление переменного резистора, тем ярче горит лампа.

Достоинством данного самодельного устройства является то, что при работе не происходит падения уровня напряжения, и освещенность не страдает. С другой стороны, плавный пуск галогенной лампы достигается за счет механического поворота симистора, отрегулировать скорость которого сложно. Точные параметры можно задать только на современных автоматических приборах, собрать которые своими руками сложнее.

При выборе диммерного устройства для плавного включения лампы накаливания необходимо учесть, что некоторые виды оборудования начинают работу с минимального значения, когда нить накаливания слегка тлеет. Другие сразу дают существенный скачок, который также приводит к большому перепаду напряжения на лампе.

Использование диммера может привести к повышению уровня магнитострикции и появлению высокочастотного свиста или шума, идущего от лампы накаливания. Это явление характерно для мощных ламп накаливания. Если светильники работают без диммера, то дополнительного звука практически неслышно.

Программа микроконтроллера

Программа реализует конечный автомат, находящийся в одном из шести состояний:

— зажигание было отключено, ожидание включения света фар.

— плавный разогрев

— свет уже включался, ожидание повторного включения света фар

— быстрый разогрев

— лампа включена на 100%

— удержание и гашение после отключения фар.

ШИМ реализуется при помощи режима «phase-correct PWM» таймера, работающего на частоте процессора . В этом режиме обеспечивается полное отключение и полное включение при крайних значениях параметра ШИМ, а один период занимает 510 тактов процессора. При работе микроконтроллера на частоте 1,2 МГц, частота импульсов составляет 2353 Гц.

Обработка состояний конечного автомата осуществляется в обработчике прерывания по переполнению таймера.

ISR(TIM0_OVF_vect) {
  if (countdown > ) {
    countdown--;
    return;
  }
  switch (current_state) {
    case STATE_SLOW_WARM: { 
      uint8_t o = PWM_OC;
      if (o >= 254) {
        PWM_OC = 255;
        current_state = STATE_ON;
      } else {     
        o++;
        PWM_OC = o;
        if (o < SLOW_RAMP_VALUE) {
          countdown = SLOW_RAMP_SPEED;
        } else if (o == SLOW_RAMP_VALUE) {
          countdown = SLOW_RAMP_HOLD;
        } else if (o < SLOW_WARM_VALUE) {
          countdown = SLOW_WARM_SPEED;
        } else {
          countdown = SLOW_LAST_SPEED;
        }
      }      
    } break;
    case STATE_FAST_WARM: { 
      uint8_t o = PWM_OC;
      if (o >= 254) {
        PWM_OC = 255;
        current_state = STATE_ON;
      } else {      
        o++;
        PWM_OC = o;
        if (o < FAST_WARM_VALUE) {
          countdown = FAST_WARM_SPEED;
        } else {
          countdown = FAST_LAST_SPEED;
        }
      }      
    } break;
    case STATE_HOLD: { 
      uint8_t o = PWM_OC;
      if (o <= 1) {
        PWM_OC = ;
        current_state = STATE_LIGHT_OFF;
      } else {
        o--;
        PWM_OC = o;
        countdown = HOLD_FALL_SPEED;
      }
    } break;
  }
}

Также присутствует прерывание, наблюдающее за изменением логических уровней на входах PB3 и PB4. Если такое изменение зарегистрировано, вне зависимости от того на каком именно входе, оценивается состояние обоих входов, и в зависимости от этого и текущего состояния, автомат переводится в то, или иное состояние.

ISR(PCINT0_vect) {
  if (is_ignition_on()) { 
    if (is_switch_on()) {
      
      switch (current_state) {
        case STATE_IGNITION_OFF: 
          current_state = STATE_SLOW_WARM; 
          countdown = ; 
          break;
        case STATE_HOLD:
        case STATE_LIGHT_OFF:
          current_state = STATE_FAST_WARM;
          countdown = ;
          break;
      }
    } else {
      
      switch (current_state) {
        case STATE_SLOW_WARM:
          if (PWM_OC >= HOLD_VALUE) {
            PWM_OC = HOLD_VALUE;
            current_state = STATE_HOLD;
            countdown = HOLD_COUNTDOWN;
          } else {
            current_state = STATE_IGNITION_OFF;
            PWM_OC = ;
            countdown = ;
          }
          break;
        case STATE_FAST_WARM: 
          current_state = STATE_HOLD;
          if (PWM_OC >= HOLD_VALUE) {
            PWM_OC = HOLD_VALUE;
            countdown = HOLD_COUNTDOWN;
          } else {
            countdown = ;
          }
          break;
        case STATE_ON:
          PWM_OC = HOLD_VALUE;
          current_state = STATE_HOLD;
          countdown = HOLD_COUNTDOWN;
          break;
      }
    }
  } else { 
    current_state = STATE_IGNITION_OFF;
    PWM_OC = ;
  }
}

Основное тело программы не выполняет никаких действий, а просто циклически переводит микроконтроллер в режим ожидания (idle).

  set_sleep_mode(SLEEP_MODE_IDLE);
  sleep_enable();
  sei();
  while(1) {
    sleep_cpu();
  }

В настройках микроконтроллера включен режим защиты по падению напряжения (Brown-out detector) установленный на уровень 2,7 Вольта. При падении напряжения ниже этого уровня микроконтроллер входит в состояние сброса.

Задержка после сброса настроена на 64мс (настройка по-умолчанию).

Рейтинг автора
5
Материал подготовил
Максим Иванов
Наш эксперт
Написано статей
129
Ссылка на основную публикацию
Похожие публикации