Андрей Смирнов
Время чтения: ~11 мин.
Просмотров: 0

Устройство плавного включения

Схемы плавного включения и выключения светодиодов

Существует два популярных и доступных для самостоятельного изготовления варианта схем плавного розжига для светодиодов:

  1. Простейшая.
  2. С функцией установки периода пуска.

Рассмотрим, из каких элементов они состоят, каков алгоритм их работы и главные особенности.

Простая схема плавного включения выключения светодиодов

Только на первый взгляд схема плавного розжига, представленная ниже, может показаться упрощенной. В действительности она весьма надежна, недорога и отличается множеством преимуществ.

В ее основе лежат следующие комплектующие:

  1. IRF540 – транзистор полевого типа (VT1).
  2. Емкостный конденсатор на 220 мФ, номиналом на 16 вольт (C1).
  3. Цепочка резисторов на 12, 22 и 40 килоОм (R1, R2, R3).
  4. Led-кристалл.

Устройство работает от источника питания постоянного тока на 12 В по следующему принципу:

  1. При запитывании цепи через блок R2 начинает течь ток.
  2. Благодаря этому элемент C1 постепенно заряжается (повышается номинал емкости), что в свою очередь способствует медленному открыванию модуля VT.
  3. Увеличивающийся потенциал на выводе 1 (затворе полевика) провоцирует похождение тока через R1, что способствует постепенному открыванию вывода 2 (стока VT).
  4. Как результат, ток переходит на исток полевого блока и на нагрузку и обеспечивает плавный розжиг светодиода.

Процесс угасания лед-элемента идет по обратному принципу – после снятия питания (размыкания «управляющего плюса»). При этом конденсаторный модуль, постепенно разряжаясь, передает потенциал емкости на блоки R1 и R2. Скорость процесса регламентируется номиналом элемента R3.

Основным элементом в системе плавного розжига для светодиодов является транзистор MOSFET IRF540 полевого n-канального типа (как вариант можно использовать российскую модель КП540).

Остальные компоненты относятся к обвязке и имеют второстепенное значение. Поэтому нелишним будет привести здесь его основные параметры:

  1. Сила тока стока – в пределах 23А.
  2. Значение полярности – n.
  3. Номинал напряжения сток-исток – 100В.

Доработанный вариант с возможностью настройки времени

Нередко возникает необходимость изменения периода плавного розжига светодиодов. Рассмотренная выше схема не дает такой возможности. Поэтому в нее нужно внедрить еще два полупроводниковых компонента — R4 и R5. С их помощью можно задавать параметры сопротивления и тем самым контролировать скорость зажигания диодов.

Приведенные выше версии схем предполагают управление по плюсу, однако в некоторых ситуациях требуется контроль по минусу. В таком случае система будет иметь обратную полярность. Поэтому в ней нужно поставить конденсатор наоборот – чтобы плюсовой заряд шел на транзисторный исток. Кроме того, необходимо заменить и сам транзистор, теперь он должен быть p–канального типа, к примеру, IRF9540N.

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.

Выключатель плавного включения света своими руками

УПВЛ различных модификаций и заводов-изготовителей в достаточном количестве и ассортименте представлены на радиорынках и в магазинах электротоваров в разделах электроосветительной аппаратуры. Но, конечно, дешевле и интереснее изготовить такой прибор из составляющих самостоятельно. В продаже есть недорогой конструктор K134, который позволяет собрать надежно конструкцию и обеспечить плавное включение осветительных приборов (накаливания и галогенных) в сети ~280 В до 100 Вт с отсрочкой включения 0,3 секунды.

Когда он включен, транзисторы Q1 и Q2 закрыты, резистор R3 снижает токовую нагрузку D1. R1, диоды полевых транзисторов заряжают C1. Q1 и Q2 включаются при 5 В, шунтируя R3, лампа накаливания включается в сеть.

Принцип действия

Блоки защиты для плавного включения действуют следующим образом. С их помощью происходит постепенное повышение напряжения, которое поступает к лампе, – с 0 В до, например, 171 В. В этом случае существенно ограничиваются пусковые токи. А лампочки зажигается плавно.

Однако при этом от вас потребуется использование более мощных ламп накаливания, поскольку при снижении питающего напряжения уменьшается световой поток. Хотя срок эксплуатации возрастет.

Каждое продающееся устройство для регулирования включения имеет определенные ограничения по мощности. Поэтому целесообразно заранее выяснить, какие параметры пусковых скачков напряжения в сети. Приобретать надо устройства, имеющие минимальный запас 30% по мощности.

Ну а перегружать такие устройства нельзя – они быстро могут выйти из строя. С увеличением допустимого ограничения возрастают и габаритные характеристики приспособления.

Если вам необходимо приобрести устройство плавного включения ламп, то можно остановить выбор на Uniel Upb-200W-BL, у которого ограничение по мощности составляет 200 Вт. Однако такое приспособление не будет работать с люминесцентными лампами и диммерами.

Неплохим вариантом является УПВЛ Гарант – это простое в монтаже и эксплуатации устройство, отличающееся повышенным качеством исполнения и долговечностью. Для защиты ламп накаливания и галогенных модификаций используется многофункциональное УПВЛ Navigator.

Готовые сборки

Существует множество надёжных устройств от отечественных и зарубежных производителей, которые позволяют реализовать плавное включение и выключение ламп накаливания. Их несложно найти в магазине электротоваров в виде небольших коробочек с надписью: «Устройство плавного пуска галогенных ламп» или «Блок защиты галогенных и стандартных ламп накаливания». Акцент на галогенках сделан ввиду их высокой стоимости в сравнении с обычными лампочками, что должно привлечь больше покупателей. К примеру, УПВЛ на 220В размером со спичечный коробок, способно длительное время выдерживать нагрузку до 300 Вт и стоит порядка 300 рублей. Плавный пуск ламп накаливания можно реализовать через так называемый фазовый регулятор. По сути, это тот же УПВЛ, но рассчитанный на большую нагрузку и имеющий более сложную систему управления. Его габариты определяются размером радиатора, который необходим для отвода тепла от силового элемента схемы (как правило, симистора). Фазовый регулятор приличного качества на 1000 Вт можно приобрести примерно за 600 рублей.

Каждое из устройств, обеспечивающее плавное включение ламп накаливания, включается в электрическую цепь последовательно, то есть в разрыв одного из проводов: фазы или нуля. При этом время нарастания напряжения в нагрузке фиксировано и не регулируется. Оно задаётся изготовителем и может составлять от десятых долей до трёх секунд.

Для тех, кто ставит под сомнение качество промышленных УПВЛ (особенно китайского происхождения), существует множество простых надёжных схем, пригодных для сборки своими руками. Рассмотрим одну из них.

Схема № 1 плавного включения ламп накаливания

 Алгоритм работы схемы следующий. При включении переменное напряжение поступает на диодный мостик, после диодного мостика имеем постоянное напряжение. Через сопротивление R1, напряжение поступает на управляющий контакт тиристора (положительный потенциал). Тиристор открывается но не полностью, так как если говорить языком дилетанта, часть тока идет на зарядку конденсатора С1. По мере зарядки конденсатора, ток в его цепи уменьшается, соответственно в цепи управляющего контакта тиристора увеличивается.  Тиристор открывается полностью, лампа начинает светится в полный накал. Минусом данной схемы плавного регулирования, является постепенное повышение напряжения при включении, но мгновенное отключение при выключении. Так как выключатель фактически ограничивает подачу напряжения в схему для управляющего тиристора мгновенно. Для изменения ситуации, достаточно перенести выключатель в цепь между диодным мостиком и резистором R1, на схеме это место выделено красным кругом. При этом после выключения выключателя, конденсатор будет разряжаться на управляющий контакт тиристора и тиристор закроется постепенно, обеспечивая плавное гашение света ламп.

Схема 1 Плавное включение лампы накаливания. Многие из собиравших жаловались на моментальное включение лампы, без эффекта плавного розжига.

Для чего используется

Одной из причин, приводящих к поломке ламп накаливания, является резкий скачок тока, который происходит при включении. Этот факт нужно учитывать, отвечая на вопрос, как работает плавное включение ламп.

Если вольфрамовая нить лампы не нагрета, оставаясь в холодном состоянии, то у нее все равно присутствует некоторое сопротивление. Причем его величина достаточно высока, например для изделия с мощностью 75 Вт она равна 52,4 Ом. Можно рассчитать, что при стандартном напряжении в 220 В сила тока составит 4,19 А.

Теперь важно понять, что такой ток будет протекать определенный отрезок времени. Примерно он равен чуть менее секунды и зависит от того, как прогревается вольфрамовая нить.

Как только ее температура возрастает, одновременно увеличится сопротивление. В результате сила тока будет многократно ниже первоначальной, пусковой величины.

Плавное включение светодиодов своими руками

Плавное включение и затухание светодиодов своими руками

Что такое плавное включение, или иначе розжиг светодиодов думаю представляют все.

Разберем подробно плавное включение светодиодов своими руками.

Светодиоды должны не сразу разжигается, а через 3-4 секунды, но изначально не мигать и не светиться вообще.

Схема устройства:

Компоненты:

■ Транзистор IRF9540N■ Транзистор KT503■ Выпрямительный диод 1N4148■ Конденсатор 25V100µF■ Резисторы:— R1: 4.7 кОм 0.25 Вт— R2: 68 кОм 0.25 Вт— R3: 51 кОм 0.25 Вт— R4: 10 кОм 0.25 Вт■ Односторонний стеклотекстолит и хлорное железо■ Клеммники винтовые, 2-х и 3-х контактные, 5 мм

Изменить время розжига и затухания светодиодов можно подбором номинала сопротивления R2, а также подбором ёмкости конденсатора.

Я с помощью канцелярского ножа сделал бороздки по намеченным линиям, далее выпилил ножовкой и обточил края напильником. Также пробовал использовать ножницы по металлу – оказалось гораздо проще, удобнее и без пыли.

Далее прошкуриваем заготовку под водой наждачной бумагой с зернистостью P800-1000. Затем сушим и обезжириваем поверхность платы 646 растворителем с помощью безворсовой салфетки. После этого нежелательно руками прикасаться к поверхности платы.

Далее с помощью программы SprintLayot открываем и печатаем на лазерном принтере схему. Печатать необходимо только слой с дорожками без обозначений.

Для этого в программе при печати слева вверху в разделе “слои” снимаем ненужные галочки. Также при печати в настройках принтера выставляем высокую четкость и максимальное качество изображения.

С помощью малярного скотча приклеиваем на обычный лист А4 страницу глянцевого журнала/глянцевую фотобумагу (если их размеры меньше А4) и печатаем на ней нашу схему. Я пробовал использовать кальку, страницы глянцевого журнала и фотобумагу.

Теперь прогреваем текстолит и прикладываем нашу распечатку. Затем утюгом с хорошим прижимом проутюживаем плату в течение нескольких минут.

Теперь даем плате полностью остыть, после чего опускаем в ёмкость с холодной водой на несколько минут и аккуратно избавляемся от бумаги на плате. Если целиком не отдирается, то скатываем потихоньку пальцами.

Затем проверяем качество пропечатанных дорожек, и плохие места подкрашиваем тонким перманентным маркером.

Время вытравливания зависит от многих параметров, поэтому периодически достаем и проверяем нашу плату. Хлорное железо используем безводное, разводим в теплой воде согласно пропорциям, указанным на упаковке.

Чтобы ускорить процесс травления можно периодически покачивать ёмкость с раствором.

После того, как ненужная медь стравилась – отмываем плату в воде. Затем с помощью растворителя или наждачки счищаем тонер с дорожек.

Далее нужно облудить плату. Есть множество различных способов, я решил воспользоваться одним из самых простых и доступных. С помощью кисточки смазываем плату флюсом (например ЛТИ-120) и паяльником лудим дорожки. Главное не держать жало паяльника на одном месте, иначе возможен отрыв дорожек при перегреве. Берем на жало больше припоя и ведем им вдоль дорожки.

Теперь напаиваем необходимые элементы согласно схеме. Для удобства в SprintLayot распечатал на простой бумаге схему с обозначениями и при пайке сверял правильность расположения элементов.

После пайки очень важно полностью смыть флюс, в противном случае могут быть коротыши между проводниками (зависит от применяемого флюса). Сначала рекомендую тщательно протереть плату 646 растворителем, а потом хорошо промыть щеткой с мылом и высушить

Итог:

Проделанной работой я доволен, хоть и потратил достаточно много времени. Процесс изготовления плат методом ЛУТ показался мне интересным, и несложным. Но, не смотря на это, в процессе работы допустил, наверное, все ошибки, какие только возможно. Но на ошибках, как говориться, учатся.

Подобная плата плавного розжига светодиодов имеет достаточно широкое применение и может использоваться, как в автомобиле (плавный розжиг ангельских глазок, панели приборов, подсветки салона и т.п.), так и в любом другом месте, где есть светодиоды и питание от 12В. Например, в подсветке системного блока компьютера или декорировании подвесных потолков.

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