Андрей Смирнов
Время чтения: ~13 мин.
Просмотров: 0

Как сделать диммер на основе ардуино

Изготовление диммера своими руками

Изготовить светорегулятор самостоятельно можно любому, кто причисляет себя к радиолюбителям и обладает хоть небольшими навыками в этом деле. Так как схема диммера для светодиодных ламп очень простая, разобраться с устройством не составит большого труда, при условии, что у вас есть паяльник и электронные компоненты. Радиодетали можно купить по отдельности или приобрести готовый комплект-конструктор для сборки.

Для изготовления прибора своими руками понадобятся следующие детали и инструменты:

  • медная проволока;
  • симистор (триак);
  • конденсаторы – 2шт;
  • динистор;

Изготовление диммера для светодиодных ламп под силу даже начинающему радиолюбителю

  • постоянный и переменный резисторы;
  • паяльник, припой.

Электронные компоненты располагают на печатной плате и с помощью провода соединяют их между собой, используя пайку. При соединении радиодеталей руководствуются схемой светорегулятора. Работа собранной схемы будет заключаться в том, что на неполярный конденсатор будет подаваться переменный ток резистора. А конденсатор, заряжаясь, будет передавать питание лампе.

После того как самодельное устройству будет собрано, его необходимо протестировать. Для этого можно использовать ламповый патрон с лампой. Нужно подсоединить устройство к патрону с помощью проводов и подключить к сети. Так как в цепи присутствует напряжение, опасное для жизни, все места соединений следует тщательно изолировать. Кроме того, нельзя прикасаться к оголенным участкам печатной платы, где находятся проводники.

Диммеры не только управляют световым потоком, но и способствуют энергосбережению и более длительной эксплуатации светодиодных ламп

Если все собрано верно, и все радиодетали исправны, светорегулятор будет работать: при повороте управляющего элемента устройства в одну сторону – лампочка загорится ярче, а при повороте в обратную – интенсивность свечения уменьшится, вплоть до выключения.

Диммеры с успехом используются дизайнерами для светового оформления интерьеров. Ведь экспериментируя с освещением, можно придавать помещению различные оттенки: от приглушенного и таинственного до яркого и бодрящего. С помощью светорегуляторов можно задавать удобные сценарии освещенности и изменять привычную обстановку, получая совершенно неожиданные эффекты.

Как только появились лампы накаливания, практически сразу были созданы первые диммеры. Представляли они собой обычный реостат, который часть электрической энергии, пропуская ее через себя, преобразовывал в тепловую, в результате чего на источник света поступало меньшее напряжение и вольфрамовая нить раскалялась менее интенсивно. Конечно, с появлением энергосберегающих, а потом и светодиодных светильников, эти устройства изменились.

Как подключить диммер к светодиодным лампам, как его выбрать, а главное – можно ли использовать для этого обычный, простейший регулятор или нельзя? Ведь простое уменьшение напряжения, подаваемого на LED-лампу, не даст результата, который можно увидеть при тех же условиях с «лампочкой Ильича». Да и технологии не стоят на месте. В наше время человеку уже мало простого приглушения света, ему нужно дистанционное управление этим параметром освещенности, программирование по времени и т. п. Так что же представляет собой современный LED-диммер?

Самостоятельное изготовление диммера

В зависимости от желания и возможности, можно изготовить устройство своими руками. Для этого понадобится принципиальная схема и наличие радиодеталей. Монтаж производится на фольгированном текстолите. Материал для корпуса разрешается использовать любой.

Простое доминирующее устройство несложно собрать на тиристоре. Работа схемы основана на способности открывания тиристора в моменты времени, когда синусоида достигает нуля. В это время можно обрезать сигнал и тем самым изменить величину напряжения на нагрузке.

Входной сигнал заряжает через переменный резистор R, конденсатор C, в это время тиристор SCR закрыт. Когда входная разность потенциалов полуволны достигает определённого значения, то открывается динистор ZD, а за ним и тиристор. Появляется ток. Как только значение полуволны снижается, динистор закрывается. Конденсатор начинает разряжаться через диод, тиристор закрывается. При следующем периоде всё повторяется.

При использовании в цепи с постоянным напряжением 12 вольт изменение мощности осветительного прибора проще всего выполнить, используя интегральный стабилизатор. Такое устройство вдобавок ещё будет служить и дополнительной защитой от скачков напряжения в электросети.

Принцип действия схемы прост. На контакте управления, изменяя значение переменного резистора, устанавливается величина выходного сигнала. С помощью такой схемы стабилизатора регулировка осуществляется от 0 вольт до 12 вольт

При сборке необходимо обратить внимание, что микросхема требует охлаждения. Обычно для этих целей она устанавливается на радиатор

При изготовлении устройства самостоятельно важно обратить внимание на его мощность. Она будет напрямую зависеть от параметров ключевых устройств, применённых в схеме. Обычно мощность выбирается на 15 процентов больше, чем значение, потребляемое нагрузкой

Например, для включения светильника, состоящего из трёх ламп накаливания по 100 ватт каждая, потребуется устройство с мощностью не менее 350 ватт

Обычно мощность выбирается на 15 процентов больше, чем значение, потребляемое нагрузкой. Например, для включения светильника, состоящего из трёх ламп накаливания по 100 ватт каждая, потребуется устройство с мощностью не менее 350 ватт.

Использование диммеров переменного тока позволит легко создать комфортный, функциональный интерьер в любом месте применения источников света. Выбрать и подключить подходящее устройство не должно составить труда, учитывая, что с каждым прибором должна идти инструкция по применению. Ну, а если вдруг подобрать ничего не получится, то всегда возможно собрать устройство собственными руками.

Сборка

Данное устройство можно собрать с использованием навесного монтажа и соединительных проводов
. Однако более правильно сделать печатную плату, так как это позволит минимизировать размеры блока, который часто устанавливается вместо обычного выключателя, имеющего малые габариты.

Для сборки необходимо проделать следующие операции:

  • Из куска фольгированного текстолита размером 35 х 22 мм
    изготовить печатную плату. При этом необходимо нанести на плату чертеж соединений, просверлить отверстия для выводов, прорисовать нитрокраской дорожки и монтажные площадки для пайки, произвести травление платы хлорным железом.
  • Установить в отверстия детали, отрезать лишние концы и пропаять контакты
    с помощью паяльника.
  • С помощью проводов припаять потенциометр.
  • Для тестирования работоспособности сборки подключить к ней лампу накаливания.
  • Включить систему в сеть и убедиться в том, что при вращении ручки потенциометра меняется яркость свечения
    лампы.

На примере данного видео диммер легко можно собрать своими руками, такая схема регулятора мощности на симисторе может быть использована для изменения мощности света ламп накаливания и других нагрузок с рабочим напряжением 220 В:

Подведем итоги. Для регулировки источников света могут использоваться диммеры. Простейшей является схема с использованием триака и диака.
Такое устройство можно легко собрать своими руками из деталей, имеющихся в продаже.

В заключение предлагаем вам посмотреть видео-инструкцию, как быстро и просто осуществить установку диммера своими руками:

Для регулировки яркости свечения различных типов ламп своими руками используются специальные устройства. Их называют диммерами или светорегуляторами. Название произошло от английского слова to dim, что в переводе означает «затемнять, меркнуть, тускнеть». Если первоначально такие устройства выполняли только функцию изменения яркости ламп накаливания, то сейчас они производятся для любых типов ламп и наделены большим количеством дополнительных функций, среди которых:

Бра с диммером в интерьере комнаты

  • управление осветительным прибором на расстоянии (дистанционное);
  • наличие различных режимов (затемнения или мигания);
  • возможность плавного включения и выключения;
  • возможность включения и отключения в установленное время в автоматическом режиме;
  • возможность имитации присутствия людей в помещениях объекта.

Диммер не просто приглушает яркость ламп в помещении, но и экономит потребление электроэнергии, что продлевает срок их эксплуатации. Особенно это заметно по лампам накаливания, имеющим самый короткий срок службы и максимальное потребление энергии.

Диммер занимает по габаритам такое же место, как выключатель, подключить его своими руками не сложно. Использование устройства в интерьерах помещения различного назначения оживляет обстановку, позволяет осуществлять зонирование и придавать многим вещам и предметам световые спецэффекты. Диммер может быть встроенным в обычный выключатель или представлять собой отдельное устройство.
При наличии у такого устройства датчика движения, который работает как автоматический регулятор, свет может зажигаться при входе в помещение человека и выключаться при его выходе.

Создание платы

Мы рассмотрим самый бюджетный вариант – вытравку платы в соляном растворе, но прежде на неё необходимо будет наклеить проект, который вы можете создать в программе по желанию. Дальнейшая сборка не несёт никаких трудностей и секретов, необходимо будет воспользоваться панельками под оптроны и мостовые выпрямители. Также, при написании текста, для разметки элемента, его стоит делать зеркальным, так как при ЛУТе, отпечатавшийся рисунок примет правильный вид на меде, и перенесется так, что вы без проблем прочитаете все необходимые данные.

Хорошим выбором станет TIC206, который выдаст добротных 6 ампер. Но здесь стоит учесть, что те проводники, которые установлены на плате, просто не выдержат такую силу тока, поэтому дополнительно стоит припаять провод на проводник симистора у разъемов, а вторую часть – к другим разъемам.

Также, при наличии оптрона H11AA11, мостовой выпрямитель можно не использовать, ведь в нем уже имеются два не параллельных диода, а также возможность работы с переменными токами. Совместимость с выводами 4N25 позволяет просто вставить его к припою с двумя перемычками, находящимися между 5 и 7 резистором, на нашей схеме.

Во втором варианте схема будет выглядеть так:

Шим регулятор на таймере ne555

Потребовалось мне сделать регулятор скорости для пропеллера. Чтобы дым от паяльника сдувать, да морду лица вентилировать. Ну и, для прикола, уложить все в минимальную стоимость.

Проще всего маломощный двигатель постоянного тока, конечно, регулировать переменным резистором, но найти резюк на такой малый номинал, да еще нужной мощности это надо сильно постараться, да и стоить он будет явно не десять рублей. Поэтому наш выбор ШИМ + MOSFET.

Ключ я взял IRF630. Почему именно этот MOSFET? Да просто у меня их откуда то завелось штук десять. Вот и применяю, так то можно поставить что либо менее габаритное и маломощное. Т.к.

ток тут вряд ли будет больше ампера, а IRF630 способен протащить через себя под 9А. Зато можно будет сделать целый каскад из вентиляторов, подсоединив их к одной крутилке — мощи хватит

Теперь пришло время подумать о том, чем мы будем делать ШИМ.

Сразу напрашивается мысль — микроконтроллером. Взять какой-нибудь Tiny12 и сделать на нем. Мысль я эту отбросил мгновенно.

  1. Тратить такую ценную и дорогую деталь на какой то вентилятор мне западло. Я для микроконтроллера поинтересней задачу найду
  2. Еще софт под это писать, вдвойне западло.
  3. Напряжение питания там 12 вольт, понижать его для питания МК до 5 вольт это вообще уже лениво
  4. IRF630 не откроется от 5 вольт, поэтому тут пришлось бы еще и транзистор ставить, чтобы он подавал высокий потенциал на затвор полевика. Нафиг нафиг.

Остается аналоговая схема. А что, тоже неплохо. Наладки не требует, мы же не высокоточный девайс делаем. Детали тоже минимальные. Надо только прикинуть на чем делать.

Операционные усилители можно отбросить сразу. Дело в том, что у ОУ общего назначения уже после 8-10кГц, как правило, предельное выходное напряжение начинает резко заваливаться, а нам надо полевик дрыгать.

Да еще на сверхзвуковой частоте, чтобы не пищало.

ОУ лишенные такого недостатка стоят столько, что на эти деньги можно с десяток крутейших микроконтроллеров купить. В топку!

Остаются компараторы, они не обладают способностью операционника плавно менять выходное напряжение, могут только сравнивать две напруги и замыкать выходной транзистор по итогам сравнения, но зато делают это быстро и без завала характеристики.

Пошарил по сусекам и компараторов не нашел. Засада! Точнее был LM339, но он был в большом корпусе, а впаивать микросхему больше чем на 8 ног на такую простую задачу мне религия не позволяет. В лабаз тащиться тоже было влом.

Что делать?

И тут я вспомнил про такую замечательную вещь как аналоговый таймер — NE555. Представляет собой своеобразный генератор, где можно комбинацией резисторов и конденсатором задавать частоту, а также длительность импульса и паузы.

Как это работает
Если не вникать глубоко в структуру таймера 555, то несложно. Грубо говоря, таймер следит за напряжением на конденсаторе С1, которое снимает с вывода THR (THRESHOLD — порог). Как только оно достигнет максимума (кондер заряжен), так открывается внутренний транзистор.

Который замыкает вывод DIS (DISCHARGE — разряд) на землю. При этом на выходе OUT появляется логический ноль. Конденсатор начинает разряжаться через DIS и когда напряжение на нем станет равно нулю (полный разряд) система перекинется в противоположное состояние — на выходе 1, транзистор закрыт.

Конденсатор начинает снова заряжаться и все повторяется вновь.
Заряд конденсатора С1 идет по пути: «R4->верхнее плечо R1 ->D2«, а разряд по пути: D1 -> нижнее плечо R1 -> DIS. Когда мы крутим переменный резистор R1 то у нас меняются соотношения сопротивлений верхнего и нижнего плеча. Что, соответственно, меняет отношение длины импульса к паузе.

Частота задается в основном конденсатором С1 и еще немного зависит от величины сопротивления R1.

Резистор R3 обеспечивает подтяжку выхода к высокому уровню — так так там выход с открытым коллектором. Который не способен самостоятельно выставить высокий уровень.

Описание работы ШИМ диммера для светодиода

Управление свечением светодиодов производится посредством сенсорного датчика SW1, который сделан в виде проводящей металлической пластины или другого металлического предмета произвольной формы с хорошей проводимостью. Диоды D13 и D14 соединены таким образом, чтобы защитить микроконтроллер от повышенного положительного или отрицательного тока, поступающим с датчика.

Микроконтроллер устанавливает высокий уровень (5 В) на выводе, к которому подключен датчик и заряжает прикоснувшийся к сенсору палец небольшим количеством электроэнергии. После короткого периода времени этот вывод меняет свое направление с выхода на вход и оценивает уровень напряжения на нем.

Если палец пользователя коснулся датчика, в результате чего он получает заряд и спустя совсем короткое время разряжается через сопротивление R1. В течение этого интервала времени микроконтроллер воспринимает это как высокий уровень (нажатие кнопки).

Для лучшего срабатывания диммера, сопротивление R1 не должно быть ниже 10 кОм. Напряжение, которое прикладывается к пальцу пользователя, является абсолютно безвредным. Для того чтобы гарантировать безопасность пользователя, питание схемы необходимо осуществлять от трансформаторного блока питания (наличие гальванической развязки).

Для надежности схемы управляющий сигнал поступает сразу на три выхода, которые объединены вместе. Это снизит нагрузку на порта микроконтроллера и добавит стабильности сенсорному диммеру.

Далее управляющий сигнал через резистор R2 поступает на базу биполярного транзистора Q1. Светодиоды подключены в 4 параллельные группы, каждая из которых содержит 3 последовательно соединенных светодиодов и балластный резистор на 200 Ом. Этот резистор ограничивает ток, протекающий через светодиоды, и его значение зависит от их параметров. Как рассчитать этот резистор читайте здесь.

Для управления диммером следует быстро коснуться кнопки датчика, чтобы включить или выключить светодиоды. Продолжительное нажатие сперва уменьшает яркость, после того как она станет равной нулю начинается плавное прибавление. Процесс выключения происходит в виде быстрого снижения свечения.

Для подключения большого количества светодиодов, транзистор Q1 необходимо заменить на более мощный, сохраняя базовый ток ниже 20 мА для защиты микроконтроллера от повреждений.

Скачать прошивку (1,1 KiB, скачано: 857)

Разновидности

Диммер с поворотным устройством

Эти устройства могут быть различными по управлению. Светодиодный диммер может быть прибором с механическим управлением (работает посредством нажатия кнопки или вращения колеса), с поворотным, нажимным или же совмещенным (поворотно-нажимным) управлением. Освещенность помещения изменяется в результате нажатия или поворота ручки управления.

Также существуют диммеры с электронным управлением (наличие сенсорного экрана или ИК-датчика), с акустической регулировкой (наличие датчика, реагирующего на звуковые вибрации). Минус последнего в том, что свет может убавиться или добавиться в результате непреднамеренного стороннего звука, такого, как падение предмета и т. п. А потому наиболее оптимальной с позиции эксплуатации и надежности можно считать конструкцию поворотного устройства. Конструкция его проста, к тому же в финансовом плане его приобретение более выгодно.

Также такие устройства, как LED-диммер различаются и по вариантам установки. Некоторые нужно крепить непосредственно в распределительный щит и управлять ими посредством выносных регуляторов.

Но более востребованы потребителем устройства типа моноблок. Устанавливаются они как обычный выключатель, при этом это должен быть именно ШИМ-диммер. Работа ШИМ-устройства состоит в том, чтобы вырабатывать ток высокой частоты (200 Гц). Такой ток необходим для функционирования LED-приборов. Условиями изменения освещенности служит изменение такого параметра, как ширина и время частотного импульса.

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