Автоматическое плавное включение света

Электронное реле с функцией плавного включения света фар

Каждый водитель знает, как порой утомляет желтизна обычных ламп накаливания в фарах автомобиля. Устанавливать ксеноновые лампы нежелательно, хотя они и имеют низкое потребление и большой срок службы. Из-за сильного ослепления водителей встречного транспортного потока возрастает вероятность аварийных ситуаций. Хорошее и не чрезмерно белое свечение дают галогенные лампы.

Их основной недостаток – повышенное энергопотребление и тепловыделение. Кроме того, как и все лампы на основе нити накаливания, они имеют срок службы вдвое меньше чем ксеноновые.

Физика процесса перегорания нити накаливания проста. Всякий проводник при нагревании увеличивает сопротивление проходящему току. Нить накаливания в рабочем режиме раскаляется и обеспечивает необходимую мощность свечения. При этом её сопротивление обеспечивает ток в цепи недостаточный для плавления металла нити. При включении, сопротивление холодной лампы в 12–13 раз меньше рабочего и соответственно во столько же раз больше электрический ток. Именно в этот момент чаще всего и происходит перегорание нити накаливания.

Идеально было бы плавно увеличивать напряжение вслед за разогревом и соответственно возрастанием сопротивления. Эта идея не нова – в бытовых светильниках давно применяются электронные устройства, обеспечивающие плавное включение и продлевающие срок эксплуатации ламп накаливания. Примеры схем подобных устройств можно найти в интернете в большом количестве. Применяя их для автомобиля, нужно учесть, что лучше использовать замену штатной сменной детали принципиально новой без необходимости переделки основной проводки.

Эта идея была осуществлена на автомобиле марки KIA Cerato LD выпуска 2008 г. с галогенными лампами Philips CrystalVision H4 простой заменой штатного реле управления ближним светом на доработанный аналог в соответствии с новыми требованиями.

Схема управления фарами с некоторым упрощением представлена на рисунке.

Красным цветом выделено легкосъемное реле, которое и требует доработки. Удобно что через контакт «30» есть всегда питание +12 В, а через «86» и выключатель света или через «87» и холодные лампы, с практически нулевым сопротивлением, всегда есть соединение на массу.

Технические требования были выдвинуты следующие:

• потребление электронного реле при отключенном зажигании в пределах 5–7 мА, обеспечивающее небольшой ток утечки для защиты аккумулятора от разряда; • при первом включении фар должен обеспечиваться плавный нагрев нитей ламп в течение 10–12 сек.; • при отключении света менее чем на 0,5 сек. и последующем его включении, если зажигание не выключалось, задержка должна составлять 0,5 сек. с выходом на 80% мощности плюс 1 сек. для достижения 100% уровня свечения;

Последний пункт требует пояснения. В стеклянных колбах ламп модели H4 совмещены спирали ближнего и дальнего света. При этом схема проводки автомобиля выполнена так, что они могут включаться только попеременно. Вся конструкция после первого включения поддерживается в достаточно горячем состоянии и уже не требуется большая задержка на разогрев нитей. Это важно при кратковременном мигании дальним светом. После него ближний свет включится без задержки и не создаст неудобств дорожному движению в тёмное время суток.

Схема электронного реле

Реализация идеи нового реле представлена на схеме.

Здесь применена широтно-импульсная модуляция (ШИМ) в управлении ключевым элементом питания нагрузки. Роль электронного ключа должен выполнять элемент, обеспечивающий коммутацию постоянного напряжения 12 В с номинальным током нагрузки 12 А и кратковременным импульсным до 150 А. При этом необходимо малое падение мощности на нём в открытом состоянии и напряжение управления не более 5 В с малыми токами, работающими на слабо ёмкостную нагрузку.

Выбранный транзистор МОП с p-каналом IRF9310 отвечает этим требованиям и имеет следующие характеристики:

• напряжение сток-исток 30 В; • ток сток-исток 20 А; • пороговое напряжение затвор-исток 2,4 В; • сопротивление открытого канала 6,8 мОм; • входная ёмкость затвора 5250 пФ;

• максимальная рассеиваемая мощность 2,5 Вт.

На схеме это транзистор VT4. Резистор R12 обеспечивает его надёжное и быстрое запирание. Управление ШИМ обеспечивает микроконтроллер ATtiny13A с рабочей частотой 1,2 МГц. Потребляемый микросхемой ток не превышает 1 мА. Её максимальный выходной ток 40 мА обеспечивает надёжное срабатывание ключевого элемента VT4 и ограничивается резистором R11 в пределах 33–35 мА.

Питание -5 В для ATtiny13A обеспечивается линейным стабилизатором 79L05 рассчитанном на ток нагрузки 100 мА. Конденсатор C2 сглаживает пульсации тока в моменты срабатывания транзистора VT4. Его емкость допускается 1,0–2,2 мкФ. Этот элемент единственный, который потребляет много энергии во всей схеме – до 6 мА тока покоя.

Постоянное питание +12 В для всей схемы осуществляется только при включенном зажигании через VT1. Здесь применён полевой n-канальный транзистор IRLML0030. Можно использовать и другой рассчитанный на напряжение до 20 В при максимальном токе нагрузки 5 А.

На массу исток транзистора подключается или через холодные лампы фар и диод VD3 или посредством включателя фар через VD4 и R6.

Сигналы управления микроконтроллера подаются на входы PB3 и PB4. Через VT2 информируется о выключении зажигания и необходимости выключения света фар. Через VT3 подаётся сигнал о включении фар.
Конденсатор C1 обеспечивает, после кратковременного отключения ближнего света, накал ламп на уровне 50% в течение 0,5 сек. Используется танталовый малогабаритный электролитический конденсатор, рассчитанный на напряжение 35 В. Можно использовать и меньшей ёмкости – до 10 мкФ.

Режимы работы схемы

Выключено зажигание и фары – закрыты транзисторы VT4 и VT1.

Зажигание включено. Открывается транзистор VT1 сигналом через резистор R1 и диод VD1. Через него заряжается конденсатор C1 по цепи резистора R4, диода VD3 и холодные лампы фар. Через резистор R2 и диод VD2 на транзистор VT2 подаётся напряжение для его открытия и на вход PB4 микроконтроллера подаётся сигнал о включении зажигания. Контроллер переходит в ожидание включения ближнего света фар.

Включаются фары ближнего света. Транзистор VT3 открывается сигналом через резистор R9 и микроконтроллер на входе PB3 получает сигнал о включении фар. Контроллер включает силовой транзистор VT4, зажигающий лампы. За счёт ШИМ обеспечивается их плавный нагрев, в течение 10–12 сек. Схема переходит на питание по цепи VD4 и R6.

Выключается ближний свет. Резистор R10 закрывает транзистор VT3, и микроконтроллер, получив сигнал на входе PB3, включает ШИМ в режим 50% нагрева ламп. Конденсатор C1, периодически подзаряжаясь через диод VD3 и фары в моменты переключения транзистора VT4, удерживает VT1 это время в открытом состоянии.

Выключается зажигание. Через резистор R5 транзистор VT2 запирается. Сигнал на входе PB4 заставляет микроконтроллер закрыть транзистор VT4 и перейти в ждущий режим. Резистор R3 обеспечивает закрытие транзистора VT1, который обесточивает конденсатор C1.

Свет фар отключается.

Зажигание выключено при включенном переключателе ближнего света. Транзисторы VT1 и VT4 в закрытом состоянии обеспечивают отключение фар.

Утечка тока происходит только через R9, R10 в пределах 1,7 мА, что не влияет существенно на разряд аккумулятора.

Алгоритмы работы схемы

Медленный нагрев при первом включении

При этом происходит следующее:

• первые 3 сек. плавно нарастает свечение ламп до 30% за счёт работы ШИМ; • уровень достигнутого накала 2 сек. поддерживается неизменяемым для прогрева ламп; • в следующие 3 сек. плавно повышается до уровня 80% и фары дают удовлетворительный уровень освещения;

• за последние 4 сек. достигается 100% мощность

Удержание нагрева после выключения

При отключении фар в течение 0,5 сек. обеспечивается 50% питания ламп. Затем за 0,5 сек. нагрев плавно падает до нуля.

Быстрый нагрев

Этот режим возможен только при условии, что лампы находятся в состоянии 50% мощности накала – в удержании нагрева. При включении света плавно за 0,5 сек. достигается мощность 80% – достаточная для освещения дороги. А уже по истечении 1,5 сек. лампы горят в полную мощность.

В любом случае при уменьшении мощности накала менее 50% лампы гаснут. Последующее их включение происходит по циклу медленного нагрева. Если в процессе нагрева медленного или быстрого выключатель фар размыкается в момент, когда мощность на лампах превысила 50%, то начинается цикл удержания.

Тепловой режим устройства

Транзистор IRF9310 в открытом состоянии имеет сопротивление всего 6,8 мОм. При токе 11 А, потребляемым фарами, рассеиваемая мощность не превышает 0,822 Вт. По спецификации транзистора для отвода тепла нужна медная пластинка площадью 6,5 см2. В малом объёме реле это сделать затруднительно и для охлаждения используется ножка реле, к которой припаивается как можно ближе сток транзистора. При этом обеспечивается приемлемый нагрев до 55–60 °C.

Программа контроллера ATtiny13

Конечный автомат, реализуемый программой, предусматривает 6 состояний: 1. ожидание включения фар при выключенном зажигании; 2. плавный нагрев; 3. ожидание очередного включения света; 4. быстрый нагрев; 5. полное включение ламп;

6. выключение с удержанием.

Выбор состояний определяется обработкой прерываний в момент переполнения таймера. Управление ШИМ реализовано таймером в режиме phase-correct PWM. Таймер и контроллер имеют рабочую частоту 1,2 МГц, а выходной сигнал ШИМ составляет 2353 Гц. Микроконтроллер при уменьшении питания ниже 2,7 В переходит в состояние сброса. Для этого в настройках задействована защита по напряжению Brown-out detector. Установлена задержка 0,064 сек. для возвращения автомата в исходное состояние после сброса.

Процесс изготовления реле

Фирма Kia применяет не унифицированное реле, и оно поставляется в магазины по заказу за немалые деньги.

Выходные лапки у него симметричны. Для катушки и рабочих контактов они расположены попарно по диагоналям. Поэтому нет разницы, какой стороной вставлять устройство в посадочные гнёзда. Для нового электронного реле важна полярность подключения, поэтому на корпусе необходимо сделать метки для правильной установки. Ошибочное положение приведёт к выходу из строя электронной части.

Штатное реле разбирать не нужно. Дело в том, что в этой машине есть шунт для опции ходовых огней в дневное время. По форме и подключению этот шунт-заглушка соответствует реле ближнего света.

Их меняют местами, а доработка этого шунта выполняется с меньшей затратой сил. Кроме того, он стоит недорого и на всякий случай может быть приобретён в магазинах.

Далее, выпиливают металлический шунт, оставляя лапки для крепления будущей платы.

Сама плата сделана из двухстороннего фольгированного стеклотекстолита с размерами, позволяющими установить её в новое реле. Для этих же целей применён двухсторонний монтаж с использованием малогабаритных радиоэлементов. Плата имеет размеры 19,70 Х 18,00 мм.

Вот её изображение с двух сторон.

Для изготовления применена Лазерно-Утюжная Технология (ЛУТ). Для шаблона использована глянцевая фотобумага, на которой печатается рисунок лазерным принтером. Разводка дорожек переносится на зачищенную мелкой наждачной бумагой обезжиренную поверхность текстолита посредством горячего утюга.

После травления, сверления и лужения плата имеет следующий вид.

При лужении нужно соблюдать осторожность, то бы не перегреть и не повредить дорожки. Лучше использовать минимальный нагрев паяльника и припой с низкой температурой плавления – ПОСВ 33, сплав Розе или Вуда.

На плату припаиваются радиоэлементы.

Затем она устанавливается в корпус реле.

Для изготовления используются радиоэлементы:

• микроконтроллер AVR – ATtiny13A; • стабилизатор 79L05 (MC79L05ACD); • транзисторы VT1, VT2, VT3, VT4 – IRLML0030, 2N7002, IRLML5103, IRF9310 соответственно; • диоды BAS321; • конденсатор C1 – танталовый электролитический 10–22 мкФ на 35 В; • конденсатор C2 – керамический 1,0–2,2 мкФ ;

• резисторы ОМЛТ 5% 0.125Вт.

Для реализации работы устройства по требуемому алгоритму необходимо перед установкой на плату запрограммировать микроконтроллер прошивкой. Программирование осуществляется любым программатором, который поддерживает микросхему ATtiny13A. Из промышленных подойдут, например, модели PICPROG, ChipProg+ или «Мастер».

Распечатку печатной платы удобно производить через программу Sprint-Layout. Схема разводки платы для этой программы представлена в этом файле.

Текст используемой программы контроллера находится по адресу. Его можно открыть программой Atmel Studio 6.0.

Идея плавного включения фар может быть применена на любом автомобиле. Нужно только скорректировать технические решения в соответствии с применяемой электроникой.

Погребняк Дмитрий. Самара.

Источник: https://xn----7sbbil6bsrpx.xn--p1ai/%EF%BB%BFelektronnoe-rele-s-funkciej-plavnogo-vklyucheniya-sveta-far.html

Плавное включение ламп накаливания 220

Для каждого рачительного хозяина важно, чтобы все лампочки функционировали как можно дальше. Для того чтобы продлить время использования этих осветительных приборов и смягчить значительные перепады напряжения при включении/выключении, используется устройство плавного включения ламп накаливания, или УПВЛ.

Как происходит перегрев нитей накаливания

Многие из нас были свидетелями того, как лампочка «бахает» – перегорает при включении. Это происходит, потому что слишком резкие амплитуды при включении сильно изнашивают нить накала.

В нерабочем состоянии сопротивление будет довольно низким. При нагреве во время обычного включения света по спирали сразу начинает идти довольно высокий ток, до 8 ампер.

Высокий ток при подаче напряжения заставляет работать спираль на пределе возможностей, и срок эксплуатации лампочки уменьшается.

Подключение с использованием блока защиты

Обычно для решения этой проблемы используется блок защиты, который и выполняет функцию УПВЛ. При использовании с лампами накаливания данного устройства напряжение при включении возрастает не так резко, а постепенно повышается. Таким образом, нить накаливания не испытывает излишних перегрузок, и срок эксплуатации лампочки возрастает.

Рассмотрим подробнее схему работы этого устройства на примере блока Uniel Upb-200W-BL, последовательно подключенного к лампе накаливания в 75 Вт. В этой схеме ток сначала проходит через блок и уже потом идет на лампу. В результате этого происходит дополнительное падение напряжения, и на лампу поступает не стандартные 220, а 171 В. Причем за счет прохождения тока через блок защиты рост напряжения до 171 В происходит плавно за 2-3 секунды.

Uniel Upb-200W-BL для плавного запуска

Снижение поступающего напряжения также способствует увеличению сроку эксплуатации лампочки. Но, с другой стороны, пониженное напряжение значительно снижает световой поток, примерно, на 70 процентов, а это существенный показатель. Поэтому при использовании блока защиты необходимо учитывать потери по освещенности и использовать более мощные, по сравнению с обычными, лампы.

Обратите внимание! При понижении мощности лампы накаливания цветовая температура изменяется, и свет становится более красным. Изменения цвета освещения может сказаться на самочувствии человека.

Схема плавного включения ламп накаливания довольно простая. Блок устанавливается последовательно от выключателя к лампе, то есть в разрыв фазного провода.

Сам блок зашиты можно разместить в двух местах:

1. рядом с осветительным прибором;
2. у выключателя – в этом случае блок располагается в распределительной или установочной коробке.

Выбор места зависит от размеров блока защиты, для слишком большого прибора придется выделять отдельное место. Недостаток размещения в подрозетнике состоит в том, что блок зашиты не будет иметь достаточного доступа воздуха для охлаждения.

Внимание! Блок защиты нельзя устанавливать в помещениях с повышенной влажностью.

Как изготовить блок защиты самостоятельно

Для создания блока можно применить следующую схему.

Самодельный блок защиты для плавного включения ламп накаливанияЗащита галогенных ламп с помощью электронного блока

Устройство работает по следующему принципу:

1. Сначала полевой транзистор закрыт. На него идет стабилизационное напряжение. Лампа не горит;
2. При поступлении напряжение от резистора R1 и диода VD 1 конденсатор С1 заряжается до 9,1 В. Это максимальный уровень, который ограничивается параметрами стабилитрона;
3. Когда заданное напряжение достигнуто, транзистор постепенно открывается, а сила тока увеличивается. На стоке напряжение понизится. Нить накаливания лампы начнет плавно разжигаться;
4. Второй резистор контролирует степень разрядки конденсатора. За счет этого резистора конденсатор может продолжить разряжаться и после выключения питания.

Важно! Проводить самостоятельную установку любых электроустройств необходимо с точным соблюдением нормативов правил безопасности.

Использование данного блока защиты позволяет не только осуществлять плавный пуск ламп накаливания, но и предохранить их от неприятного мерцания во время работы светильника.

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.

Микросхемы для фазового регулирования

Как подключить трансформаторы для галогенных ламп

В радиотехнике разработаны специальные микросхемы, основной задачей которых является фазовое регулирование различных параметров. Одна из таких радиокомпонент – это микросхема КР1182ПМ1.

Она служит для плавного запуска ламп накаливания. Причем эта микросхема обеспечивает не только включение, но и плавное выключение прибора. КР1182ПМ1 рассчитана на ток до 150 Вт и имеет несколько выводов:

• 2 силовых – для последовательного подключения в цепь с нагрузкой;
• 2 вспомогательных;
• 2 для регулировочного резистора и других радиокомпонент для управления.

Схема плавного включения ламп накаливания на КР1182ПМ1

КР1182ПМ1 включается в цепь следующим образом.

При размыкании выключателя S конденсатор С3 начинает плавно заряжаться до значения, которое определяется показателями резистора R2 и уровнем входного тока управляемого преобразователя напряжения в ток (УПНТ) в микросхеме. Выходной ток на УПНТ также плавно растет, а задержка включения тиристоров падает. Таким образом, лампочки включаются постепенно. При замыкании ключа C3 разрядится через R2, и этот процесс также будет происходить плавно.

Плавное включение позволит избежать выхода из строя и маломощных ламп накаливания, ведь проблемы с перегоранием не связаны с уровнем мощности. Даже если в устройстве подключения лампочки на 12В установлены через понижающий трансформатор, без плавного пуска лампа быстрее выйдет из строя.

Источник: https://amperof.ru/osveshenie/lampy/plavnoe-vklyuchenie-lamp-nakalivaniya-220.html

Плавное включение и выключение ламп накаливания на 220 вольт

Несмотря на популяризацию светодиодных ламп, их предшественники с нитью накала по-прежнему продолжают освещать миллионы домов, во многом благодаря более низкой розничной цене. В эту категорию можно отнести не только привычные по форме лампы накаливания, но и галогенные источники света с цоколем GU4 и GU5.3 и пр.

Не секрет, что чаще всего лампочки с нитью накала перегорают в момент включения, когда спираль обладает наименьшим электрическим сопротивлением. Изменить ситуацию и продлить срок службы осветительного прибора поможет устройство плавного включения ламп накаливания (УПВЛ). Задача УПВЛ состоит в постепенном увеличении напряжения на нагрузке, исключая резкие броски тока впервые доли секунд после включения.

С УПВЛ можно не бояться частых кратковременных включений.

Организовать плавное включение света у себя в доме несложно. Для этого достаточно купить готовое устройство плавного пуска или сделать его самостоятельно, опираясь на практические наработки радиолюбителей. Рассмотрим оба варианта.

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.

https://www.youtube.com/watch?v=ON9iQ26cA2A

Напряжение на выходе блока для плавного включения освещения на несколько вольт ниже, чем в сети, что дополнительно продлевает продолжительность жизни лампы.

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.

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.

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.

Источник: https://ledjournal.info/shemy/plavnoe-vklyuchenie-lamp-nakalivaniya.html

Плавное включение ламп накаливания (cхемы, устройство)

Лампы накаливания светят около 1000 часов, но если их часто включают и выключают – срок службы становится еще ниже. Продлить срок службы можно, установив устройство плавного включения ламп накаливания, а описанный метод подходит и для защиты галогеновых ламп.

Причины преждевременного перегорания

Лампы накаливания – старый источник света, его конструкция предельно проста – в герметичной стеклянной колбе установлена спираль из вольфрама, когда через нее течет ток, она нагревается и начинает светиться.

Однако такая простота не значит долговечность и надежность. Их срок службы порядка 1000 часов, а часто и того меньше. Причиной перегорания могут стать:

• скачки напряжения в питающей сети;
• частые включения и выключения;
• другие причины типа перепадов температуры, механических повреждений и вибраций.

В этой статье мы рассмотрим, как минимизировать вред от частых включений лампы. Когда лампочка выключена, ее спираль холодная. Ее сопротивление в 10 раз ниже, чем у горячей спирали. Основным режимом работы является горячее состояние лампы. Из закона Ома известно, что ток зависит от сопротивления, чем оно ниже, тем выше ток.

Когда вы включаете лампу, через холодную спираль протекает большой ток, но по мере ее нагрева он начинает снижаться. Первоначальный высокий ток оказывает разрушительное воздействие на спираль. Для того чтобы этого избежать нужно организовать плавное включение ламп накаливания.

Диммер для плавного включения

Готовые решения

Блоки защиты для светильников продаются практически в каждом магазине бытовых и электротоваров. Такой блок может называться иначе, чем было сказано выше, например: «Устройство защиты галогеновых ламп и ламп накаливания» или другое подобное название. Как уже отмечалось, при покупке, главное, на что следует обратить внимание – это мощность блока розжига.

Широкую линейку таких устройств выпускают под торговой маркой «Гранит».

Предложение от «Гранит»

Есть и миниатюрные блоки Navigator их можно удобно спрятать в распредкоробку, если она не набита проводами доверху. Также поместится внутрь большинства светильников, например, в основание настольной лампы, или между потолком и люстрой, если есть такая возможность.

Компактный блок защиты

Схемы

Так как устройство плавного включения ламп накаливания и галогенных ламп не представляет особой сложности с точки зрения схемотехники, его можно собрать своими руками. Процесс сборки может быть осуществлен:

• навесным монтажом;
• на макетной плате;
• на печатной плате.

И зависит от ваших навыков и возможностей самым надежным будет вариант на печатной плате, от навесного монтажа в этом случае лучше держаться подальше, если вы не владеете особенностями такого монтажа в цепях 220 В.

Плавное включение ламп 220 В: схема на тиристоре

Схема первая представлена на рисунке ниже. Основным ее функциональным элементом является тиристор, включенный в плечах диодного моста. Номиналы всех элементов подписаны.

Если использовать ее в качестве плавного розжига для торшера, настольной лампы или другого переносного светильника – удобно заключить ее в корпус, подойдет распредкоробка для наружного монтажа. На выходе установить розетку для подключения светильника. По сути – это обычный диммер, и плавного пуска как такового здесь нет.

Вы просто поворачиваете ручку потенциометра, плавно увеличивая напряжение на лампе. Кстати, такая приставка подойдет и для регулировки мощности паяльника или других электроприборов (плиты, коллекторного двигателя и т. д.).

Вариант реализации схемы

Плавное включение ламп 220 В: схема на симисторе

Можно уменьшить количество деталей и собрать такую же схему, которая установлена в фирменные блоки защиты. Она изображена на рисунке ниже.

Схема с симистором

Чем больше постоянная времени R2С1 цепочки, тем дольше происходит розжиг. Для увеличения времени нужно увеличить емкость C1, обратите внимание – это полярный или электролитический конденсатор. Конденсатор C2 должен выдерживать напряжение не менее 400 В – это неполярный конденсатор.

Чтобы увеличить мощность подключенных ламп – измените симистор VS1 на любой подходящий по току к вашей нагрузке.

Дроссель L1 – это фильтрующий элемент, он нужен для уменьшения помех в сети от включения симистора. Его использовать необязательно, на работу схемы не влияет.

Когда включается SA1 (выключатель), ток начинает течь через лампу, дроссель и конденсатор С2. За счет реактивного сопротивления конденсатора, ток через лампу течет маленький. Когда напряжение до которого зарядится С1 достигнет порога открытия симистора – ток потечет через него, лампа включится в полный накал.

Плавное включение ламп 220 В: схема на ИМС КР1182ПМ1

Есть вариант и плавного включения с помощью микросхемы КР1182ПМ1, она обеспечивает плавный пуск ламп и другой нагрузки мощностью до 150 Вт. Подробное описание этой микросхемы вы найдете здесь:

Схема

а ниже изображена схема устройства, она предельно проста:

Простая схема

Или вот ее модернизированный вариант для включения мощной нагрузки:

Проработанная схема

Дополнительно установлен тиристор BTA 16–600, он рассчитан на ток до 16 А и напряжение до 600 В, это видно из маркировки, но можно взять и любой другой. Таким образом, вы можете включать нагрузку мощностью до 3,5 кВт.

Плавное включение ламп 12 В

Часто для точечных светильников используются лампы с напряжением 12 В. Для преобразования 220 в 12 В в настоящее время используют электронные трансформаторы. Тогда устройство плавного включения нужно подключать в разрыв питающего провода электронного трансформатора.

Плавное включение ламп в автомобиле

Если стоит задача организовать плавное включение автомобильных ламп 12 V, то здесь такие схемы не подойдут. В электроцепи автомобиля используется напряжение 24 или 12 V постоянного тока. Здесь можно применить линейные или импульсные схемы так называемые ШИМ-регуляторы.

Простейшим вариантом будет использование двухступенчатой схемы включения.

Двухступенчатая схема включение

Эта схема устанавливается параллельно включаемым лампам. Сначала ток течет через резистор, а лампы горят тускло. Через небольшое время, порядка полсекунды, включается реле, и ток течет через его силовые контакты, они в свою очередь шунтируют резистор и лампы зажигаются на полную яркость.

Номинал резистора от 0,1 до 0,5 Ом, он должен быть большой мощности – около 5 Вт, например, в керамическом корпусе.

Второй вариант – собрать импульсный блок для плавного розжига. Его схема сложнее:

Более сложный для реализации вариант

Список компонентов:

• R1=2 k.
• R2=36 k.
• R3=0,22.
• R4=180.
• R5, 7=2,7 k.
• R6=1 M.

• C1=100 n.
• C2=22×25 B.
• C3=1500 p.
• C4=22×50 B.
• C5=2 мкф.

1. Микросхема MC34063A или МС34063А, или КР1156ЕУ5.
2. Полевой транзистор IRF1405 (или любой N-канальный с похожими параметрами: IRF3205, IRF3808, IRFP4004, IRFP3206, IRFP3077).
3. Дроссель 100 мкГн, на ток не менее 500 мА.
4. Светодиоды.
5. Диоды 1N5819.

Время включения регулируется цепью R6C5. Увеличьте емкость, чтобы увеличить время.

Если вам сложно сделать такую схему, можете купить готовую сборку, типа автоконтроллера ЭКСЭ-2А-1 (25 А/IP54) или любой другой подходящий. В конкретно этой модели есть 2 канала, под каждую фару, 8 программ работы. Он основан на микроконтроллере PIC.

Готовое решение без лишних хлопот

Подводим итоги

Плавное включение галогенных ламп и ламп накаливания значительно продлевает их срок службы – до 5–7 раз. С другой стороны – добавление в схему лишних элементов снижает ее надежность. В любом случае стоит попробовать использовать блоки плавного розжига независимо идет речь о лампах для домашних светильников или автомобильных.

ПредыдущаяСледующая

Источник: https://LampaExpert.ru/vidy-i-tipy-lamp/nakalivaniya/chto-takoe-plavnoe-vklyuchenie-dlya-chego-ono-nuzhno

Устройство для плавного включения ламп накаливания

В век энергосберегающих и светодиодных ламп многие подзабыли уже, как пользовались простейшими лампами накаливания для освещения жилья. Но есть еще те, кто не отказался от такого вида световых приборов. Конечно, они не столь высокотехнологичны и экономичны как КЛЛ или LED, однако добиться увеличения их долговечности и уменьшения энергопотребления все же можно. Возможен вариант включения в схему устройства плавного включения ламп накаливания (УПВЛ) или установка диммера.

Проблема в том, что при щелчке выключателя (резкой подаче напряжения) нить накаливания сильно изнашивается, т. к. сопротивление остывшей спирали значительно ниже, а значит и ток, поступающий на нее в момент нагрева, будет высоким (до 8 ампер). Попробуем разобраться, каков принцип работы таких устройств, помогающих прибавить жизни лампе накаливания, и как они устроены.

Блок питания

Для меньшего износа нити накаливания необходимо сгладить скачок, т. е. обеспечить плавное включение и выключение ламп накаливания.

Значит, нужно оптимальное соотношение температуры спирали и напряжения, что приведет к нормализации режима и, как следствие, сохранению работоспособности светового прибора на более долгий срок.

Помочь может схема плавного включения ламп накаливания, если конкретно – нужно использовать специальный блок питания. В течение короткого времени нить накала разогреется до необходимого предела как температуры, так и напряжения, установленного человеком.

Блок питания для плавного запуска

Если выставить уровень питания на 180 В, то, естественно, сила светового потока уменьшится на две трети, но при установке более мощных потребителей возможно добиться нужного уровня освещенности, обеспечивая плавный пуск ламп накаливания, при этом будет и экономия энергии, и продление срока эксплуатации самого светового прибора.

При приобретении такого блока плавного включения лампочек с нитью накаливания нужно уточнить, устойчиво ли устройство к высоким скачкам напряжения в сети. В идеале предельный запас по этому параметру должен превышать 25–30 %. И чем выше уровень этого показателя, тем больших размеров будет устройство. Необходимо учитывать этот факт, ведь блок плавного включения нужно где-то расположить.

Устройство плавного включения

Алгоритм работы устройства плавного включения лампы накаливания 220 В тот же, что и у блока питания, но УПВЛ имеет значительно меньшие размеры, благодаря чему его можно поместить и под колпак потолочного светильника, и непосредственно за выключатель (в тот же подрозетник), а также в соединительную коробку.

Подключать это устройство к сети 220 В нужно последовательно, соединив на фазный провод. А при условии, что напряжение на лампу подается в 12 В или 24 В, УПВЛ требуется его последовательное включение в схему до понижающего трансформатора.

Схема и внешний вид устройства плавного запуска лампы

Диммирование

Широко распространено использование в быту светорегуляторов или диммеров. Эти устройства также монтируются в схемы включения ламп накаливания и управляют уровнем подачи напряжения на светильник либо механическим (посредством вращения ручки), либо автоматическим способом. В цепь они чаще всего введены на место штатного выключателя (хотя есть более сложные модели, устанавливающиеся и на ввод напряжения в квартиру).

Самые простейшие диммеры – с поворотным механизмом регулировки. В таком устройстве возможна регулировка подачи от нуля до максимального напряжения в сети. Существуют такие приборы с дистанционным, сенсорным, звуковым и автоматическим (при помощи таймера) управлением.

Собственноручное изготовление УПВЛ

Конечно, все подобные устройства для плавного включения ламп накаливания легко приобрести в любом магазине электротехники, но для кого-то будет интереснее и познавательнее собрать его своими руками. Это вполне возможно и не потребует огромных знаний физики и электроники. Наиболее простая схема включения УПВЛ – на основе симметричных триодных тиристоров (симисторов). Также несложны в изготовлении устройства на основе специализированной микросхемы.

Схема на основе симистора

Схема УПВЛ с применением симистора

Такая схема прибора для плавного включения ламп накаливания содержит мало элементов благодаря тому, что силовым ключом в ней выступает симистор (к примеру, КУ208Г). В ней хотя и желательно, но не принципиально присутствие дросселя (в отличие от более сложной схемы на основе простого тиристора). Резистором R1 (на схеме выше) обеспечивается ограничение тока на симистор. Время накала задается цепочкой из резистора R2 и конденсатора в 500 мкФ, питание на которые идет от диода.

Когда напряжение в конденсаторе достигает уровня открытия симистора, ток проходит через него, производя запуск потребителя (источника света). Таким образом, создаются условия для постепенного розжига нити накаливания, т. е. плавное включение света. В момент отключения питания происходит медленный разряд конденсатора, в результате чего плавно выключается лампа.

На основе микросхемы

Разработанная для изготовления различных регуляторов микросхема КР1182ПМ1 как нельзя лучше подходит для сборки своими руками устройства плавного включения и выключения ламп накаливания. В случае использования такой схемы практически никаких усилий прилагать не придется, т. к. КР1182ПМ1 будет сама регулировать плавную подачу напряжения на осветительный прибор до 150 Вт. Если же мощность потребителей выше, в схему включается симистор. Неплохо подойдет для этой цели ВТА 16-600.

УПВЛ с использованием микросхемы КР1182ПМ1

Имеет смысл использование подобных устройств не только с лампочками накаливания, но и с галогенными лампами на 220 В. Допускается также подключение к электроинструменту для более плавного раскручивания ротора.

А вот с лампами дневного света, как и с энергосберегающими (КЛЛ), использование УПВЛ не допускается. В их схеме подключения подобное устройство присутствует.

Также не нужно устройство плавного включения и при монтаже светодиодов – потребность в нем у LED-ламп отсутствует по причине того, что нити накала в них нет, независимо от того, 24-вольтовый светильник, на 220 или 12 вольт.

Устанавливать или нет?

Кто-то скажет, что раньше жили без подобных устройств и даже не думали о подобном, и все было в порядке. Но ведь раньше и об экономии как-то не задумывались.

Конечно, возникает много вопросов по поводу УПВЛ. Стоит или нет тратить время и деньги на установку или изготовление своими руками подобного устройства, будет ли какая-либо экономия, а если да, то через какое время прибор оправдает свою покупку? Здесь каждый решает сам. Но то, что значительно экономится электроэнергия, и к тому же срок службы ламп при использовании УПВЛ увеличивается многократно – доказанный временем факт. А потому, если есть возможность установить подобное устройство, то нужно это сделать.

Источник: https://LampaGid.ru/vidy/lampy-nakalivaniya/plavnoe-vklyuchenie