9zip.ru - технологии для людей
9zip.ru Радиотехника, электроника и схемы своими руками Чтобы лампочки не перегорали: схема плавного включения

Появление энергосберегающих ламп сулило начало новой эры освещения. Но на деле всё оказалось куда печальней: лампочки, при их высокой цене, быстро ломаются. Из-за большой экономии при производстве и некачественного люминофора, они дают весьма неприятный для глаз свет, разбавленный, к тому же, ультрафиолетом. Всё это заставляет вновь вернуться к проверенным, хорошим лампам накаливания.

Однако, большая экономия при их производстве и здесь наложила свой отпечаток. Лампочки стали настолько некачественными, что нередко перегорают при первом же включении, либо работают очень недолгое время, вплоть до нескольких недель. Затем - неизбежное перегорание.

В связи с этим фактом, а также с обещанным запретом на производство ламп накаливания, сам собой возникает вопрос о продлении срока их службы. Начнём с очень краткой теории. Почему перегорает лампочка, причём делает она это именно в момент включения? Всё очень просто. В момент включения нить накала лампы холодная, следовательно, сопротивление её мало. При подаче напряжения возникает бросок тока. По мере разогрева нити, её сопротивление увеличивается и ток уменьшается. Но тот, самый первый бросок тока, и приводит к перегоранию нити, особенно если учесть, что лампа произведена с экономией всего, чего только можно. Задача вырисовывается простая: нужно уменьшить пусковой ток. В идеале - сделать его плавно нарастающим от 1% до 100%. В этом случае получится ещё и эстетическое удовольствие от вида плавно разгорающейся лампы.

Изучение готовой продукции в магазинах позволило сделать печальный вывод: китайские друзья не смогли освоить производство подобных защитных устройств, которые бы работали так, как надо. Разумеется, такие устройства есть в продаже, но все, что попались нам, глючили одинаковым образом: при включении происходила вспышка лампы, затем она гасла и только потом начинала плавно разгораться. Как Вы понимаете, вспышка в начале сводит на нет всё дальнейшее действо.

Изучение конструкций, предлагаемых в интернете, также дало весьма печальный результат: нет ни одной нормальной схемы устройства защиты ламп накаливания. Под видом оных в радиолюбительских журналах выдаются различные поделки, которые слишком далеки от того, что нужно. В лучшем случае, они на несколько секунд отсекают одну полуволну сетевого напряжения, снижая напряжение на лампе в момент включения. Но мерцание в этот момент - вещь совершенно недопустимая для зрения людей, особенно - дома! Конструкции же, дающие плавное разжигание, построены на полевом транзисторе, загнанном в линейный режим, который включен в диагональ диодного моста. А это - нагрев и лишнее падение напряжения. Нужно ли оно нам?

В итоге было решено придумать собственный вариант, который бы удовлетворял основным условиям:
1. Плавное включение лампы от 1% до 100%
2. Возможность регулирования времени разгорания
3. Минимальные нагрев коммутационного элемента и падение напряжения на элементах силовой части схемы

Как удалось реализовать эти пункты:
1. Фазоимпульсное регулирование
2. Программное задание значения переменных
3. Применение симистора (триака) в качестве единственного элемента между сетью и лампой

Принцип и схемы - типичные для любого диммера на микроконтроллере. От этих схем практически целиком взята аппаратная часть: это - правильное управление симистором через оптопару, а также детектор перехода сетевого напряжения через ноль на оптопаре.

Как работает устройство: микроконтроллер ATtiny13A получает прерывание в момент перехода сетевого напряжения через ноль в начале каждого полупериода. В процедуре обработки прерывания он уменьшает время паузы до формирования импульса открытия симистора. Таким образом с каждым прерыванием симистор открывается всё раньше, на всё большее время. В конце на вывод управления симистором подаётся логическая единица и микроконтроллер прекращает реагировать на прерывания. Программно можно задать любую скорость включения лампы. В базовом варианте это время составляет около двух секунд.

Процесс работы представлен на виртуальной осциллограмме (все напряжения смасштабированы для удобства). Красная синусоида - это сетевое напряжение. Жёлтые импульсы - срабатывание детектора перехода через ноль. Голубые импульсы - открытие симистора.

Осциллограмма работы устройства

Схема устройства защиты ламп накаливания представлена ниже. Как уже было сказано, она представляет собой типичный диммер, который программно плавно увеличивает мощность от минимума до максимума.

Схема устройства защиты ламп с плавным включением

В схему введена цепочка защиты сети от помех (резистор 100 Ом и конденсатор 10н параллельно симистору), возникающих при фазоимпульсном регулировании в начале работы. Микроконтроллер ATtiny13A питается от бестрансформаторного источника на гасящем конденсаторе.

Резистор помехоподавляющей цепочки 100 Ом должен иметь мощность 0,5Вт, гасящий резистор перед диодным мостом детектора ноля на 82к - 1Вт. Токоограничительный резистор на 300 Ом в цепи питания микроконтроллера должен иметь мощность 2Вт, гасящий конденсатор на 470н в этой же цепи должен быть на напряжение 630 вольт.

Печатная плата устройства защиты ламп

Печатная плата нарисована фломастером, вытравлена медным купоросом, и содержит всего два недочёта, устранённых с помощью проводков. Выведены сигналы для внутрисхемного программирования. Малый размер позволяет разместить устройство защиты прямо в люстре. Размеры платы можно ещё уменьшить, если развести её более компактно.

Плата размещена в люстре: лампы надёжно защищены

Внимание! Устройство гальванически связано с сетью, поэтому работать, соблюдая технику безопасности, не прикасаясь руками к схеме.

Прошивки (прошивать на Internal RC 9,6MHz):
  • версия 2.0: lamp_soft_start.hex
    После зажигания лампочки МК отправляется в Power-down, чтобы уменьшить потребление. Внимание! Проверить нагрев стабилитрона, т.к. при уменьшении потребления лишняя энергия может выделяться на нём в виде тепла.
  • версия 2.1: lamp_soft_start_2.hex
    То же самое, с некоторыми изменениями.
UP 19.06.2014 Устройство встроено в люстру 1 июня 2014 года. На этот момент в ней находились две поработавших лампочки. 19 июня добавлена одна новая лампочка. Попробуем собрать некую статистику по срокам службы ламп.

UP 24.11.2014 Упрощена схема устройства: убраны помехозащитная цепочка и опторазвязка симистора.
Упрощённый вариант схемы
В связи с этим уменьшены размеры печатной платы

Печатная плата, v.2

Файл Eagle: soft_start_2.brd

Плата устройства

Через полчаса работы с прошивкой v2.0: R1 (SMD 2512), R2 (0.25Вт), D3 - тёплые, T1 - горячий (без радиатора, нагрузка - 150 Вт). Мощность резистора R2 должна быть больше, как рекомендовано в первом варианте схемы.

В этом варианте обнаружился досадный глюк: в момент включения симистор на мгновение иногда открывается (приблизительно в 20% случаев). Иногда этого мгновения хватает, чтобы еле заметно разогреть нить лампы. Не критично, но, всё-таки, это - глюк. Первой же строкой программы поставлено выставление логического нуля на управляющий электрод, однако это не помогает. Причина такого поведения - контроллер или симистор. Попытка решения реализована в прошивке версии 2.1.

UP 15.01.2015 Упрощённый вариант устройства введён в работу. Проверяем.

UP 28.09.2015 Первоначальный (полный) вариант сегодня сломался: в одной из лампочек всё-таки перегорела нить накала, образовалась дуга, что привело к значительному повышению потребляемого тока и выходу из строя симистора. Вариантов доработки два: установка предохранителя или программный контроль тока. По поводу второго пока думаем.

Исходник для Bascom:



Если к устройству будет интерес, проект будет развиваться и совершенствоваться. Пожалуйста, выражайте интерес, ставя лайки статье в социальных сетях (кнопки в конце статьи).


9 нравится?

03.06.2014 © 9zip.ru
Авторские права охраняет Роскомнадзор

Понравилась статья? Похвастайся друзьям:

Хочешь почитать ещё про схемы своими руками? Вот что наиболее популярно на этой неделе:
Схемы и печатные платы блоков питания на микросхемах UC3842 и UC3843
Регулируемый блок питания из блока питания компьютера ATX
Практика переделки компьютерных блоков питания в регулируемые лабораторные
Пётр I одобряет.

Есть вопросы, комментарии? Напиши:

Имя
Комментарий
Длина текста:
число с картинки
Правила прочитал(а)

Комментарии: 123

Slav09 апр 2018 21:10
Извиняюсь , некоторые мысли по поводу глюка ...

Пытаясь упростить свою схемку диммера , проверял на макетной плате детектор нуля по схеме LA - создалось впечатление , что это это детектор максимума амплитуды ... не нуля однозначно .Сместить этот пик к началу полупериода удавалось только увеличением тока светодиода оптрона , что не есть хорошо - режим светодиода на максимуме , токоограничивающий резистор ооптрона тоже должен рассеивать большую мощность , а значит быть большим ... Но это все решается двумя путями : можно отказаться от этой схемы детектора перехода через ноль и выбрать схему более рентабельную , то есть немного сложнее . Второй метод - вторым счетчиком контроллера досчитывать момент перехода сетевого напряжения через ноль и затем запускать цикл .
По поводу 3х и 4х квадрантных симисторов - до лампочки - проверял - и те ,и другие работают как часики , разницы не обнаружил .
Последнее : RC цепь параллельно симистору - служит для предовращения самопроизвольного открытия симистора и как следствие , предотвращения помех по сети - ставить обязательно нужно - устранение начальной маловидимой подсветки лампы в момент включения и облегчение режима самого симистора .

Slav09 апр 2018 12:48
Отправил листинг на ASM

Slav09 апр 2018 12:30
Это плавный пуск лампы , отправлю сейчас

koskem08 апр 2018 13:59
Slav, и мне, если можно kks@kemsma.ru Это именно диммер или плавный пуск для лампы? (я ищу именно плавный пуск, хочу применить для скваженного насосса)

LA06 апр 2018 23:57
Конечно, присылайте!

Slav06 апр 2018 20:36
Одно время сделал диммер на ATtiny85 для лампочки на лестничной площадке , софт писам на ASM и ни каких глюков не было и нет до сих пор .Уложился в 1,2% програмной памяти .
Там же задействовал аналоговой компаратор для защиты от перенапряжения . Если интересно , могу скинуть исходник и схемку.

LA05 апр 2018 13:19
На оригинальной схеме PB3 не используется.

koskem05 апр 2018 9:06
Тем более, что я сам так плату развёл и не замечал, что выход на симистор у меня со 2-го вывода, т.е. с PB3. Спасибо за помощь.

koskem05 апр 2018 9:02
Нашёл причину - ошибка в коде программы. Portb.4 - в коде настроен на выход, а по схеме нужно исправить на Portb.3. После исправления и компиляции всё заработало!

koskem05 апр 2018 4:08
Здравствуйте. При попытки компиляции кода, BASCOM-AVR выдаёт ошибку Error : 22 Line : 62 Out of SRAM space [*CHECK $HWSTACK,$SWSTACK,$FRAMESIZE]. 62 строка - последний оператор RETURN.

LA04 апр 2018 10:36
ШИМ не используется, см. приложенный исходник. Попробуйте запустить в протеусе.

koskem04 апр 2018 5:21
Не работает! Есть вопросы по схеме: аппаратный шим у tiny13 есть только на PB0 и PB1, это ноги 5 и 6. Все остальные PB - аналоговые. Не перепутаны, случайно выход управления симистором и вход детектора нуля местами? Спасибо за ответы.

LA03 апр 2018 15:01
Фьюзы: Int RC 9,6 MHz, деление на 8 выключено, Watch-dog выключен, Reset Disable выключен.

koskem03 апр 2018 12:14
Собрал схему. Что-то не работает. Железо в порядке. Вытащил из панельки тиньку - напрямую управляется включением нагрузки путём подачи на 3-ю ногу панельки от микросхемы +5 в. Сигнал с оптрона pc817 тоже есть, как и напряжение +5в. Подозреваю hex-код или фьюзы. Может мне кто-нибудь помочь? Выложить скрин с фьюзами ?

Андрей07 дек 2015 0:52
"Досадный глюк" побороть легко, надо применять 3квадрантные симисторы, например ВТА204, ВТА225. И все.

LA16 июн 2015 15:31
Резистор на управляющем электроде симистора был на этапе макетирования. Время включения микроконтроллера установлено минимальное. Причина глюка заключается в другом.

Cергей15 июн 2015 10:24
ПРО ГЛЮК - уважаемый автор, посмотрите внимательно на схему включения симистора посмотрите ссылку
http://easyelectronics.ru/upravlenie-moshhnoj-nagruzkoj-peremennogo-toka.html. в вашем включении отсутствует резистор закрывающий симистор (R2по ссылке). поэтому иногдасимистор и включается. Еще во фьюзах тини13 надо поставить минимальное время включения. RC цепочку паралельно симистору надо оставить - спасает сам симистор.выделение тепла на симисторе почти однозначно связано с протекающим током, считается так: 1А=1Вт. в даташите на любой симистор есть график, подтверждающий это.

LA30 мар 2015 19:31
Один компьютер на целую люстру. Пытались сделать проще - не получилось. Попробуешь? :)

Гость30 мар 2015 14:43
В общем на каждую лампочку по компьютеру . Вообще-то есть такое слово - целесообразность. Видимо автору оно незнакомо.

LA18 мар 2015 18:48
Сегодня перегорела первая лампа из четырёх, подключенных к первому варианту устройства. К моменту установки устройства плавного включения, лампа уже успела поработать. Таким образом, она проработала более 9,5 месяцев. Остальные лампы пока целые. Продолжаем наблюдение.

Комментарии: 123

Пользовательские теги: симисторный регулятор мощности простой схема плавного включения ламп накаливания своими руками [ Что это? ]

Дальше в разделе радиотехника, электроника и схемы своими руками: Изготовление DD-датчика для IB-металлоискателя, описание изготовления dd-катушки для ib-металлодетектора с фото, самодельный корпус датчика для катушки.

Главная 9zip.ru База знаний радиолюбителя Контакты
Девять кучек хлама:

Радиотехника, электроника и схемы своими руками Ремонт домашней электроники Виртуальный музей старых радиодеталей XX века Ламповый звук hi-end и ретро электроника Катушки Теслы Радиодетали и модули с Aliexpress Интернет и сети, компьютеры и программы Сотовые операторы Инструкции


Дайджест
радиосхем

Новые схемы интернета - в одном месте!

Рассылка для радиолюбителей