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).


42 нравится? 9


03.06.2014 © 9zip.ru
Авторские права охраняет Роскомнадзор

Понравилась статья?
Пётр I говорит:
поделись с друзьями!

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
Зарядное устройство на UC3842/UC3843 с регулировкой напряжения и тока
Миниатюрный дозиметр на микроконтроллере



Есть вопросы, комментарии? Напиши:

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

Комментарии: 12345

Гость09 фев 2023 13:07
Я бы проверил в первую очередь гасящий конденсатор и резистор перед ним.

Андрей Мельник08 фев 2023 23:48
Уважаемый La схему питания на гасящем конденсаторе я демонтировал поскольку как я писал ранее, установил импульсный источник АC-DC 5V, 3W, который решил проблему. А фразы у меня такие как вы указали.

LA08 фев 2023 20:07
Следует проверить R1, C1, D1, D2, D3, C2.
Вольтметром проверить напряжения в точках соединений D1 и D2, а также D2 и D3.
D3 должен быть достаточной мощности.
Фьюзы: 7A FF

Андрей Мельник08 фев 2023 18:33
вот печатка, расскажи что не так.




Андрей Мельник08 фев 2023 17:55
Ну конечно, это проще всего сказать что я г-но а не схема. А на вопрос так и не ответил.

Гость08 фев 2023 17:15
Откуда же нам знать? Ты даже во фьюзах запутался, что уж говорить о радиодеталях... Нормальная, классическая схема балластного питания. Не работает - проверь, в чём ошибся. Нужно проверить напряжения всего в двух точках.

Андрей Мельник08 фев 2023 15:45
Это схема не может осилить питание Attiny + симистор. А если вы (Гость) такой умный то ответь на вопрос почему в моем случаи питание 4.2v,куда подевались 0.9v? Делал по упрощенной схеме.

Гость08 фев 2023 12:58
Андрей, если ты решил поставить сетевой БП, зачем тебе схема на МК? В твоём случае достаточно простой схемы с полевиком в диагонали диодного моста. А плюс схемы с МК - в микропотреблении, у неё классическое питание через гасящий конденсатор, только более продуманное. Если лично ты не осилил, то это ещё не значит, что оно г-но.

Андрей Мельник07 фев 2023 14:44
Вобщем схема питания Attiny, извеняюсь за мой французкий, г-ооо. Короче кто решит повторить схему, рекомендую купить импульсный АС-DC c выходным напряжением 5v, 3w. Платка маленькая много места не занимает. Я установил ее вместо этой дрянной схемы на гасящем конденсаторе, и все тип-топ. Так-же, R4 заменил на 100ом, тепер семистор открывается на полную и лампочка светит ярко как и должно быть.

Андрей Мельник27 янв 2023 12:59
Пардон ошибочка,не А7,а 7А.

Гость26 янв 2023 11:52
С младшим битом A7 деление частоты на 8 включено.

Андрей Мельник26 янв 2023 11:23
Фюзы такие low-A7, high-FF, то есть SPI- включен, EESAVE-отключен, watch-dog -отключён, CKDIV8- Отключен, SELFPRGEN-отключён, DWEN-отключен, RSTDISBL-отключен, Int. RC 9.6 Мгц, BODLEVEL=11.

Гость26 янв 2023 10:01
Фьюзы поправили?

Андрей Мельник26 янв 2023 9:28
Вообщем схема роботает на половину хорошо. То есть лампочка светит в пол накала, и это не может удовлетворять. Как я писал ранее, схема питания выдат на нагрузку (микроконтроллер, симистор) 4.2V, при токе схемы более 15ма, при этом напряжение на управлющем электроде симистора 0.8V,при максимальном отпирающем напряжении 1.7V по даташиту. Попытался по шаманить схему питания, заменил гасящий конденсатор 470nF на 1,5мкФ, резистои 300 ом на 150, и сопртивление на управляющем симистора 220ом на 330. Питание поднялось до 4.6V, картина почти та же лампочка светит в пол накала.

Гость21 янв 2023 17:17
Да, нужно отключить деление частоты на 8.

Андрей Мельник21 янв 2023 13:49
Может фюзы не правелно выставил? Сейчас стоит low- A7, high-FF

Андрей Мельник21 янв 2023 12:48
Я знаю, лед лампу убрал.

Гость21 янв 2023 12:26
Фазовое регулирование не подходит для светодиодных лампочек.

Андрей Мельник21 янв 2023 7:33
Поправка! Не тиристор а симистор. И после розжига лампы до максимальной яркости, светит 3 секунды затем яркость снижается примерно в половину.

Андрей Мельник21 янв 2023 1:14
Собрал устройство все работало нормально. Перегорела лампочка и соседка втулила ледовскую лампу. В итоге пробился теристор который был заменён. Но при включении лампа разжигается до нормальной яркости длительностью до 8 секунд, затем яркость падает. Напряжение на лампочке 50v,на микросхеме питание 4.2v, потребление микросхемы более 15ма. Каким должно быть потребление микросхемы?

Комментарии: 12345

Пользовательские теги: схема плавного включения ламп накаливания металлоискатель [ 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. Топ 10 лучшие сайты для знакомства.

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!

 1.10 Всеядный FM передатчик или Мини FM передатчик на ...
1
 20.9 Индикатор порядка чередования фаз в трёхфазной ...
1
 8.9 Индикатор короткозамкнутых витков ...

Задай вопрос радиолюбителям!


4.10 А кто знает где можно приобрести матрицу ...
2
27.9 Есть светильник с электронным балластом ETL-236, 2 ...
9
23.9 Привет всем 🤝у меня такая проблема отдали ...
19