Медленное включение ламп накаливания. Плавное включение ламп накаливания на симисторе

При конструировании блоков питания усилителей часто возникают проблемы, никак не связанные с самим усилителем, или являющиеся следствием применённой элементной базы. Так в блоках питания транзисторных усилителей большой мощности часто возникает проблема реализовать плавное включение блока питания, то есть обеспечить медленный заряд электролитических конденсаторов в сглаживающем фильтре, которые могут иметь весьма значительную ёмкость и, без принятия соответствующих мер, в моменты включения просто выведут из строя диоды выпрямителя.

В блоках питания ламповых усилителей любой мощности необходимо обеспечить задержку подачи высокого анодного напряжения до прогрева ламп, чтобы избежать преждевременного обеднения катода и как следствие существенного сокращения ресурса лампы. Конечно, при использовании кенотронного выпрямителя эта проблема решается сама собой. Но в случае использования обычного мостового выпрямителя с LC-фильтром, без дополнительного устройства не обойтись.

Обе вышеизложенные проблемы позволяет решить простое устройство, которое может быть легко встроено как в транзисторный, так и в ламповый усилитель.

Схема устройства.

Принципиальная схема устройства плавного включения представлена на рисунке:

Увеличение по клику

Переменное напряжение на вторичной обмотке трансформатора ТР1 выпрямляется диодным мостом Br1 и стабилизируется интегральным стабилизатором VR1. Резистор R1 обеспечивает плавный заряд конденсатора C3. Когда напряжение на нём достигнет пороговой величины, откроется транзистор Т1, в результате чего сработает реле Rel1. Резистор R2 обеспечивает разряд конденсатора C3 при выключении устройства.

Варианты включения.

Контактная группа реле Rel1 подключается в зависимости от типа усилителя и организации блока питания.

Для примера, чтобы обеспечить плавный заряд конденсаторов в блоке питания транзисторного усилителя мощности , представленное устройство можно использовать для шунтирования балластного резистора после заряда конденсаторов, чтобы исключить потери мощности на нём. Возможный вариант включения показан на схеме:

Номиналы предохранителя и балластного резистора не указаны, так как выбираются, исходя из мощности усилителя и ёмкости конденсаторов сглаживающего фильтра.

В ламповом усилителе представленное устройство поможет организовать задержку подачи высокого анодного напряжения до прогрева ламп, что позволяет существенно продлить их ресурс работы. Возможный вариант включения представлен на рисунке:

Схема задержки здесь включается одновременно с накальным трансформатором. После прогрева ламп включится реле Rel1, в результате чего сетевое напряжение будет подано на анодный трансформатор.

Если в вашем усилителе используется один трансформатор и для питания цепей накала ламп, и для анодного напряжения, тогда контактную группу реле следует перенести в цепь вторичной обмотки анодного напряжения .

Элементы схемы задержки включения (плавного пуска):

• Предохранитель: 220В 100мА,
• Трансформатор: любой маломощный с выходным напряжением 12-14В,
• Диодный мост: любой малогабаритный с параметрами 35В/1А и выше,
• Конденсаторы: С1 — 1000мкФ 35В, С2 — 100нФ 63В, С3 — 100мкФ 25В,
• Резисторы: R1 — 220кОм, R2- 120 кОм,
• Транзистор: IRF510,
• Интегральный стабилизатор: 7809, LM7809, L7809, MC7809 (7812),
• Реле: с рабочим напряжением обмотки 9В (12В для 7812) и контактной группой соответствующей мощности.

Из-за малого тока потребления микросхему стабилизатора и полевой транзистор можно монтировать без радиаторов.

Однако у кого-то может возникнуть идея отказаться от лишнего, пусть и малогабаритного, трансформатора и запитать схему задержки от напряжения накала. Учитывая, что стандартное значение напряжения накала ~6.3В, придётся заменить стабилизатор L7809 на L7805 и применить реле с рабочим напряжением обмотки 5В. Такие реле обычно потребляют значительный ток, в этом случае микросхему и транзистор придётся снабдить небольшими радиаторами.

При использовании реле с обмоткой на 12В (как-то чаще встречаются) микросхему интегрального стабилизатора следует заменить на 7812 (L7812, LM7812, MC7812).

С указанными на схеме номиналами резистора R1 и конденсатора С3 время задержки включения составляет порядка 20 секунд . Для увеличения временного интервала необходимо увеличить ёмкость конденсатора С3.

Статья подготовлена по материалам журнала «АудиоИкспресс»

Вольный перевод Главного редактора «РадиоГазеты».

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.

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.

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.

Рассматриваемый в нашей схеме блок может выдерживать мощность до 200 Вт, значит, к нему можно подключать лампы примерно такой же мощности. Но лучше задать небольшой запас в 20-25 процентов и использовать в схеме лампы с суммарной мощностью не более 160 Вт. За счет запаса мощности лампы и сам блок прослужат дольше. Естественно, что и на сам блок не стоит подавать напряжение больше, чем 200 ВТ.

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.

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.

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.

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

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.

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.

Видео

В некоторых случаях возникает необходимость в регулировании или управлении яркостью свечения одной или нескольких ламп. Для этого существует специальная схема плавного включения ламп накаливания, позволяющая полностью контролировать этот процесс. В настоящее время, разработано и применяется большое количество подобных устройств. Все они имеют собственные положительные и отрицательные стороны. Некоторые из них отличаются большими размерами, незначительным сроком службы.

Отдельные конструкции могут иметь излишне увеличенное число компонентов, низкий коэффициент полезного действия. Однако, существуют схемы, практически лишенные этих недостатков и прекрасно выполняющие все необходимые функции. Для того, чтобы правильно выбрать наиболее оптимальный вариант, нужно знать принцип и порядок работы таких устройств.

Принцип работы плавного включения

Как правило, качественные современные устройства отличаются компактностью и могут подключаться в разрыв любых проводов, независимо от того, фаза это или ноль. Поэтому, при наличии уже действующей схемы освещения, устройство плавного включения может быть подключено без особых проблем. При желании, сам прибор размешается непосредственно внутри корпуса люстры, настольной лампы или бра.

Основными существующими компонентами являются лампа накаливания и сам выключатель. Все остальные подключения строятся вокруг них, играя дополнительную роль. В таких схемах может использоваться и более одной лампы накаливания. В этом случае, они соединяются параллельно, а их суммарный ток не должен быть больше допустимого тока . В противном случае, симистор просто перегорит. Включение симистора в цепь производится в разрыв провода, расположенный между выключателем. При выключенном симисторе, конденсатор разряжен, а напряжения на нем нет вообще.

При включении симистора, конденсатор начинает заряжаться. В результате, происходит открытие динистора за счет увеличения прилагаемого напряжения. После этого, открывается второй симистор, что приводит к увеличению яркости лампы накаливания. Весь этот процесс управляется с помощью интегратора.

Уменьшение или увеличение скорости, с какой нарастает яркость свечения, осуществляется путем подбора . При стандартном сопротивлении в 300 килоом, полная яркость лампы накаливания наступит в течение 10 секунд. Для того. Чтобы полностью разрядить конденсаторы, применяются два резистора. Разрядка производится при отключенном выключателе, а устройство готовится к новому включению.

Когда работает схема плавного включения ламп накаливания, напряжение на них составляет всего 200 вольт при стандартном напряжении в сети 220-230 вольт. Это позволяет значительно увеличить срок службы таких ламп.

Плавное включение лампы накаливания

Декларируемый производителями гарантийный срок службы обыкновенной лампы накаливания составляет 1000 часов. Это около 40 суток непрерывной работы. Но на практике «лампочка Ильича» служит намного дольше. И благодаря этому популярность её среди потребителей не снижается. Единственное уязвимое место лампы - вольфрамовая спираль, которая чувствительна к резким перепадам напряжения в сети. Но существуют несложные приспособления, которые устраняют этот риск, сглаживают неровности подачи тока.

Принцип работы УПВЛ

Устройство плавного включения применимо для ламп накаливания, имеющих вольфрамовую нить. Кроме ряда бытовых ламп, в эту категорию включаются и галогенные светильники, которые используются в мощных прожекторах. Принцип действия устройства заключается в замедлении подачи напряжения на спираль накала в момент включения. Это даёт возможность плавного разогрева спирали, минуя скачкообразную фазу, которая длится сотые доли секунды. Как известно, именно в этот момент чаще всего происходит перегорание. Благодаря действию электронной схемы прибора ток подаётся с постепенным нарастанием, в течение от 1 до 3 сек.

Вольфрамовая нить лампы накаливания при комнатной температуре имеет низкое сопротивление, что приводит к возникновению больших токов и перегоранию спирали во время включения

Самая долго горящая лампа в мире, занесённая в книгу рекордов Гиннеса, зафиксирована в городе Ливермор, штат Калифорния. С 1901 г. и по сегодняшний день эта «столетняя лампа», как её окрестили, непрерывно освещает пожарную часть. Причём за все эти годы выключалась она всего несколько раз на непродолжительное время. Современные исследователи часто приводят её в качестве подтверждения теории «планируемого устаревания».

«Столетняя лампа» была изготовлена ручным способом и имеет углеродную спираль

Устройство плавного включения имеет небольшие габариты и вес. И благодаря этому его можно устанавливать:

• в защитном колпаке люстры в месте выхода проводов;
• в подрозетнике выключателя;
• в распределительной коробке;
• в пространстве над подвесным или натяжным потолком.

Размеры устройства позволяют осуществлять установку даже в полости подрозетника

Место установки выбирается исходя из доступности и удобства монтажа. Лучшим вариантом считается тот, в котором прибор будет иметь хорошую естественную вентиляцию. Схема подключение проста - устройство врезается в разрыв одного из проводников (фазы или нуля) питающего кабеля.

Устройство плавного включения врезается в разрыв одного из проводов, которые подводятся к светильнику

Если для освещения используются лампы накаливания с рабочим напряжением в 12 В, УПВЛ устанавливается перед понижающим трансформатором. При таком соединении защита от неблагоприятных сетевых перепадов распространяется и на трансформатор, что тоже актуально.

Одним из побочных положительных эффектов плавного зажигания осветительных приборов является смягчение резкого ослепительного света в момент включения. Это оберегает человеческие глаза от излишних перегрузок, особенно когда свет включается в полной темноте.

Прибор УПВЛ не применяется для люминесцентных и светодиодных светильников, так как они работают на других конструктивных принципах.

Для расчёта мощности УПВЛ подсчитывают суммарную мощность потребителей. Практически это выражается в складывании номинальных показателей мощности всех ламп, к которым будет подключаться устройство. Чтобы прибор работал не на пределе своих возможностей, к суммарной мощности прибавляют 20%. К примеру, если в схему предполагается включение 5 ламп по 100 Вт, то их общая потребительская мощность составит 500 Вт. К этому числу добавляют 20% - 100 Вт и получают искомое значение мощности УПВЛ - 600 Вт.

Устройство плавного включения может устанавливаться внутри распределительной коробки

В сети магазинов, торгующих электротоварами, продаются УПВЛ, производимые в заводских условиях. Среди них есть как отечественные, так и зарубежные модели. Названия могут различаться, но в принципе это пластиковый контейнер с размерами меньшими, чем спичечная коробка. Часто акцент в названии делается на защитную функцию прибора для галогенных ламп. Но прибор вполне применим и для обычных ламп накаливания. Другое возможное название устройства - фазовый регулятор. Обычно так называют более мощные УПВЛ с несколько изменённой системой управления. Цена такого устройства может меняться от 300 до 600 рублей в зависимости от номинальной мощности.

Устройство плавного включения лампы запрещено применять для плавного запуска двигателей электроинструментов и других бытовых приборов.

Тем же, кто владеет базовыми знаниями в радиоэлектронике, можно предложить самостоятельное изготовление УПВЛ. Вот несколько схем, с помощью которых можно продлить жизнь осветительной лампы во много раз.

Тиристорная схема

В тиристорной схеме используются простые и доступные детали. Основой служит тиристор VS1 и четыре диода VD1 - VD4, соединённые в выпрямительный мост. Кроме того, понадобится конденсатор C1 ёмкостью 10 мкФ и резисторы R1 (переменной ёмкости) и R2.

В тиристорной схеме подача напряжения на лампу производится по прошествии времени, которое задаётся переменным сопротивлением R1

При подаче напряжения электрический ток проходит сквозь спираль лампы и выпрямляется в диодном мосте. После прохождения резистора начинается зарядка конденсатора. Достигая порога напряжения, тиристор открывается, и через него течёт ток лампы. В итоге происходит постепенный накал нити вольфрама. При помощи резистора переменной ёмкости R1 можно регулировать время «разгона» лампы.

Симисторная схема

Использование симистора VS1 в качестве силового ключа приводит к тому, что в схеме используется меньшее количество деталей.

Принцип работы симисторной схемы аналогичен тиристорной, но она содержит меньше деталей

Дроссельный элемент L1 служит для подавления помех при отмыкании силового ключа. По большому счёту его при необходимости можно исключить из схемы. Цепочка, задающая время, состоит из сопротивления R2 и конденсатора C1, питающихся через диод VD1. Сопротивление R1 снижает ток на электроде управления VS1. Принцип действия цепи подобен предыдущей - создаётся временная пауза на время заполнения ёмкости конденсатора, симистор открывается и через него протекает ток, питающий лампу EL1.

Прибор на основе схемы симисторного регулятора с конденсатором переменной ёмкости имеет компактные размеры из-за небольшого количества деталей

Схема на специализированной микросхеме

В основе цепи лежит специализированная микросхема КР1182ПМ1(или DIP8 в импортном варианте), снабжённая двумя тиристорами и двумя системами их управления. Ёмкость C3 и сопротивление R2 регулируют продолжительность времени включения (выключения). Для разделения управляющей и силовой части служит симистор VS1, ток на управляющем электроде задаёт сопротивление R1. Наружные ёмкости C1 и C2 устанавливаются для регулировки работы тиристоров внутренней цепи микросхемы. Для защиты от помех применены резистор R4 и конденсатор C4.

УПВЛ на основе специализированной микросхемы не только плавно включает, но и выключает лампу с небольшой задержкой, ещё более увеличивая срок её службы

Во время подключения устройства к линии подачи напряжения на лампу контакты выключателя SA1 должны находиться в замкнутом положении. Конденсатор С3 набирает ёмкость при размыкании контактов SA1. Во время постепенного увеличения тока через сопротивление R1, управляющего силовым ключом на выходе ИМС, происходит плавный запуск симистора VS1 и лампы EL1, соединённой с ним последовательно.

Примечательно, что эта схема не только замедляет накал спирали во время включения, но и затормаживает её потухание. Лампа гаснет так же плавно, как и загорается. Длительность задержки устанавливается на стадии сборки прибора путём подбора ёмкости конденсатора C3. При желании можно увеличить задержку пуска лампы до 10 сек. Плавность отключения регулирует сопротивление R2.

Не следует путать устройство плавного включения лампы с диммером. УПВЛ - это автоматический регулятор, плавно повышающий ток на осветительном приборе в момент включения. Диммер - это прибор, при помощи которого осуществляется ручная настройка яркости освещения.

Характерным свойством УПВЛ и фазных регуляторов считается то, что прибор понижает выходное напряжение на лампу (с 230 до 200 В). Это дополнительно увеличивает её срок службы.

Видео: устройство плавного включения лампы на полевых транзисторах

Применение устройства плавного включения

Установка прибора не требует высокой квалификации. Справиться с монтажом под силу любому человеку, владеющему отвёрткой и индикатором напряжения. В кабеле, ведущем к лампе, делается разрыв одного - фазного или нулевого - провода и к нему подсоединяется прибор. Крепление проводов лучше всего осуществлять при помощи клеммников, так как это даёт гарантию устойчивого и надёжного соединения. Если применить клеммники возможности нет, рекомендуется спаять скрутки оловянным припоем.

Эксплуатация УПВЛ не предполагает дополнительного к себе внимания. Заводские модели сопровождаются гарантийными обязательствами до 3 лет. На практике они работают гораздо дольше.

Во время сборки устройства не следует забывать о том, что высокое напряжение сетевого тока может причинить вред здоровью человека. Перед соединением проводов необходимо убедиться в отсутствии тока в кабеле питания лампы.

Видео: как работает фазовый регулятор на симисторах

Устройство плавного включения лампы экономит не только расход электроэнергии, но и расход денег на покупку перегорающих светильников.

: 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.

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.

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 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.

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

Прошивки (прошивать на Internal RC 9,6MHz):
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.

В связи с этим уменьшены размеры печатной платы

Файл Eagle: soft_start_2.brd

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:

$regfile = "attiny13a.dat" $crystal = 9600000 " управление симистором Config Portb.4 = Output "Portb.4 = 0 " детектор нуля Config Int0 = Falling On Int0 Imp Config Timer0 = Timer , Prescale = 1024 "переполнение за 0,032 сек On Timer0 Pulse Dim W As Byte Dim I As Byte Enable Interrupts Enable Timer0 "Start Timer0 Enable Int0 W = 200 "минимальный накал при старте I = 0 Do Loop End " прерывание от детектора нуля " чем большее значение W, тем быстрее переполнится таймер Imp: Timer0 = W Start Timer0 Incr I If I = 5 Then Incr W I = 0 End If If W = 255 Then Stop Timer0 Disable Timer0 Disable Int0 Disable Interrupts Portb.4 = 1 " если нужно отправить МК в сон Powerdown End If Return " управление симистором Pulse: "переполнение таймера Stop Timer0 "останавливаем таймер Portb.4 = 1 "включение симистора Waitus 100 Portb.4 = 0 "выключение оптосимистора Return

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