Диммирование освещения с умного дома

Простейшая схема

Рассмотрим, как подключить диммер моноблочного типа. Это модель самая распространённая, её чаще других подключают самостоятельно и монтируют вместо выключателя.

Установка диммера в сеть производится точно так же как и выключателя, на разрыв фазы, последовательно с нагрузкой. Особенный момент – нельзя перепутать фазу и ноль. Если вы подключите регулятор неправильно и установите его на разрыв нуля, произойдёт повреждение электронной схемы и выход её из строя.

Поэтому, прежде всего, необходимо определить фазный провод. Алгоритм этих действий будет следующий:

Отключите автомат, которым подаётся напряжение на рабочее место. То есть, это может быть вводной автомат на всю квартиру, либо на эту комнату.
Проверьте отсутствие напряжения, и демонтируйте выключатель. Снимите клавишу, защитную панель, отсоедините провода от входной и выходной клеммы и вытащите рабочий механизм из подрозетника.
У нас освободились два провода, необходимо узнать, где из них фазный, приходящий из распределительной коробки. Включите снова питающий автомат и аккуратно при помощи индикаторной отвёртки прикоснитесь к обоим проводам. Та жила, при соприкосновении с которой загорелось окошко на индикаторе, и есть нужная фаза. Прикоснитесь ко второй жиле, окошко не светится, значит, это – провод, идущий уже от выключателя на осветительный прибор

Осторожно маркером или кусочком изоляционной ленты наметьте нужный фазный провод.
Снова отключите питающий автомат для подсоединения диммера. Схема очень простая, на входной контакт диммера подсоедините обнаруженную фазу

К выходному контакту подключите провод, который идёт к нагрузке (светильнику) через распределительную коробку.

Бывают модели диммеров, в которых промаркированы контакты входа и выхода, производите тогда подсоединения согласно разметке:

• «L-in» – так обозначается фаза-вход;
• «L-out» – так обозначается фаза-выход.

Если в вашей модели ничего не подписано, выполняйте подключение произвольно.

Управление диммером

Поворотные диммеры

Принцип действия прост: поворачиваете ручку-кнопку – зажигается свет, вращаете ее – регулируете мощность. Отключение – поворот ручки до щелчка.

Нажимные диммеры

Нажимаете кнопку – включается свет, вращением изменяете мощность светового потока. Благодаря вмонтированному микроконтроллеру аппарат может запоминать уровень яркости после выключения и при включении сохраняет его. У некоторых регуляторов 2 или 3 кнопки.

Сенсорные диммеры

Управляются прикосновением к панели или поверхности светильника. Удерживаете палец на сенсоре и плавно регулируете мощность освещения.

Клавишные диммеры

Внешне напоминают обычные выключатели, но нажимом клавиши можно не только включить или выключить, но и контролировать яркость света.

Устройство и принцип действия диммера

А теперь, как говорится, рассмотрим диммер изнутри. Что это за устройство, и из каких элементов состоит? На чём основывается его принцип действия?

Все электронные современные диммеры в качестве основного элемента имеют в своём конструктивном исполнении ключ (он также может называться выключатель или переключатель), который управляется полупроводниковыми транзисторными, симисторными или тиристорными приборами. Большинство устройств не выдают на выходе синусоидальный сигнал, электронный ключ как бы отсекает участки синусоиды.

Чтобы вам было понятнее, в электрической сети протекает ток, который имеет синусоидальную форму. Для изменения яркости на лампу нужно подать обрезанную синусоиду. Двунаправленный тиристор отсекает у синусоидальной волны переменного тока передний либо задний фронт, за счёт чего уменьшается напряжение, питающее светильник.

В зависимости от того, какой фронт синусоидальной волны отсекается, различается регулируемый способ:

• регулировка по переднему фронту;
• регулировка по заднему фронту.

Оба эти способа применяются для управления разными лампами:

1. Диммирование светодиодных и галогенных ламп осуществляют с помощью электронных трансформаторов, при этом применяется регулировка по заднему фронту.
2. Компактные люминесцентные и светодиодные лампы напряжением 220 V, а также лампы низкого напряжения, регулируются при помощи электромагнитных трансформаторов и с применением способа по переднему фронту.

Оба этих способа подходят для ламп накаливания. Конструктивное исполнение диммеров включает также защиту от короткого замыкания и от перегрева. Так как диммеры способны генерировать электромагнитные помехи, для уменьшения их уровня в схему последовательно подключают дроссель либо индуктивно-ёмкостные фильтры.

Как выбрать диммер

Выбирать электротехническое оборудование необходимо с учетом типа включения, мощности подключаемых приборов. Значение имеет способ монтажа, вид светорегулятора, совместимость. Для системы «Умный дом» рекомендуются LED диммеры с пультом, которые помогут интегрироваться в запрограммированные сценарии управления.

Вид диммера

Выпускаются следующие виды светорегуляторов:

• Механические – комплектуются переменным резистором, который регулирует напряжение в сети при вращении реостата или дросселя;
• Электронные – разработаны для светодиодных ламп, имеют кнопочное или сенсорное управление с датчиками, определяющими усилие давления;
• Акустические – реагируют на звуковые сигналы, интегрируются в экосреду «Умный дом»;
• Дистанционные – настройки задаются выносным пультом, данные передаются по ИК-каналу;
• Wi-Fi – управляются по цифровым каналам передачи данных с помощью приложений смартфонов, планшетов.

Вид регулятора выбирается исходя из личных предпочтений комфорта, запланированного бюджета.

Тип включения

Производятся поворотные, клавишные, сенсорные, поворотно-нажимные модели. Электротехника отличается сложностью, функционалом, ценой. Поворотные регуляторы простые, доступные, но не долговечные. Не все имеют функцию запоминания настроек. Более совершенные поворотно-нажимные модели. Клавишные отличаются сложностью, надежно служат устройства с хорошим качеством исполнения. Самыми функциональными и долговечными являются сенсорные регуляторы, способные с высокой точностью задавать степень интенсивность освещения.

Мощность светорегулятора

Суммарная нагрузка электротехнических устройств лежит в диапазоне от 300 до 1000 Вт. Мощность осветительных приборов, подключенных к регулятору, должна быть меньше паспортных значений на 15-20%. Это позволит защитить оборудование от перегрузок: при неправильном выборе из строя выйдут лампы и диммер.

Выпускаются устройства, рассчитанные на работу с разными видами осветительных приборов. Суммарная нагрузка энергосберегающих лампочек значительно ниже, чем у устройств с нитями накала. При использовании экономичного осветительного оборудования нужно приобретать диммеры, предназначенные для работы с лампами этого типа.

Способ монтажа

Выпускают накладные, встраиваемые и модульные модели. Накладные отличаются простым монтажом, но утилитарный дизайн сегодня выходит из моды. Встраиваемые устанавливаются в стандартные или специализированные распределительные коробки. Как любые выключатели, регуляторы этого типа комплектуются раздвижными лапами для установки враспор. Это самая широкая категория, в которой представлены приборы с разным функционалом, типом включения.

Модульные светорегуляторы устанавливают в боксах на шинах с элементами системы управления «Умный дом». Электротехнические изделия программируются, настройки меняются с помощью пультов, приложений смартфонов.

Какой диммер лучше

Правильно подобранный прибор будет служить долго, поможет экономить электроэнергию, не потребует преждевременной замены из-за сгоревшего предохранителя. Купить можно устройства разной мощности, отличающиеся функционалом. Все представленные в обзоре модели достойны установки в квартирах, офисах и загородных домах. Команда VyborExperta.ru рекомендует:

• ABB – для офиса или предприятия коммерческой сферы;
• TDM Electric – для бюджетного ремонта;
• Werkel WL01-DM600 – хороший выбор для городской квартиры;
• Xiaomi Yeelight Bluetooth – для системы «Умного дома»;
• Arlight SR-KN0120-IN – надежный диммер для лент 12 вольт;
• Legrand Valena Allure – для энергосберегающих ламп.

Электротехника, отобранная экспертами, имеет необходимые сертификаты, соответствует стандартам безопасности и является лучшей в своем классе.

Подключение светорегулятора

Существует несколько схем подключения диммера.

Схема светорегулятора с выключателем

В описываемом случае светорегулятор устанавливают перед диммером в фазовый разрыв. Выключатель управляет подачей тока. Схема подключения показана на рисунке внизу.

От выключателя ток направляется на диммер, а оттуда — на лампочку накаливания. В результате регулятор определяет нужный уровень яркости, а за включение и выключение цепочки ответственен выключатель.

Схема хорошо подходит для спален. Выключатель ставят около двери, а диммер — у кровати. Так достигается возможность управления светом прямо из кровати. При выходе человека из комнаты освещение гаснет, а при возвращении в комнату свет загорается с теми характеристиками, которые были заданы диммером.

Схема подключения с двумя диммерами

В этой схеме присутствуют два плавных выключателя света. Они вмонтированы в двух местах одного помещения и по своей сути являются проходными выключателями, управляющими отдельно взятыми осветительными приборами.

Схема сопряжена с подводкой трех проводников к распредкоробке от каждой точки. Для подключения диммеров выполняют соединение перемычками первых и вторых контактов в диммерах. Затем к третьему контакту первого светорегулятора подводится фаза, уходящая к осветительному прибору через третий контакт второго диммера.

Схема с двумя проходными выключателями

Эта схема применяется довольно редко. Она востребована для организации контроля за освещением в проходных комнатах и протяженных коридорах. Схема позволяет выполнять включение и выключение света, а также его регулировки с разных концов помещения.

Проходные выключатели ставят в фазовый разрыв. Контакты соединяют проводниками. Диммер входит в цепочку последовательным образом, после одного из выключателей. К первому контакту подходит фаза, идущая затем к лампе накаливания.

Контроль яркости осуществляется диммером. Однако следует иметь в виду, что при выключенном регуляторе проходные выключатели не способны коммутировать лампочки.

Рейтинг самых лучших аналоговых моделей

Аналоговые модели способны обеспечивать работающую цепь стабильным током. Благодаря их применению можно добиться относительно небольшой потери мощности при использовании системы освещения. Однако у этого вида регуляторов есть один существенный недостаток. По сравнению с цифровыми аналогами, они способствуют сильному нагреванию светодиодов, из-за чего снижается срок их эксплуатации.

Arlight VT – S74 – 30A (12-24 V)

Этот светорегулятор полностью совместим со всеми известными моделями монохромных LED — лент. Также его можно использовать для контроля над светильниками, которые поддерживают питание в диапазоне 12 либо 24 В. Оснащается простой графической маркировкой и обладает плавным ходом ручки. Благодаря этому пользователь может более точно настроить параметры яркости осветительной техники.

Дополнительно оснащен мощными зажимными контактами, а внутренняя часть способна выдерживать силовые нагрузки тока, которые достигают 30А. Корпус оснащается специальными световыми индикаторами, благодаря которым пользователь может определить статус функционирования прибора на текущий момент.

Arlight VT – S74 – 30A (12-24 V)

Достоинства:

• Является качественным изделием;
• Легко крепится на плоские поверхности;
• Рассчитан на высокую силовую нагрузку (до 30А);
• Оснащается световыми индикаторами и специальной маркировкой;
• Компактный;
• Простой монтаж.

Недостатки:

• Стоимость как для модели аналогового типа (средняя цена составляет 1180 рублей);
• Подходит только для одной зоны;
• Подходит только для накладного монтажа.

Dimmer аналоговый для светодиодных лент

Является одной из самых недорогих и бюджетных моделей на отечественном рынке светотехники. Прекрасно подходит для систем освещения, которые состоят из LED — лент. Благодаря его применению, пользователь может самостоятельно менять уровень яркости.

Стоит отметить, что это устройство также подойдет для ламп, которые поддерживают функцию диммирования. Показатель рабочего напряжения, в котором работает этот аппарат, составляет 12/24В. Максимально допустимая сила тока составляет не более 8А.

Dimmer аналоговый для светодиодных лент

Достоинства:

• Цена (средняя стоимость составляет 300 рублей);
• Легко устанавливается;
• Сделан из качественных материалов.

Недостатки:

• На корпусе нет специальной индикации, которая бы указывала на режим его текущей работы;
• Максимально допустимая сила тока составляет не более 8А;
• Сложно выполнить точную настройку уровня яркости свечения.

Контроллер – диммер led – dm30-1212-24B 30A

Качественная модель регулятора уровня освещения, которая поддерживает ручную, простую систему контроля. Способна работать при входном напряжении в 12 и 24 В. Максимальные показатели мощности составляют 360 Вт, а нагрузки – 30 А. Диапазон рабочей температуры составляет от -40 до +50 градусов по Цельсию. Подходит исключительно для систем освещения, которые оснащены только одноцветной LED — лентой.

Контроллер – диммер led – dm30-1212-24B 30A

Достоинства:

• Приемлемое соотношение цены и качества (средняя стоимость составляет 903 рубля);
• Показатель мощности составляет 360 Вт;
• Выдерживает нагрузку до 30 А;
• Оснащается простым, интуитивно понятным управлением.

Недостатки:

• Подходит только для LED — лент;
• Корпус не оснащен световыми индикаторами.

Устройство и принцип работы

Внешне диммеры напоминают обычные выключатели, но позволяют регулировать уровень яркости. Рассмотрим разные схемы исполнения и их особенности.

На тиристоре

В большинстве случае в качестве основного элемента применяется тиристор.

Общий алгоритм работы имеет следующий вид:

1. Пока SCR-тиристор закрыт, конденсатор (С) набирает заряд через сопротивление.
2. Напряжение входной полуволны повышается.
3. В определенный момент (при увеличении напряжение больше 32 Вольт) происходит открытие ZD-динистора, а после него и SCR-тиристора.
4. Между клеммами проходит ток, который течет до снижения значения до уровня, необходимого для закрытия ZD.
5. Конденсатор разряжается через D1 (диод) и SCR.
6. Происходит закрытие тиристора, и процесс повторяется снова.

Благодаря открытию тиристора в определенный промежутки времени при переходе через «0», удается «обрезать» синусоиду и тем самым поменять параметр напряжения и нагрузочный ток.

С дросселем

Во многих диммерах применяются ключи, при добавлении которых в схему появляются электромагнитные (ЭМ) колебания в большом частотном диапазоне.

Такие волны приводят к появлению тока в проводах, объединяющих диммер, источник питания и нагрузку, тем самым создавая помехи.

Для борьбы с проблемой применяются дроссели индуктивности или LC-фильтры. Они устанавливаются около нагрузки или питающего источника.

Чем выше частота, тем компактней дроссель. При правильном выборе фильтра можно свести уровень помех к минимуму.

На резисторе

Диммеры на сопротивлении R применяются для изменения яркости ламп накаливания.

Конструктивно устройство состоит из реостата / переменного сопротивления, а работает на базе закона Ома.

При повышении сопротивления снижается ток в лампочке, что уменьшает активность нити накала.

Конструкция очень проста, но она имеет большой минус — неизменную потребляемую мощность вне зависимости от позиции регулировки.

Так, при повышении сопротивления снижается ток, но общая нагрузка остается неизменной. Лишняя энергия преобразуется в тепло и уходит в воздух.

Следовательно, сэкономить электричество с помощью таких устройств не получится.

Резисторные светорегуляторы редко, но применяются для изменения яркости ламп-полупроводников.

Речь идет об аналоговом способе управления, который почти не применяется из-за низкой экономичности и высокой чувствительности.

На симисторе

Такая схема немного сложней, чем резисторный вариант. Здесь применяется симистор, играющий роль ключа и меняющий параметры тока.

В процессе работы напряжение представляет собой куски отрицательных / положительных полуволн, а при уменьшении яркости лампочка питается «обрубками».

На ШИМ-генератор приходит 200-герцовый сигнал. При этом яркость меняется с учетом временного промежутка и длины импульса. Параметры тока / частоты при этом остаются неизменными.

Несмотря на большую сложность исполнения, схема на симисторах имеет ряд плюсов.

Так, при повышении яркости не увеличивается нагрузка по току. Кроме того, в таких девайсах можно организовать управление / включение дистанционно или возле самого источника света.
Как это работает — ДИММЕР

Плюсы и минусы применения

Перед тем как приобрести диммер, необходимо правильно оценить ситуацию и решить, действительно ли в нем появилась необходимость. Порой установка светорегулятора в доме действительно оказывается полезной, так как прибор обладает примечательными достоинствами.

• Основная функция – повышение/понижение яркости света – сама по себе уже интересна. Можно задать «рабочий» режим, при котором видна каждая пылинка на столе, или приглушить свет до минимума, чтобы дать покой глазам и расслабиться
• Электронная начинка прибора позволяет увеличить его возможности, делая способы управления еще более комфортными. Например, включение/выключение по хлопку или определенной команде, путем отправления сигнала через радиоканал или Wi-Fi
• В отличие от ступенчатого переключения, плавное предохраняет контур от резких скачков тока, что способствует продолжительной службе ламп и самого прибора. С помощью ручки произвести плавную регулировку сложнее, а сенсорное устройство работает в этом смысле идеально
• Если существует риск ограбления или по каким-то причинам необходимо создать впечатление о квартире, в которой кто-то постоянно находится, устанавливают прибор с функцией имитации присутствия. Свет то включается, то выключается в разных комнатах
• Регулировка яркости света в комнате
• Расширенный диапазон возможностей современных моделей
• Плавное изменение мощности и яркостиФункция имитации присутствия человека

Однако и недостатки имеются. Главные из них связаны с монтажными работами. Возможно, для установки придется поменять проводку, а после этого сделать косметический ремонт. Некоторые устройства способны нарушить работу чутких приборов, так как вызывают электромагнитные помехи.

Большая часть диммеров не универсальны, то есть функционируют только с одним видом ламп, например, с традиционными лампами накаливания на 40 Вт или 60 Вт. Если вы хотите, чтобы КПД устройства достигал максимума, то как раз применения лам накаливания необходимо избегать. Большая отдача ожидает от осветительных приборов на светодиодных источниках.

Какие бывают проблемы в работе?

При эксплуатации диммируемых LED-ламп могут возникать проблемы. Чтобы устранить неисправности, необходимо знать причины, спровоцировавшие их.

Лампа не регулируется в диапазоне мощности 10-15 %

Поток света, излучаемый LED-лампой, можно уменьшить до 10 % от максимума. Если в диапазоне от 10 до 15 % мощности не удаётся изменить уровень яркости, значит, лапочка низкокачественная. Второй вариант – не подходит диммер.

Решение проблемы – покупать изделия высокого качества от известных производителей и с минимальным порогом включения и выключения.

Мерцание

Если в схеме используется выключатель, в котором имеется индикаторная подсветка, лампочка начинает мерцать, когда свет выключен. Решение проблемы – отключение (изъятие) индикатора или установка нового выключателя.

Ещё одна возможная причина мерцания диммируемой лампы – поломка драйвера. В этом случае необходима замена лампочки.

Гудение

Если лампочка издаёт посторонний звук, значит, она и диммер несовместимы по разным параметрам. Из-за несоответствия устройств лампа может не только гудеть, но и время от времени включаться/выключаться. Решение проблемы – замена диммера или LED-ламп.

Ещё одна причина гудения – поломка драйвера. В этом случае без замены ламп также не обойтись.

Диммер не подходит для сети 220 В

Если лампа на 220 В высокого качества, к ней подходит любая модель диммера для стандартной сети. Если светорегулятор дешёвый и низкокачественный, он может не справиться с поставленными задачами.

Чтобы избежать проблемы, диммер покупают после консультации со специалистом либо после проверки в работе.

Схема диммера на симисторе

Схема симисторных регуляторов яркости в основном везде одинакова, отличается только наличием дополнительных деталей для более устойчивой работы на низких “выходных” напряжениях и для плавности регулирования. Также в схему вводятся детали для снижения уровня помех, выдаваемых димером в сеть.

Принцип действия схемы таков. Чтобы лампа загорелась, надо чтобы симистор пропустил через себя ток. Это случится, когда между электродами симистора А1 и G появится определенное напряжение (какое – смотри в даташите, можно скачать внизу статьи). Вот как оно появляется.

При начале положительной полуволны конденсатор начинает заряжаться через потенциометр R. Понятно, что скорость заряда зависит от величины R. Умными словами, потенциометр меняет фазовый угол. Когда напряжение на конденсаторе достигнет величины, достаточной для открытия симистора и динистора (см. даташит на динистор), симистор открывается. Иначе говоря, его сопротивление становится очень мало, и лампочка горит до конца полуволны.

То же самое происходит и с отрицательной полуволной, поскольку диак и триак – устройства симметричные, и им все равно, в какую сторону течет через них ток. В итоге получается, что напряжение на активной нагрузке представляет собой “обрубки” отрицательных и положительных полуволн, которые следуют друг за другом с частотой 100 Гц. На низкой яркости, когда лампа питается совсем короткими “кусочками” напряжения, заметно мерцание. Чего совсем не скажешь про реостатные регуляторы и регуляторы с преобразованием частоты.

Вот так выглядит реальная схема регулятора освещения. Параметры элементов указаны с учетом разброса у разных производителей, но суть от этого не меняется. Симисторы в этой схеме можно ставить любые, в зависимости от мощности нагрузки. Напряжение  – не ниже 400 В, поскольку мгновенное напряжение в сети может достигать 350 В. Динистор – DB3, в крайнем случае DB4. От величины конденсаторов и резисторов зависит начальная-конечная точки зажигания, стабильность горения лампы.

При максимальном сопротивлении резистора R1 будет минимальное горение лампы, поскольку симистор будет открываться в конце полуволны, или вообще не откроется.

Основные принципы работы диммерного переключателя

Отвод энергии от лампочки на резистор – не лучший способ приглушить свет. Это работает, но есть способ лучше.

Современные резисторы работают за счет быстрого включения и выключения световой цепи. Используя этот подход, общее количество электричества, проходящего через цепь, уменьшается.

Этот цикл переключения основан на колебаниях переменного тока (переменного тока) в доме. Переменный ток имеет переменную полярность напряжения на синусоиде. Синусоидальная волна представляет собой кривую, и при переменном токе напряжение колеблется между положительным и отрицательным. Чтобы сократить это еще больше, вы можете просто подумать о текущем изменении направления.

В США один цикл выполняется 60 раз в секунду. Это выражается как 60 Гц.

С переключателем диммера эта регулярная синусоида или кривая намеренно прерывается. Когда ток меняет направление, цепь лампочки автоматически отключается. Изменение направления происходит при нулевом напряжении, которое происходит дважды в каждом цикле (120 раз в секунду). Как только напряжение снова поднимется до определенного уровня, снова включается световая цепь.

Так почему мы говорим «определенный уровень», а не конкретизируем?

Ну, это зависит от того, где вы разместили ручку или слайдер на диммере. Когда он находится на максимальной яркости, схема включается очень скоро после отключения. Поскольку цепь включена в течение большей части цикла, лампочке передается больше энергии в секунду.

А что насчет того, когда диммер установлен ниже? Как и следовало ожидать, схема не вернется в работу до конца цикла.

Если в прошлом реостат перенаправлял поток тока, ручка или ползунок на современном диммере действует как переменный резистор, но действует как сигнал, а не перенаправляет поток. Современные регуляторы яркости, использующие вышеуказанный метод, имеют эффективность более 99%, что означает, что при управлении 100-ваттной лампой тратится меньше 1 Вт энергии. Кроме того, в отличие от ранее описанного метода, вы также не получите всего этого нежелательного тепла.

Небольшое отступление: несмотря на то, что современные диммеры служат намного дольше и потери минимальны, выход на ватт лампы все же можно улучшить.