Защита ламп накаливания своими руками - Electrik-Ufa.ru
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд (пока оценок нет)
Загрузка...

Защита ламп накаливания своими руками

Выбор, монтаж и подключение блока защиты ламп от перепадов напряжения в сети

Чаще всего лампочка перегорает при включении, когда нить накаливания еще не разогрелась и ей присуще небольшое сопротивление. Чтобы избежать такого развития событий, придумано аппаратное устройство — блок защиты ламп (его еще называют устройством плавного пуска). Главная задача блока — предотвратить ущерб, причиняемый лампочке в результате скачков напряжения в сети.

Причины перегорания ламп

Лампы накаливания функционируют согласно принципу термоэлектронной эмиссии. При попадании тока в спираль она нагревается, в результате чего продуцируется свет видимой части спектра. Причем мощность тепловыделения обратной пропорциональна диаметру проводника. Вследствие этого утончившиеся участки спирали накаляются очень быстро, что приводит к потере их прочности. Именно истонченные места являются слабым звеном, где и происходит перегорание.

Обратите внимание! К перегоранию ламп приводят не только перепады напряжения, но и такие явления, как наведенная и паразитарная пульсация.

Галогенные лампочки также склонны к перегоранию в результате скачков напряжения. Имеется у таких источников света особенность, присущая только им, — склонность к перегреванию. Чрезмерно разогретая лампочка может перегореть в любой момент.

В защите нуждаются не только лампы накаливания и галогенные светильники, но и светодиодные лампы. На первый взгляд это выглядит странно, ведь у светодиодов отсутствует спираль, и свечение кристалла возникает в результате возбуждения электронов, а не разогревания спирали. Однако в основе принципа действия светодиодов также имеется термоэлектронная эмиссия. По прошествии нескольких лет полупроводниковый участок выгорает и, если присмотреться к ЛЕД-лампе, на ней заметны тусклые кристаллы с пробитым слоем полупроводника.

Принцип работы блока

Блок защиты запускается последовательно с прибором освещения и ограниченно пропускает электричество. Увеличение тока осуществляется постепенно — в течение 1–2 секунд. Без блока ток поступает мгновенно, что часто приводит к перегоранию лампы.

Устройство блока простейшее. Для его функционирования не имеют значения вход-выход, фаза-земля, а также полярность. Устройство следует подключать в последовательном режиме с выключателем, установленным в разрыв фазы.

Прибор плавного включения позволяет:

  1. Избежать негативного влияния перепадов напряжения при подключении светильника.
  2. Стабилизировать ток в лампочках после воздействия на них пускового электричества.
  3. Продлить срок службы источника света.

Немаловажный плюс защитного прибора состоит в том, что он предотвращает мигание лампы. Благодаря этому находиться в освещенном помещении комфортно, так как на глаза не оказывается чрезмерной нагрузки.

Установка и подключение

Монтаж защитного блока обычно осуществляется на потолке, то есть там, где закреплены приборы освещения. Если лампочка не единственная, устройство плавного пуска устанавливают до первого источника света.

Также блоки размещают в монтажных коробах под переключателем света. Однако следует иметь в виду, что для размещения блока в монтажной коробке существует ограничение: максимальная мощность устройства не должна превышать 300 Вт.

Обратите внимание! Какое бы место для установки блока ни было выбрано, к устройству должен быть обеспечен беспрепятственный доступ для проведения ремонтных работ.

Типичная схема подключения блока показана на рисунке ниже.

В случае с переключателем с подсветкой параллельно блоку подключают резистор. Уровень сопротивления для резистора должен находиться в пределах 33–100 кОм, а мощность — не превышать 2 Вт.

Для ламп на 12 вольт также необходим блок защиты. При использовании электромагнитного трансформатора блок ставят в разрыв первичной обмотки. Для электронного трансформатора понадобится специальный блок с четырьмя вводами.

Уровень мощность блока выбирается исходя из суммарной мощности всех потребителей. При этом необходим некоторый запас мощности, обычно в пределах 50% от номинала всех приборов освещения.

Для нормальной работы защитного блока необходимо его охлаждение. Чтобы добиться поступления воздуха, в корпусе создают специальные отверстия.

Меры предосторожности

При перегорании лампочки происходит размыкание нити накаливания, что ведет к короткому замыканию. Вследствие этого существует опасность выхода из строя защитного блока. Чтобы не допустить этого, выполняют следующие действия:

  1. Защитное устройство устанавливают на максимально доступном участке (подрозетник или щиток). До потолочного блока добраться будет значительно сложнее.
  2. Устанавливают по выделенному автоматическому выключателю на каждую линию. Номинальный показатель выключателя подбирается с небольшим запасом, поскольку перепады тока при данном варианте подключения не принимаются во внимание.
  3. Не допускается установка защитного блока в помещениях с повышенным уровнем влажности.

Выбор защитного блока

При подборе подходящего устройства плавного пуска рекомендуется учитывать два фактора — мощность и производителя. О мощности блока сказано выше. Что касается брендов, наибольшей известностью обладают такие компании:

  • «Feron» (КНР);
  • «Camelion» (КНР);
  • «Шепро» (Россия);
  • «Гранит 1000», «Гранит 500» (Беларусь);
  • «Композит» (Россия);
  • «Вжик» (совместное производство России и Китая).

Самые популярные модели выпускаются компаниями «Feron» и «Гранит». Продукция китайского производителя отличается невысокими ценами. Как и большая часть изделий из Китая, блоки от компании «Feron» считаются не слишком качественными. Для них характерны следующие недостатки:

  • просадки напряжения, что нарушает работу светильника;
  • мигание лампы при подключении и в процессе функционирования;
  • регулярные помехи;
  • среднее качество пайки;
  • экономия на материалах, из которых изготовлен блок.

Продукция белорусской компании считается значительно более качественной. Однако «Гранит» не отличается компактностью, что в некоторых случаях является критически важным недостатком (например, при размещении в подрозетнике выключателя). Также следует отметить стоимость «Гранита» — более высокую, чем у китайских производителей.

Изготовление блока защиты

Схема плавного подключения к сети лампы накаливания довольно проста. Однако в ходе изготовления блока своими руками следует принимать во внимание некоторые технические нюансы. Также нужно соблюдать нормативные акты, касающиеся электротехнических приборов. В качестве примера ниже приведена схема, по которой работает самостоятельно изготовленный блок защиты.

На схеме, изображенной выше, показано плавное включение лампы накаливания. Причем полярность в расчет не принимается. Прибор подключается в разрыв фазы, чтобы создать последовательное подключение с переключателем. Последний должен быть одноклавишным.

При создании блока также необходимо учитывать такие обстоятельства:

  1. Полевой транзистор в начале работы прибора должен быть закрыт. Данный элемент принимает напряжение стабилизации, так как он включен в диагональ диодного моста.
  2. Конденсатор С1 получает заряд при прохождении напряжения по резистору R1 и диоду VD1 до достижения уровня 9,1 В. Данный уровень является предельным благодаря ограничивающему действию стабилитрона.
  3. Когда напряжение доходит до нужного уровня, транзистор понемногу открывается, что приводит к возрастанию тока и сокращению напряжения на стоке. Далее начинается плавный нагрев нити накаливания лампочки.
  4. Для нормального запуска необходим второй резистор, так как он дает возможность разрядки конденсатора после выключения электропитания светильника. В этот момент напряжение на стоке небольшое — порядка 0,85 В при силе тока около 1 Ампера.

Блок будет работать как в сетях со стандартным напряжением 220 В, так и при пониженном напряжении.

Приборы плавного пуска дают возможность существенно увеличить рабочий ресурс лампочек. Однако их установка сопряжена с соблюдением технических регламентов и требует хотя бы минимальных познаний в электротехнике. Если таковых не имеется, для выполнения монтажа лучше пригласить профессионала.

«Вечная лампа» накаливания своими руками

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.

Читайте также:  Степень защиты ip расшифровка

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.

Как защитить лампочки от перегорания?

СОДЕРЖАНИЕ:

Одной из причин частого перегорания лампочек является скачок тока во время ее включения. Чтобы увеличить срок службы ламп накаливания и галогенных ламп, можно применить блок защиты, или другими словами, устройство плавного пуска.

Причина перегорания лампочек

Вспомним закон Ома для участка цепи. При включении лампы в сеть 220 (В) через нее начнет протекать пусковой ток, равный 220/52,4 = 4,19 (А).

Время протекания пускового тока зависит от скорости нагрева нити накаливания и составляет в среднем чуть меньше секунды.

За это время нить накаливания успевает нагреться и ее сопротивление увеличивается. И уже в рабочем режиме через лампу накаливания 75 (Вт) протекает номинальный ток, равный всего 0,29 (А).

Пусковой ток в 14,5 раз превышает номинальный ток лампы.

Ситуация с галогенными лампами аналогичная.

Чтобы увеличить срок службы ламп накаливания и галогенных ламп, можно применить блок защиты, или другими словами, устройство плавного пуска, например, Uniel Upb-200W.

Вот о нем мы сегодня и поговорим более подробно. Кстати, его стоимость в розничном магазине составляет около 150 рублей.

Принцип работы блока защиты ламп Uniel Upb-200W

Принцип работы блока защиты галогенных ламп и ламп накаливания заключается в следующем. Напряжение, подводимое к лампе, в течение 2-3 секунд плавно повышается от 0 до 170 (В).

Все предполагают, что напряжение на лампе в рабочем режиме составляет около 220 (В), но при замере выяснилось, что из-за падения напряжения на блоке, на нагрузку приходит всего 170 (В).

Из-за пониженного напряжения 170 (В) увеличивается срок службы лампы, правда при этом значительно снижается яркость лампы.

При уменьшении напряжения лампы всего на 10%, световой поток лампы накаливания уменьшается на целых 45%. А при уменьшении напряжения до 170 (В), яркость лампы уменьшится примерно на 60%.

А лучше вообще перейти на энергосберегающие лампы (КЛЛ, LED), которые имеют явные преимущества перед лампами накаливания и галогенными лампами.

К блоку Uniel Upb-200W можно подключать лампы с суммарной мощностью не более 200 Вт. Рекомендуется придерживаться запаса по мощности на 20-25%.

Например, к этому блоку подключать лампы суммарной мощностью не больше 160 Вт. Так этот блок будет служит дольше.

Лучше не перегружать блок защиты ламп, иначе он будет сильно греться и быстро выйдет из строя.

Читайте также:  Статистическое электричество и способы защиты от него

Место установки блока плавного пуска ламп

Блок защиты галогенных ламп и ламп накаливания можно установить в нескольких местах. Главное, чтобы к нему всегда имелся свободный доступ в случае его замены. Не нужно прятать его за гипсокартонными конструкциями и натяжными потолками.

1. На потолке. Блок можно установить у люстры (светильника) или в ее основании. Этот вариант является более предпочтительным.

2. В распределительной коробке или подрозетнике. Если блок имеет небольшие габаритные размеры, то его можно аккуратно разместить в подрозетнике выключателя или в распределительной коробке.

Размеры блоков напрямую зависят от их номинальной мощности. Блок Uniel Upb-200W имеет небольшие размеры, но в подрозетник трудно засунуть.

Почему первый вариант установки предпочтительней?

Потому, что блок должен иметь не только свободный доступ для его замены или ремонта, но и иметь приток воздуха для естественного охлаждения элементов схемы (конвекция воздуха). Для этого на его корпусе имеются специальные прорези-отверстия.

Подключение блока защиты галогенных ламп и ламп накаливания

Схема подключения блока защиты не сложная. Его можно подключить двумя способами, в зависимости от напряжения используемых ламп.

Если лампы в люстре или светильнике на 220 В, то блок защиты подключается последовательно в цепь с лампой.

В принципе, полярность проводов не имеет значение, главное, чтобы блок подключался в разрыв фазного провода, т.е. последовательно с одноклавишным выключателем.

1. Схема подключения блока защиты, установленного в подрозетнике одноклавишного выключателя, для ламп 220 В

2. Схема подключения блока плавного пуска, установленного на потолке, для ламп 220 В

3. Подключение блока защиты ламп на 6, 12 и 24 В, установленного в подрозетнике выключателя

Если лампы на 6, 12, 24 (В) и подключены через понижающий трансформатор, то блок подключается со стороны 220 В

4. Подключение блока плавного пуска для ламп на 6, 12 и 24 В, установленного на потолке

Рассматриваемый блок Uniel Upb-200W работает, как с электронными, так и с электромагнитными понижающими трансформаторами.

Из чего состоит блок защиты ламп накаливания и галогенных ламп?

Снимем заднюю крышку блока и достаем печатную плату.

Внешний вид электрической схемы, размещенной на печатной плате.

Вдаваться в подробности схемы не будем. Если вкратце, то на ней расположены: симистор, микросхема для его управления (8 ножек), диоды, конденсаторы и прочие полупроводниковые элементы.

В более мощных блоках симистор расположен на радиаторе для более эффективного охлаждения.

В конце статьи ответим на распространенный вопрос: «Не сгорит ли блок, если на нагрузке (лампе) произойдет короткое замыкание?»

Симисторы выбраны с некоторым запасом по току, поэтому при коротком замыкании должен в первую очередь отключиться автоматический выключатель.

Но встречаются случаи, когда при коротком замыкании на лампе выходит из строя блок (чаще всего в нем сгорает симистор), поэтому в таком случае нужно будет менять блок в целом или производить его ремонт.

Сообщества › Кулибин Club › Блог › Электрика: плавное включение света фар

Это будет ещё один вариант схемы плавного включения фар.

Для начала немножко теории.

Многие, наверное, замечали, что перегорание ламп накаливания в подавляющем большинстве случаев приходится на момент их включения. Отчего же это происходит?

Виноват в этом, разумеется, Георг Ом со своим законом. Дело в том, что сопротивление холодной нити лампы в 10-12 раз ниже, чем в разогретом состоянии. По закону Ома, ток в цепи обратно пропорционален сопротивлению: I = U / R. Значит ток в цепи каждой лампы тоже в момент включения в 10-12 раз выше номинального, то есть, для стандартной лампы 55Ватт он может достигать 60 Ампер! Но в течение каких-то сотых долей секунды нить нагревается, сопротивление увеличивается и ток падает до номинального уровня. Обычно этот момент проходит так быстро, что ничуть не вредит ни реле, ни предохранителю, которые подводят ток к двум лампам и рассчитаны на ток куда ниже 120 Ампер.
Рассмотрим чуточку подробнее, что же страшного может случиться в этот краткий миг включения. Для этого рассмотрим нить лампы под электронным микроскопом:

Спиралька не идеальная, какие-то участки её оказываются потоньше, какие-то потолще.

Очевидно, теплоёмкость тонких участков оказывается меньше, а значит, при таком же протекающем токе, они быстрее нагреваются.

Как было упомянуто ранее, сопротивление нагретой спирали больше сопротивления холодной. Ток, как мы знаем, одинаков во всех участках цепи, а по тому же закону того же Георга, падение напряжения на участке цепи равно произведению значений силы тока и сопротивления этого участка. U = I * R. Это значит, что падение напряжения на втором, “тонком” участке будет больше чем на других.
Мощность высчитывается как произведение тока на напряжение: P = I * U. А это значит что на этом самом тоненьком участке цепи будет рассеиваться самая большая мощность.
В результате, пока соседние участки не спешa нагреваются, тоненький отрезок спирали успеет немного выгореть и стать ещё тоньше к следующему включению лампы. А значит при следующем включении различие в нагреве разных участков спирали будет ещё более выраженным. Ситуация будет ухудшаться с каждым включением, пока не произойдёт:

Выход прост: ограничить рассеиваемую мощность, уменьшив ток в цепи. Существует несколько разных вариантов как этого добиться, и самые распространённые из них это:

1. Использование NTC термистора и реле. Термистор около 2-5 Ом (при 25 градусах) включается последовательно с лампой, и часть мощности рассеивается на нём, нагреваясь он уменьшает своё сопротивление, в то время как лампа — плавно разгорается и увеличивает сопротивление. Через некоторое время падение напряжения на лампе окажется достаточным, чтобы замкнуть обмотку включенного параллельно с ней реле. Контакты реле замыкают термистор, исключая его из цепи и передавая тем самым всю мощность лампе.

2. Использование мощного полевого транзистора с конденсатором на затворе. Принцип аналогичен предыдущему. Но вместо термистора ток ограничивается полевым транзистором, затвор которого медленно заряжается, и ток в цепи плавно повышается. При этом на транзисторе в момент включения рассеивается значительное количество тепла, что требует его охлаждения. Однако в полностью открытом состоянии, за счёт низкого сопротивления сток-исток, почти вся мощность идёт на лампу, в результате дополнительное реле не требуется.

3. Широтно-импульсная модуляция. Этот вариант отличается от предыдущих тем, что управляющая схема не ограничивает ток, что уменьшает рассеиваемую на ней мощность, а значит и требования к охлаждению. Вместо этого схема при помощи того же полевого транзистора подаёт ток краткими импульсами, длительностью в несколько десятков микросекунд. За такое короткое время участки нити не успевают нагреться до опасных значений, а в те моменты когда ток через цепь не идёт, тепло с более нагретых участков нити успевает перераспределиться на менее нагретые участки, в результате чего сопротивление разных участков цепи выравнивается.

Именно этот вариант я выбрал для реализации.

Вот что мне хотелось добиться от своей схемы плавного включения света:

1) Распознавание первого включения после включения зажигания. У меня на машине лампы H4 — ближний и дальний в одной колбе. Если зажигание только включено, то свет должен разгораться плавно, чтобы плавно разогреть холодные спираль и колбу. Зато, если зажигание не выключалось, а ближний свет был выключен и включен снова — а такое происходит при включении дальнего света — разогрев должен происходить быстрее, дабы дорога была освещена.

2) Удержание в пол-накала в течение секунды после выключения. В моменты мигания дальним светом, ближний также выключается. Такой алгоритм поможет нити лишний раз не остывать и быстро вернуть свет на прежний уровень.

3) Максимальное снижение энергопотребления схемой при отключении зажигания. Токи утечки должны быть минимальными.

4) Схема должна быть собрана в корпусе штатного реле. Схема не должна требовать вмешательства в проводку, дополнительных проводочков-подключений и полностью заменять штатное реле, а при необходимости — быть заменённой обратно простой перестановкой реле.

Схема подключения штатного реле

Определившись с требованиями, я стал изучать, как подключено штатное реле

Оказалось, в моей машинке выключатель света замыкает минусовой провод обмотки, а реле зажигания — плюсовой.

Очевидно, что при выключении света, будет отключен также и “минус” для питания схемы. Однако, согласно моим хотелкам, схема должна продолжать работать в этой ситуации, мало того — даже держать фары включенными в пол-накала! Идея заключается в том, чтобы брать “минус” для питания схемы с фар.

Схема электронного реле

В итоге родилась такая схема:

Логика управления реализуется микроконтроллером ATtiny13A. Для питания используется линейный стабилизатор 79L05 отрицательного напряжения -5 Вольт, то есть у всей схемы общим является “плюс”.

VD3 и VD4 обеспечивают схему “минусом”. Это “быстрые” диоды. Пока выключатель света замкнут, минус идёт с него. Когда он разомкнут, микроконтроллер управляет фарами в режиме широтно-импульсной модуляции. В моменты, пока транзистор закрыт, “минус” появляется через лампы фар.

Читайте также:  Защита однофазного электродвигателя от перегрузок

VT4 — силовой pMOSFET, который и подаёт ток на фары. IRF9310 хоть мал и невзрачен на вид, но сопротивление сток-исток у него в открытом состоянии максимум 6,8 миллиОма. Он легко тянет 20 Ампер, а импульсами и все 160.

VT1 — этот друг обесточивает схему, когда зажигание выключено. Благодаря ему потребление тока в выключенном состоянии меньше микроампера.

C1 — конденсатор питает схему в те моменты когда выключатель света разомкнут, а транзистор VT4 открыт. Схема уверено работает и при 15 микрофарадах.

R4 — нужен чтобы снизить ток, который хлынет в разряженный C1 при первом включении. Это снизит нагрузку на транзистор и на сам конденсатор. R6 — позволяет ещё дополнительно снизить ток через выключатель.

VT2 — нужен для информирования МК о том что зажигание выключено и конденсатор вот-вот разрядится. В открытом состоянии он замыкает вывод PB4 микроконтроллера на линию -5 Вольт. В закрытом, вывод PB4 микроконтроллера подтягивается к “питанию” встроенным резистором. На его месте можно было бы использовать простой диод, катодом идущий на вход микроконтроллера, а сам вход подтянуть к “GND” резистором. Однако возможна ситуация когда на линиях зажигания и питания фар окажется значительная разность потенциалов — например, при повреждении реле фар. В этом случае такое подключение убило бы микроконтроллер. Использование транзистора немного усложняет схему, но зато исключает подобные казусы.

VT3 — точно также информирует МК, но о том, что замкнут выключатель света. Он, наоборот, притягивает вход PB3 к “питанию”, а в закрытом состоянии этот вход притянут резисторм R7 к “GND”. Когда выключатель разомкнут, микроконтроллер должен как можно быстрее перейти к ШИМ-управлению лампами, чтобы давать возможность конденсатору подзарядится в моменты, когда VT4 закрыт.

Пару слов об отводе тепла

Здесь используется один силовой транзистор. По расчётам, при токе 11 Ампер (взято с запасом) и его сопротивлении 6,8мОм (максимум) на нём будет рассеиваться 0,822 Ватта. Что достаточно немного. Однако в тесном корпусе реле негде разместить радиатор. Для эффективного отвода тепла, сток транзистора припаивается как можно ближе, под обильным припоем, к ножке корпуса, которая обладает хорошей теплопроводностью и отводит тепло наружу, в массивную колодку реле и далее в корпус машины. Эксперимент показал, что даже в неподключенном к колодке реле, транзистор нагревается всего на 30-35 градусов.

К слову, штатное реле потребляет ток около 150 миллиампер, и рассеивает почти 2 Ватта тепла.

Почти одновременно с этой задумкой, я обнаружил, что если вынуть в блоке предохранителей шунт и вставить в его место нормальное реле, то включится опция дневных ходовых огней. Реле в KIA довольно занимательные, симметричные: втыкай хоть так, хоть эдак. Пара контактов по диагонали — это обмотка, а по другой диагонали — замыкаемые. Это даёт некоторые неудобства: электронное реле нельзя втыкать “абы как”.

В результате в руках у меня оказался шунт, который внешне мало отличим от реле, а кишочки у него выглядят так:

Он куда удобнее для обработки и размещения внутри всяких схем, чем обычное реле. Поработав немного ножовкой и надфилями получилось что-то такое:

Вначале по разработанной схеме был собран прототип:

Блок защиты галогенных ламп. Выбор, установка, подключение.

Блок защиты галогенных ламп Гранит

Галогенные лампы имеют неприятную особенность – перегорание в момент включения. Обычные лампы конечно тоже имеют такой минус, но не в такой степени.

Галогенки и лампы накаливания, как правило, перегорают при включении, когда нить накаливания ещё сравнительно холодная, и сопротивление её мало. При этом возникает большой скачок тока, и на спирали выделяется кратковременно большая мощность. Подробно этот эффект описан на SamElectric в статье Сопротивление нити лампы накаливания.

Чтобы продлить жизнь галогенных ламп, было придумано такое устройство – блок защиты галогенных ламп. Принцип работы блока защиты до предела прост – поскольку лампа перегорает в момент резкого скачка тока через неё, это устройство включается последовательно с лампой и ограничивает ток в первоначальный момент.

Ток, а значит и яркость, плавно нарастает в течении 1 – 2 секунд. Подключить блок защиты не сложно. Он имеет два вывода, полярность, вход-выход и фаза-земля не имеют значения. Лучше его включить последовательно с выключателем в разрыв фазы.

Такой блок иногда называют устройством плавного пуска, прибором защиты, устройством защиты. Устройство используют не только для галогеновых, но и для обычных ламп накаливания.

Установка и подключение блока защиты галогенных ламп

Физически блок защиты можно установить в потолке, непосредственно в месте установки лампы. Если ламп несколько, то блок ставится перед первой лампой, как это показано на фото ниже.

Установка блока защиты в потолке

Проще поместить блок защиты в монтажной коробке под выключателем, если позволяет свободное пространство и если мощность блока не превышает 300 Вт.

Если используется выключатель с подсветкой, то рекомендуется параллельно блоку подключить резистор с сопротивлением 33 кОм – 100 кОм и мощностью 1-2 Вт. Это делается не по причине, описанной на SamElectric в статье Люминесцентная лампа моргает. Тут другая причина. Для свечения подсветки через цепь лампы должен протекать ток, но блок защиты в неактивном состоянии представляет собой разрыв. В результате без резистора подсветка работать не будет или будет очень тусклой.

Если в освещении используются галогеновые лампы на 12 Вольт, в этом случае блок защиты тоже необходимо установить. При использовании обычного (электромагнитного) трансформатора блок ставится в разрыв первичной обмотки, как это показано на приведенной этикетке.

Блоки Feron выпускаются на мощность 150, 300, 500, 1000 Вт

Но при использовании электронного трансформатора обычный блок защиты с двумя выводами не годится. В случае с электронным трансформатором нужно пользоваться специальным блоком защиты для электронных трансформаторов. Такой блок имеет 4 вывода.

Мощность блока защиты выбирается исходя из суммарной потребляемой мощности всех ламп. Необходимо делать запас на 30-50% по мощности.

Ещё одна тонкость установки. Бывает, что галогеновая лампа выходит из строя таким образом, что нить замыкается и превращается в короткое замыкание. Это может произойти в результате падения, тряски, и т.п. В таком случае блок защиты выгорает, и вся линия освещения перестает работать. Чтобы исключить такие неприятные вещи, лучше сделать следующее:

  • установку блока защиты лучше делать в легкодоступном месте – в коробке с выключателем (подрозетник) или в электрощитке. Как и любое электронное устройство, блок может вылететь по разным причинам и в любое время. А если он зашит в потолке, добраться будет проблематично.
  • Как говорилось выше, должен быть запас по мощности. Например, если суммарная мощность ламп 100 Вт, то лучше ставить блок защиты не на 150 Вт, а на 300 Вт. Лучше – потому что надежней. А разница в 20 – 30 рублей рояли не сыграет.
  • Если есть такая возможность, лучше на каждую линию освещения ставить отдельный автоматический выключатель. При этом номинал подбирать так, чтобы запас был минимальный. Тем более, что скачка тока в момент включения теперь не будет. При коротком замыкании есть большой шанс, что автомат сработает, и спасет блок защиты от смерти. Следует учесть, что в данном случае более мощные лампы поставить не получится ( например, не 20, а 35 Вт; не 35, а 50 Вт)

Выбор блока защиты галогенных ламп

Выбор в данном случае проводится по двум критериям.

Мощность. В данной статье об этом сказано предостаточно.

Производитель. А вот этот критерий надо рассмотреть подробнее. Сейчас в продаже, в частности, имеются блоки защиты таких производителей:

  • Feron (China)
  • Гранит (Беларусь)
  • Camelion (China)
  • Вжик (Россия – Китай)
  • Шепро (Россия)
  • Композит (Россия)
  • Uniel

Рассмотрим только первые два, поскольку последние в продаже я лично не встречал, и отзывов по ним мало.

Преимущество Feron – несомненно, цена. Но это единственное преимущество. Недостатки надо перечислять (хотя, как повезет, они могут и не проявиться):

  • вспышка при включении, затем нормальная работа (плавное нарастание)
  • большое падение напряжения, как следствие – лампы горят в пол накала, а сам блок защиты начинает греться и даже дымиться
  • мерцание при включении и в процессе работы
  • высокий уровень помех, выдаваемый в электросеть
  • низкое качество пайки и применяемых деталей

Feron – одним словом, Китай!

Среди недостатков блока защиты галогенных ламп Гранит можно привести только один. Это – габариты. Может, это и пустяк, но в подрозетник уже не поместится. Цена не намного выше, зато главное – стабильность и надежность работы!

Итак, выбирайте между качеством и ценой и устанавливайте!

Читайте далее:
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector