Включение лампочки через время: познаем в общих чертах

Лампы накаливания светят около 1000 часов, но если их часто включают и выключают – срок службы становится еще ниже. Продлить срок службы можно, установив устройство плавного включения ламп накаливания, а описанный метод подходит и для защиты галогеновых ламп.

20 лет – в тамбуре свет!

В новом доме планировка лестничной площадки была такова, что входные двери в мою и соседскую квартиры оказались в небольшом закутке размером 1,25×1,25 м со скудной освещенностью от этажной лампочки. А когда мы с соседом дополнительно установили на этот закуток свою железную дверь (была такая мода), то закуток превратился в темный тамбур.

Пришлось задуматься об освещении этого небольшого пространства. Это теперь в продаже датчики движения – поставил и забыл про включение-отключение лампочки, а тогда в 90-е годы приходилось обходиться тем, что было под рукой и в наличии.

Схему и конструкцию реле времени (таймера) разработал сам на базе реле постоянного тока РСМ-2, паспорт Ю.171.81.21, и газонаполненного тиратрона МТХ-90 с закороченной на анод сеткой – фактически получилась «неуправляемая» неоновая лампа. Учитывая безопасность размещения изделия с точки зрения случайного прикосновения к токоведущим частям и благоприятные условия охлаждения элементов, компоновка таймера открытая (без корпуса).

Рис.1. Принципиальная схема таймера.

Таймер работает следующим образом.

Исходное состояние: контакт реле К1 замкнут, контакт К2 разомкнут, питание и освещение отсутствуют, сопротивление тиратрона МТХ-90 (Л2) бесконечно велико.

Кратковременное нажатие кнопки Кн1 вызывает включение лампы освещения Л1, одновременно через выпрямительный диод D1 и делитель напряжения R4-R5 срабатывает реле. При этом контакт К2 шунтирует кнопку Кн1 и удерживает реле замкнутым, а схему под напряжением. С размыканием контакта К1 стартует зарядка конденсатора С2 и повышение (рост) потенциала на сетке тиратрона через цепочку резисторов R1–R3.

Когда напряжение сетки достигнет величины зажигания/открытия тиратрона (около +80 вольт), его сопротивление резко падает «с ∞ до 0» и конденсатор C2 оказывается подключенным обратной полярностью к реле постоянного тока РСМ-2, что приводит к отключению реле и переходу таймера в исходное состояние. Замкнутый контакт К1 обеспечивает гашение/закрытие тиратрона и полный разряд конденсатора C2 через обмотку реле. Цикл завершен, таймер готов к следующему нажатию кнопки.

Параметры элементов цепочки R1-R2-R3-C2 определяют «уставку» таймера и подобраны таким образом, что время свечения лампы Л1/время нарастания потенциала на сетке тиратрона Л2 до напряжения его зажигания/открытия составляет порядка 30 секунд – этого вполне  достаточно для открывания-закрывания квартирной двери.

Электролитический конденсатор-фильтр C1 сглаживает пульсации напряжения после диода-выпрямителя D1 и стабилизирует питание схемы.

Рис.2. Общий вид и крепление устройства на ливневом стояке тамбура.

Рис.3. Монтаж таймера (повернуто для наглядности).

Таймер размещен/закреплен  в углу тамбура на ливневом стояке диаметром 105 мм (рис.2) на высоте 2,1 м от пола, кнопка – на этом же стояке на уровне  1 м (рис.4). Вес устройства с лампой мощностью 60 ватт составляет 430 г.

Рис.4. Монтаж кнопок.

Устройство безотказно работает более 20 лет. За это время оно подверглось двум усовершенствованиям:

а) добавлен тумблер (рис.3, вверху справа) для  возможности переключения лампы в режим «постоянно» минуя таймер в случае такой необходимости;

б) добавлена вторая кнопка Кн2 (рис.4), кратковременно шунтирующая резистор R5 (рис.5, сиреневый провод) на случай пониженного напряжения сети (редко, но бывает и такое) – мало для срабатывания (захвата) реле, но достаточно для его удержания. Т.е., если от первой кнопки реле не срабатывает, удерживая первую кнопку, нажимаю вторую, и реле срабатывает. Отпускаю обе кнопки – реле в режиме удержания.

Ревизия, визуальный осмотр и фотографирование устройства, проведенные во время написания этой статьи, позволили также выявить некоторый перегрев резисторов R4-R5 делителя напряжения по частичному выгоранию их краски, особенно у R4  (рис.5), а также необходимость пропайки их соединения во избежание опасности нарушения этого контакта. Целесообразно заменить эти резисторы на 4-ваттные, благо, места хватает.

Рис5. Группа резисторов делителя напряжения.

Да, всего 20-30 лет прошло, а какой произошел скачок в технике и технологиях! Но раритеты кое-где до сих пор на службе. Невозможно произвести мгновенную замену всех морально устаревших, но физически пригодных объектов и наработок в такой огромной стране, как Россия. В оборонном комплексе только теперь снимаются с вооружения релейные и триггерные «монстры» и «логика» – защитники Страны Советов, уступая дорогу новым поколениям понятий и категорий .

Что ж говорить о системе ЖКХ? Скоро ли увидим на каждом этаже своего «не элитного» дома фантастику – освещение, срабатывающее от датчика движения?!

Ссылки автора.

Причины преждевременного перегорания

Лампы накаливания – старый источник света, его конструкция предельно проста – в герметичной стеклянной колбе установлена спираль из вольфрама, когда через нее течет ток, она нагревается и начинает светиться.

Однако такая простота не значит долговечность и надежность. Их срок службы порядка 1000 часов, а часто и того меньше. Причиной перегорания могут стать:

• скачки напряжения в питающей сети;
• частые включения и выключения;
• другие причины типа перепадов температуры, механических повреждений и вибраций.

В этой статье мы рассмотрим, как минимизировать вред от частых включений лампы. Когда лампочка выключена, ее спираль холодная. Ее сопротивление в 10 раз ниже, чем у горячей спирали. Основным режимом работы является горячее состояние лампы. Из закона Ома известно, что ток зависит от сопротивления, чем оно ниже, тем выше ток.

Когда вы включаете лампу, через холодную спираль протекает большой ток, но по мере ее нагрева он начинает снижаться. Первоначальный высокий ток оказывает разрушительное воздействие на спираль. Для того чтобы этого избежать нужно организовать плавное включение ламп накаливания.

Диммер для плавного включения

Принцип работы

Чтобы ограничить ток включения лампы накаливания можно понизить начальное напряжение и постепенно повысить его до номинальной величины. Для этого используют устройство плавного включения ламп накаливания.

Прибор включается в разрыв питающего провода между выключателем и светильником. Когда вы подаете напряжение, в первый момент времени оно близко к нулю, схема плавного розжига постепенно повышает его. Обычно они собраны по схеме фазоимпульсного регулятора на тиристорах, симисторе или полевых транзисторах.

Скорость нарастания напряжения зависит от схемотехники устройства, обычно 2–3 секунды от 0 до 220 В.

Основной характеристикой блока защиты является допустимая мощность подключенной нагрузки. Обычно лежит в пределах 100–1500 Вт.

А что там свежего в группе ВК СамЭлектрик.ру?

Подписывайся, и читай статью дальше:

1. sPlan 7.0 – простой и удобный инструмент для черчения электронных и электрических схем (файл выложен на блоге СамЭлектрик) • Сплан — Splan_7.0_rus — программа для черчения электрических схем / Программа непрофессиональная, но очень удобна в быстром и простом начертании схем. Архив содержит русский хелп, библиотеки компонентов, файл установки, просмотрщик, файл описания. Не требует ключа активации, работает сразу после установки., rar, 3.55 MB, скачан:8172 раз./
   
   
2. Музей MuseumRZA.ruРеле, релейной защиты и противоаварийной автоматики https://museumrza.ru/jeksponaty/a-76.html
3. Справочник. Реле и контакторы. Проектно-конструкторское бюро, 1962. Реле электромагнитные. РСМ.  
4. Музей электронных раритетов 
5. Тиратрон МТХ-90 
6. Музей компьютеров. Диод Д205 
7. Музей электронных раритетов 
8. Современное состояние оборонного комплекса, перевооружение, элементная база 

Реле снято с производства в 1984 году

Последние партии МТХ-90 датированы 1992 годом

Схема для статьи начерчена с использованием редактора sPlan

Диоды Д205 после 1970 года массово не производились

с удовольствием ответит на вопросы читателей, касающиеся работы его устройства, а также даст рекомендации по замене компонентов на более современные детали.

Если статья понравилась, вы можете проголосовать за неё здесь.

Готовые решения

Блоки защиты для светильников продаются практически в каждом магазине бытовых и электротоваров. Такой блок может называться иначе, чем было сказано выше, например: «Устройство защиты галогеновых ламп и ламп накаливания» или другое подобное название. Как уже отмечалось, при покупке, главное, на что следует обратить внимание – это мощность блока розжига.

Широкую линейку таких устройств выпускают под торговой маркой «Гранит».

Предложение от «Гранит»

Есть и миниатюрные блоки Navigator их можно удобно спрятать в распредкоробку, если она не набита проводами доверху. Также поместится внутрь большинства светильников, например, в основание настольной лампы, или между потолком и люстрой, если есть такая возможность.

Компактный блок защиты

Основные характеристики

Моноблоки, которые представляют собой таймеры времени, чаще всего встроены в переносную розетку, иногда — в удлинитель или переходник. Это устройство контролирует реле, которое соединяет входные и выходные контакты. Оно размыкает и замыкает их, таким образом прекращая и снова начиная подачу электричества к подключённому прибору. Контролируется процесс и устанавливаются параметры через панель управления, установленную на лицевой части моноблока.

Хотя разные модели таймеров времени имеют одинаковый принцип работы, они довольно сильно отличаются друг от друга. Бывают как простые механические устройства, так и электрические со сложными настройками и множеством дополнительных функций. Они предназначены для использования в разных условиях и с разными целями. Различаются они по следующим характеристикам:

• максимальное время и размер интервалов, которые можно поставить между включением и выключением розетки;
• точность и наиболее высокая погрешность при срабатывании;
• дискретность, с которой задается время переключения, может варьироваться от нескольких секунд до получаса;
• наибольшая нагрузка тока, которую таймер может выдержать, — у обычных бытовых розеток этот показатель составляет 16 ампер, но в промышленности могут понадобиться более высокие значения;
• количество переключений в сутки, которое можно задать;
• наличие дополнительных функций, таких как защита от брызг и воздействия высокой влажности воздуха.

Почти все устройства такого типа оснащены встроенной батареей, заряжающейся от электросети, и могут работать даже при отсутствии питания в течение 100 часов и более. Полная зарядка такого аккумулятора занимает 12—14 часов. Помимо переключения реле в автоматическом режиме, большинство моделей можно также просто включить или выключить вручную.

Таймер освещения типа ТО-2

Внешний вид таймера ТО-2

Таймер включения света серии ТО-2 разработан для постоянного автоматического включения системы освещения (отключая в ночные часы) по автономической таблице движения Солнца. Также используется в качестве реле времени, которое включает осветительные сети в выбранный промежуток времени. Максимальная осветительная нагрузка на 1 прибор – не более 1 кВт.

Схема ТО-2

Применение

• Охранное освещение территорий объектов, дежурное освещение нежилых зданий. В этом режиме таймер включает светильники после захода солнца, выключает при восходе.
• Освещение участков домиков садовых товариществ, придомовых территорий. Идентичный первому режим. Также есть возможность отключения осветительной нагрузки в заданный интервал времени.
• Освещение рекламных щитов. Режим работы – только в обозначенный временной промежуток.

Принцип работы

1. Контроллер сравнивает показания встроенных часов  астрономической таблицей и передает сигналы на два реле.
2. Реле №1 включает таймер для света только по показаниям строенных часов.
3. Реле №2 работает аналогично, также есть дополнительная функция отключать нагрузку на определенный промежуток времени (задается настройками).

Настойка прибора

Заключается в выставлении даты и времени для корректной работы сумеречного реле. Управление настройками осуществляется кнопками, расположенными на передней панели прибора.

Преимущества

• Наличие шестиразрядного индикатора;
• Возможность установки на DIN-рейку;
• Снижение финансовых затрат на электроэнергию;
• Стойкость оборудования к температурным перепадам;
• Возможность работы в сетях 50…300 В;
• Быстрое перепрограммирование;
• Сохранение заданных настроек при отключении внешнего питания;
• Электронный дисплей, на котором отображаются параметры устройства.

Важно! Для подключения большой нагрузки схему необходимо дополнять контакторами и дополнительными реле.

Подготовительные работы перед включением устройства

• Выбрать электрическую схему подключения (при больших значениях нагрузки применить контакторы);
• Установить прибор и выключатель в щит управления освещением;
• Присоединить кабелями или проводами прибор к питающей сети и светильникам через реле;
• Подать напряжение на устройство.

Модели серии ТО-2 запрограммированы на возможность сдвига время срабатывания реле (до 127 минут в оба направления).

Техосмотр и плановую диагностику прибора рекомендовано проводить минимум один раз в шесть месяцев. Проверке подлежат клеммники и крепление таймера, места соединений элементов электрической схемы.

Режимы

• Индикации. Нормальный рабочий режим, на дисплее в текущем времени отображаются все параметры работы таймера.
• Настройки. Установка текущей даты и времени.
• Проверки. Тестовый режим проверки работоспособности устройства.
• Уставки. Корректировка установленных ранее рабочих значений прибора.

Важно! Калибровку и ремонты таймеров необходимо выполнять в специализированных сервисных центрах или на заводах-изготовителях.

Функции таймеров

Электрические и электромеханические таймеры используют для автоматического контроля не только освещения, но и других электроприборов: обогревателей (в том числе систем тёплого пола), кондиционеров, вытяжек и прочего. По сравнению с постоянным ручным переключением устройств, в использовании реле времени есть следующие преимущества:

• экономия электроэнергии;
• постоянная поддержка в помещении нужной температуры и уровня освещения — к примеру, таймер может включить обогреватель или кондиционер за некоторое время до прихода человека домой и уже создать комфортные условия в комнате перед его появлением;
• возможность контролировать дворовое и садовое освещение, а также прочее находящееся снаружи оборудование (например, системы полива растений) не выходя на улицу;
• включение и выключение электроприборов по строгому расписанию даже при отсутствии рядом людей — особенно важно для аквариумов и террариумов, в которых правильная работа фильтров, светотепловых ламп, обогревателей и прочего оборудования жизненно необходима для обитателей;
• своевременное отключение бытовой техники после того, как включивший оборудование человек уже ушёл — широко используется в конструкциях плит и стиральных машин, так как для этого подходят даже простейшие механические таймеры.

Таким образом, реле времени довольно распространены и встречаются повсюду в повседневной жизни человека. Они недороги, но значительно увеличивают комфорт и экономят время и силы, что и принесло им популярность.

Схемы

Так как устройство плавного включения ламп накаливания и галогенных ламп не представляет особой сложности с точки зрения схемотехники, его можно собрать своими руками. Процесс сборки может быть осуществлен:

• навесным монтажом;
• на макетной плате;
• на печатной плате.

И зависит от ваших навыков и возможностей самым надежным будет вариант на печатной плате, от навесного монтажа в этом случае лучше держаться подальше, если вы не владеете особенностями такого монтажа в цепях 220 В.

Плавное включение ламп 220 В: схема на тиристоре

Схема первая представлена на рисунке ниже. Основным ее функциональным элементом является тиристор, включенный в плечах диодного моста. Номиналы всех элементов подписаны. Если использовать ее в качестве плавного розжига для торшера, настольной лампы или другого переносного светильника – удобно заключить ее в корпус, подойдет распредкоробка для наружного монтажа. На выходе установить розетку для подключения светильника. По сути – это обычный диммер, и плавного пуска как такового здесь нет. Вы просто поворачиваете ручку потенциометра, плавно увеличивая напряжение на лампе. Кстати, такая приставка подойдет и для регулировки мощности паяльника или других электроприборов (плиты, коллекторного двигателя и т. д.).

Вариант реализации схемы

Плавное включение ламп 220 В: схема на симисторе

Можно уменьшить количество деталей и собрать такую же схему, которая установлена в фирменные блоки защиты. Она изображена на рисунке ниже.

Схема с симистором

Чем больше постоянная времени R2С1 цепочки, тем дольше происходит розжиг. Для увеличения времени нужно увеличить емкость C1, обратите внимание – это полярный или электролитический конденсатор. Конденсатор C2 должен выдерживать напряжение не менее 400 В – это неполярный конденсатор.

Чтобы увеличить мощность подключенных ламп – измените симистор VS1 на любой подходящий по току к вашей нагрузке.

Дроссель L1 – это фильтрующий элемент, он нужен для уменьшения помех в сети от включения симистора. Его использовать необязательно, на работу схемы не влияет.

Когда включается SA1 (выключатель), ток начинает течь через лампу, дроссель и конденсатор С2. За счет реактивного сопротивления конденсатора, ток через лампу течет маленький. Когда напряжение до которого зарядится С1 достигнет порога открытия симистора – ток потечет через него, лампа включится в полный накал.

Плавное включение ламп 220 В: схема на ИМС КР1182ПМ1

Есть вариант и плавного включения с помощью микросхемы КР1182ПМ1, она обеспечивает плавный пуск ламп и другой нагрузки мощностью до 150 Вт. Подробное описание этой микросхемы вы найдете здесь:

Схема

а ниже изображена схема устройства, она предельно проста:

Простая схема

Или вот ее модернизированный вариант для включения мощной нагрузки:

Проработанная схема

Дополнительно установлен тиристор BTA 16–600, он рассчитан на ток до 16 А и напряжение до 600 В, это видно из маркировки, но можно взять и любой другой. Таким образом, вы можете включать нагрузку мощностью до 3,5 кВт.

Критерии выбора

В том, чтобы выбрать и купить реле времени, нет ничего сложного или необычного. Сначала нужно определить, зачем такое устройство будет нужно, для чего использоваться и в каких условиях работать. Затем необходимо посмотреть на следующие характеристики:

• дискретность задания времени переключения;
• точность прибора;
• количество разных задаваемых программ;
• степень защищённости от воздействий внешней среды;
• максимальная мощность подключаемых устройств;
• удобство, наглядность и точность настроек;
• возможность подключить к реле несколько вилок одновременно;
• доступность цены.

Сопоставив эти характеристики с целью, для которой приобретается реле времени, выбрать нужную модель будет нетрудно. В этом процессе не стоит гнаться за самыми дорогими и навороченным приборами — если нужно, например, всего лишь всё время включать и выключать свет в одно и то же время, то простого и дешёвого электромеханического таймера с часами будет вполне достаточно. Купить таймер можно в любом отделе электроники или специализированном интернет-магазине.

Плавное включение ламп 12 В

Часто для точечных светильников используются лампы с напряжением 12 В. Для преобразования 220 в 12 В в настоящее время используют электронные трансформаторы. Тогда устройство плавного включения нужно подключать в разрыв питающего провода электронного трансформатора.

Плавное включение ламп в автомобиле

Если стоит задача организовать плавное включение автомобильных ламп 12 V, то здесь такие схемы не подойдут. В электроцепи автомобиля используется напряжение V постоянного тока. Здесь можно применить линейные или импульсные схемы так называемые ШИМ-регуляторы.

Простейшим вариантом будет использование двухступенчатой схемы включения.

Двухступенчатая схема включение

Эта схема устанавливается параллельно включаемым лампам. Сначала ток течет через резистор, а лампы горят тускло. Через небольшое время, порядка полсекунды, включается реле, и ток течет через его силовые контакты, они в свою очередь шунтируют резистор и лампы зажигаются на полную яркость.

Номинал резистора от 0,1 до 0,5 Ом, он должен быть большой мощности – около 5 Вт, например, в керамическом корпусе.

Второй вариант – собрать импульсный блок для плавного розжига. Его схема сложнее:

Более сложный для реализации вариант

Список компонентов:

1. Резисторы:

• R1=2 k.
• R2=36 k.
• R3=0,22.
• R4=180.
• R5, 7=2,7 k.
• R6=1 M.

1. Конденсаторы:

• C1=100 n.
• C2=22×25 B.
• C3=1500 p.
• C4=22×50 B.
• C5=2 мкф.

1. Микросхема MC34063A или МС34063А, или КР1156ЕУ5.
2. Полевой транзистор IRF1405 (или любой N-канальный с похожими параметрами: IRF3205, IRF3808, IRFP4004, IRFP3206, IRFP3077).
3. Дроссель 100 мкГн, на ток не менее 500 мА.
4. Светодиоды.
5. Диоды 1N5819.

Время включения регулируется цепью R6C5. Увеличьте емкость, чтобы увеличить время.

Если вам сложно сделать такую схему, можете купить готовую сборку, типа автоконтроллера ЭКСЭ-2А-1 (25 А/IP54) или любой другой подходящий. В конкретно этой модели есть 2 канала, под каждую фару, 8 программ работы. Он основан на микроконтроллере PIC.

Готовое решение без лишних хлопот

Видео по теме

Подводим итоги

Плавное включение галогенных ламп и ламп накаливания значительно продлевает их срок службы – до 5–7 раз. С другой стороны – добавление в схему лишних элементов снижает ее надежность. В любом случае стоит попробовать использовать блоки плавного розжига независимо идет речь о лампах для домашних светильников или автомобильных.

Поделитесь в соц.сетях:

Оцените статью: (Пока оценок нет) Загрузка...