Необычная схема регулировки яркости прожекторов

Вашему вниманию предлагается необычная схема управления прожекторами. Был прожектор большой мощности, яркость которого хотелось менять. Но так диммер к нему подключить нельзя, то было решено заменить его несколькими маломощными, а регулировку яркости осуществлять количеством включенных источников света.

Похожей схемы найти нигде не удалось, поэтому она была разработана самостоятельно.

Схема и подробное описание конструкции, а также ссылки на покупку комплектующих находятся ниже.

При большой яркости на видео видно мигание. На самом деле ничего такого нет, вероятно от большой яркости перегружается матрица в телефоне и дает такой эффект.

Схема получилась довольно простая, не критичная к деталям и не требующая настройки. Легкая повторяемость, собрал - включил - работает. Не содержит дефицитных деталей. Все куплено на Алиэкспресс (кроме резисторов), все ссылки приведены.

Схема состоит из двух частей: первый сенсор S1 включает пару светодиодных ламп, второй S2 - 6 прожекторов, их кол-во регулируется с помощью R2. Прожектор Pr1 горит постоянно. Резисторы R1 и R3 подобраны так, чтобы получить шкалу регулировки, близкую к линейной.

Микросхема AN6884N включена по типовой схеме. Она управляет оптронами, необходимыми для гальванической развязки с силовой частью. Силовая часть выполнена на симисторах.

Как водится, сначала схема была собрана и отлажена на макете. Сначала думал сделать ее на энкодере и микроконтроллере, но потом решил сделать проще. Попалась на глаза микросхема AN6884 - пятиканальный светодиодный драйвер. В зависимости от уровня входного сигнала она зажигает линейку 1 ... 5 светодиодов. Потом эти светодиоды были заменены на оптроны, которые управляют симисторами.

В качестве включателей применены сенсоры с Алиэкспресс.

Очень люблю мягкий рассеянный свет. Такой свет не бьет по глазам, что очень комфортно для зрения. Для этого я обычно направляю мощный источник света на потолок. Раньше был установлен прожектор 50W. Он достаточно ярко освещал комнату, площадью 28 м2. Эквивалент лампы накаливания такого прожектора - 500W, но учитывая, что он светит в комнату не прямо, а направлен в потолок, теряется примерно половина мощности, то есть яркость его освещения эквивалентна люстре в 250 W, что вполне достаточно.

Часто такое количество света является избыточным (например, при просмотре телевизора), и возникает вполне законное желание его снизить. А поскольку диммировать прожектор нельзя, то была разработана данная схема.

На фото видно, что вроде бы он освещает небольшой участок стены, а под ним темнота, но на самом деле это не так. Съемка делалась фотоаппаратом с автоматическими настройками. В этом режиме он корректирует уровень яркости, чтобы фото выглядело более реалистичным.

Было решено заменить этот прожектор на 6 штук по 10 ватт и регулировать яркость включая различное их количество. Минимальная яркость - это один прожектор, а максимальная - 6. Экспериментально было проверено, что 10-ваттный прожектор дает весьма комфортное освещение, а максимум - 6 прожекторов по 10 ватт, это 60 ватт, что даже ярче предыдущего на 20%.

Получаем источник света 10 ... 60 W, с шагом 10W, что вполне удобно. Получается, что один прожектор горит постоянно, а к нему добавляются 1 ... 5 прожекторов, которыми мы и будем управлять. Общий включатель будет включать/выключать все прожектора одновременно.

Яркость прожектора - 900 lm. Покупался тут. Цена на январь 2020 года была всего 217 руб.

Монтаж прожекторов весьма прост. С каждого удаляется крепежная скоба, и они все вместе соединяются с помощью алюминиевого уголка. Одна скоба используется для той же цели - крепить всю эту конструкцию на стену и обеспечить возможность регулировки. Небольшой кусок алюминиевого швеллера закрывает все провода. Соединение с силовым блоком - 7 проводов в кембрике (1 общий). Нумерация 1-6 слева направо.

Можно было бы наверное немного сэкономить, купив отдельные кристаллы, но их надо как-то охлаждать и защищать от внешних воздействий. Также надо их как-то запитать. Тут за 200 с небольшим рублей имеем готовую конструкцию с радиатором, с блоком питания и в герметичном корпусе. То есть при желании их можно повесить даже на улице.

Дополнительный плюс заключается в том, что конструкция свинчена в единое целое, а часто горят не все прожектора, тем самым выключенные прожектора являются как бы дополнительным радиатором.

В качестве сенсорных включателей использованы готовые изделия с Алиэкспресс. Для интеграции сенсора в схему ему надо перепаять имеющиеся провода. Аккуратно снимаем заднюю крышку и отпаиваем провода с разъемами. Как они были припаяны видно на левом фото. Теперь припаиваем 3 тоненьких цветных проводка к указанным на правом фото точкам, например, +12V-красный, GND-белый, Out-зеленый. Эти выводы сенсора указаны на принципиальной схеме.

Сенсор собран на микросхеме SJT8001F. На выходе стоит ключ, стоящий на земле. Нагрузка подключается между выводом Out и плюсом питания. При включении выход соединяется с землей.

Блок управления смонтирован на макетной плате 5х7 см. С силовым блоком соединяется двумя кабелями: 2-х жильным кабелем питания и 7-жильным сигнальным кабелем. В качесте 7-жильного кабеля использован кусок старого шлейфа от компьютера .

По окружности сенсора находятся кольцевые канавки. Производитель рекомендует его устанавливать вот так. Диаметр сенсора 17,3 мм, под него надо просверлить отверстие 17 мм и с усилием вставить. Я посадил просто на термоклей.

R3 510 Ом подбирался после сборки устройства для линеаризации шкалы регулировки. и был установлен в разрыв провода нижнего вывода переменного резистора, на фото место установки обозначено красным крестиком.

Печатная плата для блока управления была разработана в программе Eagle 9.5.2, но устройство было собрано на макетной плате. Изготовление платы для одного устройства было посчитано нецелесообразным. А проектировалась лишь для того, чтобы смоделировать размещение деталей на макетной плате и минимизировать длину соединительных проводников. К тому же в программе одновременно рисуется и принципиальная схема.

Посмотреть схему блока управления в формате JPG можно тут

Скачать принципиальную схему и печатную плату блока управления в формате Eagle можно тут

Силовой блок смонтирован на макетной плате 33х148 мм. С блоком прожекторов соединяется 7-жильным кабелем. С блоком управления соединяется двумя кабелями, заключенными в кабель-канал: 2-х жильным кабелем питания и 7-жильным сигнальным кабелем. В качестве 7-жильного кабеля использован кусок старого шлейфа от компьютера .

У блока питания был удален корпус, и его плата полностью установлена на плату силового блока.

Металлические части симисторов были отпилены, ибо не умещались по высоте.

Для подключения сети и двух светодиодных ламп предусмотрены две двойные клеммы под винт.

Печатная плата для блока управления также была разработана в Eagle 9.5.2, и собрана на макетной плате. Изготовление платы для одного устройства было посчитано нецелесообразным. А проектировалась лишь для того, чтобы смоделировать размещение деталей на макетной плате и минимизировать длину соединительных проводников. К тому же в программе одновременно рисуется и принципиальная схема.

Посмотреть схему силового блока в формате JPG можно тут

Скачать принципиальную схему и печатную плату силового блока в формате Eagle можно тут

Силовой блок был спроектирован под свободное место в корпусе светильника для двух ламп, используемого уже очень давно. Светильник назывался "Бра ЕВРО 14/2 белое LIVAL" . Там изначально стояли зеркальные лампы накаливания по 40W, которые впоследствии были заменены на лампы Ecola Reflector R50 LED Premium 8,0W 220V E14 2800K.

Плата установлена на термоклей, выводы ламп подключены в верхнюю колодку. В нижнюю подключается сетевой провод, торчащий из стены.

К блоку питания также подключен красный светодиод через резистор 1 кОм (на схеме не обозначен)

Для корпуса блока управления была подобрана пластиковая коробка 83x58x35 мм.

Разметка лицевой панели приведена тут. В итоге повесили вверх ногами, чтобы получился робот.

Покупалась тут. Цена на март 2020 года была 136 руб. с доставкой.

Для сборки был приобретен комплект монтажных плат из 8 штук. 2 платы пошли на сборку двух блоков, остальные остались про запас для будущих конструкций.

Покупались тут. Цена на март 2018 года была 488 руб, доставка бесплатная.

Недорогие миниатюрные и качественные устройства. Четко реагируют на прикосновения и не дают ложных срабатываний. В темноте подсвечиваются синим цветом.

В продаже имеется 2 варианта:
Dimmable Switch и Non-Dimmable Switch, нам подходит только 2-й вариант - Non-Dimmable Switch.

Напряжения питания - 12V

Максимальный выходной ток - 2A

Ток потребления - 4 mA

Покупался тут. Цена на февраль 2020 года была всего 265 руб.

В схеме использованы симисторы BT137-600E. У многих возникнет резонный вопрос, зачем для управления прожектором 10W использовать симисторы на 8А? Ответ очень простой. Мы производим цветомузыку Радуга, где они используются. Закупаем их большими партиями по оптовой цене. Просто поставил, то что было, конечно можно использовать любые другие, подходящие по мощности.

Это симисторы с чувствительным затвором. Для предотвращения ложных срабатываний в схеме стоят резисторы R12...R18. При использовании симисторов с обычным затвором их можно исключить.

Купить можно тут. Цена за десяток на апрель 2020 года была 73 руб. с доставкой. Datasheet

Основное потребление данной схемы - это питание оптронов, поэтому были выбраны с наименьшим током срабатывания - 5 mA. Для надежности их открывания и учитывая фактор старения был выбран рабочий ток 8 mA. Резисторы R5...R11 выбраны исходя из этих значений.

Этот оптрон имеет схему детектора перехода через ноль, что значительно снижает помехи.

Купить можно тут. Цена за десяток на март 2020 года была 68 руб. Datasheet

Основной элемент данной схемы - пятиканальный светодиодный драйвер AN6884 в стандартном включении. Часто используется в схемах индикаторов уровня сигнала.

Можно использовать его аналоги: LA2284, KA2284, LB1403, LB1423, BA6124, BA6137

Купить можно тут. Цена за пару на апрель 2020 года была 62 руб. Datasheet

Регулировка осуществляется с помощью переменного резистора сопротивлением 5 кОм.

Купить можно тут. Цена за 5 шт на март 2020 года была 90 руб.

Была заказана вот такая синяя ручка в тон с индикаторами, но она где-то зависла, поэтому поставил то, что нашлось. Потом ее прислали и блок стал выглядеть вот так.

Купить можно тут. Цена на март 2020 года была 152 руб. с доставкой.

Блок питания был использован 3W, из тех, что был в наличии. Корпус был удален, и его плата смонтирована на силовом блоке.

Подсчитаем ток потребления устройства. 7 оптронов по 8 mA=56 mA, 2 сенсора по 4 mA=8 mA, AN6884 - 10 mA, красный светодиод - 10 mA. Итого: 84 mA, округлим до 100. Мощность блока питания должна быть 12V х 0.1A = 1,2W. Имеем более чем 2-х кратный запас, работать будет долго.

Постарался все подробно и доходчиво описать. Приведены все принципиальные и монтажные схемы. Можно скачать печатные платы и схемы в формате Eagle. Сделаны фотографии конструкции во всех ракурсах и видео работы устройства. Приведены все datasheets а также ссылки на закупку всех комплектующих на Алиэкспресс.

Устройство не требует настройки. При правильной сборке все сразу будет работать.

При включении сенсором включается то количество, сколько горело при выключении. При пропадании напряжения и последующем его появлении все прожектора будут погашены.

Схему разрешается свободно копировать и распространять. Ссылка на первоисточник обязательна.

Вопросы и пожелания размещайте под видео на YouTube - обязательно отвечу.