Dimmer

Il varialuce, anche noto come dimmer (dal verbo inglese to dim: abbassare, attenuare), è un regolatore elettronico utilizzato per controllare o limitare la potenza elettrica assorbita da un carico.

Il controllo della potenza trasferita a un carico può basarsi su un reostato per la regolazione della tensione (che risulta poco efficiente) oppure sulla variazione del duty cycle di alimentazione del carico, trasferendogli solo parte della sinusoide di tensione applicata dalla rete elettrica (modulazione detta a controllo di fase e talvolta si parla di dimmer fasico), oppure la commutazione può essere fatta a sinusoidi intere. In quest'ultimo caso si ha una bassa produzione di disturbi, ma il valore efficace della tensione in uscita diventa instabile: per tale ragione, sono per lo più usati per resistenze riscaldanti (ad esempio nei forni).

Un altro tipo di controllo si ottiene con l'uso di un autotrasformatore variabile detto variac. L'efficienza è buona e i disturbi sono ridotti. Rispetto al dimmer presenta alcuni svantaggi: peso elevato, dimensioni maggiori, difficoltà di controllo remoto e presenza di un contatto strisciante sul quale scorre tutta la corrente del carico.

Il primo dimmer elettronico è stato realizzato nel 1961 da Joel Spira, fondatore della Lutron Electronics. I dimmer sono usati nell'illuminotecnica per la regolazione dell'intensità luminosa di lampade a incandescenza o alogene.

Esistono numerosi tipi di dimmer, da quelli usati in casa per la regolazione di una singola lampada a quelli che regolano l'intensità luminosa di interi apparati come quelli presenti nei teatri, negli studi televisivi o in altri grandi complessi. I dimmer possono essere dotati di dispositivi meccanici o elettronici che ne permettono la calibrazione. Essendo di uso molto comune sono stati realizzati circuiti integrati esclusivamente per questa funzione.

Esistono in commercio dimmer comandati a distanza, talvolta regolati attraverso il protocollo di comunicazione Digital MultipleX (detto anche DMX). Nelle versioni più comuni, adatti agli impianti delle nostre case, il comando avviene tramite un pulsante, una manopola o per semplice sfioramento.

Schema elettrico di principio

Schema elettrico di principio di un tipico circuito dimmer per il controllo di un carico mediante applicazione di parte della sinusoide della rete elettrica
Animazione relativa allo schema elettrico riportato nella voce che mostra in alto la tensione applicata al carico; in basso l'impulso di corrente applicato al gate dell'SCR nel caso si vari continuamente la regolazione del resistore variabile tra minimo e massimo

Il carico è applicato in serie al circuito in figura. L'uso di un SCR comporta l'introduzione di un ponte raddrizzatore (nello schema D2, D3, D4 e D5) questo inverte le semionde "negative" della sinusoide in semionde dello stesso segno come si vede nell'animazione.

Partendo dall'inizio della semionda (quando l'SCR non è attivo e quindi è un circuito aperto) la tensione applicata (attraverso il carico in serie con resistenza trascurabile rispetto al circuito di controllo illustrato) fa salire la tensione sul condensatore C mediante un ritardo regolabile dal resistore variabile R (il diodo Zener ZD ha in questa fase una corrente trascurabile in quanto la sua tensione è sotto al ginocchio di innesco). Quando la tensione su C raggiunge il valore che porta in conduzione ZD si applica una corrente sul gate dell'SCR che lo manda in conduzione (diventa in prima approssimazione un corto circuito; in realtà rimane una tensione di circa un volt, principale punto che limita l'efficienza del circuito). Questo comporta l'attivazione del carico e, attraverso D1, la scarica di C in modo che alla prossima semionda sia nuovamente scarico. L'SCR rimarrà in conduzione fino a quando la sua corrente scenderà a zero al termine della semionda. A questo punto il circuito ripete il suo ciclo all'inizio della successiva semionda.

Va notato che:

Vantaggi nell'uso dei dimmer

Problemi generati dai dimmer

Dispositivo dimmer aperto. Si notano gli induttori toroidali indispensabili per attenuare l'emissione di disturbi

Il futuro dei dimmer

Sono disponibili sul mercato, in sostituzione dei dimmer con triac, dei dispositivi che controllano il carico con IGBT: questi permettono di attivare il carico al passaggio della sinusoide per lo zero e disattivarlo nel punto desiderato della sinusoide (in pratica è l'opposto di quanto può fare un SCR o un triac nel senso che quando il triac è disattivo l'IGBT è attivo – vedi l'animazione). Il vantaggio si ha in quanto permette di controllare meglio la commutazione nel momento della disattivazione del carico e ridurre i disturbi relativi. Questo tipo di controllo non è possibile con SCR e triac. Si può ipotizzare che, in futuro, a tale scopo verranno usati anche MOSFET e GTO.

Normative tecniche

Le normative sono spesso soggette a variazioni e aggiornamenti.

Note

  1. ↑ Sito ufficiale della Lutron Electronics Company, Inc. Archiviato il 16 maggio 2008 in Internet Archive.
  2. ↑ Anche se lo stesso principio potrebbe essere usato anche per controllare altri tipi di carichi come motori, nell'uso comune per dimmer si intende un dispositivo di controllo della luminosità.
  3. ↑ Questo tipo di controllo genera disturbi sulla rete elettrica (vedi più avanti nella voce). Dove possibile (resistenze di riscaldamento di elettrodomestici, ecc.) si preferisce usare controlli che applicano "treni" di sinusoidi intere (vedi). Un tale controllo non è però possibile con una lampada perché darebbe luogo a sfarfallii.
  4. ↑ Vedi Circuito RC
  5. ↑ Sia per gli SCR che per i triac il passaggio dalla interdizione alla conduzione in presenza di una forte tensione ai loro terminali di potenza è un momento critico in quanto solo con una forte corrente di gate si ha una buona distribuzione della corrente principale (tra anodo e catodo dell'SCR e tra MT1 e MT2 nel triac) che evita la formazione di hot spot (punti in cui il dispositivo si scalda maggiormente) che diventano percorsi privilegiati per la corrente creando densità di corrente localizzate eccessive che portano al guasto del componente. Vedi Thyristor Theory and Design Considerations, pag. 37
  6. ↑ Non sono state tenute presenti le perdite di commutazione del TRIAC e, nel caso di uso di un SCR, del ponte raddrizzatore indispensabile a monte del circuito; perdite che comunque riducono di poco l'efficienza.
  7. ↑ Le normative cruciali per il superamento delle normative per il conseguimento del marchio CE sono quelle delle emissioni condotte.
  8. ↑ voltimum.it (PDF). URL consultato il 23 maggio 2008 (archiviato dall'url originale il 4 marzo 2016).
  9. ↑ relco.it. URL consultato il 23 maggio 2008 (archiviato dall'url originale il 10 maggio 2008).
  10. ↑ Triac ed SCR si spengono solo quando la corrente nel carico si annulla.
  11. ↑ Vedi link, su epanorama.net.

Voci correlate

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