Мерцание, жужжание: выключатели и умные розетки

Мерцание

Вспыхивают или мерцают отключенные лампы-эргономки, кольцо Станции

Вспыхивающая эргономичная лампа:

Пульсирующее кольцо Яндекс.Станции на отключенном фильтре:

Хотя на сегодня и зафиксирован ряд артефактов и экспериментов, "опрокидывающих" современную физику, мы сразу примем для простоты то, чему нас учили ещё в школе.

Ток ( от слова "течь") протекает по проводнику. Ему необходима замкнутая цепь. И ему необходим подключенный источник питания.

Но почему, когда мы отключаем свет (или за нас это делает "умная" розетка), то нередко видим еле заметное мерцание (или свечение, или периодические вспышки - зависит от типа лампы и её схемы) светодиодных и люминесцентных "эргономок"? Ведь мы уже разорвали цепь!

Не всегда.

Причины утечки

Основные причины утечки:

1. выключатель с неоновой или светодиодной подсветкой (исключая проходные выключатели, если они верно подключены);
2. диммер (регулятор плавного изменения яркости);
3. датчик звука\движения или умный выключатель, "законно" питающийся этими микротоками, тк при установке их вместо обычных выключателей, как правило, нет возможности взять полноценное питание;
4. не обеспечивающая полного размыкания "умная" розетка, включенная так, что реле размыкает ноль, а не фазу (для маломощных устройств и этого оказывается достаточно);
5. сетевой фильтр, индикатор которого подключен последовательно со всей линией розеток (фильтры с индивидуальными выключателями работают по-другому, и их подсветка подключена параллельно нагрузке, что правильно и безопасно);
6. подключенная фаза при отключенном нуле (и достаточной длине проводников!) - этому фантому могут способствовать деградировавшая изоляция, влажность в стенах, и так далее;
7. утечка через корпус прибора на ноль или заземление.

Но в любом случае, чтобы ток проходил через цепь, она должна быть замкнута, пусть и через очень большое сопротивление. Исключения, конечно, есть: например, в изолированном проводнике ток может быть наведён магнитным полем. В частности, в длинном кабеле, где одна жила отключена (к примеру, тот же "ноль").

Сегодняшние импульсные блоки питания очень экономичны, и имеют очень большой диапазон рабочего напряжения. Поэтому они особо чувствительны к маленьким токам. И лампочка подсветки, и не полностью разрывающие цепь электронные ключи диммера или розетки, и "протёкшая" изоляция - все они вполне пропускают достаточный для зарядки и попытки запуска блока ток. И возникает постоянная работа в цикле "заряд-попытка-разряд", которую мы видим как редкие вспышки, мерцание или ровное свечение (в зависимости от скорости этого цикла).

Точно то же самое происходит и с оставленными в розетках "зарядками", и маломощными блоками питания многих других электроприборов в нашем доме. Просто там нет чувствительной лампочки-индикатора. 

А вот на Яндекс.Станции такой индикатор есть, и замечены случаи, когда световое кольцо периодически моргает. Симптом скорее всего исчезнет, если перевернуть вилку в розетке на 180.

Хорошо это или плохо?

Ток вроде невелик, но каждый цикл разрушает детали лампы, а также расходует ресурс электроники по всей цепи питания. И то же можно отнести ко всей электронике, включая наши умные колонки, с кольцом или без. А значит, проблему надо лечить.

Что можно сделать?

1. Хороший производитель всегда отмечает на упаковке прибора совместимость (на эргономках - что они не предназначены для работы с диммерами, на выключателях с подсветкой - наоборот, что они не предназначены для работы с эргономичными лампами). Так что первое решение - не покупать для устройств с маломощными импульсными блоками питания (в том числе и смартколонки) умных розеток, которые не умеют работать с лампами-эргономками. Их производители продешевили буквально на одной простой детали. Какой - об этом дальше.
   
2. Если уже поздно, и устройство куплено:
   1. В выключателях (сетевых фильтров, и настенных) проще всего отсоединить лампочку подсветки.
      Кусачками, паяльником - чем удобно. Главное - аккуратно!
   2. Если подсветку убирать не хочется - параллельно нагрузке подключить шунтирующий элемент (подробнее - ниже).
   3. Если подсветки нет, при этом пульсации наблюдаются и выключатель достаточно далеко - необходимо (вне зависимости от шунта) поменять ноль и фазу, подводимые к выключателю и розетке (лампе).
      В наиболее тяжёлом случае - это показатель того, что пора сменить проводку в доме на качественную.
      

Шунт: зачем он нужен

Небольшой блок (или даже одна деталь), которые решают сразу две проблемы:

1. Обеспечить нужный ток для питания умного устройства;
2. Пустить этот ток в обход нагрузки, сберегая её от вспышек\мерцания, и вообще преждевременного износа.

Как подключается шунт

Всё просто: всегда параллельно нагрузке. А значит:

• В розетке - к обоим контактам розетки;
• В люстре или распредкоробке в стене - к обоим проводам, идущим к лампе.
• Если в потолке много-много параллельно подключенных светильников - то к обоим контактам любого из них, какой удобнее и доступней.

Важно: у многоканальных реле и выключателей, шунт должен подключаться только на первой линии, и именно на ней!
Иначе будут сбои в работе; возможны и другие проблемы. Например, выход устройства из строя.

Хорошая новость в том, что хороший производитель обычно сразу прикладывает к своему умному изделию нужный шунт. Но нередко такой шунт придётся подбирать и монтировать самим.

Что можно использовать в качестве шунта

Комплексное защитное устройство Гранит 300-Т

1. Лучший вариант - комплексное защитное устройство. К примеру, Гранит БЗ-300-Л (это не реклама))) или любое другое.

Вариант хорош тем, что:

• требуемый уровень знаний для подключения минимален;
• вместе с удалением мерцания вы получаете защиту от скачков напряжения;
• плюс получаете подавление помех, излучаемых блоком питания в сеть вашего дома.

Минус варианта:

• стоит (ненамного) больше денег.
• данное устройство не предназначено для работы с симисторными диммерами. О чём, кстати, честно предупредил производитель.

На самом деле, подобное устройство несложно собрать самому из конденсатора и пары варисторов (да, пары). Но тому, кто сможет его сам собрать, эта статья не очень-то и нужна ;) Кстати, вот здесь подробно разобрано - во всех смыслах - это устройство.

Принципиальная электрическая схема Гранит-БЗ-300Л

Подключение емкостного и резистивного шунта к розетке или лампе

2. Отличный вариант: конденсатор примерно 0,5 мКФ, плюс-минус (подойдёт и 0.22, и 0.33 и 0.68).
С поправкой: у нас в сети 50Гц, для стран с частотой 60Гц ёмкость будет другой, формула расчёта - в конце статьи.
Напряжение конденсатора - не ниже 450В (630В ещё лучше), тип - МБГЧ или металлоплёночный, типа К73, или с маркировкой X2 - но ни в коем случае не электролитический! Порой советуют ставить ёмкость до 1мКФ (см ниже раздел про доработку шунта MiniTiger), а на маркетплейсах уже и 2.2 и 3.3мк под это назначение продаются. С одной стороны, это многовато, с другой - такой шунт в качестве побочного выигрыша будет чуть лучше фильтровать помехи в домашней сети и с большей вероятностью снимет мерцание, если более мелкие номиналы не помогли.

Плюс этого варианта:

• максимально дёшево. А если выломать его из старого стартера от люминесцентной лампы - так практически бесплатно.

Минус:

• надо, как минимум, разобраться в маркировке.

3. Менее желательный, но рабочий: резистор 50-90КОм, мощностью не менее 2Вт (можно собрать из трёх по 18КОм и 1Вт, например).

Плюсы и минусы прежние. Но к ним добавляется довольно существенный минус:

• резистор будет немного, но греться. А это значит, и размещать его надо осторожнее, чтобы мог охлаждаться, чтобы не оплавил изоляцию, итд. Также в сети встречаются советы поставить резистор 1Вт и 1МОм; да, греться он будет намного меньше, но его может оказаться недостаточно. Пробуйте, если решили остановиться на этом, хотя и нежелательном, варианте.

Интересно, что в комплект с "неумными" китайскими датчиками движения часто входят резисторы мощностью 1/4Вт и сопротивлением от 300 килоом до единиц мегаом.

К сожалению, сегодня встречаются обладатели и специализированных "инженерных" дипломов, не понимающие принципа описанной проблемы, и приведённых способов их решения. Поэтому нелишним будет следующий раздел:

Важные предупреждения

1. Не забывайте, что вы только сгладили симптом недостаточно качественного диммера или розетки! Да, десятки и сотни часов работы своего электронного любимца вы спасли, но ток по-прежнему будет утекать, а ваш счётчик - накручивать на крошечную, но всё же излишнюю сумму и, в зависимости от вида шунта, нагревать розетку, сетевой фильтр или распредкоробку.
   
2. Во всех случаях перед любыми действиями все устройства должны быть обесточены!
   Под этим понимается:
   • вытащить вилку из розетки и положить её в стороне;
   • отключить автомат, питающий розетки в комнате, и повесить на него табличку "Не включать! (работают люди)".
     Да, и дома это может оказаться очень полезным, домочадцы у всех разные.
     
3. Ни в коем случае не работайте влажными руками, босиком или во влажной обуви!
   
4. Используйте инструмент с изолированными ручками.

Если не понимаете описанных здесь принципов и не осознаёте, что, зачем и каким образом делается - "не пытайтесь повторить этот трюк"©!

Жужжание, щелчки, писк

Выключатель\нагрузка не вспыхивает, но издаёт звуки

Бывает, что шунт в комплекте умного выключателя\датчика есть, но при подключении нагрузка или сам выключатель начинают издавать посторонние звуки: тихий писк, звон или зудение. Если все элементы исправны - то увы, неудачно совпали характеристики выключателя, шунта и нагрузки. В этом случае, поиграв параметрами шунта (например, меняя ёмкость на большую или меньшую, чем в комплекте поставки), вы наверняка избавитесь от этого недостатка. Но, если этот звук вам не мешает - всё будет работать и так.

Доработка заводского шунта

Схема в комплекте с выключателем

На просторах Aliexpress встречаются выключатели, в комплекте с которыми поставляется сборка из:

• 1 резистора 100 кОм,
• 2 металлоплёночных конденсаторов по 2.2 мкФ, подключенных параллельно (общая ёмкость 4.4 мкФ),
• 1 термистора с сопротивлением 50 Ом.

Её необходимо подключить параллельно лампочке для правильной работы выключателя (кроме ламп накаливания, с ними работает и так благодаря низкому сопротивлению холодной спирали).

К сожалению, конденсаторы из данной схемы издают постоянные достаточно громкие щелчки. Кроме этого, согласно маркировке они рассчитаны на постоянное напряжение 400 В.

На сайте chipdip.ru конденсатор с аналогичными характеристиками рассчитан на переменное напряжение всего 200 В.

Модифицированная схема

Было принято решение заменить их на металлопленочные МКР конденсаторы, рассчитанные на постоянное напряжение 630 В. Выбор пал на МКР из-за их возможности самовосстановления и устойчивости к большим импульсным токам. Эксперименты с двойным выключателем MiniTiger показали, что он стабильно работает при ёмкости не ниже 1 мкФ. Поэтому вместо двух конденсаторов из схемы установлен один МКР конденсатор К73-17 на 1.5 мкФ 630 В.

Шум от конденсатора остался, но стал значительно тише. 

Второй недостаток комплектной схемы - слишком сильный нагрев термистора. Да, он должен греться (таков принцип его работы), но слишком высокая температура опасна с точки зрения пожарной безопасности. Чтобы снизить перегрев, он также был заменён на термистор на 10 Ом. В результате можно комфортно держать палец на термисторе (в оригинальной версии можно получить ожог).

Итог: полностью избавиться от треска, скорее всего, не получится (без изменения самого выключателя), однако этот шум можно сделать заметно тише, а заодно заметно сократить нагрев сборки.

Заливка сборки эпоксидкой

Способ несколько раз обсуждался в нашем телеграм-комьюнити. Можно использовать вместо предыдущего, а можно и вместе с ним. В обоих случаях:

• Не заливайте термистор вглубь сборки! Лучше всего, если одна из его плоскостей останется на воздухе.
• Если в сборке есть обычный резистор, его тоже нежелательно заливать; это приведёт к перегреву и выходу из строя.
• Если ваша сборка заметно греется, её лучше вообще не заливать. Помимо пожарной опасности, эпоксидка при нагреве размягчается и выделяет вредные для здоровья вещества.

Не забывайте об изоляции термоусадкой! 
Или заливайте клей в оригинальную термоусадку, не разрезая её (по счастью, эпоксидка очень текучая). В этом случае плотно прижмите тыльную сторону сборки к пластилину, чтобы протечки клея не испортили всё, до чего доберутся.

И, конечно - обязательно дождитесь полного затвердения эпоксидки! Не менее нескольких часов. А лучше выждать день.

• 

  Вскрытие сборки

• 

  Эпоксидный клей

• 

  Залитая сборка

• 

  Залитая сборка

Немного теории для самых терпеливых

Какое сопротивление будет у предложенного конденсатора?

Ёмкостное реактивное сопротивление Xc обратно пропорционально частоте сигнала ƒ и ёмкости конденсатора C: Xc = 1/(2πƒC).

Итого, при частоте сети 50Гц реактивное сопротивление конденсатора будет равно для:

• 1,5 мКФ - 2,1 КОм.
• 1 мКФ - 3,2 КОм.
• 0,5 мКФ - 6,4 КОм.
• 0,33 мКФ - 9,6 КОм.
• 0,22 мКФ - 14,5 КОм.

Расчёт сопротивления конденсатора переменному току (по умолчанию 50Гц)

Параметр	Величина	Ед изм
Частота		Гц
Ёмкость		МКф
Сопротивление		Ом

А почему конденсатор не греется?

А это уже выходит за рамки нашей небольшой статьи) Главное - надеемся, что мы пробудили интерес к сохранению домашних электронных устройств.

Также рекомендуем на странице Станция бьёт меня током:
* посмотреть видео тестов блока питания Станции;
* прочитать про ещё один "миф" о блоках питания;
* чуть больше узнать про X-конденсаторы.