Variateur à triac : fonctionnement et schéma

5 composants électroniques suffisent pour réaliser un variateur de lumière ! Le schéma du variateur (ou gradateur) le plus simple figure ci dessous :

Schéma classique du variateur : simple et fonctionnel

Le variateur se trouve en série avec l'ampoule à graduer. On peut aussi se représenter le variateur ainsi :



Autre présentation du schéma du variateur

Ce second schéma montre bien que le variateur n'utilise que la phase du secteur. Il n'a pas besoin du neutre. Il s'insère en série avec l'ampoule exactement comme un interrupteur simple.

Principe du variateur à triac

Pour le raisonnement, l'anode 1 du triac (A1) sera la borne commune du triac, comme l'émetteur d'un transistor.

Imaginons, pour commencer, que la tension secteur soit nulle : la gâchette ne reçoit aucun courant, le triac est donc bloqué. Lorsque la tension secteur monte, C1 se charge à travers R1 et le potentiomètre P1. A l'instant où la tension aux bornes de C1 atteint 34V, le diac 32V (c'est le seul modèle de diac connu !) entre en conduction et la gâchette reçoit un courant qui amorce le triac. C1 se décharge dans la gâchette. La tension aux bornes du diac rendu conducteur s'établit autour de 15V et la tension aux bornes du triac est quasi nulle (1V environ). Pendant le reste de la demie alternance, le triac reste passant, comme tout thyristor qui se respecte. C1 se décharge alors doucement à travers R1 et P1 puisqu'il y a un quasi court circuit entre A1 et A2.

Lorsque la demie alternance suivante commence, le triac bloque parce que le courant s'est annulé naturellement lorsque la tension secteur est passée par zéro. Le courant s'annule quand la tension s'annule parce que l'ampoule est résistive et non inductive. C1 se charge maintenant en sens contraire et lorsque la tension à ses bornes atteint -34V, le diac entre en conduction, C1 se décharge dans la gâchette et amorce le triac. Et ainsi de suite... Pour les deux polarités, le comportement est identique, au signe +/- près !

Rôle du potentiomètre P1 du variateur

P1 (0 à 470kOhms) permet d'ajuster la durée entre le début d'une demie alternance secteur et l'instant où la tension aux bornes de C1 atteint 34V en valeur absolue (instant d'amorçage du triac).

- Si cette durée est très courte (P1 en court circuit), le triac est amorcé très tôt et l'ampoule brille au maximum. Cependant, le triac ne pourra jamais être amorcé avant que la tension secteur ait atteint +/-34V. On ne peut donc pas transmettre rigoureusement 100% de la tension à l'ampoule, même si le triac amorcé était parfaitement conducteur.

- Si cette durée est longue (proche de 10ms), le triac est amorcé tardivement et l'ampoule ne reçoit que la fin de la demie alternance. Elle brille donc faiblement.

Tensions aux bornes de l'ampoule pour 3 positions de variateur

Luminosité et tension efficace du variateur

La luminosité de l'ampoule dépend de la puissance moyenne qu'elle absorbe. Lorsque le variateur est à 50% (5ms de retard à l'amorçage), on ne peut pas dire qu'elle reçoit la moitié de 230V, c'est-à-dire 115V. Il faut raisonner en valeur efficace, ce qui repose sur une moyenne quadratique. Il y a en réalité 163V efficaces (230/1.414) dans ce cas.De plus, même sous 115V, la luminosité serait réduite de plus plus que de moitié à cause de la baisse de rendement avec la température du filament. Par ailleurs, la résistance du filament diminue aussi avec la température...

Choix des 5 composants du variateur

R1 : 3.9kOhms/0.25Watt. Valeur minimale pour limiter d'éventuelles pointes de courant sur la gâchette et le diac. On peut choisir 3.3k ou 4.7k sans problème
P1 : 470kOhms de préférence. Eventuellement 1MOhm, mais pas moins sinon, même sur la plus grande valeur, l'ampoule brillera toujours un peu
C1 : 100nF. La tension à ses bornes ne peut jamais dépasser 35V crête. On peut choisir un modèle 63V ou 100V.
Diac : 32V, référence DB3 par exemple. Il n'existe qu'un seul modèle connu.
Triac : il faut un modèle 400V minimum. Le courant que supporte le triac pourra être choisi égal au double du courant dans l'ampoule pour garantir une bonne marge. Le triac doit être monté sur un petit radiateur pour 200W et plus.



Options du variateur

Fusible en série avec le montage : utile en cas de court circuit sur la sortie pour protéger le triac



Antiparasite (inductance + condensateur X2 100nF/250VAC par exemple) : à ajouter si trop de parasites se font entendre (sur une station radio par exemple). L'inductance doit supporter le courant maximum de l'ampoule !



Attention : ce montage du variateur est directement connecté au secteur ! Ce sont des tensions dangereuses.