Двухканальный контроллер светового шнура типа Дюралайт. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Освещение

 Комментарии к статье

Аннотация. В настоящее время для наружной рекламы, архитектурного освещения, светового оформления мостов, дизайна интерьеров и световой иллюминации широко применяются световые шнуры типа "дюралайт" в различных конфигурациях. Если дополнить такой световой шнур несложным цифровым контроллером, то можно получить определенные светодинамические эффекты переключения светового шнура.

Общие сведения. "Дюралайт" представляет собой гибкий шнур круглого (реже прямоугольного) сечения из окрашенного светорассеивающего пластика (ПВХ), которым залита гирлянда из миниатюрных лампочек или светодиодов. Световой шнур обладает высокими эксплуатационными характеристиками: водонепроницаемостью, ударопрочностью (выдерживает вес до 100 кг на 2,5 кв.см), гибкостью (угол поворота до 60 град.), ма-лым энергопотреблением, может работать в температурном диапазоне от -30 до +60 градусов С; ресурс свечения составляет от 25000 (для лампового) до 100000 (для светодиодного варианта) часов.

По модификации свечения различают следующие серии лампового "дюралайта":

1. Серия фиксинг - работает в режиме непрерывного свечения лампочек одного цвета. К контроллеру не подключается. Шнур окрашен в определенный цвет, внутри обыные бесцветные лампочки накаливания. Эта серия поставляется в двух вариантах: мини и обычный 2-х проводной дюралайт. Цвета: синий, белый, желтый, оранжевый, красный, зеленый.

2. Серия чейзинг - при подключении через контроллер работает в режиме светодинамики одного цвета. При подключении к сети напрямую работает как серия фиксинг. Шнур окрашен в определенный цвет, внутри обычные бесцветные лампочки на-каливания. Эта серия поставляется в варианте 3-х проводной дюралайт. Цвета: синий, бе-лый, желтый, оранжевый, красный, зеленый.

3. Серия хамелеон - при подключении через контроллер работает в режиме светодинамики двух цветов. При подключении к сети напрямую работает в режиме постоянно-го свечения двух цветов одновременно. Шнур прозрачный, внутри чередуются лампочки двух цветов. Эта серия поставляется в варианте 3-х проводной "дюралайт". Цвета: красно-желтый, желто-зеленый, красно-зеленый, красно-синий, зелено-желтый.

4. Серия мультичейзинг - при подключении через контроллер работает в режиме светодинамики четырех цветов: красный, зеленый, синий, желтый. При подключении к сети напрямую работает в режиме постоянного свечения фрагментов четырех цветов (по 4 лампочки одного цвета) одновременно. Шнур прозрачный, внутри чередуются лампочки четырех цветов (по четыре лампочки каждого цвета). Эта серия поставляется в варианте 5-и проводной "дюралайт".

Соответственно перечисленным сериям меняется кратность резки и потребляемая мощность световых шнуров.

Для серии фиксинг кратность резки 1 м, для серии хамелеон и чейзинг - 2 м, для серии мультичейзинг - 4 м.

Потребляемая мощность "дюралайта" изменяется от 16,38 Вт/м (фиксинг, чейзинг, хамелеон) до 21,6 Вт/м (мультичейзинг).

Обычно один конец отрезка "дюралайта" с помощью переходной муфты соединя-ется с сетевым шнуром, который подключается непосредственно в сеть 220 В. На другой (свободный) конец надевается пластиковая заглушка. Отрезки "дюралайта" могут соеди-няться друг с другом разъемом типа "папа-папа" и скрепляются соединительной муфтой или специальной термоусаживающей пленкой.

В авторском варианте двухканальный контроллер используется для управления световым шнуром "дюралайт" типа мультичейзинг длиной 12 м. Лампочки красного и синего цветов, а также зеленого и желтого сгруппированы между собой в два канала, соответственно. При этом максимальная потребляемая мощность составляет около 260 Вт, т.е. по 130 Вт на каждый канал.

В отличие от конструкций контроллеров, доступных в Интернет, предлагаемый вариант не имеет ограничения по продолжительности времени работы. При этом нет необходимости в ходе работы нажимать какие-либо кнопки, чтобы вернуть контроллер в исходное состояние.

(нажмите для увеличения)

Принцип работы. Схема электрическая принципиальная контроллера приведена на рис. 1. Контроллер содержит: два задающих генератора на элементах DD1.1, DD1.2 и DD2.1, DD2.2, соответственно; RS-триггер DD3.1, DD3.2 возрастания-убывания яркости; реверсивный счетчик DD4 формирования двоичных кодов яркости; дешифратор DD5 состояний счетчика DD4 и светодиодную линейку индикации HL1-HL16; инвертирующие элементы DD1.3…DD1.6 кодовых комбинаций счетчика DD4; счетчик-формирователь DD6 фазового угла первого канала, а также RS-триггер DD8.1-DD8.2 управления коммутирующими элементами (VT3, VS1); счетчик-формирователь DD7 фазового угла второго канала, а также RS-триггер DD8.3-DD8.4 управления коммутирующими элементами (VT2, VS2); параметрический стабилизатор на элементах VD3, VD4…VD7, R14, R15, C5; мощный выпрямительный диодный мост VD8…VD11.

Скорость нарастания-убывания яркости гирлянд задается переменным резистором R2, входящим во времязадающую цепь генератора прямоугольных импульсов DD1.1, DD1.2. В устройстве используется так называемый фазоимпульсный метод управления моментом открывания коммутирующих тиристоров. В начале каждого полупериода сетевого напряжения тиристоры закрываются. При этом гирлянды обесточены. С этого мо-мента начинается отсчет временного интервала до момента открывания тиристоров. Чем больше этот временной интервал, тем меньше яркость в определенном канале, и, наоборот, чем меньше временной интервал от момента перехода сетевого напряжения через ноль до момента открывания тиристора, тем больше яркость в данном канале.

Сказанное поясняют временные диаграммы, показанные на рис. 2. Стробирующие импульсы формируются в начале каждого полупериода в моменты перехода сетевого напряжения через ноль (рис. 2б). Маленькой яркости гирлянды соответствует большое время включения (t вкл.) тиристора (рис. 2в), и наоборот, большой яркости соответствует маленькое время включения (t вкл.) тиристора (рис. 2г).

Рассмотрим работу контроллера, считая с момента перехода сетевого напряжения через ноль. Предположим, что в этот начальный момент времени реверсивный счетчик DD4 работает в режиме суммирования, т.е. двоичный код на его выходах 0…3 нарастает. При переходе сетевого напряжения через ноль транзистор VT1 закрывается и на выходе элемента DD2.3 формируется короткий отрицательный импульс длительностью несколько десятков микросекунд. Воздействуя на входы предустановки "C" счетчиков DD6 и DD7 этот импульс производит запись двоичных кодов по входам счетчиков D0…D3 в их собственные двоичные разряды. Одновременно производится сброс RS-триггеров DD8.1-DD8.2 и DD8.3-DD8.4 в исходное нулевое состояние, что соответствует выключенному состоянию гирлянд в обоих каналах. Благодаря инверторам DD1.3…DD1.6 в счетчики DD6 и DD7 загружаются взаимно-инверсные двоичные кодовые комбинации. Это определяет работу двух каналов в противофазном режиме, т.е. пока в одном канале яркость возрастает, в другом канале яркость убывает.

Поскольку реверсивный счетчик DD4 работает в режиме суммирования, как оговорено выше, в собственные двоичные разряды счетчика DD6 в каждый момент перехода напряжения сети через ноль загружаются последовательно убывающие двоичные комбинации. Следовательно, яркость в этом канале убывает (гирлянда EL1), а во втором канале возрастает (гирлянда EL2).

Для отсчета временного интервала с момента перехода сетевого напряжения через ноль до момента включения одного из тиристоров используются прямоугольные импульсы задающего генератора на элементах DD2.1, DD2.2. Как только напряжение на выходе диодного моста VD8…VD11 немного превысит нулевое значение, транзистор VT1 откроется и переключит элемент DD2.3 в единичное состояние. Высокий логический уровень с выхода элемента DD2.3 откроет элемент DD2.4 и разрешит прохождение импульсов на входы суммирования счетчиков DD6 и DD7. Если во внутренние двоичные разряды счетчика DD6 окажется записана "максимальная" двоичная комбинация "1111", то первый же отрицательный импульс по входу сложения "+" (вывод 5) вызовет появление отрицательного импульса на выходе переноса "+CR" (вывод 12) и установке RS-триггера DD8.1-DD8.2 в единичное состояние. Этот уровень приведет к открыванию транзистора VT3 и вслед за ним - тиристора VS1 и зажиганию гирлянды в первом канале (EL1). Таким образом, на выходе RS-триггера DD8.1-DD8.2 будет сформирован прямоугольный импульс максимальной длительности, соответствующий максимальной яркости в первом канале.

Яркость гирлянды во втором канале (EL2) будет минимальной, поскольку во входные двоичные разряды счетчика DD7 (входы D0…D3) была загружена "минимальная" двоичная комбинация "0000", что соответствует максимальному временному интервалу, считая с момента перехода сетевого напряжения через ноль до момента переключения RS-триггера DD8.3-DD8.4 в единичное состояние. Таким образом, на выходе RS-триггера DD8.3-DD8.4 будет сформирован прямоугольный импульс минимальной длительности, соответствующий минимальной яркости во втором канале.

При достижении счетчиком DD4 максимального состояния (на выходах: "1111"), на входы счетчика DD6 поступит комбинация "0000", что будет соответствовать минимальной яркости в первом канале (EL1), и, соответственно, максимальной яркости во втором канале (EL2), поскольку на входы счетчика DD7 поступит кодовая комбинация "1111". Выходная кодовая комбинация "1111" счетчика DD4 дешифруется DD5 и низкий логический уровень с выхода его старшего разряда "15" (вывод 17) переключит RS-триггер DD3.1-DD3.2 в противоположное нулевое состояние. Теперь уровень логической единицы с выхода элемента DD3.2 откроет элемент DD3.4 и разрешит прохождение импульсов задающего генератора DD1.1-DD1.2 на вычитающий вход "-" (вывод 4) ревер-сивного счетчика DD4. Теперь режим работы определяется, как возрастание яркости в первом канале (EL1) и убывание яркости во втором канале (EL2). Далее цикл работы пол-ностью повторяется.

Конструкция и детали. Контроллер собран на печатной плате (рис. 3) размерами 120x95 мм из двухстороннего фольгированного стеклотекстолита толщиной 1,5 мм. В устройстве применены резисторы типа МЛТ-0,125, МЛТ-2 (R14, R15), конденсаторы постоянные типа К10-17 (С1, С2) и электролитические типа К50-35 (С3…С5); подстроечный резистор R4 - типа СП3-38б в горизонтальном исполнении, переменный R2 может быть любой малогабаритный; транзисторы VT1…VT3 типа КТ3102БМ можно заменить на любые из этой серии, а также серии КТ503 и другие маломощные структуры n-p-n; светодиоды HL1…HL16 - красного цвета диаметром 3 мм; стабилитроны VD1 и VD3 могут быть любыми маломощными с напряжением стабилизации 8…12 В. Тринисторы могут быть из серий КУ201, КУ202 с индексами "К", "Л", "М", "Н". Мощные диоды FR307 заменимы на аналогичные с рабочим напряжением не менее 400 В. Все КМОП микросхемы серии КР1564 заменимы на соответствующие аналоги серии КР1554.

Для питания всего контроллера используется маломощный параметрический стабилизатор, а для питания цифровой части - интегральный стабилизатор типа КР142ЕН5А. Применить параметрический стабилизатор вместо понижающего трансформатора стало возможным благодаря очень низкой потребляемой мощности КМОП микросхем серии КР1564. Большую часть мощности потребляют светодиоды (около 6 мА) и тиристоры в моменты коммутации. В авторском варианте конструкция собрана в виде небольшого домика, а светодиоды расположены у миниатюрных окон. Таким образом, "бегающий огонь" из светодиодов создает иллюзию оживления в домике. (Сам домик располагался под новогодней елкой.) При желании, светодиоды можно исключить из конструкции. Функциональность схемы при этом не ухудшиться, но несколько уменьшиться нагрузка на параметрический стабилизатор.

Настройка контроллера заключается в установке частоты задающего генератора DD2.1, DD2.2 подстроечным резистором R4 и выборе желаемой скорости нарастания яркости с помощью переменного резистора R2. Перед первым включением движок резистора R4 устанавливают в среднее положение, а затем его поворотом добиваются полного перекрывания диапазона изменения яркости гирлянд. При уменьшении сопротивления этого резистора, возрастает частота генератора, следовательно, счетчики DD6 и DD7 будут переполняться раньше времени, и яркость при этом будет также уменьшаться до нуля раньше времени. Если сопротивление R4 будет чрезмерно большим, то сигналы переполнения счетчиков будут запаздывать, и диапазон изменения яркости не будет перекрываться полностью.

К недостатку данного устройства можно отнести относительно большую дискретность изменения яркости, число градаций (уровней) которой равно коэффициенту пересчета счетчиков DD6, DD7. Переходы между уровнями становятся особенно заметными при большом периоде нарастания-убывания яркости. Чтобы сделать переливы яркости идеально плавными (достичь малой дискретности) необходимо последовательно с DD6 и DD7 включить еще по одному такому же счетчику. При этом возможно достижение дискретности изменения яркости равной 256 уровням. Естественно при этом необходимо увеличить частоту задающего генератора, собранного на элементах DD2.1, DD2.2.

При длине светового шнура до 12 м нет необходимости устанавливать тиристоры и мощные диоды на радиаторы, поскольку средняя мощность на канал не превышает 65 Вт. При большей длине светового шнура коммутируемая мощность возрастет. Соответственно, тиристоры необходимо установить на радиаторы, а диоды использовать в металлических корпусах. Их также необходимо установить на радиаторы.

Внимание! Конструкция имеет непосредственную гальваническую связь с сетью переменного тока! Все элементы находятся под напряжением 220 В. При настройке устройства необходимо использовать отвертку с ручкой из изоляционного материала. Ручка переменного резистора R2 также должна быть выполнена из изоляционного материала.

Автор: Одинец А.Л.

Смотрите другие статьи раздела Освещение.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Донорское сердце способно быстро перенимать биологический возраст реципиента 12.10.2026

Возраст органов определяется не только количеством прожитых лет. На молекулярном уровне ткани могут стареть с разной скоростью, а после пересадки, как показывают новые эксперименты, их биологические характеристики способны заметно меняться под воздействием организма, в который они попадают. Исследователи из Бостона обнаружили, что молодые донорские сердца после трансплантации довольно быстро приобретают признаки биологического возраста реципиента, тогда как более старые органы могут, напротив, демонстрировать признаки омоложения. Чтобы оценить эти изменения, ученые применили три так называемых "часа старения" - молекулярных инструмента, позволяющих приблизительно определять биологический возраст клеток и тканей. В отличие от обычного календарного возраста, такие показатели отражают состояние организма на уровне определенных молекулярных изменений. Именно их анализ позволил специалистам проследить, как меняются пересаженные сердца спустя несколько месяцев после операции. Основные ...>>

Samsung Galaxy Buds On: клипсы с искусственным интеллектом вместо внутриканальных наушников 12.10.2026

Беспроводные наушники превратились в одно из самых привычных персональных электронных устройств, однако их конструкция по-прежнему во многом определяется необходимостью размещать излучатель внутри или непосредственно у слухового канала. Компания Samsung решила попробовать другой подход. Представленная модель Galaxy Buds On получила формат наушников-клипсов, которые закрепляются непосредственно на ухе и оставляют слуховой канал открытым. Samsung позиционирует новинку как устройство для продолжительного ношения, тренировок и прогулок, а также для ситуаций, когда пользователю важно одновременно слушать музыку и не терять связь с окружающей обстановкой. В отличие от традиционных внутриканальных моделей, Galaxy Buds On практически не изолируют человека от внешнего мира. При этом речь идет не об экспериментальном прототипе или утечке: официальная информация об устройстве уже опубликована в Samsung Newsroom. Открытая конструкция имеет и очевидный недостаток - добиться такой же глубины н ...>>

Ферроэлектрики научились выдерживать более 10 миллиардов циклов перезаписи 11.10.2026

Энергонезависимая память должна не только быстро записывать и сохранять информацию без постоянного питания, но и выдерживать огромное количество циклов перезаписи. Одним из перспективных вариантов такой технологии считаются ферроэлектрические материалы, однако их практическое применение долгое время ограничивалось сравнительно быстрым разрушением. Исследователям удалось установить механизм этого процесса на атомном уровне и предложить способ, который значительно увеличивает срок службы таких материалов. Работу выполнила группа ученых из Университета электронной науки и техники Сианя (Xidian University) совместно с коллегами из Гонконгского университета и Фуданского университета. Особый интерес специалистов вызвали ферроэлектрики со структурой вюрцита, в частности нитрид алюминия-скандия (AlScN). Эти материалы способны сохранять информацию благодаря изменению направления электрической поляризации на атомном уровне и хорошо совместимы с современными технологиями производства микросхем ...>>

Случайная новость из Архива Длинные пальцы депрессии 10.01.2000 Мужчины с необычайно длинным безымянным пальцем чаще других страдают от депрессии. Это показало обследование, проведенное учеными из Ливерпульского университета (Англия). Они измерили длину пальцев и росту 102 мужчин, после чего те прошли психологические тесты на склонность к депрессии. Оказалось, что те, у кого выше отношение длины пальцев, особенно безымянного, к росту, сильнее других склонны впадать в депрессию. Иными словами, если пальцы мужчины необычайно длинны для его роста (а обычно, чем выше человек, тем длиннее его пальцы), то он склонен к депрессии. Чтобы не возиться с измерениями, можно использовать грубый ориентировочный показатель: у подверженных депрессии безымянный палец заметно длиннее среднего. Ученые предполагают, что связь между длиной пальцев и эмоциональными нарушениями закладывается еще у эмбриона в процессе развития и образуется в результате действия мужского полового гормона тестостерона. Гормон влияет на рост длинных костей, а также на развитие мозга. Когда тестостерона слишком много, удлиняются пальцы и увеличивается правое полушарие мозга за счет левого. Людям с преобладанием правого полушария свойственны музыкальные и математические способности, но они чаще страдают депрессией и шизофренией.

Другие интересные новости:

▪ Найдена взаимосвязь между музыкальным вкусом и типом личности

▪ Электроседан Jiyue 07

▪ Самый дешевый цветной лазерный принтер в мире

▪ Freecom Hard Drive XS 3.0 - внешний жесткий диск с USB 3.0

▪ Видеоигры могут повысить умственные способности ребенка

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Электрику. Подборка статей

▪ статья Не вынесла душа поэта. Крылатое выражение

▪ статья Почему Черное море иногда светится ночью? Подробный ответ

▪ статья Обслуживание котлов с электрообогревом. Типовая инструкция по охране труда

▪ статья Автоответчик, сообщающий время. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Зарядное устройство на тринисторе. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026