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:

Кислотность океана разрушает зубы акул 03.10.2025

Мировые океаны выполняют важнейшую функцию - они поглощают около трети углекислого газа, выбрасываемого в атмосферу. Это помогает замедлять темпы глобального потепления, но имеет и обратную сторону. Растворяясь в воде, CO2 образует угольную кислоту, которая повышает концентрацию водородных ионов и приводит к снижению pH. Вода становится более кислой, а последствия этого процесса уже заметны для морских экосистем. Средний показатель кислотности океана сейчас равен примерно 8,1, тогда как еще недавно за условную норму брали значение 8,2. По прогнозам, к 2300 году уровень может упасть до 7,3 - это сделает океан почти в десять раз кислее нынешнего состояния. Для обитателей морей подобные изменения означают не просто сдвиг химического равновесия, а реальную угрозу физиологическим процессам, начиная от формирования раковин у моллюсков и заканчивая охотничьим поведением акул. Чтобы выяснить, как именно кислотная среда отражается на зубах акул, группа немецких исследователей провела эксп ...>>

Почтовый космический корабль Arc 03.10.2025

Космические технологии становятся частью инфраструктуры, способной повлиять на логистику, медицину и даже военную сферу. Идея использовать орбиту как глобальный склад для срочных поставок звучала еще недавно как научная фантастика, но стартап Inversion пытается превратить ее в практическое решение. Компания Inversion появилась в начале 2021 года благодаря Джастину Фиаскетти и Остину Бриггсу, которые на тот момент были студентами Бостонского университета. Их замысел состоял в том, чтобы сделать возможной доставку грузов не только через спутниковые сети данных, но и в буквальном смысле - физических предметов. В основе лежит простая мысль: если космос обеспечивает доступ к любой точке Земли, то и грузы должны перемещаться тем же маршрутом. Уже за три года работы команда из 25 специалистов успела построить демонстрационный аппарат "Ray". Его запуск состоялся в рамках миссии SpaceX Transporter-12. Устройство весом 90 килограммов проверяло ключевые технологии Inversion, включая двухком ...>>

Лазерное обогащение урана 02.10.2025

Ядерная энергия остается одним из ключевых источников стабильного электричества, особенно для стран с растущими потребностями в энергоснабжении. Однако обеспечение бесперебойных поставок топлива для атомных станций требует современных технологий обогащения урана, которые одновременно эффективны и безопасны. Американская компания Global Laser Enrichment (GLE) делает значительный шаг в этом направлении, завершив масштабное тестирование лазерной технологии обогащения урана. Демонстрационная программа была проведена на объекте в Уилмингтоне, Северная Каролина. Тестирование технологии SILEX (Separation of Isotopes by Laser EXcitation), разработанной австралийской Silex Systems, стартовало в мае 2025 года и продлится до конца года. В ходе экспериментов компания планирует получить сотни фунтов низкообогащенного урана (LEU), который может быть использован в качестве топлива для атомных электростанций. GLE была создана в 2007 году для коммерциализации лазерных методов обогащения урана в С ...>>

Случайная новость из Архива Температурный датчик TMP117 29.01.2019 Новый прецизионный датчик TMP117 ставит новый рекорд точности среди цифровых измерителей температуры Texas Instruments. Миниатюрный интегральный сенсор имеет погрешность лишь +-0,1°C (max) в диапазоне температур от -20°C до +50°C. Датчик может использоваться в медицинских устройствах, которые отвечают требованиям стандартов ASTM E1112 и ISO 80601. Разрешающая способность 16-бит позволяет регистрировать изменения температуры на 0.0078°C. Микросхема имеет цифровой двухпроводной интерфейс I2C (SMBus-compatible) и дополнительные линии прерывания и установки адреса. Встроенная EEPROM-память используется как для настройки параметров работы, так и для пользовательских данных. Низкое собственное потребление уменьшает влияние саморазогрева прибора и гарантирует высокую точность при высокой частоте измерений. Для не медицинских применений датчик TMP117 может использоваться как альтернатива для платиновых сенсоров (Platinum RTD). В полном температурном диапазоне от -55°C до +150°C погрешность измерений не превышает +-0,3°C. Рабочее напряжение датчика от 1,8 В до 5,5 В Каждая микросхема TMP117 проходит выходное тестирование при производстве и имеет персональный отслеживаемый NIST-код. Области применения TMP117: медицинское оборудование ASTM E1112 и ISO 80601-2-56; контроль параметров окружающей среды; персональные нательные устройства; контроль перевозок продуктов питания; счетчики газа и тепла; оборудование для тестирования и измерений; замена датчиков RTD: PT100, PT500, PT1000; компенсация холодного спая термопар.

Другие интересные новости:

▪ Облачная платформа Oracle Data Cloud

▪ Полностью оптический коммутатор

▪ Геном человека очищен от ВИЧ

▪ Коммерческий графеновый супераккумулятор

▪ Утюготерапия

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Радио - начинающим. Подборка статей

▪ статья Машина времени. Крылатое выражение

▪ статья Какой фильм подвергся атаке воспетых им героев? Подробный ответ

▪ статья Наладчик автоматических линий. Должностная инструкция

▪ статья Поливальный автомат для огорода. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Телевизор SIESTA-J-3128. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2025