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ENCICLOPEDIA DELLA RADIOELETTRONICA ED ELETTRICA Controller a due canali di un cavo luminoso del tipo Duralight. Enciclopedia dell'elettronica radio e dell'ingegneria elettrica
Enciclopedia della radioelettronica e dell'elettrotecnica / illuminazione Astratto. Attualmente, per la pubblicità esterna, l'illuminazione architettonica, la progettazione illuminotecnica di ponti, l'interior design e l'illuminazione leggera, sono ampiamente utilizzati cavi luminosi del tipo "duralight" in varie configurazioni. Se tale cavo luminoso viene integrato con un semplice controller digitale, è possibile ottenere determinati effetti di dinamica della luce mediante la commutazione del cavo luminoso. Informazioni generali. "Duralight" è un cavo flessibile di sezione rotonda (raramente rettangolare) in plastica colorata che diffonde la luce (PVC), che viene utilizzato per riempire una ghirlanda di lampadine in miniatura o LED. Il cavo luminoso ha caratteristiche ad alte prestazioni: resistenza all'acqua, resistenza agli urti (resiste a un peso fino a 100 kg per 2,5 cmq), flessibilità (angolo di rotazione fino a 60 gradi), basso consumo energetico, può funzionare in un intervallo di temperature da -30 a + 60 gradi C; la risorsa luminosa va da 25000 (per lampada) a 100000 (per versione LED). In base alla modifica del bagliore, si distinguono le seguenti serie di lampade "duralight": 1. Serie di fissaggio: funziona in modalità bagliore continuo di lampadine dello stesso colore. Non si collega al controller. Il cavo è dipinto in un certo colore, all'interno ci sono normali lampadine a incandescenza incolori. Questa serie è fornita in due versioni: duralight mini e normale a 2 fili. Colori: blu, bianco, giallo, arancione, rosso, verde. 2. Serie di inseguimenti: se collegato tramite il controller, funziona in modalità dinamica della luce di un colore. Quando è collegato direttamente alla rete, funziona come una serie di fissaggio. Il cavo è dipinto in un certo colore, all'interno ci sono normali lampadine a incandescenza incolori. Questa serie viene fornita come Duralight a 3 fili. Colori: blu, bianco, giallo, arancione, rosso, verde. 3. Serie Chameleon: se collegata tramite il controller, funziona in modalità dinamica della luce a due colori. Quando è collegato direttamente alla rete, funziona nella modalità bagliore costante di due colori contemporaneamente. Il cordone è trasparente, all'interno si alternano le lampadine di due colori. Questa serie viene fornita come "duralight" a 3 fili. Colori: rosso-giallo, giallo-verde, rosso-verde, rosso-blu, verde-giallo. 4. Serie multichasing: quando collegata tramite il controller, funziona nella modalità di quattro colori di dinamica della luce: rosso, verde, blu, giallo. Quando è collegato alla rete, funziona direttamente in modalità bagliore costante di frammenti di quattro colori (4 lampadine dello stesso colore) contemporaneamente. Il cordone è trasparente, all'interno si alternano le lampadine di quattro colori (quattro lampadine per ogni colore). Questa serie viene fornita come "duralight" a 5 fili. Secondo le serie elencate, cambiano la molteplicità dei tagli e il consumo energetico dei cavi luminosi. Per la serie di fissaggio, il rapporto di taglio è di 1 m, per la serie camaleonte e a inseguimento - 2 m, per la serie multichasing - 4 m. Il consumo energetico del "duralight" varia da 16,38 W/m (fissaggio, inseguimento, camaleonte) a 21,6 W/m (multiinseguimento). Di solito, un'estremità del segmento "duralight" è collegata al cavo di alimentazione mediante un manicotto adattatore, che è collegato direttamente alla rete 220 V. Sull'altra estremità (libera) viene inserita una spina di plastica. I segmenti di "duralight" possono essere collegati tra loro con un connettore maschio-maschio e fissati con un giunto o una speciale pellicola termoretraibile. Nella versione dell'autore viene utilizzato un controller a due canali per controllare un cavo luminoso "duralight" del tipo multichasing, lungo 12 metri, in cui le lampadine rossa e blu, nonché verde e gialla sono raggruppate rispettivamente in due canali. In questo caso il consumo energetico massimo è di circa 260 W, ovvero 130 W per ciascun canale. A differenza dei modelli di controller disponibili su Internet, l'opzione proposta non ha limiti alla durata del tempo di funzionamento. In questo caso, non è necessario premere alcun pulsante durante il funzionamento per riportare il controller allo stato originale.
Come funziona. Lo schema elettrico del controller è mostrato in fig. 1. Il controller contiene: due generatori principali sugli elementi DD1.1, DD1.2 e DD2.1, DD2.2, rispettivamente; Trigger RS DD3.1, DD3.2 luminosità crescente-decrescente; contatore reversibile DD4 formazione di codici binari di luminosità; il contatore DD5 del decodificatore indica DD4 e la linea di indicazione LED HL1-HL16; elementi invertenti DD1.3…DD1.6 combinazioni di codici contatore DD4; controformatore DD6 dell'angolo di fase del primo canale, nonché trigger RS DD8.1-DD8.2 per il controllo degli elementi di commutazione (VT3, VS1); controformatore DD7 dell'angolo di fase del secondo canale, nonché trigger RS DD8.3-DD8.4 per il controllo degli elementi di commutazione (VT2, VS2); stabilizzatore parametrico sugli elementi VD3, VD4...VD7, R14, R15, C5; potente ponte di diodi raddrizzatore VD8…VD11.
La velocità di aumento-diminuzione della luminosità delle ghirlande è impostata da un resistore variabile R2, che è incluso nel circuito di impostazione del tempo del generatore di impulsi rettangolare DD1.1, DD1.2. Il dispositivo utilizza il cosiddetto metodo a impulsi di fase per controllare il momento di apertura dei tiristori di commutazione. All'inizio di ogni semiciclo della tensione di rete i tiristori si chiudono. Allo stesso tempo, le ghirlande sono diseccitate. Da questo momento inizia il conto alla rovescia dell'intervallo di tempo fino all'apertura dei tiristori. Quanto più lungo è questo intervallo di tempo, tanto minore è la luminosità in un determinato canale e, al contrario, quanto più breve è l'intervallo di tempo dal momento in cui la tensione di rete passa attraverso lo zero al momento in cui si apre il tiristore, maggiore è la luminosità in questo canale. Ciò è spiegato dai diagrammi temporali mostrati in Fig. 2. Gli impulsi di gate si formano all'inizio di ogni semiciclo nei momenti in cui la tensione di rete passa attraverso lo zero (Fig. 2b). Una piccola luminosità della ghirlanda corrisponde a un lungo tempo di accensione (t on) del tiristore (Fig. 2c), e viceversa, un'elevata luminosità corrisponde a un piccolo tempo di accensione (t on) del tiristore ( Figura 2d). Considerare il funzionamento del controller, contando dal momento in cui la tensione di rete passa per lo zero. Supponiamo che in questo momento iniziale il contatore reversibile DD4 operi in modalità somma, vale a dire il codice binario alle sue uscite 0...3 è crescente. Quando la tensione di rete passa attraverso lo zero, il transistor VT1 si chiude e all'uscita dell'elemento DD2.3 si forma un breve impulso negativo della durata di diverse decine di microsecondi. Influenzando gli ingressi preimpostati "C" dei contatori DD6 e DD7 questo impulso produce una registrazione di codici binari sugli ingressi dei contatori D0 ... D3 nelle rispettive cifre binarie. Allo stesso tempo, i flip-flop RS DD8.1-DD8.2 e DD8.3-DD8.4 vengono ripristinati allo stato zero iniziale, che corrisponde allo stato spento delle ghirlande in entrambi i canali. Grazie agli inverter DD1.3 ... DD1.6, nei contatori DD6 e DD7 vengono caricate combinazioni di codici binari reciprocamente inverse. Ciò determina il funzionamento dei due canali in modalità antifase, cioè mentre in un canale la luminosità aumenta, nell'altro canale la luminosità diminuisce. Poiché il contatore reversibile DD4 funziona in modalità di somma, come discusso sopra, nelle proprie cifre binarie del contatore DD6 in ogni momento della transizione della tensione di rete attraverso lo zero, vengono caricate combinazioni binarie successivamente decrescenti. Di conseguenza, la luminosità in questo canale diminuisce (ghirlanda EL1) e aumenta nel secondo canale (ghirlanda EL2). Per contare l'intervallo di tempo dal momento in cui la tensione di rete passa attraverso lo zero fino al momento in cui uno dei tiristori viene acceso, vengono utilizzati impulsi rettangolari dell'oscillatore principale sugli elementi DD2.1, DD2.2. Non appena la tensione all'uscita del ponte a diodi VD8 ... VD11 supera leggermente lo zero, il transistor VT1 si apre e commuta l'elemento DD2.3 in un unico stato. Un livello logico alto dall'uscita dell'elemento DD2.3 aprirà l'elemento DD2.4 e consentirà il passaggio di impulsi agli ingressi di somma dei contatori DD6 e DD7. Se nelle cifre binarie interne del contatore DD6 viene scritta la combinazione binaria "massima" "1111", il primo impulso negativo sull'ingresso di addizione "+" (pin 5) farà apparire un impulso negativo sull'uscita di trasferimento " +CR" (pin 12) e impostando il flip-flop RS DD8.1-DD8.2 su un singolo stato. Questo livello porterà all'apertura del transistor VT3 e, successivamente, del tiristore VS1 e all'accensione della ghirlanda nel primo canale (EL1). Pertanto, all'uscita del trigger RS DD8.1-DD8.2, verrà generato un impulso rettangolare di durata massima, corrispondente alla luminosità massima nel primo canale. La luminosità della ghirlanda nel secondo canale (EL2) sarà minima, poiché nelle cifre binarie di ingresso del contatore DD7 (ingressi D0 ... D3) è stata caricata la combinazione binaria "minima" "0000", che corrisponde alla intervallo di tempo massimo, contando dal momento in cui la tensione di rete passa attraverso lo zero fino al momento della commutazione del flip-flop RS DD8.3-DD8.4 in un unico stato. Pertanto, all'uscita del trigger RS DD8.3-DD8.4, verrà generato un impulso rettangolare di durata minima, corrispondente alla luminosità minima nel secondo canale. Quando il contatore DD4 raggiunge lo stato massimo (sulle uscite: "1111"), agli ingressi del contatore DD6 verrà inviata la combinazione "0000", che corrisponderà alla luminosità minima nel primo canale (EL1), e , di conseguenza, la luminosità massima nel secondo canale (EL2), poiché gli ingressi del contatore DD7 riceveranno la combinazione di codici "1111". La combinazione di codici di uscita "1111" del contatore DD4 viene decodificata da DD5 e il livello logico basso dall'uscita del suo bit più significativo "15" (pin 17) commuterà il flip-flop RS DD3.1-DD3.2 in lo stato zero opposto. Ora il livello dell'unità logica dall'uscita dell'elemento DD3.2 aprirà l'elemento DD3.4 e consentirà il passaggio degli impulsi dall'oscillatore master DD1.1-DD1.2 all'ingresso sottrattivo "-" (pin 4) di il contatore reversibile DD4. Ora la modalità di funzionamento è definita come un aumento della luminosità nel primo canale (EL1) e una diminuzione della luminosità nel secondo canale (EL2). Inoltre, il ciclo di lavoro si ripete completamente.
Costruzione e dettagli. Il controller è assemblato su un circuito stampato (Fig. 3) con dimensioni di 120x95 mm da un foglio di fibra di vetro a doppia faccia di 1,5 mm di spessore. Il dispositivo utilizza resistori del tipo MLT-0,125, MLT-2 (R14, R15), condensatori costanti del tipo K10-17 (C1, C2) e condensatori elettrolitici del tipo K50-35 (C3 ... C5); resistore di sintonia R4 - tipo SP3-38b in versione orizzontale, la variabile R2 può essere qualsiasi piccola; i transistor VT1 ... VT3 del tipo KT3102BM possono essere sostituiti con qualsiasi di questa serie, così come con la serie KT503 e altre strutture npn a bassa potenza; LED HL1…HL16 - rossi, diametro 3 mm; i diodi zener VD1 e VD3 possono essere qualsiasi a bassa potenza con una tensione di stabilizzazione di 8 ... 12 V. Gli SCR possono provenire dalle serie KU201, KU202 con gli indici "K", "L", "M", "N ". I potenti diodi FR307 sono intercambiabili con simili con una tensione operativa di almeno 400 V. Tutti i microcircuiti CMOS della serie KR1564 sono intercambiabili con i corrispondenti analoghi della serie KR1554. Per alimentare l'intero controller viene utilizzato uno stabilizzatore parametrico a basso consumo e per alimentare la parte digitale viene utilizzato uno stabilizzatore integrato di tipo KR142EN5A. L'uso di uno stabilizzatore parametrico invece di un trasformatore step-down è diventato possibile grazie al bassissimo consumo energetico dei microcircuiti CMOS della serie KR1564. La maggior parte della potenza viene consumata dai LED (circa 6 mA) e dai tiristori nei momenti di commutazione. Nella versione dell'autore, la struttura è assemblata sotto forma di una piccola casa e i LED si trovano sulle finestre in miniatura. Pertanto, il "fuoco acceso" dei LED crea l'illusione di un risveglio in casa. (La casa stessa si trovava sotto l'albero di Capodanno.) Se lo si desidera, i LED possono essere esclusi dalla progettazione. La funzionalità del circuito non si deteriorerà, ma il carico sullo stabilizzatore parametrico diminuirà leggermente. L'impostazione del controller consiste nell'impostare la frequenza dell'oscillatore principale DD2.1, resistore di regolazione DD2.2 R4 e selezionare la velocità desiderata di aumento della luminosità utilizzando un resistore variabile R2. Prima della prima accensione, il cursore del resistore R4 viene impostato in posizione centrale, quindi ruotandolo l'intervallo di modifica della luminosità delle ghirlande viene completamente coperto. Quando la resistenza di questo resistore diminuisce, la frequenza del generatore aumenta, quindi i contatori DD6 e DD7 traboccheranno in anticipo e anche la luminosità diminuirà in anticipo fino a zero. Se la resistenza R4 è eccessivamente grande, i segnali di overflow dei contatori verranno ritardati e l'intervallo di luminosità non si sovrapporrà completamente. Lo svantaggio di questo dispositivo può essere attribuito alla relativamente grande discrezione del cambiamento di luminosità, al numero di gradazioni (livelli) che è uguale al fattore di conversione dei contatori DD6, DD7. Le transizioni tra i livelli diventano particolarmente evidenti con un lungo periodo di aumento-diminuzione della luminosità. Per rendere gli eccessi di luminosità idealmente fluidi (per ottenere una bassa discrezione), è necessario accendere un altro dello stesso contatore in serie con DD6 e DD7. In questo caso è possibile ottenere una discrezione di variazione della luminosità pari a 256 livelli. Naturalmente, in questo caso è necessario aumentare la frequenza dell'oscillatore principale montato sugli elementi DD2.1, DD2.2. Con una lunghezza del cavo luminoso fino a 12 m, non è necessario installare tiristori e potenti diodi sui radiatori, poiché la potenza media per canale non supera i 65 W. Con una lunghezza maggiore del cavo della luce, la potenza di commutazione aumenterà. Di conseguenza, i tiristori devono essere installati sui radiatori e i diodi devono essere utilizzati nelle custodie metalliche. Devono anche essere installati sui radiatori. Attenzione! Il modello ha un collegamento galvanico diretto con la rete CA! Tutti gli elementi sono alimentati a 220 V. Durante l'installazione del dispositivo, è necessario utilizzare un cacciavite con impugnatura in materiale isolante. Anche la maniglia del resistore variabile R2 deve essere in materiale isolante. Autore: Odinets A.L.
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