Controlador de dois canais de um cabo de luz do tipo Duralight. Enciclopédia de rádio eletrônica e engenharia elétrica

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Abstrato. Atualmente, para publicidade externa, iluminação arquitetônica, projeto de iluminação de pontes, design de interiores e iluminação, são amplamente utilizados cabos de luz do tipo "duralight" em várias configurações. Se tal cabo de luz for complementado com um controlador digital simples, podem ser obtidos certos efeitos dinâmicos de luz da troca do cabo de luz.

Informações gerais. "Duralight" é um cordão flexível de seção redonda (raramente retangular) feito de plástico difusor de luz colorido (PVC), que é usado para preencher uma guirlanda de lâmpadas em miniatura ou LEDs. O cabo de luz possui características de alto desempenho: resistência à água, resistência ao choque (suporta peso de até 100 kg por 2,5 cm60), flexibilidade (ângulo de rotação de até 30 graus), baixo consumo de energia, pode operar em uma faixa de temperatura de -60 a + 25000 graus C; o recurso de brilho é de 100000 (para lâmpada) a XNUMX (para versão LED) horas.

De acordo com a modificação do brilho, distinguem-se as seguintes séries de lâmpadas "duralight":

1. Série de fixação - funciona no modo de brilho contínuo de lâmpadas da mesma cor. Ele não se conecta ao controlador. O cordão é pintado em uma determinada cor, dentro há lâmpadas incandescentes incolores comuns. Esta série é fornecida em duas versões: duralight mini e regular de 2 fios. Cores: azul, branco, amarelo, laranja, vermelho, verde.

2. Série Chasing - quando conectado via controlador, funciona no modo de dinâmica de luz de uma cor. Quando conectado diretamente à rede, funciona como uma série de fixação. O cordão é pintado em uma determinada cor, dentro há lâmpadas incandescentes incolores comuns. Esta série é fornecida como duralight de 3 fios. Cores: azul, branco, amarelo, laranja, vermelho, verde.

3. Série Chameleon - quando conectado através do controlador, funciona no modo de dinâmica de luz de duas cores. Quando conectado diretamente à rede, funciona no modo de brilho constante de duas cores ao mesmo tempo. O cordão é transparente, as lâmpadas de duas cores se alternam por dentro. Esta série é fornecida como um "duralight" de 3 fios. Cores: vermelho-amarelo, amarelo-verde, vermelho-verde, vermelho-azul, verde-amarelo.

4. Série Multichasing - quando conectado via controlador, funciona no modo de quatro cores de dinâmica de luz: vermelho, verde, azul, amarelo. Quando conectado à rede, funciona diretamente no modo de brilho constante de fragmentos de quatro cores (4 lâmpadas da mesma cor) ao mesmo tempo. O cordão é transparente, os bulbos de quatro cores se alternam por dentro (quatro bulbos de cada cor). Esta série é fornecida como um "duralight" de 5 fios.

De acordo com as séries listadas, a multiplicidade de corte e o consumo de energia dos cabos de luz mudam.

Para a série de fixação, a taxa de corte é de 1 m, para o camaleão e a série de perseguição - 2 m, para a série multichasing - 4 m.

O consumo de energia do "duralight" varia de 16,38 W/m (fixação, perseguição, camaleão) a 21,6 W/m (multichasing).

Normalmente, uma extremidade do segmento "duralight" é conectada a um cabo de alimentação usando uma manga adaptadora, que é conectada diretamente à rede de 220 V. Um plugue de plástico é colocado na outra extremidade (livre). Segmentos de "duralight" podem ser conectados uns aos outros com um conector macho-macho e fixados com um acoplamento ou filme termorretrátil especial.

Na versão do autor, um controlador de dois canais é usado para controlar um fio de luz "duralight" do tipo multichasing de 12 m de comprimento, onde as lâmpadas vermelha e azul, verde e amarela são agrupadas em dois canais, respectivamente. Nesse caso, o consumo máximo de energia é de cerca de 260 W, ou seja, 130 W para cada canal.

Ao contrário dos projetos de controladores disponíveis na Internet, a opção proposta não possui limitação quanto à duração do tempo de operação. Nesse caso, não há necessidade de pressionar nenhum botão durante a operação para retornar o controlador ao seu estado original.

(clique para ampliar)

Como funciona. O diagrama do circuito elétrico do controlador é mostrado na fig. 1. O controlador contém: dois geradores master nos elementos DD1.1, DD1.2 e DD2.1, DD2.2, respectivamente; RS-trigger DD3.1, DD3.2 aumentando-diminuindo o brilho; contador reversível DD4 formação de códigos binários de brilho; decodificador DD5 contador indica DD4 e linha de indicação de LED HL1-HL16; inversor de elementos DD1.3…DD1.6 contador de combinações de códigos DD4; contador-formador DD6 do ângulo de fase do primeiro canal, bem como RS-trigger DD8.1-DD8.2 para controlar elementos de comutação (VT3, VS1); DD7 contra-formador do ângulo de fase do segundo canal, bem como gatilho RS DD8.3-DD8.4 para controlar elementos de comutação (VT2, VS2); estabilizador paramétrico nos elementos VD3, VD4 ... VD7, R14, R15, C5; poderosa ponte de diodo retificador VD8…VD11.

A taxa de aumento-diminuição no brilho das guirlandas é definida por um resistor variável R2, que está incluído no circuito de ajuste de tempo do gerador de pulso retangular DD1.1, DD1.2. O dispositivo usa o chamado método de pulso de fase para controlar o momento de abertura dos tiristores de comutação. No início de cada meio ciclo da tensão de rede, os tiristores fecham. Ao mesmo tempo, as guirlandas são desenergizadas. A partir deste momento inicia-se a contagem regressiva do intervalo de tempo até a abertura dos tiristores. Quanto maior esse intervalo de tempo, menor o brilho em um determinado canal e, inversamente, quanto menor o intervalo de tempo desde o momento em que a tensão da rede passa por zero até o momento em que o tiristor abre, maior o brilho nesse canal.

Isso é explicado pelos diagramas de tempo mostrados na Fig. 2. Os pulsos de disparo são formados no início de cada meio ciclo nos momentos em que a tensão de rede passa por zero (Fig. 2b). Um pequeno brilho da guirlanda corresponde a um longo tempo de ativação (t on) do tiristor (Fig. 2c), e vice-versa, um alto brilho corresponde a um pequeno tempo de ativação (t on) do tiristor ( Fig. 2d).

Considere o funcionamento do controlador, contando a partir do momento em que a tensão da rede passa por zero. Suponhamos que neste instante inicial o contador reversível DD4 opere no modo somatório, ou seja, o código binário em suas saídas 0…3 está aumentando. Quando a tensão de rede passa por zero, o transistor VT1 fecha e um curto pulso negativo com duração de várias dezenas de microssegundos é formado na saída do elemento DD2.3. Influenciando as entradas predefinidas "C" contadores DD6 e DD7 este pulso produz um registro de códigos binários nas entradas dos contadores D0 ... D3 em seus próprios dígitos binários. Ao mesmo tempo, os flip-flops RS DD8.1-DD8.2 e DD8.3-DD8.4 são redefinidos para o estado zero inicial, que corresponde ao estado desligado das guirlandas em ambos os canais. Graças aos inversores DD1.3 ... DD1.6, combinações de códigos binários mutuamente inversos são carregadas nos contadores DD6 e DD7. Isso determina a operação dos dois canais no modo antifase, ou seja, enquanto em um canal o brilho aumenta, no outro canal o brilho diminui.

Uma vez que o contador reversível DD4 opera no modo de soma, como discutido acima, em seus próprios dígitos binários do contador DD6 em cada momento da transição de tensão de rede para zero, combinações binárias sucessivamente decrescentes são carregadas. Consequentemente, o brilho neste canal diminui (guirlanda EL1) e aumenta no segundo canal (guirlanda EL2).

Para contar o intervalo de tempo desde o momento em que a tensão da rede passa por zero até o momento em que um dos tiristores é ligado, pulsos retangulares do oscilador mestre são usados ​​nos elementos DD2.1, DD2.2. Assim que a tensão na saída da ponte de diodos VD8 ... VD11 excede ligeiramente zero, o transistor VT1 abre e muda o elemento DD2.3 para um único estado. Um nível lógico alto da saída do elemento DD2.3 abrirá o elemento DD2.4 e permitirá a passagem de pulsos para as entradas somadoras dos contadores DD6 e DD7. Se a combinação binária "máxima" "6" for escrita nos dígitos binários internos do contador DD1111, o primeiro pulso negativo na entrada de adição "+" (pino 5) fará com que um pulso negativo apareça na saída de transferência " +CR" (pino 12) e configurando o flip-flop RS DD8.1-DD8.2 para um único estado. Este nível levará à abertura do transistor VT3 e, após ele, do tiristor VS1 e à ignição da guirlanda no primeiro canal (EL1). Assim, na saída do RS-trigger DD8.1-DD8.2, será gerado um pulso retangular de duração máxima, correspondente ao brilho máximo no primeiro canal.

O brilho da guirlanda no segundo canal (EL2) será mínimo, pois a combinação binária "mínima" "7" foi carregada nos dígitos binários de entrada do contador DD0 (entradas D3 ... D0000), que corresponde ao intervalo de tempo máximo, contando desde o momento em que a tensão de rede passa por zero até o momento de comutar o flip-flop RS DD8.3-DD8.4 para um único estado. Assim, na saída do RS-trigger DD8.3-DD8.4, será gerado um pulso retangular de duração mínima, correspondente ao brilho mínimo no segundo canal.

Quando o contador DD4 atingir o estado máximo (nas saídas: "1111"), a combinação "6" será enviada para as entradas do contador DD0000, que corresponderá ao brilho mínimo no primeiro canal (EL1), e , portanto, o brilho máximo no segundo canal (EL2), pois as entradas do contador DD7 receberão a combinação de código "1111". A combinação de código de saída "1111" do contador DD4 é decodificada por DD5 e o nível lógico baixo da saída de seu bit mais significativo "15" (pino 17) irá comutar o flip-flop RS DD3.1-DD3.2 para o estado zero oposto. Agora o nível da unidade lógica da saída do elemento DD3.2 abrirá o elemento DD3.4 e permitirá a passagem de pulsos do oscilador mestre DD1.1-DD1.2 para a entrada subtrativa "-" (pino 4) do o contador reversível DD4. Agora o modo de operação é definido como aumento de brilho no primeiro canal (EL1) e diminuição do brilho no segundo canal (EL2). Além disso, o ciclo de trabalho é completamente repetido.

Construção e detalhes. O controlador é montado em uma placa de circuito impresso (Fig. 3) com dimensões de 120x95 mm de fibra de vidro dupla face de 1,5 mm de espessura. O dispositivo usa resistores do tipo MLT-0,125, MLT-2 (R14, R15), capacitores constantes do tipo K10-17 (C1, C2) e capacitores eletrolíticos do tipo K50-35 (C3 ... C5); resistor de ajuste R4 - tipo SP3-38b em design horizontal, a variável R2 pode ser pequena; os transistores VT1 ... VT3 do tipo KT3102BM podem ser substituídos por qualquer uma desta série, bem como a série KT503 e outras estruturas npn de baixa potência; LEDs HL1…HL16 - vermelho, 3 mm de diâmetro; os diodos zener VD1 e VD3 podem ser quaisquer de baixa potência com uma tensão de estabilização de 8 ... 12 V. Os SCRs podem ser das séries KU201, KU202 com os índices "K", "L", "M", "N ". Os poderosos diodos FR307 são intercambiáveis ​​com outros semelhantes com uma tensão operacional de pelo menos 400 V. Todos os microcircuitos CMOS da série KR1564 são intercambiáveis ​​com os análogos correspondentes da série KR1554.

Um estabilizador paramétrico de baixa potência é usado para alimentar todo o controlador e um estabilizador integrado do tipo KR142EN5A é usado para alimentar a parte digital. O uso de um estabilizador paramétrico em vez de um transformador abaixador tornou-se possível devido ao baixíssimo consumo de energia dos microcircuitos CMOS da série KR1564. A maior parte da energia é consumida por LEDs (cerca de 6 mA) e tiristores nos momentos de comutação. Na versão do autor, o projeto é montado na forma de uma casinha, e os LEDs estão localizados nas janelas em miniatura. Assim, o "fogo contínuo" dos LEDs cria a ilusão de renascimento na casa. (A própria casa estava localizada sob a árvore do Ano Novo.) Se desejado, os LEDs podem ser excluídos do projeto. A funcionalidade do circuito não se deteriorará, mas a carga no estabilizador paramétrico diminuirá ligeiramente.

Definir o controlador é definir a frequência do oscilador mestre DD2.1, resistor trimmer DD2.2 R4 e selecionar a taxa desejada de aumento de brilho usando um resistor variável R2. Antes de ligar pela primeira vez, o controle deslizante do resistor R4 é colocado na posição intermediária e, ao girá-lo, o intervalo de alteração do brilho das guirlandas é totalmente coberto. Quando a resistência desse resistor diminui, a frequência do gerador aumenta, portanto, os contadores DD6 e DD7 irão transbordar antes do tempo, e o brilho também diminuirá para zero antes do tempo. Se a resistência R4 for excessivamente grande, os sinais de estouro dos contadores serão atrasados ​​e a faixa de brilho não se sobreporá completamente.

A desvantagem deste dispositivo pode ser atribuída à discrição relativamente grande da mudança de brilho, o número de gradações (níveis) que é igual ao fator de conversão dos contadores DD6, DD7. As transições entre os níveis tornam-se especialmente perceptíveis com um longo período de aumento e diminuição do brilho. Para tornar os estouros de brilho idealmente suaves (para obter baixa discrição), é necessário ligar mais um do mesmo contador em série com DD6 e DD7. Neste caso, é possível atingir uma discrepância de mudança de brilho igual a 256 níveis. Naturalmente, neste caso, é necessário aumentar a frequência do oscilador mestre montado nos elementos DD2.1, DD2.2.

Com um comprimento de cabo de luz de até 12 m, não há necessidade de instalar tiristores e diodos potentes em radiadores, pois a potência média por canal não ultrapassa 65 W. Com um comprimento maior do cabo de luz, a potência de comutação aumentará. Conseqüentemente, os tiristores devem ser instalados nos radiadores e os diodos devem ser usados ​​​​em caixas de metal. Eles também precisam ser instalados em radiadores.

Atenção! O design tem uma conexão galvânica direta com a rede CA! Todos os elementos são alimentados por 220 V. Ao configurar o dispositivo, você deve usar uma chave de fenda com cabo de material isolante. A alça do resistor variável R2 também deve ser feita de material isolante.

Autor: Odinets A.L.

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