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ENZYKLOPÄDIE DER FUNKELEKTRONIK UND ELEKTROTECHNIK Zweikanaliger Controller eines Lichtkabels vom Typ Duralight. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik
Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Beleuchtung Abstrakt. Derzeit werden Lichtkabel vom Typ „Duralight“ in verschiedenen Konfigurationen häufig für Außenwerbung, Architekturbeleuchtung, Lichtgestaltung von Brücken, Innenarchitektur und Lichtbeleuchtung verwendet. Wenn ein solches Lichtkabel mit einem einfachen digitalen Controller ergänzt wird, können bestimmte lichtdynamische Effekte durch das Schalten des Lichtkabels erzielt werden. Allgemeine Informationen. „Duralight“ ist eine flexible Schnur mit rundem (selten rechteckigem) Querschnitt aus farbigem, lichtstreuendem Kunststoff (PVC), die zum Füllen einer Girlande aus Miniaturglühbirnen oder LEDs verwendet wird. Das Lichtkabel verfügt über hohe Leistungsmerkmale: Wasserbeständigkeit, Stoßfestigkeit (hält einem Gewicht von bis zu 100 kg pro 2,5 cm² stand), Flexibilität (Drehwinkel bis zu 60 Grad), geringer Stromverbrauch, kann in einem Temperaturbereich von -30 °C betrieben werden bis + 60 Grad C; Die Leuchtdauer liegt zwischen 25000 (für die Lampe) und 100000 (für die LED-Version) Stunden. Je nach Modifikation des Glühens werden folgende Lampenserien "Duralight" unterschieden: 1. Befestigungsserie – arbeitet im Modus des kontinuierlichen Leuchtens von Glühbirnen derselben Farbe. Es stellt keine Verbindung zum Controller her. Das Kabel ist in einer bestimmten Farbe lackiert, im Inneren befinden sich gewöhnliche farblose Glühbirnen. Diese Serie wird in zwei Versionen geliefert: Mini und reguläres 2-Draht-Duralight. Farben: Blau, Weiß, Gelb, Orange, Rot, Grün. 2. Verfolgungsserie – bei Anschluss über den Controller arbeitet es im Modus der Lichtdynamik einer Farbe. Bei direkter Verbindung mit dem Netzwerk fungiert es als Befestigungsserie. Das Kabel ist in einer bestimmten Farbe lackiert, im Inneren befinden sich gewöhnliche farblose Glühbirnen. Diese Serie wird als 3-Draht-Duralight geliefert. Farben: Blau, Weiß, Gelb, Orange, Rot, Grün. 3. Chameleon-Serie – bei Anschluss über den Controller arbeitet sie im zweifarbigen Lichtdynamikmodus. Bei direkter Verbindung mit dem Netzwerk arbeitet es im Dauerleuchtmodus mit zwei Farben gleichzeitig. Die Kordel ist transparent, im Inneren wechseln sich die Glühbirnen in zwei Farben ab. Diese Serie wird als 3-Draht-Duralight geliefert. Farben: Rot-Gelb, Gelb-Grün, Rot-Grün, Rot-Blau, Grün-Gelb. 4. Multichasing-Serie – bei Anschluss über den Controller arbeitet sie im Modus mit vier Farben der Lichtdynamik: Rot, Grün, Blau, Gelb. Wenn es an das Netzwerk angeschlossen ist, arbeitet es direkt im Dauerleuchtmodus von Fragmenten in vier Farben (4 Glühbirnen derselben Farbe) gleichzeitig. Die Kordel ist transparent, im Inneren wechseln sich die Glühbirnen in vier Farben ab (vier Glühbirnen jeder Farbe). Diese Serie wird als 5-adriges „Duralight“ geliefert. Je nach aufgeführter Serie ändern sich die Schnitthäufigkeit und der Stromverbrauch von Lichtschnüren. Für die Befestigungsserie beträgt das Schnittverhältnis 1 m, für die Chamäleon- und Ziselierungsserie 2 m. für die Multichasing-Serie - 4 m. Der Stromverbrauch von „duralight“ variiert zwischen 16,38 W/m (Fixieren, Chasen, Chamäleon) und 21,6 W/m (Multichasing). Normalerweise wird ein Ende des „Duralight“-Segments über eine Adapterhülse mit einem Netzkabel verbunden, das direkt an das 220-V-Netz angeschlossen wird. Auf das andere (freie) Ende wird ein Kunststoffstecker gesteckt. Segmente aus „Duralight“ können mit einem Stecker-Stecker-Stecker miteinander verbunden und mit einer Kupplung oder einer speziellen Schrumpffolie befestigt werden. In der Version des Autors dient ein Zweikanal-Controller zur Steuerung eines 12 m langen „Duralight“-Lichtkabels vom Typ Multichasing. Rote und blaue sowie grüne und gelbe Glühbirnen sind jeweils in zwei Kanälen zusammengefasst. In diesem Fall beträgt die maximale Leistungsaufnahme etwa 260 W, d.h. 130 W für jeden Kanal. Im Gegensatz zu den im Internet verfügbaren Steuerungsdesigns gibt es bei der vorgeschlagenen Option keine Begrenzung der Betriebsdauer. In diesem Fall ist es nicht erforderlich, während des Betriebs irgendwelche Tasten zu drücken, um den Controller wieder in den ursprünglichen Zustand zu versetzen.
Arbeitsprinzip. Der elektrische Schaltplan des Reglers ist in Abb. dargestellt. 1. Der Controller enthält: zwei Mastergeneratoren auf den Elementen DD1.1, DD1.2 bzw. DD2.1, DD2.2; RS-Trigger DD3.1, DD3.2 steigende-abfallende Helligkeit; Umkehrzähler DD4 Bildung binärer Helligkeitscodes; Decoder DD5 Zählerstände DD4 und LED-Anzeigeleitung HL1-HL16; invertierende Elemente DD1.3…DD1.6 Codekombinationen Zähler DD4; Gegenformer DD6 des Phasenwinkels des ersten Kanals sowie RS-Trigger DD8.1-DD8.2 zur Steuerung von Schaltelementen (VT3, VS1); Gegenformer DD7 des Phasenwinkels des zweiten Kanals sowie RS-Trigger DD8.3-DD8.4 zur Steuerung von Schaltelementen (VT2, VS2); parametrischer Stabilisator an den Elementen VD3, VD4 ... VD7, R14, R15, C5; leistungsstarke Gleichrichterdiodenbrücke VD8…VD11.
Die Zu- und Abnahmerate der Helligkeit der Girlanden wird durch einen variablen Widerstand R2 eingestellt, der in die Zeiteinstellschaltung des Rechteckimpulsgenerators DD1.1, DD1.2 eingebunden ist. Das Gerät nutzt das sogenannte Phasenimpulsverfahren zur Steuerung des Öffnungszeitpunkts von Schaltthyristoren. Zu Beginn jeder Halbwelle der Netzspannung schließen die Thyristoren. Gleichzeitig werden die Girlanden stromlos gemacht. Ab diesem Moment beginnt der Countdown des Zeitintervalls bis zum Öffnen der Thyristoren. Je länger dieses Zeitintervall ist, desto geringer ist die Helligkeit in einem bestimmten Kanal, und umgekehrt, je kürzer das Zeitintervall vom Nulldurchgang der Netzspannung bis zum Öffnen des Thyristors, desto größer ist die Helligkeit in diesem Kanal. Dies wird durch die Zeitdiagramme in Abb. erklärt. 2. Gate-Impulse werden zu Beginn jeder Halbwelle in den Momenten gebildet, in denen die Netzspannung den Nulldurchgang durchläuft (Abb. 2b). Eine kleine Helligkeit der Girlande entspricht einer langen Einschaltzeit (t on) des Thyristors (Abb. 2c), und umgekehrt entspricht eine hohe Helligkeit einer kleinen Einschaltzeit (t on) des Thyristors ( Abb. 2d). Betrachten Sie den Betrieb des Reglers, beginnend mit dem Nulldurchgang der Netzspannung. Nehmen wir an, dass der Umkehrzähler DD4 zu diesem Anfangszeitpunkt im Summationsmodus arbeitet, d. h. der Binärcode an seinen Ausgängen 0…3 steigt. Wenn die Netzspannung Null durchläuft, schließt der Transistor VT1 und am Ausgang des DD2.3-Elements entsteht ein kurzer negativer Impuls von mehreren zehn Mikrosekunden Dauer. Dieser Impuls beeinflusst die Eingänge der voreingestellten „C“-Zähler DD6 und DD7 und erzeugt eine Aufzeichnung von Binärcodes an den Eingängen der Zähler D0 ... D3 in ihren eigenen Binärziffern. Gleichzeitig werden die RS-Flip-Flops DD8.1-DD8.2 und DD8.3-DD8.4 in den anfänglichen Nullzustand zurückgesetzt, der dem Aus-Zustand der Girlanden in beiden Kanälen entspricht. Dank der Inverter DD1.3 ... DD1.6 werden zueinander inverse Binärcodekombinationen in die Zähler DD6 und DD7 geladen. Dies bestimmt den Betrieb der beiden Kanäle im gegenphasigen Modus, d. h. Während in einem Kanal die Helligkeit zunimmt, nimmt die Helligkeit im anderen Kanal ab. Da der Umkehrzähler DD4, wie oben erläutert, im Summationsmodus arbeitet, werden in jedem Moment des Netzspannungsübergangs durch Null in seinen eigenen Binärziffern des Zählers DD6 sukzessive abnehmende Binärkombinationen geladen. Folglich nimmt die Helligkeit in diesem Kanal ab (Girlande EL1) und nimmt im zweiten Kanal zu (Girlande EL2). Um das Zeitintervall vom Nulldurchgang der Netzspannung bis zum Einschalten eines der Thyristoren zu zählen, werden an den Elementen DD2.1, DD2.2 Rechteckimpulse des Hauptoszillators verwendet. Sobald die Spannung am Ausgang der Diodenbrücke VD8 ... VD11 Null leicht überschreitet, öffnet der Transistor VT1 und schaltet das Element DD2.3 in einen Einzelzustand. Ein hoher Logikpegel vom Ausgang des Elements DD2.3 öffnet das Element DD2.4 und ermöglicht den Durchgang von Impulsen zu den Summationseingängen der Zähler DD6 und DD7. Wird die „maximale“ Binärkombination „6“ in die internen Binärziffern des Zählers DD1111 geschrieben, so führt der erste negative Impuls am Additionseingang „+“ (Pin 5) dazu, dass am Übertragungsausgang ein negativer Impuls erscheint. +CR" (Pin 12) und Setzen des RS-Flip-Flops DD8.1-DD8.2 in einen Einzelzustand. Dieser Pegel führt zum Öffnen des Transistors VT3 und danach des Thyristors VS1 und zur Zündung der Girlande im ersten Kanal (EL1). Somit wird am Ausgang des RS-Triggers DD8.1-DD8.2 ein Rechteckimpuls maximaler Dauer erzeugt, der der maximalen Helligkeit im ersten Kanal entspricht. Die Helligkeit der Girlande im zweiten Kanal (EL2) wird minimal sein, da in die Eingangsbinärziffern des Zählers DD7 (Eingänge D0 ... D3) die „minimale“ Binärkombination „0000“ geladen wurde, die dem entspricht maximales Zeitintervall, gezählt vom Moment des Nulldurchgangs der Netzspannung bis zum Moment des Umschaltens des RS-Flip-Flops DD8.3-DD8.4 in einen Einzelzustand. Somit wird am Ausgang des RS-Triggers DD8.3-DD8.4 ein Rechteckimpuls minimaler Dauer erzeugt, der der minimalen Helligkeit im zweiten Kanal entspricht. Wenn der Zähler DD4 den Maximalzustand erreicht (an den Ausgängen: „1111“), wird an die Eingänge des Zählers DD6 die Kombination „0000“ gesendet, die der minimalen Helligkeit im ersten Kanal (EL1) entspricht, und , entsprechend die maximale Helligkeit im zweiten Kanal (EL2), da die Eingänge des Zählers DD7 die Codekombination „1111“ erhalten. Die Ausgangscodekombination „1111“ des Zählers DD4 wird von DD5 dekodiert und der niedrige Logikpegel vom Ausgang seines höchstwertigen Bits „15“ (Pin 17) schaltet das RS-Flip-Flop DD3.1-DD3.2 um der entgegengesetzte Nullzustand. Nun öffnet der logische Einheitspegel vom Ausgang des Elements DD3.2 das Element DD3.4 und ermöglicht den Durchgang von Impulsen vom Hauptoszillator DD1.1-DD1.2 zum subtraktiven Eingang „-“ (Pin 4) von der Wendezähler DD4. Nun wird die Funktionsweise als Helligkeitsanstieg im ersten Kanal (EL1) und Helligkeitsabnahme im zweiten Kanal (EL2) definiert. Darüber hinaus wird der Arbeitszyklus vollständig wiederholt.
Aufbau und Details. Der Controller ist auf einer Leiterplatte (Abb. 3) mit den Maßen 120x95 mm aus doppelseitiger Glasfaserfolie mit einer Dicke von 1,5 mm montiert. Das Gerät verwendet Widerstände vom Typ MLT-0,125, MLT-2 (R14, R15), Konstantkondensatoren vom Typ K10-17 (C1, C2) und Elektrolytkondensatoren vom Typ K50-35 (C3 ... C5); Abstimmwiderstand R4 - Typ SP3-38b in horizontaler Bauform, der variable R2 kann beliebig klein sein; Transistoren VT1 ... VT3 vom Typ KT3102BM können durch jede dieser Serien sowie durch die KT503-Serie und andere NPN-Strukturen mit geringer Leistung ersetzt werden; LEDs HL1…HL16 – rot, 3 mm Durchmesser; Die Zenerdioden VD1 und VD3 können beliebige Low-Power-Dioden mit einer Stabilisierungsspannung von 8 ... 12 V sein. SCRs können aus der Serie KU201, KU202 mit den Indizes „K“, „L“, „M“, „N“ stammen ". Leistungsstarke FR307-Dioden sind mit ähnlichen Dioden mit einer Betriebsspannung von mindestens 400 V austauschbar. Alle CMOS-Mikroschaltungen der KR1564-Serie sind mit den entsprechenden Analoga der KR1554-Serie austauschbar. Für die Stromversorgung des gesamten Controllers wird ein parametrischer Stabilisator mit geringem Stromverbrauch verwendet, und für die Stromversorgung des digitalen Teils wird ein integrierter Stabilisator vom Typ KR142EN5A verwendet. Der Einsatz eines parametrischen Stabilisators anstelle eines Abwärtstransformators wurde aufgrund des sehr geringen Stromverbrauchs der CMOS-Mikroschaltungen der KR1564-Serie möglich. Der größte Teil des Stroms wird in den Schaltmomenten von LEDs (ca. 6 mA) und Thyristoren verbraucht. In der Version des Autors ist das Design in Form eines kleinen Hauses aufgebaut und die LEDs befinden sich an den Miniaturfenstern. So erzeugt das „Lauffeuer“ der LEDs die Illusion von Belebung im Haus. (Das Haus selbst befand sich unter dem Neujahrsbaum.) Auf Wunsch können LEDs von der Gestaltung ausgeschlossen werden. Die Funktionalität der Schaltung wird dadurch nicht beeinträchtigt, die Belastung des parametrischen Stabilisators nimmt jedoch leicht ab. Die Einstellung des Controllers besteht darin, die Frequenz des Master-Oszillators DD2.1, DD2.2, den Trimmwiderstand R4 einzustellen und die gewünschte Helligkeitsanstiegsrate mithilfe eines variablen Widerstands R2 auszuwählen. Vor dem ersten Einschalten wird der Schieberegler des Widerstands R4 in die Mittelstellung gebracht und durch Drehen wird der Helligkeitsänderungsbereich der Girlanden vollständig abgedeckt. Wenn der Widerstandswert dieses Widerstands abnimmt, erhöht sich die Frequenz des Generators, daher laufen die Zähler DD6 und DD7 vorzeitig über und die Helligkeit sinkt ebenfalls vorzeitig auf Null. Ist der Widerstand R4 zu groß, werden die Überlaufsignale der Zähler verzögert und der Helligkeitsbereich überlappt nicht vollständig. Der Nachteil dieses Geräts ist auf die relativ große Diskretheit der Helligkeitsänderung zurückzuführen, deren Anzahl der Abstufungen (Stufen) dem Umrechnungsfaktor der Zähler DD6, DD7 entspricht. Übergänge zwischen den Ebenen machen sich besonders deutlich bemerkbar, wenn die Helligkeit über einen längeren Zeitraum zunimmt und abnimmt. Um die Helligkeitsüberläufe ideal glatt zu machen (um eine geringe Diskretion zu erreichen), ist es notwendig, einen weiteren gleichen Zähler in Reihe mit DD6 und DD7 einzuschalten. In diesem Fall ist es möglich, eine diskrete Helligkeitsänderung von 256 Stufen zu erreichen. In diesem Fall ist es natürlich notwendig, die Frequenz des auf den Elementen DD2.1, DD2.2 aufgebauten Master-Oszillators zu erhöhen. Bei einer Lichtkabellänge von bis zu 12 m ist die Installation von Thyristoren und leistungsstarken Dioden an Strahlern nicht erforderlich, da die durchschnittliche Leistung pro Kanal 65 W nicht überschreitet. Mit einer längeren Länge des Lichtkabels erhöht sich die Schaltleistung. Dementsprechend müssen Thyristoren an Heizkörpern installiert werden und Dioden sollten in Metallgehäusen verwendet werden. Sie müssen auch an Heizkörpern installiert werden. Aufmerksamkeit! Die Ausführung verfügt über eine direkte galvanische Verbindung mit dem Wechselstromnetz! Alle Elemente werden mit 220 V betrieben. Beim Aufstellen des Gerätes müssen Sie einen Schraubendreher mit einem Griff aus Isoliermaterial verwenden. Der Griff des variablen Widerstands R2 muss ebenfalls aus isolierendem Material bestehen. Autor: Odinets A.L.
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