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無線電子工学および電気工学の百科事典 デュラライトタイプのライトコードのXNUMXチャンネルコントローラー。 無線エレクトロニクスと電気工学の百科事典
アブストラクト。 現在、屋外広告、建築照明、橋梁の照明設計、インテリアデザイン、照明照明などに、さまざまな構成の「デュラライト」タイプのライトコードが広く使用されています。 このようなライトコードに単純なデジタルコントローラを追加すると、ライトコードの切り替えによる特定の光動的効果が得られます。 一般情報。 「デュラライト」は、着色された光拡散プラスチック (PVC) で作られた円形 (まれに長方形) 断面の柔軟なコードで、豆電球や LED のガーランドを満たすために使用されます。 ライトコードは、耐水性、耐衝撃性 (100 平方センチメートルあたり 2,5 kg までの重量に耐える)、柔軟性 (回転角度 60 度まで)、低消費電力、-30 度の温度範囲で動作可能という高性能特性を備えています。 +60℃まで。 グロー リソースは 25000 (ランプの場合) ～ 100000 (LED バージョンの場合) 時間です。 グローの変更に応じて、次の一連のランプ「デュラライト」が区別されます。 1. シリーズの固定 - 同じ色の電球の連続発光モードで動作します。 コントローラーには接続されません。 コードは特定の色に塗装されており、内部には通常の無色の白熱電球が入っています。 このシリーズには、ミニと通常の 2 線デュラライトの XNUMX つのバージョンが用意されています。 色: 青、白、黄、オレンジ、赤、緑。 2. Chasing シリーズ - コントローラー経由で接続すると、3 色のライト ダイナミクス モードで動作します。 ネットワークに直接接続すると固定シリーズとして機能します。 コードは特定の色に塗装されており、内部には通常の無色の白熱電球が入っています。 このシリーズは XNUMX 線デュラライトとして供給されます。 色: 青、白、黄、オレンジ、赤、緑。 3. Chameleon シリーズ - コントローラー経由で接続すると、3 色のライト ダイナミクス モードで動作します。 ネットワークに直接接続すると、同時に XNUMX 色の常時点灯モードで動作します。 コードは透明で、中にXNUMX色の電球が交互に入っています。 このシリーズは XNUMX 線式「duralight」として供給されます。 色: 赤-黄、黄-緑、赤-緑、赤-青、緑-黄。 4. マルチチェイシング シリーズ - コントローラー経由で接続すると、赤、緑、青、黄の 4 色の光のダイナミクス モードで動作します。 ネットワークに接続すると、5 色のフラグメント (同じ色の XNUMX つの電球) の定常点灯モードで同時に動作します。 コードは透明で、中にXNUMX色の電球が交互に入っています(各色XNUMX個)。 このシリーズは XNUMX 線式「duralight」として供給されます。 記載のシリーズによりライトコードの切断回数や消費電力が変わります。 固定シリーズの切断率は1m、カメレオンおよび追跡シリーズの場合は2m、 マルチチェイスシリーズの場合-4m。 「duralight」の消費電力は、16,38 W/m (固定、追跡、カメレオン) から 21,6 W/m (マルチ追跡) まで変化します。 通常、「duralight」セグメントの一端は、220 V ネットワークに直接接続されるアダプター スリーブを使用して電源コードに接続され、もう一方の (自由な) 端にはプラスチックのプラグが取り付けられます。 「duralight」のセグメントは、オス-オスコネクタで相互に接続し、カップリングまたは特殊な熱収縮フィルムで固定できます。 筆者のバージョンでは、長さ12mのマルチチェイシングタイプの「デュラライト」ライトコードを制御するために、赤と青、緑と黄色の電球をそれぞれ260つのチャネルにまとめた130チャネルコントローラを使用しています。 この場合、最大消費電力は約XNUMXWとなります。 各チャンネルあたり XNUMX W。 インターネットで入手可能なコントローラーの設計とは異なり、提案されたオプションには動作時間の制限がありません。 この場合、操作中にボタンを押す必要はなく、コントローラーは元の状態に戻ります。
どのように動作します。 コントローラの電気回路図を図に示します。 1. コントローラーには、要素 DD1.1、DD1.2 および DD2.1、DD2.2 上の 3.1 つのマスター ジェネレーターがそれぞれ含まれます。 RS トリガー DD3.2、DD4 の明るさの増減。 可逆カウンタ DD5 輝度のバイナリ コードの形成。 デコーダ DD4 カウンタ状態 DD1 および LED 表示ライン HL16 ～ HL1.3。 反転要素 DD1.6…DD4 コード組み合わせカウンタ DD6。 第 8.1 チャネルの位相角のカウンタシェーパ DD8.2、およびスイッチング素子 (VT3、VS1) を制御するための RS トリガ DD7 ～ DD8.3。 第 8.4 チャネルの位相角のカウンタシェーパ DD2、およびスイッチング素子 (VT2、VS3) を制御するための RS トリガ DD4 ～ DD7。 要素 VD14、VD15 ... VD5、R8、R11、CXNUMX のパラメトリック スタビライザー。 強力な整流ダイオードブリッジ VDXNUMX…VDXNUMX。
ガーランドの明るさの増減率は、方形パルス発生器DD2、DD1.1の時間設定回路に含まれる可変抵抗器R1.2によって設定される。 このデバイスは、いわゆる位相パルス法を使用して、スイッチング サイリスタの開放モーメントを制御します。 主電源電圧の各半サイクルの開始時に、サイリスタが閉じます。 同時に、花輪の電源が切られます。 この瞬間から、サイリスタが開くまでの時間間隔のカウントダウンが始まります。 この時間間隔が長いほど、特定のチャンネルの輝度は低くなり、逆に、主電源電圧がゼロを通過した瞬間からサイリスタが開く瞬間までの時間間隔が短いほど、このチャンネルの輝度は高くなります。 これは、図に示す時間図で説明されます。 2. ゲートパルスは、各半サイクルの開始時、主電源電圧がゼロを通過する瞬間に形成されます (図 2b)。 ガーランドの小さな輝度はサイリスタの長いターンオン時間 (t on) に対応し (図 2c)、逆も同様で、高い輝度はサイリスタの短いターンオン時間 (t on) に対応します。図2d）。 主電源電圧がゼロを通過した瞬間から数えて、コントローラーの動作を考えてみましょう。 この最初の時点で、可逆カウンタ DD4 が加算モードで動作すると仮定します。 出力 0 ～ 3 のバイナリ コードは増加しています。 主電源電圧がゼロを通過すると、トランジスタ VT1 が閉じ、数十マイクロ秒続く短い負のパルスが DD2.3 素子の出力で形成されます。 このパルスは入力プリセット「C」カウンタ DD6 および DD7 に影響を与え、カウンタ D0 ～ D3 の入力に独自の 8.1 進数でバイナリ コードの記録を生成します。 同時に、RS フリップフロップ DD8.2 ～ DD8.3 および DD8.4 ～ DD1.3 は、両方のチャネルのガーランドのオフ状態に対応する初期のゼロ状態にリセットされます。 インバータ DD1.6 ... DD6 のおかげで、相互に反転したバイナリ コードの組み合わせがカウンタ DD7 と DDXNUMX にロードされます。 これは、逆位相モードでの XNUMX つのチャネルの動作を決定します。 一方のチャンネルでは輝度が増加し、もう一方のチャンネルでは輝度が減少します。 可逆カウンタ DD4 は、上述したように加算モードで動作するため、ネットワーク電圧がゼロに遷移する各瞬間にカウンタ DD6 の独自の 1 進数で動作し、連続的に減少する 2 進数の組み合わせがロードされます。 その結果、このチャネルの明るさは減少し (ガーランド ELXNUMX)、XNUMX 番目のチャネル (ガーランド ELXNUMX) では増加します。 電源電圧がゼロを通過した瞬間からサイリスタの 2.1 つがオンになる瞬間までの時間間隔をカウントするには、マスターオシレータの矩形パルスが要素 DD2.2、DD8 で使用されます。 ダイオードブリッジ VD11 ... VD1 の出力の電圧がゼロをわずかに超えるとすぐに、トランジスタ VT2.3 が開き、素子 DD2.3 が単一状態に切り替わります。 要素ＤＤ２．３の出力からの高論理レベルは、要素ＤＤ２．４を開き、カウンタＤＤ６およびＤＤ７の加算入力へのパルスの通過を可能にする。 「最大」の 2.4 進数の組み合わせ「6」がカウンタ DD7 の内部 6 進数に書き込まれる場合、加算入力「+」（ピン 1111）の最初の負のパルスにより、転送出力に負のパルスが現れます。 +CR" (ピン 5) を入力し、RS フリップフロップ DD12 ～ DD8.1 をシングル ステートに設定します。 このレベルにより、トランジスタ VT8.2 が開き、その後、サイリスタ VS3 が開き、最初のチャネル (EL1) のガーランドが点火します。 したがって、RS トリガー DD1 ～ DD8.1 の出力では、最初のチャンネルの最大輝度に対応する最大持続時間の矩形パルスが生成されます。 2 番目のチャネル (EL7) のガーランドの明るさは最小限になります。これは、「最小」バイナリの組み合わせ「0」がカウンタ DD3 (入力 D0000 ... D8.3) の入力 8.4 進数にロードされているためです。最大時間間隔。主電源電圧がゼロを通過した瞬間から、RS フリップフロップ DD8.3 ～ DD8.4 が単一状態に切り替わる瞬間までカウントされます。 したがって、RS トリガ DDXNUMX ～ DDXNUMX の出力では、XNUMX 番目のチャネルの最小輝度に対応する最小持続時間の矩形パルスが生成されます。 カウンタ DD4 が最大状態 (出力: "1111") に達すると、組み合わせ "6" がカウンタ DD0000 の入力に送信され、これは最初のチャンネル (EL1) の最小輝度に対応します。したがって、カウンタDD2の入力はコードの組み合わせ「7」を受信するため、第1111のチャネル(EL1111)の最大輝度になります。 カウンタ DD4 の出力コードの組み合わせ「5」は DD15 によってデコードされ、その最上位ビット「17」（ピン 3.1）の出力からの低論理レベルによって RS フリップフロップ DD3.2 ～ DD3.2 が次のように切り替わります。逆のゼロ状態。 ここで、要素 DD3.4 の出力からの論理ユニット レベルにより要素 DD1.1 が開き、マスター オシレータ DD1.2 ～ DD4 から減算入力「-」 (ピン 4) へのパルスの通過が可能になります。可逆カウンタDD1。 ここで、動作モードは、最初のチャネル (EL2) の輝度の増加と XNUMX 番目のチャネル (ELXNUMX) の輝度の減少として定義されます。 さらに、作業サイクルは完全に繰り返されます。
構造と詳細。 コントローラーは、厚さ 3 mm の両面フォイル グラスファイバーからなる 120 x 95 mm の寸法のプリント基板 (図 1,5) 上に組み立てられます。 このデバイスは、MLT-0,125、MLT-2 タイプの抵抗器 (R14、R15)、K10-17 タイプの定コンデンサ (C1、C2)、および K50-35 タイプの電解コンデンサ (C3 ... C5) を使用します。 調整抵抗 R4 - 水平設計の SP3-38b 型、変数 R2 は任意の小さい値にすることができます。 KT1BM タイプのトランジスタ VT3 ... VT3102 は、このシリーズのいずれか、KT503 シリーズおよび他の低電力 npn 構造と置き換えることができます。 LED HL1…HL16 - 赤、直径 3 mm。 ツェナー ダイオード VD1 および VD3 は、安定化電圧 8 ～ 12 V の低電力ダイオードを使用できます。SCR は、インデックス「K」、「L」、「M」、「N」の KU201、KU202 シリーズから選択できます。 」。 強力な FR307 ダイオードは、動作電圧が少なくとも 400 V の同様のダイオードと互換性があります。KR1564 シリーズのすべての CMOS マイクロ回路は、KR1554 シリーズの対応するアナログと互換性があります。 低電力パラメトリックスタビライザはコントローラ全体への電力供給に使用され、KR142EN5A タイプの統合スタビライザはデジタル部分への電力供給に使用されます。 KR1564 シリーズの CMOS マイクロ回路の消費電力が非常に低いため、降圧トランスの代わりにパラメトリック スタビライザーの使用が可能になりました。 電力のほとんどはスイッチング時に LED (約 6 mA) とサイリスタによって消費されます。 著者のバージョンでは、デザインは小さな家の形で組み立てられており、LED は小さな窓に配置されています。 このようにして、LED の「走る火」が家の中に復活のような錯覚を生み出します。 （家自体は新年のツリーの下にありました。）必要に応じて、LEDを設計から除外することもできます。 回路の機能は低下しませんが、パラメトリックスタビライザーの負荷はわずかに減少します。 コントローラの設定は、マスターオシレータ DD2.1、DD2.2 トリマ抵抗 R4 の周波数を設定し、可変抵抗 R2 を使用して希望の輝度増加率を選択することです。 初めて電源を入れる前に、抵抗器 R4 のスライダーを中間の位置に設定し、それを回すとガーランドの明るさの変更範囲が完全にカバーされます。 この抵抗器の抵抗値が減少すると、発生器の周波数が増加するため、カウンタ DD6 と DD7 が事前にオーバーフローし、輝度も事前にゼロに低下します。 抵抗 R4 が大きすぎると、カウンタのオーバーフロー信号が遅れ、輝度範囲が完全に重なりません。 このデバイスの欠点は、明るさの変化の比較的大きな離散性、つまりカウンタ DD6、DD7 の変換係数に等しい階調 (レベル) の数に起因すると考えられます。 レベル間の移行は、明るさが長期間にわたって増減する場合に特に顕著になります。 明るさのオーバーフローを理想的に滑らかにする (低い離散性を実現する) には、DD6 および DD7 と直列に同じカウンターをもう 256 つオンにする必要があります。 この場合、２５６段階に相当する輝度変化の離散性を実現することができる。 当然のことながら、この場合、素子DD2.1、DD2.2に組み込まれるマスターオシレータの周波数を上げる必要がある。 照明コードの長さが最大 12 m であるため、チャンネルあたりの平均電力が 65 W を超えないため、ラジエーターにサイリスタや強力なダイオードを取り付ける必要がありません。 ライトコードが長くなると、スイッチング電力が増加します。 したがって、サイリスタはラジエーターに取り付ける必要があり、ダイオードは金属ケースに使用する必要があります。 ラジエーターにも取り付ける必要があります。 注意！ この設計では、AC 主電源と直接ガルバニック接続が行われます。 すべての要素には 220 V が供給されます。デバイスをセットアップするときは、絶縁材料でできたハンドルが付いたドライバーを使用する必要があります。 可変抵抗器 R2 のハンドルも絶縁材料で作る必要があります。 著者: Odinets A.L.
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