Введение

Наверное, нет на свете человека, который не был бы знаком со светодинамической установкой (СДУ). Просто не многие придают значение, что это такое, а между тем самая простая светодинамическая установка – это новогодняя гирлянда, мигающая по заданному циклу. Кто не помнит школьных дискотек с мигающей светомузыкой? Мигающая иллюминация ночного города, так же относится к светодинамическим установкам.

Светодинамические установки нашли самое широкое применение в оформлении банкетных залов, дискотек, рекламных щитов, подсветках зданий и во многих других местах жизнедеятельности человека. Но практически все светодинамические установки прошлого поколения имели один недостаток – применение в качестве светящегося элемента ламп накаливания. А это, как известно – большие финансовые расходы.

Но с появлением светодиодов и светодиодных матриц с большой яркостью свечения, все кардинально изменилось. Благодаря быстродействию светодиодов удалось получить большое количество световых эффектов, которых добиться с лампами накаливания просто невозможно. И, конечно, немаловажный фактор – экономичность светодиодных установок, как по потребляемой электроэнергии, так и по долговечности. Ресурс свечения светодиода достигает до 100 тыс. часов непрерывного свечения.

Для управления такой светодинамической установкой могут использоваться три варианта управления:

Первый вариант – простая логика с жесткой привязкой к световому эффекту, например – «бегущие огни».

Второй вариант – управление, собранное на интегральных микросхемах с применением ПЗУ, достоинство этого варианта в большом количестве программируемых световых эффектов.

Третий вариант – применение микроконтроллера, где можно задать алгоритм работы СДУ – смена световых эффектов в цикличном порядке или в хаотическом, смена или отключение каналов и др.

Подключается СДУ к сети 220 В, 50Гц. Имеет защиту от короткого замыкания канала управления и защиту от перенапряжения. Потребляемая мощность таких установок не превышает 200 Вт. Эксплуатируется в широких температурных режимах – от +40 до -60 градусов. Может применяться и в комплексе с уличным освещением. В этом случае первичное управление (включение) происходит от фотореле или реле времени автоматики уличного освещения. В местах совместных установок СДУ с уличным освещением желательно уменьшить количество фонарей. Это позволит получить наилучший эффект визуального восприятия светового эффекта СДУ.

1 Анализ схемы электрической принципиальной устройства

Предлагаемый вариант переключателей реализуют эффект бегущих огней с помощью трёх и четырёх гирлянд. В отличие от большинства подобных конструкций, их переключение синхронизировано с сетью. Другая полезная особенность — тринисторы, коммутирующие гирлянды, включены по схеме с общим анодом. Это позволяет устанавливать их без взаимной изоляции на общий теплоотвод. Полная мощность нагрузки в каждом канале может достигать 1000 ВА.

Для питания низковольтной части устройства используется выпрямленное диодным мостом VD4 сетевое напряжение. Стабилитрон VD2, сглаживающий конденсатор С2 и гасящий избыток напряжения, резистор R1 образуют источник постоянного напряжения -7,5 В.

На элементах DD1.1—DD1.3 выполнен синхронизированный с сетью генератор прямоугольных импульсов, частоту следования которых устанавливают подстроечным резистором R4. Диод VD1 выполняет защитную функцию, ограничивая напряжение отрицательной полярности на входе 6 элемента DD1.2. Высокий логический уровень на этом входе разрешает формирование нарастающего перепада импульса на выходе элемента DD1.3. В результате тактовые импульсы на счётные входы триггеров DD2.1, DD2.2 поступают в моменты, когда мгновенное значение напряжения на выходе моста VD4 не превышает приблизительно 4,2 В.

Логические значения уровней на выходах триггеров (выводах 1 и 12 микросхемы DD2) сменяются в следующем порядке: 01,10 и 11. В первом из этих состояний включена лампа EL1, во втором — EL3, в третьем — EL2. Последнее обеспечено логическим узлом на диоде VD3, резисторе R5 и элементе DD1.4. Уровень на выходе этого элемента становится низким лишь при одновременном наличии высокого уровня на выходах обоих триггеров.

Таким образом, в любой момент времени включена только одна из гирлянд. Узлы управления тринисторами VS1 — VS3 выполнены на высоковольтных транзисторах VT1 —VT3, которые открываются при низких логических уровнях сигналов, подаваемых на их базы. Открытый транзистор соединяет управляющий электрод тринистора с его анодом, что приводит к открыванию тринистора. Такой способ управления прост, экономичен и некритичен к характеру нагрузки.

Конденсаторы СЗ—С5 предотвращают броски коллекторного тока транзисторов в момент включения устройства в сеть. Иначе в момент этого броска тринисторы открываются, вызывая короткую вспышку ламп, что приводит к сокращению срока службы транзисторов и тринисторов.

Резисторы R9—R11 выравнивают потенциалы управляющих электродов и катодов, закрытых тринисторов, предотвращая их самопроизвольное открывание. Конденсатор С6 подавляет импульсные помехи, поступающие из сети.