Диммер - Dimmer
 | Эта статья нужны дополнительные цитаты для проверка. (Декабрь 2019 г.) (Узнайте, как и когда удалить этот шаблон сообщения) |
Диммеры подключены ли устройства к Светильник и используется для понижения яркость из свет. Изменяя форму волны напряжения, подаваемого на лампу, можно снизить интенсивность светового потока. Хотя устройства переменного напряжения используются для различных целей, термин диммер обычно предназначен для управления световым потоком от резистивный раскаленный, галоген, и (совсем недавно) компактные люминесцентные лампы (КЛЛ) и светодиоды (Светодиоды). Для затемнения требуется более специализированное оборудование. флуоресцентный, пары ртути, твердое состояние, и другие дуга освещение.
Диммеры варьируются по размеру от небольших блоков до размера бытовых выключатели света к мощным агрегатам, используемым в больших театральных или архитектурное освещение установки. Небольшие бытовые диммеры обычно управляются напрямую, хотя системы дистанционного управления (например, X10 ) доступны. Современные профессиональные диммеры обычно управляются цифровой системой управления, например DMX или же ДАЛИ. В более новых системах эти протоколы часто используются вместе с Ethernet.
В индустрии профессионального освещения изменения интенсивности называются «затуханием» и могут «плавно увеличиваться» или «уменьшаться». Диммеры с прямым ручным управлением имели ограничение на скорость, с которой они могли изменяться, но эта проблема была в значительной степени устранена с помощью современных цифровых устройств (хотя очень быстрых изменений яркости все же можно избежать по другим причинам, например, срок службы лампы).
Современные диммеры построены из полупроводники вместо переменных резисторов, потому что у них выше эффективность. Переменный резистор будет рассеивать мощность в виде тепла и действовать как делитель напряжения. Поскольку полупроводниковые или твердотельные диммеры быстро переключаются между состоянием «включено» с низким сопротивлением и состоянием «выключено» с высоким сопротивлением, они рассеивают очень мало энергии по сравнению с управляемой нагрузкой.
История
Ранние диммеры напрямую управлялись с помощью ручных манипуляций с большими диммерными панелями. Это требовало, чтобы вся мощность проходила через точку управления освещением, что могло быть неудобно, неэффективно и потенциально опасно для больших или мощных систем, таких как те, которые используются для сценическое освещение.
В 1896 г. Granville Woods запатентовал свой «безопасный диммер», который значительно сокращает потери энергии за счет уменьшения количества вырабатываемой энергии в соответствии с желаемой потребностью, а не сжигания нежелательной энергии.[1]
В 1959 г. Джоэл С. Спира, кто бы нашел Компания Lutron Electronics в 1961 году изобрели диммер на базе диод и постучал автотрансформатор, экономия энергии и возможность установки диммера в стандартную электрическую настенную коробку.[2][3]
В 1966 году Юджин Алессио запатентовал переходник для розетки лампы для регулировки уровня освещенности одной лампочки с помощью симистор. Для размещения этого устройства он решил использовать круглое устройство диаметром 2 дюйма, один конец которого можно ввинтить в патрон лампочки, а на другой конец - лампочку.[4]
Когда вошли твердотельные диммеры, аналоговые системы дистанционного управления (например, 0-10 В управление освещением систем) стало возможным. Провод для систем управления был намного меньше (с низким током и меньшей опасностью), чем мощные силовые кабели предыдущих систем освещения. Каждый диммер имел свои собственные провода управления, в результате чего многие провода выходили из точки управления освещением.
Более современные протоколы цифрового управления, такие как DMX512, ДАЛИ, или один из многих протоколов на базе Ethernet, например Art-Net, ETCnet, sACN, Pathport, ShowNet или же KiNET [5] позволяют управлять большим количеством диммеров (и другого сценического оборудования) с помощью одного кабеля.
Виды диммеров
Реостат диммер
Диммеры на основе реостаты были неэффективными, так как они рассеивали значительную часть номинальной мощности нагрузки в виде тепла. Они были большими и требовали большого количества охлаждающего воздуха. Поскольку их эффект диммирования во многом зависел от общей нагрузки, приложенной к каждому реостату, нагрузку необходимо было довольно тщательно согласовывать с номинальной мощностью реостата. Наконец, поскольку они полагались на механическое управление, они работали медленно, и было трудно переключать много каналов одновременно.
Диммер для морской воды
Ранние примеры диммера реостата включают диммер соленой воды или жидкий реостат; жидкость между подвижным и неподвижным контактами обеспечивала переменное сопротивление. Чем ближе контакты друг к другу, тем большее напряжение было доступно для света. Диммеры для соленой воды требовали регулярного добавления воды и технического обслуживания из-за коррозии; открытые части находились под напряжением во время работы, что представляло опасность поражения электрическим током.[6][ненадежный источник? ]
Катушечный трансформатор вращения
Трансформатор вращения катушки использовал катушку электромагнита с фиксированным положением в сочетании с катушкой с переменным положением, чтобы изменять напряжение в линии, изменяя выравнивание двух катушек. На вторичную катушку, повернутую на 90 градусов, воздействуют два равных, но противоположных поля первичной обмотки, которые эффективно нейтрализуют друг друга и не создают напряжения во вторичной обмотке.
Эти катушки напоминали стандартные ротор и статор используется в электродвигателе, за исключением того, что ротор удерживался от вращения с помощью тормозов и перемещался в определенные положения с помощью зубчатой передачи с высоким крутящим моментом. Поскольку ротор никогда не совершал полный оборот, коммутатор не требовалось, и вместо этого на роторе можно было использовать длинные гибкие кабели.
Автотрансформаторный диммер
Переменная автотрансформаторы (торговое наименование "Вариак "). Хотя они все еще почти такие же большие, как реостатные диммеры, на которые они очень похожи, они являются относительно эффективными устройствами. Их выходное напряжение и, следовательно, их эффект диммирования в значительной степени не зависят от приложенной нагрузки, поэтому это было намного проще спроектировать освещение, которое будет подключаться к каждому каналу автотрансформатора. Дистанционное управление диммерами по-прежнему было непрактичным, хотя некоторые диммеры были оснащены моторными приводами, которые могли медленно и неуклонно снижать или увеличивать яркость подключенных ламп. Автотрансформаторы вышли из строя используются для освещения, но используются для других целей.
Твердотельный диммер
Твердое состояние или же полупроводник диммеры были введены для решения некоторых из этих проблем. Полупроводниковые диммеры включаются в регулируемое время (фазовый угол) после начала каждого полупериода переменного тока, тем самым изменяя форму волны напряжения, подаваемого на лампы, и тем самым изменяя ее RMS эффективное значение. Поскольку они переключаются, а не поглощают часть подаваемого напряжения, потери энергии очень малы. Диммирование может быть почти мгновенным и легко управляется дистанционной электроникой. Эта разработка также позволила сделать диммеры достаточно маленькими, чтобы их можно было использовать на месте (в пределах Патрица ) обычных бытовых выключателей света.
Выключатели выделяют некоторое количество тепла во время переключения, а также могут вызвать радиочастотные помехи.[7] Индукторы или же задыхается используются как часть схемы для подавления этих помех. Когда диммер находится на 50% мощности, переключатели переключают самое высокое напряжение (> 325 В в Европе), и внезапный скачок напряжения заставляет катушки на индукторе двигаться, создавая жужжащий звук, связанный с некоторыми типами диммеров; тот же эффект можно услышать в нити из лампы накаливания как "пение". Схема подавления может быть недостаточной для предотвращения появления жужжания на чувствительном аудио- и радиооборудовании, которое питается от сети совместно с осветительными нагрузками. В этом случае необходимо предпринять специальные меры для предотвращения этого вмешательства.[8] Европейские диммеры должны соответствовать ЭМС требования законодательства; это включает в себя подавление выбросов, описанных выше, до пределов, описанных в EN55104.
На представленной электрической схеме типичный кремниевый выпрямитель Диммер на основе (SCR) затемняет свет за счет управления фазовым углом. Этот блок подключается последовательно с нагрузкой. Диоды (D2, D3, D4 и D5) образуют мост, который генерирует импульсный постоянный ток. R1 и C1 образуют цепь с постоянной времени. По мере увеличения напряжения от нуля (в начале каждой полуволны) C1 будет заряжаться. Когда C1 способен сделать Стабилитрон D6 проводят и подают ток в SCR, SCR срабатывает. Когда SCR проводит, D1 разряжает C1 через SCR. SCR отключится, когда ток упадет до нуля и напряжение питания упадет в конце полупериода, и схема будет готова начать работу в следующем полупериоде. Эта схема называется Передовой диммер или же Диммирование прямой фазы. Передние диммеры хорошо работают с лампами накаливания, но не со всеми типами светодиодных ламп.[9]
Диммеры на основе Биполярные транзисторы с изолированным затвором (IGBT) устраняют большую часть шума, присутствующего в ТРИАК путем отсечения падающей стороны синусоидальной волны. Эти схемы называются Диммеры с задней кромкой или же Обратно-фазовое затемнение, и хорошо работают со светодиодными лампами.[9]
Еще более новая, но все еще дорогая технология синусоидальное затемнение, который реализован как высокая мощность импульсные источники питания за которым следует фильтр.[10][11]
Контроль
Небытовые диммеры обычно управляются дистанционно с помощью различных протоколов. Аналоговым диммерам обычно требуется отдельный провод для каждого канала диммирования, несущий Напряжение между 0 и 10 В. Некоторые аналоговые схемы затем получают управляющий сигнал от этого и от сети питания для переключателей. По мере того, как к системе добавляется больше каналов, необходимо больше проводов между контроллером освещения и диммерами.
В конце 70-х годов были разработаны последовательные аналоговые протоколы. Они мультиплексировали серию аналоговых уровней по одному проводу со встроенным синхронизирующим сигналом, аналогичным композитному видеосигналу (в случае европейского стандарта Strand Lighting. D54 стандарт, обработка 384 диммеров) или отдельный тактирующий сигнал (в случае стандарта США AMX192 ).
Цифровые протоколы, такие как DMX512 оказались ответом с конца 80-х. В ранних реализациях цифровой сигнал отправлялся с контроллера на демультиплексор, который сел рядом с диммерами. Это преобразовало цифровой сигнал в набор сигналов от 0 до +10 В или от 0 до −10 В, которые можно было подключить к отдельным аналоговым схемам управления.
Современные диммеры используют микропроцессоры для преобразования цифрового сигнала непосредственно в управляющий сигнал для переключателей. Это дает много преимуществ, обеспечивая более точный контроль над регулировкой яркости и возможность отправки диагностической обратной связи в цифровом виде обратно на контроллер освещения.
Некоторые диммеры в жилых помещениях также оснащены радиоприемником, который может использоваться в качестве беспроводные переключатели света которым можно дистанционно управлять с помощью радиопередатчика.[12]
Патчинг
Исправление - это физическое («жесткое исправление») или виртуальное («мягкое исправление») назначение цепи или канала с целью управления.
Жесткий патч
Диммеры обычно располагаются вместе в стойках, где к ним легко получить доступ, а затем питание подается на контролируемые инструменты. В архитектурных сооружениях электричество проходит прямо от диммеров к свету через постоянную проводку (это называется схема). Они тяжелые и не могут быть изменены.
Однако такие места, как театры, требуют большей гибкости. Чтобы учесть изменения для каждого спектакля, а иногда и во время шоу, театры иногда устанавливают цепи, подключенные к розеткам вокруг театра. Вместо того, чтобы эти цепи идти напрямую к диммеру, они подключаются к патч-бэй. Патч-бэк обычно находится рядом с диммерами, что позволяет подключать диммеры к определенным цепям через соединительный кабель. Патч-бэк также позволяет подключать множество цепей к одному диммеру и даже последовательно подключать низковольтные лампы. Также в некоторых кинотеатрах отдельные кабели проложены прямо от источника света к диммеру. Назначенные соединения между цепями (либо в коммутационном отсеке, либо в виде отдельных кабелей) и диммерами известны как сеть или же жесткий патч. Это чаще всего встречается в старых театрах и во время тура, когда диммеры привезет гастрольная компания.
Мягкий патч
Большинство современных стационарных установок не имеют отсеков для коммутации, вместо этого они имеют диммер для каждой цепи и подключают диммеры к каналам с помощью компьютеризированных пультов управления. Мягкий патч.
Кривые затемнения
Конструкция большинства аналоговых диммеров означала, что выход диммера не был прямо пропорционален входу. Вместо этого, когда оператор поднимал фейдер, диммер сначала медленно уменьшался, затем быстро в середине, а затем медленно вверху. Форма кривой напоминала форму третьей четверти синусоидальной волны. Разные диммеры давали разные кривые диммера, и разные приложения обычно требовали разного отклика.
Телевидение часто использует кривую «квадратичного закона», обеспечивая более точное управление в верхней части кривой, что необходимо для точной настройки цветовой температуры освещения. Театральные диммеры обычно используют более мягкую S или линейную кривую. Цифровые диммеры могут иметь любую кривую, которую пожелает производитель; у них может быть выбор между линейной зависимостью и выбором различных кривых, чтобы их можно было согласовать со старыми аналоговыми диммерами. Сложные системы предоставляют программируемые пользователем или нестандартные кривые, и обычное использование нестандартной кривой - это превращение диммера в «не диммер» с включением на заданном пользователем уровне управления.
Разогреть
Переключение высокоинтенсивных ламп накаливания (накаливания) на полную мощность с холода может значительно сократить их срок службы из-за большого Пусковой ток что происходит. Для уменьшения нагрузки на нити лампы диммеры могут иметь разогреть функция. Это устанавливает минимальный уровень, обычно от 5% до 10%, который кажется выключенным, но предотвращает слишком сильное охлаждение лампы. Это также ускоряет реакцию лампы на внезапные всплески мощности, которые ценят операторы шоу в стиле рок-н-ролл. Противоположность этой функции иногда называют топ-сет. Это ограничивает максимальную мощность, подаваемую на лампу, что также может продлить срок ее службы.
В менее продвинутых системах тот же эффект достигается за счет буквально предварительного нагрева (подогрева) глобусов перед мероприятием или выступлением. Обычно это достигается путем медленного увеличения мощности света до полной (или обычно 90-95%) мощности в течение от 1/2 до 1 часа. Это так же эффективно, как и встроенная функция предварительного нагрева.
Цифровая революция
Современные цифровые столы могут имитировать кривые предварительного нагрева и диммера и позволяют выполнять мягкую коррекцию в памяти. Это часто является предпочтительным, поскольку это означает, что диммерную стойку можно заменить на другую без необходимости передачи сложных настроек. Много разных кривых, или профили можно программировать и использовать на разных каналах.
Время нарастания
Одним из критериев качества переднего диммера является «время нарастания». Время нарастания в данном контексте - это количество времени, которое требуется отрезанной части сигнала, чтобы перейти от нуля до мгновенного выходного напряжения. На графике выше это мера наклона почти вертикального края красной кривой. Обычно он измеряется от десятков до сотен микросекунд. Более длительное время нарастания снижает уровень шума диммера и лампы, а также продлевает срок службы лампы. Более длительное время нарастания также снижает электромагнитные помехи, создаваемые диммером. Неудивительно, что более длительное время нарастания обходится дороже, чем короткое, это связано с тем, что размер дросселя необходимо увеличить. Новые методы затемнения могут помочь свести к минимуму такие проблемы.
Смотрите также
Рекомендации
- ^ «Патент US569443 - Granville t».
- ^ Джули Джейкобсон (29 апреля 2010 г.). "Как Лютрон попал в Смитсоновский институт".
- ^ «Патент US3032688 - Диммер».
- ^ «Патент US3452215 - Адаптер патрона лампы».
- ^ «Архитектура открытого освещения».
- ^ «Виды диммеров». Архивировано из оригинал на 2010-01-11. Получено 2010-01-21.
- ^ http://asia.lutron.com/product_technical/faq.asp#OLE_LINK14
- ^ http://www.lutron.com/TechnicalDocumentLibrary/360484.pdf
- ^ а б "Можно ли включить светодиодные лампы в диммер?". Энергия сегодня. 14 ноября 2017 г.. Получено 27 января, 2019.
- ^ http://www.strandlighting.com/clientuploads/directory/downloads/Strand_IGBTvsSinewave_Dimming.pdf
- ^ https://ewh.ieee.org/soc/pes/centraltexas/austin/meetings/2007/presentations/20070626dimming.ppt
- ^ "Как работает управление освещением?". ООО ХитКо. Архивировано из оригинал 13 сентября 2014 г.. Получено 6 сентября 2014.
- Беллман, Вилард Ф. (2001). Освещение сцены. Искусство и практика, третье издание, Глава 4 - Консоль управления, Broadway Press, Inc., Луисвилл, Кентукки, ISBN 0-911747-40-0,
- Ван Гетем, Крис (2019). Затухающие огни. Переходы в театральном освещении в историческом контексте В: Die Vierte Wand. Театр Organ der Initiative, музей Берлина. 009/2019, стр. 128–139 (В Интернете в Интернет-архиве )
- sound.whsites.net