Диммер

Эта статья требует дополнительных ссылок для проверки . Пожалуйста, помогите улучшить эту статью , добавив цитаты из надежных источников . Материал, не полученный от источника, может быть оспорен и удален Поиск источников:  "Dimmer"  -  новости  · газеты  · книги  · ученый  · JSTOR ( декабрь 2019 г. ) ( Узнайте, как и когда удалить это сообщение-шаблон )

Стандартный модуль двойного диммера, используемый в сценическом освещении.

Диммер

Диммеры представляют собой устройство , подключенное к осветительной арматуре и используется для снижения яркости от света . Изменяя форму волны напряжения, подаваемого на лампу, можно снизить интенсивность светового потока. Хотя устройства с регулируемым напряжением используются для различных целей, термин диммер обычно зарезервирован для тех, которые предназначены для управления светоотдачей резистивных ламп накаливания , галогенных ламп и (в последнее время) компактных люминесцентных ламп (КЛЛ) и светодиодов (СИД). Требуется более специализированное оборудование для затемнения люминесцентных ламп , паров ртути ,твердотельное и другое дуговое освещение.

Диммеры варьируются по размеру от небольших блоков, размером с домашние выключатели света, до мощных блоков, используемых в крупных театральных или архитектурных осветительных установках. Небольшие бытовые диммеры обычно управляются напрямую, хотя доступны системы дистанционного управления (например, X10 ). Современные профессиональные диммеры обычно управляются цифровой системой управления, такой как DMX или DALI . В более новых системах эти протоколы часто используются вместе с Ethernet .

В индустрии профессионального освещения изменения интенсивности называются «затуханиями» 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 быстрого изменения яркости все же можно избежать по другим причинам, например, срок службы лампы).

Современные диммеры построены из полупроводников, а не из переменных резисторов, потому что они имеют более высокий КПД . Переменный резистор рассеивает мощность в виде тепла и действует 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.

Диммер для жилых помещений с ручкой регулировки яркости. Устройство достаточно компактное, чтобы поместиться в обычную настенную коробку, предназначенную для выключателя.

История [ править ]

Ранние диммеры напрямую управлялись с помощью ручных манипуляций с большими диммерными панелями. Для этого требовалось, чтобы вся мощность проходила через место управления освещением, что могло быть неудобным, неэффективным и потенциально опасным для больших или мощных систем, таких как те, которые используются для сценического освещения .

В 1896 году Грэнвилл Вудс запатентовал свой «Безопасный диммер», который значительно сокращал потери энергии за счет уменьшения количества вырабатываемой энергии в соответствии с желаемым спросом, а не сжигания нежелательной энергии. ^[1]

В 1959 году Джоэл С. Спира , который в 1961 году основал компанию Lutron Electronics , изобрел диммер на основе диода и автотрансформатора с ответвлениями , что сэкономило энергию и позволило установить диммер в стандартную электрическую настенную коробку. ^{[2] [3]}

В 1966 году Юджин Алессио запатентовал переходник для розетки лампочки для регулировки уровня освещенности одной лампочки с помощью симистора . Чтобы разместить это устройство, он выбрал 2-дюймовое круглое устройство, один конец которого можно ввинтить в патрон лампочки, а на другой конец - лампочку. ^[4]

Когда начали использоваться твердотельные диммеры, стали возможны аналоговые системы дистанционного управления (например, системы управления освещением 0-10 В ). Провод для систем управления был намного меньше (с низким током и меньшей опасностью), чем мощные силовые кабели предыдущих систем освещения. У каждого диммера были свои собственные провода управления, в результате чего многие провода выходили из точки управления освещением.

Более современные протоколы цифрового управления, такие как DMX512 , DALI или один из многих протоколов на базе Ethernet, таких как Art-Net , ETCnet , sACN , Pathport , ShowNet или KiNET ^[5], позволяют управлять большим количеством диммеров (и других ступеней). оборудование) через один кабель.

Типы диммеров [ править ]

Диммер реостата [ править ]

Диммеры на основе реостатов были неэффективными, поскольку 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 соленой воды [ править ]

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? ]}

Трансформатор вращения катушки [ править ]

В трансформаторе вращения катушки использовалась катушка электромагнита с фиксированным положением в сочетании с катушкой с переменным положением для изменения напряжения в линии путем изменения выравнивания 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, используемые в электродвигателе, за исключением того, что ротор удерживался от вращения с помощью тормозов и перемещался в определенные положения с использованием зубчатой ​​передачи с высоким крутящим моментом. Поскольку ротор никогда не совершал полный оборот, коммутатор не требовался, и вместо него можно было использовать длинные гибкие кабели.

Автотрансформаторный диммер [ править ]

Затем были представлены регулируемые автотрансформаторы (торговая марка " Variac "). 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 затемнения в значительной степени не зависят от приложенной нагрузки, поэтому было намного проще спроектировать освещение, которое будет подключено 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 употребления для освещения, но используются для других целей.

Однако существуют определенные сценарии освещения, в которых автотрансформаторы по-прежнему являются желательным решением (по состоянию на 2021 год). Например, диспетчерская студии звукозаписи может потребовать чрезвычайно строгого ограничения на электромагнитные помехи. По сравнению с твердотельными диммерами кондуктивные выбросы автотрансформаторов практически равны нулю. ^{[ необходима цитата ]}

Твердотельный диммер [ править ]

Для решения некоторых из этих проблем были введены твердотельные или полупроводниковые диммеры. Полупроводниковые диммеры включаются в регулируемое время (фазовый угол) после начала каждого полупериода переменного тока, тем самым изменяя форму волны напряжения, подаваемого на лампы, и, таким образом, изменяя его эффективное значение RMS . 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 вместо обычных выключателей домашнего освещения (внутри помещения ).

Во время переключения переключатели выделяют некоторое количество тепла, а также могут вызывать радиопомехи . ^[7] Катушки индуктивности или дроссели используются как часть схемы для подавления этих помех. Когда диммер работает на 50% мощности, переключатели переключают свое самое высокое напряжение (> 325 В в Европе), и внезапный скачок напряжения заставляет катушки на индукторе двигаться, создавая жужжащий звук, связанный с некоторыми типами диммеров; этот же эффект можно услышать в нитях этих ламп накаливаниякак "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 принять специальные меры для предотвращения этого вмешательства. ^[8] Европейские диммеры должны соответствовать соответствующим требованиям законодательства по электромагнитной совместимости ; это включает в себя подавление выбросов, описанных выше, до пределов, описанных в EN55104.

На представленной электрической схеме типичный диммер на основе кремниевого выпрямителя (SCR) затемняет свет посредством 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 заряжается. Когда C1 может заставить стабилитрон D6 проводить и подавать ток в тиристор, тиристор срабатывает. Когда SCR проводит, D1 разряжает C1 через SCR. SCR отключается, когда ток падает до нуля и напряжение питания падает в конце полупериода, готовая схема к началу работы в следующем полупериоде. Эта схема называется диммером по переднему фронту илидиммирование прямой фазы . Современные диммеры хорошо работают с лампами накаливания, но не со всеми типами светодиодных ламп. ^[9]

Диммеры на основе биполярных транзисторов с изолированным затвором (IGBT) устраняют большую часть шума, присутствующего в TRIAC, путем отсечения спадающей стороны синусоидальной волны. Эти схемы называются диммерами по заднему фронту или диммером с обратной фазой и хорошо работают со светодиодными лампами. ^[9]

Еще более новой, но все еще дорогой технологией является синусоидальное затемнение , которое реализовано в виде мощного импульсного источника питания, за которым следует фильтр. ^{[10] [11]}

Контроль [ править ]

Небытовые диммеры обычно управляются дистанционно с помощью различных протоколов. Аналоговые диммеры , как правило , требуют отдельного провода для каждого канала затемнения , несущего напряжения между 0 и 10 V . Некоторые аналоговые схемы затем получают управляющий сигнал от этого и от сети питания для переключателей. По мере того, как в систему добавляется больше каналов, требуется 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 , который обрабатывает 384 диммера) или отдельного синхронизирующего сигнала (в случае американского стандарта AMX192). ).

Цифровые протоколы, такие как DMX512 , оказались ответом с конца 80-х годов. В ранних реализациях цифровой сигнал отправлялся с контроллера на демультиплексор , который располагался 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 затемнением и возможность отправки диагностической обратной связи в цифровом виде обратно на контроллер освещения.

Некоторые диммеры в жилых помещениях также оснащены радиоприемником, который можно использовать в качестве беспроводных переключателей света, которыми можно дистанционно управлять с помощью радиопередатчика. ^[12]

Исправление [ править ]

Исправление - это физическое («жесткое исправление») или виртуальное («мягкое исправление») назначение цепи или канала с целью управления.

Hard patch [ править ]

Диммеры обычно размещаются вместе в стойках, где к ним можно 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 цепью ). Они тяжелые и не могут быть изменены.

Однако такие места, как театры, требуют большей гибкости. Чтобы учесть изменения для каждого шоу, а иногда и во время шоу, театры иногда устанавливают цепи, подключенные к розеткам вокруг театра. Вместо того, чтобы эти цепи шли напрямую к диммеру, они подключаются к патч-бэй . Патч-отсек 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 регулятору яркости. Назначенные соединения между цепями (либо в коммутационном отсеке, либо в виде отдельных кабелей) и диммерами известны как сеть илижесткий патч . Это чаще всего встречается в старых театрах и во время тура, когда диммеры привезет гастрольная компания.

Мягкий патч [ править ]

Большинство современных стационарных установок не имеют отсеков для коммутации, вместо этого они имеют диммеры для каждой цепи и подключают диммеры к каналам с помощью компьютеризированных консолей управления Soft Patch .

Кривые затемнения [ править ]

Конструкция большинства аналоговых диммеров означала, что выход диммера не был прямо пропорционален входу. Вместо этого, когда оператор поднимал фейдер, диммер сначала медленно затемнялся, затем быстро в середине, а затем медленно вверху. Форма кривой напоминала третью четверть синусоиды. 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-образную 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 [ править ]

Переключение высокоинтенсивных ламп накаливания (накаливания) на полную мощность из холодного состояния может значительно сократить их срок службы из-за возникающего большого пускового тока . Чтобы уменьшить нагрузку на нити лампы, диммеры могут иметь функцию предварительного нагрева . 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 рок-н-ролльных шоу. Противоположность этой функции иногда называют топ-сетом . Это ограничивает максимальную мощность, подаваемую на лампу, что также может продлить срок ее службы.

В менее продвинутых системах тот же эффект достигается буквально предварительным нагревом (подогревом) 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.

Цифровой [ править ]

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. Можно запрограммировать и использовать множество различных кривых или профилей на разных каналах.

Время нарастания [ править ]

Одним из критериев качества переднего диммера является «время нарастания». Время нарастания в этом 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 шум 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, потому что необходимо увеличить размер дросселя. Новые методы затемнения могут помочь свести к минимуму такие проблемы.

См. Также [ править ]

Ссылки [ править ]

• 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. Орган дер Инициативы TheaterMuseum Берлин . 009/2019, стр. 128–139 ( в Интернете в архиве Интернета )
• sound.whsites.net

Внешние ссылки [ править ]

Викискладе есть медиафайлы по теме диммеры освещения .

• Цепи регулятора освещенности
• Диммеры, коммутаторы и эффективность
• Ремонт экологичных систем затемнения