Hoje em dia, a tecnologia electrónica avançada dá-nos tanto soluções de escurecimento de luz de alta qualidade como oportunidades adicionais para poupar energia valiosa. Notavelmente o dimming analógico é uma das tecnologias mais populares de dimming em espaços comerciais. Este artigo é um guia do tyro para algumas das técnicas gerais e idéias amplamente utilizadas no dimming analógico. No entanto, note que o dimming analógico consiste em dois ramos – o dimming de linha de potência e o dimming de baixa tensão. O foco principal aqui é sobre este último, o escurecimento de baixa tensão!
Baixa tensão (0-10V & 1-10V) escurecimento explicado
Baixa tensão escurecimento utiliza cabos adicionais para receber sinais de baixa tensão para controlar um balastro/condutor de alta tensão para ajustar a saída de luz com base no sinal de controle recebido. O método de escurecimento mais comum é o escurecimento de 0-10V que utiliza amplamente um sinal analógico de baixa tensão para regular o nível de brilho da carga luminosa fluorescente/de estado sólido conectada na saída do condutor. Notavelmente, há também um escurecimento de 1-10V, outro protocolo analógico utilizado para escurecimento da iluminação geral (ambos os protocolos utilizam níveis de tensão para comunicar com o condutor). O método 0-10V é normalmente usado para iluminação de entretenimento, enquanto o método 1-10V é mais comum em iluminação geral.
0-10V e as tipologias de 1-10V são fáceis de aprender. No entanto, como elas não suportam comunicação bidirecional, sistemas adicionais podem ser necessários se sensores forem necessários. Ambos os protocolos analógicos utilizam níveis de tensão para ‘falar’ com o condutor. Uma tensão de 10V é usada para máxima saída de luz e tensões mais baixas são usadas para menor saída de luz. Como você pode ver na figura abaixo (graças a www.eldoled.com), entre 9,1V e 10V não há alteração na luminosidade em muitos sistemas. Da mesma forma, entre 0,5V e 1,5V quase não há alteração (abaixo de 0,5V a luz se apaga). Estas margens são essenciais para compensar as tolerâncias que são integrais aos sistemas 0-10V e 1-10V.
Um gráfico detalhado de resposta de escurecimento de 1-10V (0-10V também) pode ser encontrado na figura abaixo (graças a www.meanwell.eu).
Em resumo, o escurecimento de 0-10V utiliza um sinal analógico de baixa tensão para ajustar o nível de escurecimento da carga acoplada. Muitos tipos de carga, incluindo fluorescente, e LED, usam este método tradicional de escurecimento. O esquema básico de cablagem consiste numa cablagem de circuito de alta tensão e um conjunto secundário de cabos de controlo/sinal de baixa tensão que ligam o balastro (condutor) ao controlo de regulação da intensidade luminosa.
0-10V na vida real – diferente da norma
Como encontrado num guia online, a principal diferença entre 0-10V e 1-10V é que 0-10V é normalmente um sistema fonte de corrente, isto significa que o dimmer fornece a energia para os sinais de 0-10V (é necessária uma ligação à rede eléctrica para o dimmer), enquanto que 1-10V é um sistema de dissipador de corrente, o que significa que o dimmer não necessita de corrente eléctrica (para desligar a luz é absolutamente essencial um interruptor de rede). Duvido destes biletes, por isso se for capaz, faça você mesmo uma pequena pesquisa.
Mais ainda, foi notado que embora a ‘norma IEC 60929’ detalhe o método de controlo 0-10V, muitos fabricantes não o seguem. Isto é particularmente verdade no mercado de iluminação LED. O mapeamento da tensão também varia de fabricante para fabricante. Muitos deles gestações de 0-10V (ou 1-10V), onde a menor tensão indica o menor nível de saída e o maior nível indica a saída mais brilhante, enquanto alguns outros podem usar um esquema de 10-1V (ou 10-0V), onde o maior nível indica o menor nível de saída enquanto o menor nível indica o maior nível de saída. Portanto, esteja preparado para sondar o seu dispositivo para ter uma ideia sobre o método de controlo correcto.
Como diminuir a intensidade luminosa dos seus LEDs ‘reguláveis’?
Eu só tenho uma pequena experiência com o protocolo 0(1)-10V. Eu encontrei uma maneira de conseguir o uso de alguns LEDs ‘Poço Médio’ (graças ao meu vizinho mais velho). Esses drivers de LEDs frios oferecem a função de escurecimento com três diferentes sinais de entrada/ configuração, ou seja, DC 0(1)-10V, 100KΩ escurecimento do resistor, e modulação de largura de pulso (PWM). A primeira opção é apenas experimentar um simples potenciômetro 100KΩ. Isto é rápido, acessível e fácil. Veja a figura abaixo para saber como ligar um potenciômetro padrão 100KΩ aos fios de escurecimento.
Próxima opção é o uso de um ‘potenciômetro eletrônico’ comercial, freqüentemente chamado de ‘DC 0(1)-10V Dimmer’ (0-10V/1-10V dimmer de grau de especificação), porque ele funciona bem com a porta de escurecimento do driver LED.
A última solução de escurecimento (e mais amigável ao fabricante) é usar um sinal PWM gerado por um interruptor/controlador de escurecimento. Naturalmente, um microcontrolador Arduino pode ser usado para fornecer um sinal PWM adequado (~100Hz-120Hz típico) para os fios de escurecimento para regular a saída de luz. Se assim for, como o ciclo de trabalho do PWM é reduzido, o controlador LED irá baixar a saída do driver LED. É importante notar que o driver de LED em questão precisa ser carregado o mais próximo possível de sua potência nominal máxima de saída (90-95%) para garantir uma experiência de escurecimento suave.
In-house dimming ideas with microcontrollers
I’m getting to the point. Esta sessão é sobre como construir e aplicar dimmers para controle de iluminação. Os pensamentos teóricos aleatórios são os esquemas mais fáceis. Agora eu gostaria de compartilhar minhas idéias sobre como usar um microcontrolador como o núcleo para controlar luminárias LED com controladores de regulação da intensidade luminosa idênticos aos aqui introduzidos.
Basicamente, o que precisamos para o esquema 0(1)-10V é um conversor digital para analógico (D/A ou DAC). Neste caso, queremos que a gama completa seja de 0-10VDC. Aqui está uma idéia rude que provavelmente funcionará:
O circuito mostrado acima é um simples amplificador operacional não-inversivo (Op-Amp). Quando o op-amp recebe uma entrada na saída não-invertente, ele irá aumentar ou diminuir a saída até que o nível em sua saída inversa seja igualado. Como há um divisor de voltagem para retroalimentar a voltagem final de saída, a voltagem de saída será Vin x (1+(R1/R2)). Idealmente, com resistências de igual valor, a amplificação é igual a x2 e a saída quando acionada por um microcontrolador de 5V deve ser de 10V. No entanto, o microcontrolador pode não produzir uma saída exata de 5V. A saída final pode ser aparada adicionando um trimpot multi-voltas 10KΩ no meio do divisor de voltagem. Você pode encontrar outra idéia aqui https://www.codrey.com/electronic-circuits/pwm-to-voltage-module-v1/
Você está livre para usar seu próprio método para completar este conceito. No entanto pode tentar um potenciómetro digital (https://www.electroschematics.com/learn-use-digital-potentiometers/) no seu circuito Arduino, ou usar o ‘analogwrite’ para o pino PWM (mais adiante).
Outra forma de obter resultados muito melhores, especialmente com microcontroladores 3.3V, é o uso de um chip DAC dedicado como o MCP4725. O MCP4725 é um chip DAC de 12 bits (0-4095), de trilho para trilho, que também tem uma EEPROM a bordo. Veja https://www.electroschematics.com/arduino-dac-guide/.
Procura de soluções de design fora de linha?
Felizmente, os amadores e fabricantes sérios de electrónica podem agora construir os seus próprios aparelhos de iluminação LED com regulação de fluxo luminoso em casa, uma vez que existe uma vasta gama de soluções semicondutoras no mercado electrónico. Por exemplo, o iW337 da ‘dialog semiconductor’ é um controlador de interface de sinal para Analógico (0-10V), Modulação de Largura de Pulso e Regulagem de Resistência.
O chip converte qualquer um destes três sinais de entrada em um ciclo de trabalho PWM (100Hz-50kHz) de 1%-100% que pode ser usado para fornecer um sinal de regulagem de fluxo luminoso para um driver LED do lado primário. Veja seu circuito típico de aplicação abaixo.
O CDM10V é outra solução flexível de escurecimento 0-10V oferecida pela ‘Infineon Technologies’ (http://www.infineon.com/CDM10V). O chip CDM10V é uma interface de escurecimento totalmente integrada de 0-10V que pode ser usada para transmitir sinais analógicos baseados em tensão de um dimmer ou potenciômetro de 0-10V para a entrada de escurecimento ou PWM de um chip controlador de iluminação na forma de um sinal PWM de freqüência programável de 5 mA (0-100%) para acionar um optoacoplador externo. Além disso, sua porta serial permite a reconfiguração única de parâmetros para a função do dispositivo.
Notas de fechamento…
Para aqueles conscientes ou não conscientes, existem diversos sistemas de controle que funcionam bem com iluminação LED, mas os mais comumente usados em iluminação LED profissional são sistemas 0-10V, 1-10V, DALI, e DMX. https://www.electroschematics.com/an-introduction-to-the-digital-multiplex-protocol/
Agora estou à espera de alguns componentes e dispositivos especiais (barco lento da China). A lista inclui um par de componentes discretos, e alguns motoristas MeanWell LED. Vou fornecer outro post ‘atualizado’ nesta série no próximo mês, mais ou menos, mostrando pelo menos uma construção prática (talvez com um ato adaptar pia / fonte recursos) e seu funcionamento. Até lá, divirta-se construindo seus próprios projetos. Lembre-se de escolher uma lâmpada LED correta que funcione bem com o hardware proposto, antes de fazer suas experiências. E, tenha certeza de que não há nenhuma desadequação entre a eletrônica da ‘caixa’ do driver e o ‘botão’ do dimmer.
Tudo acabado, este artigo é apenas um primer iniciante para lançar pouca luz sobre as técnicas de escurecimento de baixa voltagem ‘0(1)-10V’. Espero que isso ajude os outros e que eles possam aprender com isso também. Uma vez que o mercado de escurecimento arquitetônico compreende uma gama desagradável de métodos de escurecimento analógicos padrão (e não-padrão), por favor use ao máximo sua capacidade de aprendizagem ao seguir estas idéias. Além disso, eu desavergonhadamente roubei ‘pedaços de teoria’ de uma confusão de publicações OEM chinesas, portanto nenhuma garantia é dada!
É tudo por agora, obrigado pela sua atenção, tenha cuidado com eletricidade fatal!
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Addendum: Mesmo um Googling preguiçoso da palavra-chave “PWM LED Dimmer modules with potentiometer or analog 0-10 V control” retornará uma avalanche de dados úteis. Esta é uma especificação rápida de um dispositivo comercial, de quadro aberto, semi-botão, que eu encontrei online.