În ultimii ani, s-au purtat multe discuţii pe marginea combaterii fenomenului de încălzire globală, a reducerii amprentei de carbon și a promovării energiei ecologice. O soluţie anume, pentru rezolvarea acestor chestiuni, a beneficiat de o atenţie considerabilă - iluminatul în stare solidă. Iluminatul în stare solidă a trecut prin inovări extraordinare, pentru a face ca LED-urile să devină mai eficiente, mai durabile și mai accesibile ca preţ. Odinioară folosite ca lumini indicatoare, LED-urile sunt considerate acum o alternativă solidă pentru aplicaţii cum ar fi iluminatul stradal, semnalarea automobilistică și digitală. Se estimează că, până în anul 2013, piaţa globală a LED-urilor va atinge valoarea de 13,7 miliarde de dolari.

De ce iluminatul în stare solidă?
Iluminatul reprezintă 15% din consumul mondial de energie electrică. CFL (lumina compactă fluorescentă) este considerată la momentul de față o alternativă ecologică standard la sistemele de iluminat incandescente. Totuși, din multe puncte de vedere, LED-urile HB (de înaltă luminozitate) depăşesc CFL-urile, deoarece tehnologia ecologică a generației viitoare oferă posibilitatea realizării unor economii uriaşe în domeniul energiei. În mod comparativ, LED-urile HB au [1] o durată de utilizare mai lungă (50,000 de ore) [2] costuri de mentenanță scăzute [3] o eficiență de circa 2 ori mai mare și [4] produc mai puțină căldură. LED-urile HB utilizează aproximativ 15% din energia unui bec cu incandescență, generând mai multă lumină pe watt (măsurată în lumeni/watt).

LED-urile de înaltă luminozitate se utilizează pentru semnalizare și afișaje multicolore
LED-urile de înaltă luminozitate devin din ce în ce mai populare în aplicații cum ar fi panourile de afișare și semnalizarea rutieră. Pentru aceste aplicații, sunt disponibile drivere HB-LED multicanal, cu ieșiri constante de curent. Curentul LED constant garantează aceeași strălucire pentru toate LED-urile și oferă avantaje din punct de vedere al costului, deoarece elimină nevoia de rezistențe externe. Atunci când este integrat în noile tehnologii de detectare, sistemul poate fi proiectat să detecteze automat și să raporteze topirile termice și defecțiunile dispozitivului. De asemenea, senzorii optici pot fi utilizați pentru captarea informațiilor despre condițiile de iluminat ambiental, care pot fi apoi transmise unității de control pentru adaptarea luminozității și contrastului prin reducerea gradată a luminii. O diagramă bloc aferentă unei soluții tipice de afișaj este prezentată în Figura 2.
Un procesor video transmite semnalele video (ex. informațiile pixel) către unitatea de control.
Unitatea de control utilizează de obicei un sistem cu microcontroler (MCU) care decodează și mapează acest flux pe o matrice (x, y). Fiecare pixel din matricea (x, y) este reprezentat printr-un șir de LED-uri roșii, verzi și albastre pe tabla de afișaj, care sunt dirijate prin drivere LED individuale.
Nivelul corect al luminozității necesare pentru fiecare șir de LED-uri este stocat în memoria MCU. Un semnal cu modulare în lățimea pulsului (PWM) este transmis către driverele LED pentru a varia luminozitatea fiecărui șir, astfel încât să se producă o culoare corectă a pixelilor. Acest proces este cunoscut ca diminuare
(dimming) PWM și se situează cu mult deasupra tehnicilor analogice de diminuare utilizate în driverele LED mai vechi. Diminuarea analogă ajustează luminozitatea LED-urilor prin ajustarea curentului direct. Totuși, schimbările curentului direct cauzează o schimbare proporțională a culorii LED-ului, făcându-le inutilizabile în panourile multicolore de înaltă calitate. Diminuarea PWM oferă o luminozitate ajustabilă, prin modularea curentului direct al LED-urilor cu o valoare cuprinsă între 0 și 100%.
În funcție de complexitate, LED-urile multiple au putut fi dirijate printr-un singur pin MCU dedicat, folosind o interfață serială sau paralelă, sau pinuri individuale pot fi dedicate pentru fiecare șir de LED-uri. Cea de-a doua configurație este utilizată pentru panouri de afișare mici și simple (datorită sim­plității sale), în timp ce prima este adecvată semnalelor mari și complexe și soluțiilor de afișaj. În afară de susținerea diminuării PWM, driverele LED trebuie să ofere caracteristici adiționale pentru această aplicație: [a] corectarea punctelor pentru egalizarea luminozității LED-urilor [b] 8, 12, 16 canale cu un curent al driverului de 30 – 120mA pe canal [c] transfer de date de până la 30MHz și [d] protecție de siguranță și funcție de raportare a erorilor.
Unitatea de control, senzorii și driverele LED operează într-o configurație în buclă închisă. Senzorii transmit informații despre condițiile ambientale de iluminat (precum și defecțiunile dispozitivului, topirea termică și deviația culorii) către unitatea de control, care ajustează culoarea, luminozitatea și contrastul prin controlarea diminuării luminozității LED-urilor.
LED-urile HB necesită medii absorbante de căldură pentru a disipa căldura sursei de LED-uri, în vederea menținerii unei temperaturi optime de funcționare. Ca metodă empirică generală, pentru un mediu absorbant de căldură din aluminiu, bine ventilat, ar trebui să existe 64,5 centimetri pătrați de suprafață absorbantă de căldură la fiecare 1W de energie disipată. De asemenea, aripioarele mediului absorbant de căldură trebuie orientate într-un mod care să permită aerului să se ridice și să se îndepărteze de mediul absorbant de căldură, permițându-i aerului rece să ajungă la suprafața acestui mediu.

LED-urile în iluminatul stradal
Iluminatul stradal este atât un serviciu public important cât și o necesitate. Totuși, iluminatul stradal tradițional utilizează lămpi cu vapori de sodiu/mercur la presiune ridicată, ceea ce consumă multă energie, oferind în schimb puțină eficiență energetică, din cauza pierderii de căldură. Datorită longevității și eficienței lor energetice, LED-urile sunt adoptate pe scară din ce în ce mai largă în iluminatul stradal. Pe viitor, municipalitățile vor economisi averi, iar costurile de mentenanță vor fi păstrate la minim.
Sistemele de iluminat cu LED-uri HB alimentate cu energie solară combină o sursă ecologică și avantajele iluminatului solid, ceea ce duce la o formă de iluminat mai puternică și mai eficientă din punct de vedere energetic. Proiectarea unor astfel de sisteme necesită înțelegerea componentelor majore ale unui sistem de iluminat cu LED-uri HB alimentat cu energie solară, precum și provocările de proiectare în vederea implementării.
CONVERSIA EFICIENTĂ A ELECTRICITĂŢII este un factor important în aplicațiile de iluminat tipice cu LED-uri HB și în special în aplicațiile alimentate cu energie solară. Proiectanții sistemelor pentru aceste aplicații nu trebuie doar să maximizeze puterea electrică a panourilor solare, ci trebuie să o adapteze pentru o stocare maximă a energiei în zona bateriilor și să o convertească, spre a fi utilizată în alimentarea LED-urilor HB (Figura 3).

Sistemele fotovoltaice (bateriile solare) sunt de departe convertoarele adoptate pe scara cea mai largă în vederea convertirii luminii solare, în special a energiei purtate de fotoni, în energie electrică. Totuși, producția de energie de către sistemele fotovoltaice trebuie să ia în calcul periodicitatea intrinsecă a sursei solare (de ex., pe timpul nopții sursa de energie este absentă). Stocarea electrică în baterii asigură o disponibilitate continuă a electricității.
Odată ce energia electrică a fost produsă și stocată, următorul pas este generarea de lumină în mod inteligent, luându-se în calcul economisirea energiei și respectarea mediului înconjurător.
Soluția de iluminat cu LED-uri solare (Figura 4) abordează toate cerințele de mai sus într-un singur sistem, de la algoritmul MPPT către profilul aferent de încărcător de baterie, dirijarea LED și a oricărui tip de protecție a sistemului către panou, baterie și chiar lampă, făcând ca întreaga arhitectură să fie sigură.
Datorită marii lor eficiențe luminoase și lipsei materialelor periculoase (mercur sau gaze toxice), LED-urile sunt considerate una dintre cele mai curate surse de lumină, în termeni ecologici. De asemenea, voltajele lor scăzute de dirijare impun ca LED-urile să fie deosebit de adecvate pentru sistemele fotovoltaice. Pentru a îmbunătăți eficiența de ansamblu și a menține generarea de lumină, este vital să se dirijeze LED-urile cu o sursă de curent constantă și controlată. Astfel, orice soluție de dirijare a LED-urilor trebuie să ia în considerare acești parametri.
- Intervalul tensiunii de intrare:
• baterii de 6V pentru aplicații cum ar fi lanternele solare;
• baterii de 12 V pentru aplicații de iluminat menajer;
• baterii de 24 V dedicate în principal soluțiilor de iluminat stradal.
- Numărul de LED-uri și modul în care sunt conectate:
• Serie cu un singur șir;
• Șiruri multiple, paralele.
- Curentul LED-ului:
• LED-urile de luminozitate înaltă sunt alimentate cu un curent cuprins între câțiva mAmperi și 1 Amper.
Disponibilitatea LED-urilor de 5W sau mai mult, alături de înalta lor eficiență luminoasă, contribuie la difuzarea lor pe piața iluminatului, înlocuind sursele de lumină tradiționale și, adesea, mai puțin eficiente. În funcție de voltajul bateriei și de numărul de LED-uri conectate în serie într-un singur șir, o conversie prin scăderea tensiunii sau o conversie prin creșterea tensiunii poate fi soluția cea mai adecvată.
Iluminatul cu LED-uri HB poate fi utilizat în iluminatul în rețea sau independent. Iluminatul în rețea permite economisirea de energie și diminuarea luminii, comunicarea activității înconjurătoare (mișcările, traficul) și monitorizarea stării bateriei și a potențialelor defecțiuni.
Atât rețelele cu fir cât și cele wireless sunt comune, iar aceste rețele folosesc în mod obișnuit protocoale wireless cu bază standard, cum ar fi ZigBee și protocoale wireless dedicate, care funcționează pe benzi ISM de 902 până la 928MHz și 2,4GHz.
Pentru rețelele cu cabluri, modemurile de linie electrică pot comunica în rețea. Deși poate părea contradictoriu să aveți un sistem de iluminat cu LED-uri HB cu alimentare solară conectat la rețea, rețeaua va efectua în principal comunicarea în rețea și va oferi o sursă de energie opțională pentru încărcarea bateriei. O aplicație potențială care utilizează atât comunicarea cu fir, cât și cea wireless, ar fi o legătură wireless care să conecteze o sub-rețea de lumini. Un nod care face conexiunea cu controlerul principal printr-un modem de linie electrică ar controla aceste sub-rețele.
Un alt aspect al sistemului este stocarea energiei electrice. Abilitatea de a încărca bateriile SLA (cu plumb-acid sigilate) la temperaturi sub cele de îngheț le face nu numai cele mai des folosite în iluminatul cu LED-uri HB cu alimentare solară, în afara rețelei, ci și foarte dorite în aplicațiile bazate pe energia solară.
În alegerea capacității unei baterii, mai ales în cazul bateriilor SLA, este important să se includă factorul de proiectare, cu privire la impactul temperaturii ambientale, deoarece capacitatea bateriei SLA descrește în medii reci.
Următoarea ecuație calculează capacitatea bateriei:

C

BATERIE = (

I

L ×

T

SOLAR × 24 ×

F

TEMPERATURĂ)/

FDOD

Unde CBATERIE este capacitatea bateriei, IL este încărcarea curentă, TSOLAR este numărul de zile de autonomie solară, FTEMPERATURĂ este factorul temperatură-proiectare, iar FDOD este procentajul maxim de profunzime a descărcării bateriei. Această ecuație este o estimare bună a bateriilor SLA, atunci când rata de descărcare nominală este similară ratei de descărcare așteptate. Dacă rata de descărcare este mai ridicată sau mai scăzută decât rata specificată de descărcare a bateriei, trebuie să ajustați estimarea în consecință.
Panourile solare au curbă I-V caracteristică și care variază în funcție de iradianță și temperatură. Panoul generează o putere maximă la un punct de pe curba I-V (Figura 5). În multe aplicații solare, sistemul acționează panoul în acest punct, generând o putere maximă. Există mulţi algoritmi pentru acest fenomen, MPPT (urmărirea punctului maxim al puterii), însă obiectivul tuturor este același: să acționeze panoul cât mai aproape posibil de punctul de vârf al puterii de pe curba puterii. Implementările MPPT pot fi de tip semnal complet analog sau mixt și includ adesea un microcontroler sau un dispozitiv de stare. În proiectarea unui sistem, ar trebui să efectuați o analiză cost-beneficiu pentru a determina dacă adăugarea unei funcții MPPT va majora suficient de mult captarea de energie pentru a compensa costurile de implementare.
Provocarea alimentării cu lumină a zonelor rurale poate fi soluționată prin producerea de energie la nivel local. Sistemele fotovoltaice fac posibilă exploatarea unei surse de energie aflate la îndemână, respectând în același timp și mediul înconjurător. Tehnologiile STMicroelectronics oferă o implementare discretă, completă, a tuturor caracteristicilor de mai sus, precum și o modalitate de integrare către o implementare cu unul sau două cipuri, atingând obiectivele de miniaturizare și de eficiență maximă.

www.element-14.com
www.farnell.com/ro

Ecranele color TFT au luat în stăpânire piaţa produselor de masă, un exemplu excelent fiind telefoanele celulare: chiar şi cele mai ieftine modele sunt prevăzute cu ecrane TFT (Thin Film Transistor), caracterizate printr-o calitate foarte bună a imaginii afişate şi o mare fidelitate a culorilor redate.
În acest articol vom prezenta gama de ecrane TFT cu diagonale între 2,4 şi 7 ţoli, produse de firma Palm Technology, a căror dotare standard o reprezintă panoul tactil rezistiv.

Caracterul general al utilizării ecra­nelor color LCD în aplicaţii de masă mult timp nu s-a reflectat în preţu­rile ecranelor oferite de distribuitori. Această disonanţă este în continuare vizibilă, un exemplu fiind, printre altele, imprimantele prevăzute cu ecrane TFT sau ramele electronice pentru fotografii – dispo­nibile, de obicei, la preţuri mai mici decât ecranele în sine. Din fericire pentru fabricanţi, această situaţie nefavo­rabilă suferă modificări graduale, iar exemple excelente ale acestui fapt am găsit în oferta comercială TME.

La alegere, pe culori
Ne vom concentra în articol asupra ecranelor LCD produse de firma taiwaneză Palm Technology, pe care le-am selecţionat din oferta bogată a distribuitorului având în vedere următoarele caracteristici ale acestora:
- preţul relativ redus,
- diagonalele mari,
- calitatea înaltă a matricelor,
- iluminare fundal LED practic de utilizat şi durabilă (20000 h),
- controlerele integrate, complete, populare în această clasă de dispozitive (nu există la ecranul cu diagonala 7’’).
Toate ecranele prezentate în articol sunt prevăzute cu panouri tactile rezistive, cu 4 conductori, care permit crearea unor panouri intuitive, uşor de utilizat pentru beneficiar. Datorită utilizării iluminării de fundal LED şi a controlerelor montate pe plăci elastice cu circuite imprimate, modulele prezentate sunt caracterizate de o grosime mică (de la 3,6mm), fapt care permite mon­tarea acestora în aparat.
Magistralele de date, semnalele de comandă şi liniile de alimentare ale modulelor ecranelor sunt scoase în exterior pe conectori auriţi cu rastru dens (de până la circa 0,3 mm, figura 1), realizaţi sub formă de mici fâşii la baza plăcilor elastice de circuite imprimate. Având în vedere dimensiunile mici ale punctelor de contact şi dispunerea densă a acestora, producătorul recomandă utilizarea pe plăcile de circuite imprimate a conectorilor speciali ZIF (Zero Insertion Force, exemplu prezentat în figura 2), care previn riscul de deteriorare a contactelor delicate, garantând totodată calitatea înaltă şi durabilitatea conexiunii. Conectorii corespunzători sunt disponibili în ofertă (şi cu amănuntul) a firmei TME, astfel încât constructorii nu trebuie să piardă timp căutând elemente greu accesibile – mai ales în cazul în care au nevoie să cumpere o cantitate mai mică.

Trecerea în revistă a posibilităţilor
Cel mai mic dintre ecranele prezentate are diagonala matricei de 2,4 ţoli (tabel 1) şi a fost prevăzut cu un controler ILI9325 produs de Ilitek. Acest sistem poate comunica cu exteriorul cu ajutorul a patru interfeţe, dintre care, în modulul PT0242 432T-A502, a fost folosită doar o interfaţă paralelă de 16 biţi, con­formă cu magistrala i80. Controlerul a fost echipat mecanisme de bază de asistenţă a iluminării imaginilor color, printre care corecţia hardware gamma, posibilitatea de deplasare şi rotire a imaginii afişate; în sistem au fost integrate şi convertoarele de sarcină necesare, astfel încât, pentru alimentarea modulului, este sufici­entă o singură tensiune cu valoarea recomandată de 2,8VDC. Dată fiind suprafaţa mică a ecranului, pentru iluminarea de fundal sunt utilizate 4 lămpi albe LED, care consumă în total 60 mA.

Rezistenţele panoului tactil pe axele X şi Y sunt (respectiv) între 180 şi 510 Ohm şi între 160 şi 590 Ohm. Configuraţia “rezistoarelor” potenţiometrice ale panoului tactil sunt indicate în figura 3, iar structura unui touch panel tip – în figura 4. Protecţiile la supratensiune sunt opţionale, ele trebuie adăugate individual.
În modulele cu diagonalele ecranului de 2,8 şi 3,2’’ sunt utilizate controlere gemene produse de Himax, marcate prin simbolul HX8347. Aceste circuite oferă asistenţă hardware pentru afişarea imaginilor color, inclusiv corecţie gamma cu utilizarea a patru tabele de corecţie predefinite. În modulele ecranelor livrate de Palm Technology, controlerele au fost configurate astfel încât să comunice cu exteriorul cu ajutorul unei magistrale de date de 18 biţi, iar semnalele de comandă sunt conforme cu standardul i80. Magistrala de date poate fi programată să funcţioneze în câteva alte moduri în paralele, tot de 8 biţi, fapt care facilitează utilizarea modulului în aplicaţiile în care nu este necesară asigurarea un refresh rapid al imaginii. În modulul PT0322432T-A601 sunt utilizate 5 lămpi albe LED, fapt care a determinat creşterea intensităţii curentului consumat de iluminarea de fundal la 100mA. Modificarea dimensiunilor panourilor tactile în ambele ecrane a determinat modificarea domeniilor rezistenţelor nominale ale acestora, care sunt, pe axele X/Y: 190…490 Ohm /150…580 Ohm (PT0282432T-A401) şi 260…520 Ohm /590…960 Ohm (PT0322432T-A601). Valoarea recomandată a tensiunii de alimentare a controlerului HX8347 este de 2,8VDC, iar în varianta cu sufixul “–A” poate funcţiona alimentat la o tensiune cu valoarea de până la 1,65VDC, fapt care îl predestinează pentru aplicaţiile mobile.
În modulele PT0434827T-A401 (format panoramic WQVGA, utilizat în general, printre altele, în sistemele de navigare) sunt utilizate controlerele moderne HX8257 (puse pe piaţă în mai 2008), care permit afişarea imaginilor în 16 milioane de culoari, obţinute cu ajutorul ditheringului hardware.
Comunicarea controlerului cu exteriorul se realizează cu ajutorul unei interfeţe RGB digitale, cu linii independente de stingere a iluminării, de sincronizare a liniilor, cadrului şi cu timing al pixelilor.
Magistrala avansată de date permite modificări rapide ale imaginii afişate, fapt foarte important pentru un număr atât de mare al punctelor de afişat (480 × 272).
Rolul iluminării de fundal în modulul PT0434827T-A401 este îndeplinit de cele 12 lămpi albe LED, conectate în două secţiuni a câte 6 bucăţi (conectate între ele în serie). Consumul total de curent al iluminării de fundal este de 16mA. Valoarea tensiunii de alimentare a modulului, recomandată de producător, este de 3,3VDC, iar controlerul este destinat funcţionării la o tensiune de alimentare de la 1,8VDC. Dimensiunile mari ale ecranului fac ca rezistenţele panoului tactil pe axele X şi Y să fie de 600…1300 Ohm /100…800 Ohm.

Pentru cei exigenţi
Modulele ecranelor cu diagonalele de 5,7 şi 7’’ sunt prevăzute doar cu bu­ffere ale datelor afişate şi controlere ale pixelilor cu circuite de polarizare. Utilizarea acestora în aplicaţiile practice necesită folosirea unui controler suplimentar sau realizarea progra­mată a funcţiei acestuia cu ajutorul unui microcontroler cu o memorie RAM suficient de mare. Necesitatea utilizării unui circuit de comandă suplimentar determină un anumit disconfort, însă, în cazul unor aplicaţii mai solicitante, oferă constructorilor posibilitatea de implementare a unor proceduri de operare proprii, mai bine adaptate cerinţelor curente.

Rezumat
Modulele LCD-TFT marca Palm Technology prezentate în acest articol sunt, în prezent, o excepţie demnă de laudă în oferta de distribuţie na­ţională, fiind caracterizate de parametri optici şi electrici excelenţi, de o bună dotare şi uşurinţă de utilizare. În plus, sunt disponibile (alături de accesoriile necesare reprezentate de conectorii ZIF) în cantităţi pentru vânzare cu amănuntul, într-o ofertă comercială stabilă, şi nu – cum se întâmplă adesea – doar efemeră.
Într-unul dintre următoarele numere vom arăta modul de utilizare practică a ecranelor prezentate în articol, ceea ce va interesa, cu sigu­ranţă, un număr mare dintre cititorii noştri.

Andrzej Gawryluk

Distribuitorul ecranelor prezentate în articol este firma:

Transfer Multisort Elektronik s.r.l.

Str. B.P. Haşdeu nr. 8, Timişoara
Tel.: +40 356467401
Fax: +40 356467400
romania@tme.eu
www.tme.eu

Natura fizică a diodelor LED necesită utilizarea unor limitatoare ale curentului care le traversează, iar în acest scop electroniştii folosesc, de obicei, rezistoarele. Este cea mai simplă soluţie, dar care prezintă dificultăţi atunci când numărul de LED-uri controlate este mare, fapt tot mai des întâlnit în aplicaţiile existente în prezent.

Firma StarChips Technology a propus constructorilor o soluţie mult mai comodă: a echipat cu surse de curent registrul integrat SIPO destinat controlului LED-urilor.
Pentru controlul unui număr mare de diode, de obicei sunt folosite registrele serial-paralele (SIPO - Serial In Parallel Out), datorită cărora numărul de capete terminale I/O ale microcontrolerului care comandă funcţionarea LED-ului este limitat la minimul necesar. Un exemplu de familie de re­gistre SIPO destinate utilizării în aplicaţiile LED îl constituie circuitele SCT2000 produse de firma taiwaneză StarChips Technology.
Din familia SCT2000 fac parte câteva circuite cu un număr de ieşiri între 1 şi 16 şi diferite domenii ale curenţilor de ieşire admisibili. În acest articol ne vom axa pe prezentarea circuitului SCT2024, prevăzut cu 16 ieşiri cu un randament de curent de 5…45mA (la o alimentare de 5V). Dispunerea capetelor terminale ale circuitului SCT2024 este prezentată în figura 1, iar schema de blocuri a acestuia în figura 2.

Circuitul SCT2024 aminteşte, prin structura sa, de popularele registre serial-paralele (de exemplul 4094 din seria digitală CMOS), însă a fost prevăzut cu circuite suplimentare de reglare şi stabilizare a curentului de ieşire. Datorită acestora, pot fi controlate diode LED ataşate direct la ieşirile re­gistrului SCT2024. Reglarea intensităţii curentului care trece prin fiecare ieşire este realizată prin schimbarea valorii rezistorului conectat între terminalul REXT şi masa de alimentare. Dependenţa între curentul de ieşire şi rezistenţa rezistorului REXT este prezentată în figura 3.
Intensitatea maximă a curentului de ieşire, care poate fi obţinută la ieşirile circuitului SCT2024, este de 60mA. Trebuie să aveţi grijă ca tensiunea la ieşiri să fie cuprinsă în intervalul 1 ... 4V (după luarea în considerare a căderii de tensiune pe diodele LED). În cazul în care tensiunea la ieşire depăşeşte 4V, trebuie să utilizaţi elemente suplimentare care să introducă cădere de tensiune, de exemplu o diodă Zener sau rezistoare individuale pentru fiecare dintre diodele LED (figura 4).
Pentru înregistrarea stării ieşirilor, este folosită o interfaţă serială sincronă. Pentru transmisia de date sunt utilizate două linii:
• SDI – intrare de date şi
• CLK – intrare pentru ceas.
Biţii sunt înregistraţi în registrul de intrare în timpul pantei crescătoare pe linia CLK, iar starea acesteia este atribuită clicheţilor de ieşire, în timp ce pe linia /LA este forţată o stare joasă. Ieşirile sunt activate după aplicarea unei stări joase pe capătul terminal /OE.
Exemplele de trasee din timpul transmisiei sunt prezentate în figura 5. Capătul terminal /OE poate fi folosit şi pentru controlul luminozităţii diodelor LED, prin aplicarea pe acest capăt terminal a unui semnal cu factor de umplere variabil (PWM).

Circuitele SCT2024 pot fi conectate în cascadă – în acest scop intrarea SDI a circuitului următor este conectată la ieşirea SDO a circuitului anterior, la semnale comune CLK, /LA şi /OE (figura 6). Fiecare circuit SCT2024 trebuie să aibă propriul rezistor care să determine valoarea curentului care trece prin diodele LED.

Funcţionarea circuitului SCT2024 împreună cu microcontrolerul AVR

Circuitul SCT2024 poate funcţiona împreună cu orice microcontroler prevăzut cu un circuit de transmisie serială sincronă sau care realizează transmisia sincronă în mod programat. În acest articol vom prezenta exemplul funcţionării circuitului SCT2024 împreună cu microcontrolerul ATmega32. Schema propusă de conexiuni este prezentată în figura 7. La intrarea ACD0 a microcontrolerului ATmega32 a fost conectat un potenţiometru care aplică o tensiune din domeniul 0 ... 5VDC, care este folosit pentru reglarea luminozităţii ecranelor. Circuitul SCT2024 controlează două ecrane LED cu şapte segmente, cu anod comun. Un exemplu de sursă a programului de comandă (în limbaj Bascom) este prezentat în list. 1.

List. 1.
$regfi le = „m32def.dat”
$crystal = 8000000
Config Spi = Hard , Interrupt = Off , Data Order = Msb , Master = Yes , Polarity = Low , Phase = 1 , Clockrate = 128 ,
Noss = 0
Config Pinb.4 = Output
Config Timer1 = Pwm , Pwm = 8 , Compare A Pwm = Clear Up , Prescale = 256
Config Adc = Single , Prescaler = Auto , Reference = Avcc
Dim A(2) As Byte
Dim I As Byte
Dim W As Word
Dim Aa As Byte
Dim Bb As Byte
Spiinit
Start Adc
I = 0
La
W = Getadc(0) ‘ citire valoare tensiune
W = W / 4 ‘ conversie în 8 bit
Pwm1a = W ‘ înregistrare în registru PWM1A
Aa = I Mod 16 ‘
A(1) = Lookup(aa , Digiţi) ‘ Conversia are format hexazecimal
Aa = I / 16 ‘
A(2) = Lookup(aa , Digiţi) ‘
Spiout A(1) , 2 ‘înregistrare digiţi în circuitul SCT2024
Portb.4 = 1 ‘
Portb.4 = 0 ‘
Incr I
Waitms 250
Loop
End

Digiţi
Data 63 , 6 , 91 , 79 , 102 , 109 , 125 , 7 , 127 , 111 , 119 , 124 , 57 , 94 , 121 , 113

Funcţionarea programului se rezumă la efectuarea continuă, într-o buclă infinită, a două sarcini. Prima dintre acestea este citirea valorii tensiunii aplicate pe capătul terminal ADC0. După conversia într-un număr de 8 biţi, această valoare este înregistrată în registrul PWM1A.
Factorul de umplere al semnalului generat la ieşirea OC1A depinde de valoarea tensiunii la intrarea ADC0.
A doua sarcină realizată de program este afişarea pe ecranele cu şapte segmente a valorii variabilei incrementate în fiecare ciclu al buclei. Valoarea acestei variabile este afişată sub formă de număr hexazecimal.

Rezumat

Exemplul simplu prezentat în articol, de utilizare a circuitului SCT2024 pentru comandarea ecranului cu şapte segmente permite cititorilor să cunoască funcţionarea acestuia şi operarea prin programare.
Domeniul utilizărilor registrelor produse de firma StarChips Technology este foarte larg – circuitele din familia SCT2000 pot fi folosite oriunde este necesar controlul unui număr mare de diode LED, indiferent de tipul acestora. Acestea pot fi: ecrane alfanumerice şi cu 7 segmente, bargrafuri, diode LED singulare, ansambluri RGB etc. Universalitatea circuitelor prezentate este crescută de sursele de curent integrate, care permit limitarea numărului de elemente folosite în dispozitiv, fapt care nu doar simplifică structura, dar permite şi reducerea costurilor de realizare a acestuia.

Informaţii suplimentare
Transfer Multisort Elektronik s.r.l.
Str. B.P. Haşdeu nr. 8, Timişoara
Tel.: +40 356467401
Fax: +40 356467400
romania@tme.eu
www.tme.eu

Cuvinte cheie: sistem solar fotovoltaic, sistem solar termal, eficienţa sistemelor solare, controler solar termal, controlere de încălzire, controlere Solar Thermal Steca Elektronik®

Sistemele solare convertesc energia solară fie în energie electrică (sisteme solare fotovoltaice), fie în energie termică (sisteme solare termale).

1. Sistemul solar fotovoltaic care produce energie electrică cu panouri fotovoltaice (PV) bazate pe siliciu are eficienţă mică (5...15%). Energia are preţ de cost mare (sistemul necesitând, doar în structură minimală: panouri solare ce ocupă o arie mare, controler de încărcare, baterii reîncărcabile cu descărcare ciclică profundă - ce ocupă spaţiu mare, invertor sinusoidal de putere, cabluri de cupru groase - pentru curenţi mari, paratrăsnet). Sistemele fotovoltaice produc energie electrică aleator şi practic, nu se amortizează investiţia pe durata de viaţă a panourilor (20 - 25 ani). De aceea sunt recomandate numai în zone însorite mult timp sau ca sursă electrică de siguranţă în sisteme fără întreruperi sau în locuri izolate.

NOTA 1. Pentru a obţine o putere maximă de 1000W în condiţii de iluminare maximă este nevoie în medie de 10m² de astfel de module. Paradoxal, când iluminarea e maximă, panourile îşi scad randamentul datorită încălzirii (cu 0.5% / 1˚C) şi îmbătrânirii (10% / 20 ani). Datorită structurii electrice, panourile fotovoltaice sunt mari antene ce captează undele electromagnetice, efectele fiind în studiu.
2. Sistemul solar termal converteşte radiaţia solară incidentă în căldură într-un colector solar a cărui componentă principală este un material absorbant selectiv de radiaţie aflat în tuburi vidate. Elementul absorbant poate să capteze foarte bine radiaţia solară, atât cea directă cât şi cea difuză, şi să o transforme în căldură. În acelaşi timp, căldura pierdută sub formă de radiaţie este cât se poate de mică. Căldura preluată de un agent lichid (apă, antigel) este pompată printr-un sistem închis de ţevi, circuitul solar, de la elementul colector la un rezervor. Sistemul cu energie solară termală poate da apă caldă în toate ano­timpurile. Spre deosebire de panourile fotovoltaice, într-un colector solar, (captator solar, panou solar termic) aproape întreg spectrul de radiaţie solară este utilizat pentru producerea de energie termică.
NOTA 2. Sub acţiunea radiaţiei solare, apa din interiorul tuburilor vidate se evaporă şi urcă spre partea mai rece a tubului. Acolo aburul se condensează, cedează căldura colectorului şi astfel procesul se reia. Eficienţa deosebită este asigurată prin suprafaţa de absorbţie selectivă, acoperită cu un strat special numit Sol-Titan, circuitul de conducte integrat şi izolaţia termică foarte performantă. Captatorul este prevăzut cu o carcasă foarte bine izolată termic care asigură o reducere la minim a pierderilor de căldură. Exemplu: Vitasol 200-T Viessmann. Colectoarele solare au eficienţă mare (60% - 75%) raportată la energia razelor solare incidente (200 - 1000 W/m² în Europa, în funcţie de latitudine, anotimp şi vreme) şi amortizarea investiţiei se face în 5-8 ani.
3. Controlerul solar este piesa principală a sistemului care utilizează soarele ca sursă de energie în conjuncţie cu colectoare solare, rezervoare de stocare, traductoare şi pompe de recirculare. Controlerul solar se alege funcţie de: (1) structura sistemului - număr de colectoare şi de rezervoare şi/sau piscină sau de (2) sarcinile de îndeplinit - încălzire, răcire, circulare, încălzire prin boiler, termostatare, timer, alarmare, data logger, compensări hidraulice, display, comunicaţie.
3.1. Controler solar de încălzire apă menajeră bazat pe diferenţa de tempera­tură între colectorul solar şi rezervorul de stocare. Controlerul solar startează pompa de circulaţie când temperatura în colectorul solar este mai mare cu câteva grade decât în rezervorul de stocare (storage tank). Fluidul din colectorul solar parcurge un schimbător de caldură şi apoi se întoarce în colector. Căldura este tranferată la apa potabilă din rezervor. Apa din rezervor are nivele stratificate (jos, apă rece- zona de alimentare; sus, apă caldă la max. 95˚C- zona de extragere). Media anuală de energie solară captată pentru încălzirea apei potabile ajunge la 60%, restul de energie fiind asigurat de un boiler care ridică temperatura la 70...90˚C. Controlere solare: Steca TR 0201, Steca TR 0301, Steca TR 0402, Steca TR 0502, Steca TR 0603, Steca TR 0704.
3.2. Controler de economisire energie consumată de boiler pentru încălzire locuinţă şi apă caldă menajeră. Compară temperatura externă sau din cameră şi ţine pierderile în sistemul de pompare la nivelul cel mai scăzut prin ajustarea vitezei de circulare a apei în schimbătorul de caldură pentru a păstra agentul termic în rezervor la temperatură ridicată. Controlere solare: Steca TF A603 mc, Steca TH A603 M, MS.
3.3. Controler pentru sistem hibrid cu colector solar şi boiler pentru încălzire locuinţă şi apă caldă menajeră.
Sistemul hibrid trebuie să fie dimensionat la 70% din necesarul de energie din cauza diferenţelor de capacitate în funcţie de anotimp. Dacă se dimensionează la o capacitate de 100 % din energia necesară iarna, vara va apare un exces de apă caldă care nu se poate utiliza, deci o suprafaţă de colector neutilizată, în care s-a investit. Rezultă că atât din punct de vedere economic cât şi ecologic, este raţional să se utilizeze un sistem hibrid care combină colectoarele solare cu sisteme clasice de încălzire (boilere). Controlere solare de sistem: Steca TR 0704, Steca TR 0603 mc.

Controlere Steca Elektronik® solar termale de bază

• Steca TR 0301sc controlează viteza (turaţia) pompei circuitului solar, memorează timpii de funcţio­nare ai pompei circuitului solar şi în­re­gistrează valorile minime şi maxi­me de temperatură ale colectorului solar şi rezervorul de stocare.
• Steca TR 0603 monitorizează, afişază şi controlează sisteme solare cu două câmpuri de colectori diferit orientaţi şi maxim două re­zervoare de stocare a apei calde menajere.
• Steca TF A603 MC este un controler stand-alone pentru încălzirea apei potabile în mod direct, pe principiul încăl­zirii în flux continuu. Steca TF A603 MC are un algoritm auto-adaptiv care ge­stio­nează transferul de energie la apa din rezervorul de stocare pentru circuitul de apă potabilă, cu o anumită viteză şi eficienţă, asigurând o tempe­ratură constantă a apei calde potabile.
• Steca TR 0704 este un controler universal de sistem, pentru energie solară şi sisteme de încălzire. În plus, faţă de o selecţie de structuri de sisteme de bază pre-programate, pot fi programate configuraţii individuale de sistem.
• Steca TA 0403 este modulul de extensie, cu funcţii programabile liber şi intrări / ieşiri suplimentare, special dezvoltat pentru a extinde gama de aplicaţii ale controlerului de sistem Steca TR 0704. Steca TA 0403 are 4 intrări de senzori şi 3 ieşiri. Steca TR 0704 - controlerul de sistem - asigură semnale de control şi de alimentare prin intermediul Steca IS Bus.

Ing. Emil Floroiu
ECAS ELECTRO
emil.floroiu@ecas.ro
www.ecas.ro
www.stecasolar.ro

Cu o eficienţă mult mai mare decât becurile cu incandescenţă şi fără substanţele chimice periculoase găsite în lămpi fluorescente, tehnologia LED câştigă popularitate fiind o soluţie prietenoasă de iluminat ecologic.

Domeniul diodelor electroluminiscente este inepuizabil, pe măsură ce aria de aplicabilitate devine tot mai generoasă. De la LED-uri pentru iluminat interior, iluminat exterior arhitectural, downlights, floodlights, proiectoare, panouri informative, sisteme de avertizare, sau din dorinţa de a obţine efecte de lumini interesante pentru domeniul casnic, LED-urile sunt realizate într-o mare varie­tate de forme constructive de la chip-uri implementate direct pe cablaj, până la multichip de putere mare. LED-urile revoluţionează iluminatul, putând reproduce un spectru larg de culori, au o eficienţă luminoasă care poate depăşi 100 de lumeni/W şi un nivel de
putere ce atinge 20W. Nivelul curentului determină nivelul luminii de ieşire, astfel că, un curent mai mare dă o luminozitate mai puternică; datorită caracteristicii abrupte curent / tensiune, comanda LED-urilor se face în curent constant, iar comanda inten­sităţii curentului se face continuu sau în impulsuri (PWM). În funcţie de tensiunea de ali­mentare, numărul de LED-uri şi curentul de ieşire, rezultă o varietate de drivere LED-uri. În timp ce driverele liniare sunt ineficiente şi generează prea multă căldură, driverele în comutaţie au o eficienţă sporită, dar pro­blema lor consistă în sfera EMI şi, desigur, a costului. În câteva dintre cazuri un regulator liniar sau un simplu rezistor poate fi folosit, dar în marea majoritate a situaţiilor este necesară folosirea de drivere în comutaţie. Soluţia este realizarea unui design eficient care să respecte cerinţele legale şi la un cost minim.

Caracteristici principale:
Alimentare nominală (U): 24V (18 - 30V)
POUT: 60W
IOUT: 2,8A ±5%
Frecvenţă: 500kHz
FPWM: 100 - 1000Hz
Eficienţă: > 95%
Dimensiuni: 45,5mm × 22mm × 23 mm.

Oferim soluţii pentru proiectarea de driver led-uri care beneficiază de o sursă de curent constant pentru LED-uri simple sau matrice de LED-uri care permit reglajul culorii şi luminozităţii într-un interval larg de tempe­raturi. Executăm drivere de leduri cu alimentare de la reţea (85 - 265Va.c.) şi o putere de la 1 la 1000W, ideale pentru configuraţii în paralel şi în serie, în varianta Open Frame şi în carcasă.
Sub un raport maxim performanţă / cost, prin utilizarea driver led-urilor furnizate, obţineţi soluţii eficiente energetic ce se concretizează printr-o reducere radicală a consumului de energie.
Driver LED-ul DL-024-60W este un driver led cu intrare de reglaj a intensităţii luminoase prin PWM, disponibil în carcasă.

Contact:
Electro Promex S.R.L. | BKD Electronic S.A.
332005, Anghel Saligny Nr. 3, Petroşani, Hunedoara, România
Tel./Fax: +40 254 542 964 | +40 254 548 964
office@elpm.ro | www.elpm.ro
office@bkdelectronic.ro | www.bkdelectronic.ro

Ce tipuri de ecrane LCD se află în oferta TME?
Prezentarea ofertei complete a TME este o problemă destul de complexă şi este greu să redai, în câteva fraze, posibilităţile noastre în acest domeniu. Primele ecrane din oferta noastră au fost ecranele digitale simple, care sunt în continuare populare. Printre ele se află atât ecrane de tip reflectiv, cât şi de tip transmisiv, comandate în mod dinamic sau static, cu diferite dimensiuni ale caracterelor şi temperaturi de lucru. Apoi au apărut ecranele LCD, dintre care cele mai populare sunt cele cu 2 x 16 caractere. Clientul are posibilitatea de a alege culoarea luminii de fundal (inclusiv RGB) şi de a stabili afişarea caracterelor în mod negativ sau pozitiv. Clientul poate, de asemenea, să aleagă culoarea fundalului, setul de caractere şi mulţi alţi parametri. Mai târziu, au apărut ecranele LCD grafice, cu diferite rezoluţii, cu posibilitatea alegerii între afişajul cu atingere, analogic sau digital. Trebuie amintite şi ecranele grafice COG, care sunt o alternativă de gabarit mai mic şi mai ieftină faţă de matricele grafice standard. Următoarele tipuri de ecrane pe care le-am introdus în ofertă sunt ecranele TFT.

Ce produse noi din domeniul ecranelor a introdus în ofertă în ultimul timp firma TME?
Dacă vorbim de noutăţi, putem descrie mai pe larg oferta noastră de ecrane TFT. Colaborăm deja de câţiva ani cu Palm Technology. Este o firmă foarte solidă, iar produsele sale şi parametrii acestora corespund celor mai bune mărci de pe plan mondial. În oferta noastră se află şi ecrane TFT produse de firma Display Elektronik. Putem furniza orice articol din oferta foarte largă a acestui producător - inclusiv ecrane OLED / PLED şi accesorii, cum sunt controlere şi tastaturi. Nişte produse interesante fabricate de ambele firme sunt ecranele CSTN, care oferă posibilitatea afişării de culori cu parametri asemănători, ca matricele active, dar costă mult mai puţin. În prezent introducem în oferta noastră ecranele FFSTN, VFD şi OLED, dar nu au fost stabilite încă toate detaliile.

Care sunt caracteristicile produselor cărora cumpărătorii de ecrane le acordă atenţie?
Fiecare client are alte cerinţe, iar noi ne străduim să răspundem tuturor. De exemplu, unui client care caută nişte ecrane ieftine, îi propunem produsele Raystar, iar dacă doreşte o calitate foarte ridicată şi poate cheltui mai mult pe un produs, îi recomandăm Palm Technology, NEC sau Sharp.
În cazul modulelor complete, cum este, de exemplu, ecranul cu intrare RS-232 sau alt port de comunicaţie, recomandăm produsele Electronic Assembly. Pentru clienţii care îşi produc propriile echipamente, cel mai important aspect îl constituie accesul rapid la un anumit ecran şi constanţa livrărilor. Oferim o garanţie de câţiva ani a prezenţei ecranelor noastre pe piaţă, într-o formă neschimbată. Nu începem colaborarea cu un producător dacă acesta nu ne poate asigura acest lucru.

Care sunt ecranele din oferta TME care se bucură de cea mai mare popularitate?
Cea mai mare parte din piaţă este deţinută în continuare de ecranele LCD cu caractere, deşi este foarte posibil ca în curând această situaţie să se schimbe. Este în creştere popularitatea ecranelor color.

Ce alte servicii, în afară de vânzare, oferă TME?
Dacă este vorba de ecrane, vânzarea însăşi este o încoronare a muncii mai multor oameni.
Răspundem la multe cereri de ofertă, însă în fiecare din aceste cazuri ne străduim să ajungem la constructori şi să participăm la faza de proiectare. Constructorul primeşte astfel cele mai proaspete informaţii cu privire la elementele disponibile şi componentele ecranelor care pot fi supuse modificării. În acest timp, noi învăţăm ce aşteaptă clienţii de la produse, fapt care ne ajută să ne îmbunătăţim în permanenţă oferta.

Vă mulţumim!

Transfer Multisort Elektronik
93-350 Lódz, ul. Ustronna 41
Tel.: 042 645 54 44
Fax: 042 645 55 00
E-mail: export@tme.eu
www.tme.eu

În vederea evidenţierii meritelor acestei topologii, trebuie analizate întâi diferitele metode luate în considerare, sau cele care au funcţionat bine pentru aplicaţiile cu LED-uri de putere joasă.
O metodă simplă este utilizarea unei surse de alimentare care transformă tensiunea de la reţeaua principală în sursă de tensiune DC cum ar fi 12 sau 24 volţi. Apoi urmează alimentarea în paralel a lanţurilor de LED-uri de la aceasta şi utilizarea unor rezistenţe în fiecare lanţ pentru a regla curentul. Aceasta este o abordare de cost scăzut. Totuşi, cu LED-urile de luminozitate ridicată din ziua de azi care pot consuma curenţi în exces de 350mA, această abordare este foarte disipativă. Aceasta are randament scăzut şi produce reglarea proastă a curentului, putând cauza lumină semnificativ diferită de la un lanţ la altul.
Pentru a îmbunătăţi această abordare, rezistenţele pot fi înlocuite cu stabilizatoare liniare, îmbunătăţind uniformitatea luminii tuturor lanţurilor. Dar acesta este singurul beneficiu din moment ce nu există nici o diferenţă notabilă în randament sau disiparea puterii. Reducerea disipării puterii este importantă pentru maximizarea duratei de viaţă a LED-urilor. În aceste două abordări, cu utilizarea fie de rezistenţe, fie de stabilizatoare liniare, acestea au efectul unor surse de căldură locale, reducând semnificativ durata de viaţă a LED-urilor.
O altă metodă, care este de asemenea destul de simplă, este crearea unui singur lanţ lung în serie, utilizând o singură sursă de alimentare care produce curent DC constant cu tensiune ridicată. Operarea la tensiune ridicată în această abordare ridică aplicaţia peste nivelurile SELV (safety extra-low-voltage) de 60VDC sau 42V RMS. Aceasta leagă montajul sursei de iluminat sau a carcasei de procesul de aprobare al agenţiei pentru siguranţă şi reduce semnificativ flexibilitatea de a aplica acelaşi model electric la alte aplicaţii.
O altă consideraţie legată de abordarea unui singur lanţ este fiabilitatea. Dacă un singur LED se strică, atunci se strică întregul montaj de iluminat. Există măsuri ce pot fi luate precum adăugarea mai multor circuite de tip crowbar sau dispozitive care să deschidă fiecare LED în parte, dar acest lucru adaugă cost şi complexitate montajului de iluminat.
Cea mai comună metodă în aplicaţiile de iluminat cu LED-uri de putere ridicată este utilizarea arhitecturii cu lanţuri multiple cu stabilizatoare în comutare pentru reglarea curentului. Aici o singură sursă principală de alimentare transformă AC de la reţeaua principală la o singură magistrală de tensiune DC, de obicei în nivelurile SELV. Această magistrală alimentează apoi lanţurile paralele de LED-uri unde fiecare lanţ are fie un convertor coborâtor de tensiune (cel mai des) sau unul de amplificare. Pentru simplitate, analizele se vor rezuma doar la cel coborâtor de tensiune, din moment ce, cel de amplificare este similar din punct de vedere al costului şi componentelor.
De exemplu, Figura 1 prezintă un simplu circuit stabilizator coborâtor de tensiune de preţ scăzut. Acesta constă dintr-un controler PWM, inductanţă, MOSFET, diodă şi câteva rezistenţe şi condensatoare. Dacă este cerut un randament mai ridicat, se poate înlocui dioda cu un MOSFET şi utiliza un controler PWM care permite operarea sincronă a convertorului coborâtor de tensiune.
Figura 2 prezintă diferitele blocuri de subsisteme pentru aplicaţii de iluminat cu lanţuri multiple de putere ridicată cu stabilizatoare coborâtoare de tensiune pentru reglarea curenţilor.
Intrarea AC a reţelei principale este redresată şi alimentată la un circuit de amplificare PFC (Power Factor Correction) unde PFC produce o tensiune ridicată de 400V, care furnizează intrarea pentru un convertor DC/DC izolat în aval. Ieşirea convertorului DC/DC este apoi utilizată pentru a produce o magistrală de tensiune joasă, tipic în gama 12V sau 24V, asigurând alimentarea lanţurilor de LED-uri reglate cu convertoare coborâtoare de tensiune.
Această abordare are un randament destul de ridicat şi este o alegere bună pentru lanţuri de LED-uri minimale. Totuşi, pentru aplicaţiile de putere ridicată cu patru sau mai multe lanţuri, numărul componentelor şi costul pot să crească semnificativ.
Pentru producătorii de componente electronice şi pentru lanţul de furnizori, aceasta poate fi o vânzare atrăgătoare. Totuşi, pentru producătorii de instalaţii de iluminat şi clienţii acestora, costul ridicat poate deveni o problemă pentru adoptarea la scară largă. Ceea ce este nevoie pentru viabilitatea pe termen lung a iluminatului solid state este utilizarea circuitelor de comandă cu cost scăzut care pot permite pieţei să prindă rădăcini şi să crească neîngrădită.
Figura 3 prezintă un circuit de conducere SIMPLE (series input, multiple parallel LED). Este o abordare eficientă din punct de vedere al costului pentru conducerea lanţurilor multiple de LED-uri. Excluzând PFC, aceasta este o abordare în două etape, cuprinzând un stabilizator coborâtor de tensiune de curent constant inversat şi un circuit transformator DC/DC de aval. Are un randament foarte ridicat, o stabilizare superioară a curenţilor lanţurilor şi, cel mai important, o abordare de cost scăzut. Aceasta poate dispune de asemenea de redundanţă cu un singur circuit de tip crowbar SCR (silicon-controlled rectifier) de acţionare pasivă pentru fiecare lanţ. Dacă un LED sau un lanţ se deschide, acesta nu va conduce la oprirea lanţurilor rămase.
Înainte de trecerea la operare, se pot analiza câteva lucruri care ies imediat în evidenţă când se utilizează abordarea multi-transformator de conducere SIMPLE. În primul rând, se observă că acesta este un model izolat electric unde tensiunile de ieşire secundare pot fi proiectate să rămână în nivelurile SELV. Când tensiunea de ieşire rămâne în nivelurile SELV, aceasta elimină cerinţele de a avea montajul de iluminat combinat cu sursa de alimentare, iar interconectările să aibă aprobări de siguranţă. Ieşirea în aceste niveluri adaugă automat un plus de flexibilitate, permiţând diferitelor montaje să fie aplicate şi altor aplicaţii de iluminat. Sursa de alimentare necesită încă aprobări privind siguranţa, la fel ca şi toate soluţiile discutate în această lucrare, dar nu şi montajul de iluminat.
În plus, modelul izolat poate fi semnificativ mai bun dintr-o perspectivă a managementului termic din moment ce nu sunt restricţii privind contactul sau proximitatea LED-urilor cu carcasele metalice.
O altă caracteristică ce se evidenţiază este aceea că nu necesită feedback de la partea de ieşire. Acest fapt elimină orice dispozitiv de feedback izolat de siguranţă. În fine, privind simplicitatea părţii secundare, aceasta nu are decât câteva componente pasive şi nici o sursă de polarizare, componente active sau de control.
Când vine vorba de operare, conducerea SIMPLE are un grad de reglare al curenţilor pe lanţ mai bun de 1%. Acesta are operaţii rezonante pentru randament ridicat, devenind mai eficient din punct de vedere al costului pe măsură ce creşte numărul de lanţuri comandate.

Descriere generală
Ieşirea circuitului PFC este intrarea circuitului coborâtor de tensiune inversat. Circuitul coborâtor de tensiune inversat este configurat să producă o ieşire de curent constant. Acesta este curentul în jurul căruia este închisă bucla sistemului. Ieşirea de curent pe care o produce alimentează în aval circuitul transformator DC/DC, care constă dintr-un controler half-bridge, două MOSFET-uri, două condensatoare C1 şi C2, şi transformatoarele propriu zise. Acest curent este circulat mai apoi prin comutatoarele MOSFET half-bridge către părţile principale ale transformatoarelor serie. Condensatoarele C1 şi C2 servesc mai multor funcţii, printre care şi configurarea un divizor de tensiune pentru half-bridge, sunt elemente ale circuitului de rezonanţă şi sunt condensatoare de blocare a DC, care ajută la prevenirea saturării transformatoarelor.
Operaţia de rezonanţă permite comutatoarelor MOSFET să comute cu ZVS (zero voltage switching). Acest lucru reduce pierderile la comutare şi forţează diodele de ieşire la ZCS (zero current switch), ambele avantaje însumându-se pentru mărirea eficienţei.
Curentul DC, acum transformat în curent AC, rezonează înainte şi înapoi prin partea principală a tuturor acestor transformatoare serie. Numărul de transformatoare care pot fi puse în serie este destul de flexibil din moment ce raportul înfăşurării poate fi selectat să suporte multe transformatoare sau lanţuri de LED-uri. Ceea ce trebuie luat în considerare pentru calcularea rapoartelor este numărul de lanţuri, din moment ce acesta dictează numărul de transformatoare şi tensiunea de trecere a fiecărui lanţ.
Consideraţii de proiectare
Pentru a realiza randamentul cel mai ridicat posibil în conversia puterii, scopul este de procesa cea mai mică energie posibilă. Pentru a realiza acest lucru, este nevoie să se lucreze cât mai apropiat posibil de tensiunea de intrare. Din moment ce majoritatea aplicaţiilor de iluminat de putere ridicată favorizează utilizarea de PFC activ, din motive de simplificare acesta va fi considerat un bloc funcţional şi îi vor fi atribuite nişte valori tipice ieşirii sale.
Din moment ce majoritatea circuitelor PFC active operează ca amplificatoare de tensiune, o tensiune de ieşire PFC trebuie să fie setată mai sus decât vârful celei mai ridicate tensiuni a liniei AC. Cu o gamă universală de tensiuni de intrare de 85 - 265VAC, aceasta ajunge la aproximativ 375V. Adăugând loc pentru marje şi toleranţe, 400V a devenit un punct tipic stabilit. Pentru a asigura faptul că stabilizatorul coborâtor de tensiune din aval are destul loc faţă de variaţiile de ieşire ale PFC, se adaugă încă o marjă pentru oscilaţii în jur de 40V. Aceasta face ca punctul minim de operare pentru intrarea stabilizatorului coborâtor de tensiune inversat să fie în jur de 360V.
Pentru a se asigura că ieşirea stabilizatorului coborâtor de tensiune are o tensiune conformă pentru a lucra corespunzător, acestuia îi trebuie de asemenea o marjă şi limitarea gamei de tensiuni la 280V.
Fiind cunoscute acum limitările, se poate analiza un exemplu de model despre cum să se calculeze valoarea curentului constant de la raportul stabilizatorului coborâtor de tensiune şi al transformatoarelor.
În acest exemplu se utilizează două transformatoare pentru a conduce patru lanţuri de LED-uri cu un curent de 1A. Fiecare lanţ are zece LED-uri de putere ridicată.

Ipoteze:
Tensiunea de polarizare pentru LED
Vf = 3,5V cu o tensiune a lanţului = 35V

Din moment ce se stabileşte punctul de operare al ieşirii pentru convertorul DC coborâtor de tensiune la 280V, acesta se comportă acum ca intrare în circuitul transformator DC/DC.
Acest lucru înseamnă că tensiunea aplicată la seria de primare ale transformatoarelor va fi jumătate din tensiunea de la driverul de tensiune cu condensatoare realizat din C1 şi C2, oferind 140V peste aranjamentul primar al seriei.
Calcularea raportului devine acum destul de uşoară după cum indică Ecuaţia 1:
Tensiunea pe primarul fiecărui transformator (VP) = Tensiunea de punte / Număr transformatoare = 140V / 2 = 70V
Pentru a calcula punctul stabilit de ieşire al stabilizatorului coborâtor de tensiune inversat, unde fiecare transformator conduce două lanţuri de LED-uri, trebuie mai întâi să se recunoască faptul că numai un lanţ din fiecare transformator conduce cicluri jumătate alternante. Acest lucru înseamnă că curentul care trebuie livrat lanţului conducător pentru a susţine conducţia LED-urilor în timpul perioadei inactive trebuie să fie de două ori curentul LED-ului. În acest caz în care curentul dorit este de 1A, curentul livrat către LED-uri şi condensatorul filtru la fiecare jumătate de ciclu este 2A.

Concluzie
După cum se poate observa, determinarea cerinţelor transformatorului este un exerciţiu simplu, care face driverul SIMPLE o soluţie foarte flexibilă pentru adresarea unui număr de aplicaţii de iluminat diferite. Dacă se intenţionează includerea SIMPLE ca parte a unei strategii de abordare modulară pentru multe aplicaţii de iluminat cu LED-uri, trebuie luate în considerare treptele de putere din amonte cum sunt componentele de reglare a puterii din half-bridge, stabilizatorul coborâtor de tensiune inversat şi PFC, deoarece trebuie dimensionate să conducă cel mai ridicat nivel de putere posibil adresabil de către driver.

Referinţe
Mai multe informaţii despre driverul multi-transformator SIMPLE, inclusiv modele de referinţă, se pot găsi la adresele: www.ti.com/ucc28810-ca, sau www.ti.com/ucc28810evm003-ca.
Mai multe informaţii despre aceste soluţii, precum şi despre alte soluţii Texas Instruments: www.ti.com/power-ca.
Comunitatea online E2E de proiectare a TI stă la dispoziţie pentru întrebări şi schimb de cunoştinţe la adresa: http://www.ti.com/e2e-ca.

Despre autor
James (Jim) Aliberti este Product Marketing Engineer pentru Power Supply Controls la Texas Instruments unde este responsabil pentru marketingul tehnic. El deţine un BSET şi ASET de la Wentworth Institute of Technology, Boston, MA. Jim a servit în US Navy unde a studiat electronica pentru aviaţie. În timpul său liber, lui Jim îi place să petreacă timpul cu familia şi la golf.

Contact:
Irina Marin
irina.marin@ecas.ro
ECAS ELECTRO
Tel: 021 204 81 00
Fax: 021 204 81 30
birou.vanzari@ecas.ro

Temperatura se măsoară printr-o gamă diversă de senzori. Scalarea şi indicarea se fac în °C, °F, °K. Senzorii deduc temperatura din schimbări într-o caracteristică fizică, de obicei neliniară. Şase tipuri de senzori sunt des utilizaţi: Termocupluri, Componente rezistive (RTD şi Termistor), Detectoare de radiaţie în infraroşu, Dispozitive bimetalice, Dispozitive cu expansiune lichid şi Dispozitive cu schimbare de culoare.

Controlerul universal de proces sau controlerul de temperatură se alege funcţie de următoarele cerinţe:
1. Tipul de senzor de intrare (termocuplu - TC, termorezistenţă - RTD, termistor NTC, modul adaptor-transmiţător Tx-gama 4 - 20mAcc) corespunzător gamei de temperatură măsurată.
2. Plasarea senzorului în procesul tehnologic, firele de legătură, protecţia părţii electronice, gradul de protecţie al panoului frontal.
3. Algoritmul de control adaptat la procesul tehnologic (ON / OFF, proporţional, PID, autotunig PID).
4. Tip de hardware intern necesar la ieşire (releu electromecanic, SSR, semnal de ieşire analogic) şi extern de comandă.
5. Ieşiri suplimentare sau cerinţele de la sistem (afişare: temperatură variabilă în proces - PV şi / sau referinţă - SP; seturi de SP, programare rampe şi paliere pentru SP, SP externă pentru reglare în cascadă, retransmisia PV, alarme pe PV sau pe eroare, limite Hi- Lo configurabile, comunicaţia serială în sistem, sursa pentru traductor pe 2 fire).

Consideraţii de selecţie pentru algoritmul de control.
Controlerul ON/OFF (bipoziţional) oferă reglarea cea mai simplă şi se aplică unde precizia nu e necesară, procesul e foarte lent sau pentru alarme. Acţiunea releelor se face cu un histerezis (on/off diferenţial) programabil pentru reducerea oscilaţiei PV în jurul SP.
Controlerul Timp Proporţional (time ratio) descreşte puterea aplicată pe măsură ce se apropie valoarea măsurată (PV) de referinţa fixată (SP), eliminând comanda ciclică (oscilaţia în jurul SP). Comanda timp proporţional aplică putere sarcinii pentru un procent fix din ciclu.
Controlerul PID (Proporţional, Integral, Derivativ) oferă o reglare mai precisă şi mai stabilă decât tipurile de controler ON /OFF sau Timp Proportional, fiind cel mai utilizat în sistemele care au un nivel relativ mic în masă şi care reacţionează rapid la schimbările în energie adăugată la proces. Funcţia derivativă compensează modificările de sarcină care au loc rapid. Parametri din funcţia PlD trebuie acordaţi la un anumit proces de către operator utilizând procedurile Ziegler-Nichols, Omega®Tuning sau Logica Fuzzy pe bază de informaţii experimentale, despre proces sau sistem. Controlerele cu PID auto-tuning, precum cele de la Novus® Automation ajustează parametrii PID în mod automat, urmărind reacţia procesului la mici modificari în SP.
Tipul ieşirii de comandă depinde de sistemul de încălzire/ răcire şi puterea disponibile, de algoritmul de control şi hardware-ul extern controlerului pentru încălzire, răcire, ventilaţie.
Timp proporţional sau ON / OFF: releu electromecanic, Triac (releu AC Solid State), DC Solid State Relay Driver (puls). Analog proporţional: 4 - 20mAdc, 0 - 5Vcc sau 0 - 10Vcc.
Relee electromecanice sunt tipul economic de ieşire, pentru sisteme cu ciclu de peste 10 - 15 secunde şi sarcini relativ mici. La amperaj se consideră un factor de siguranţă 1,5 la sarcini rezistive şi 4 ... 5 la sarcini inductive. La sarcini mari sau sisteme trifazice, releele comandă contactoare externe. Releul AC Solid State sau DC impuls de tensiune pentru comanda unui SSR extern cresc fiabilitatea, mai ales la procese cu ciclul scurt.
Ieşire analogică de amplitudine proporţională este o tensiune (0 … 5Vcc) sau curent (4 - 20mAcc), fiind utilizate de controlere de putere crossover zero SCR sau supape dozatoare.
Umiditate. Umiditatea se referă la conţinutul de vapori de apă, în aer sau alte gaze. Măsurarea umidităţii poate fi încadrată într-o varietate de termeni şi unităţi. Trei termeni des folosiţi sunt umiditatea absolută, punctul de rouă (Dew point) şi umiditatea relativă (RH).

Senzorii de umiditate. Tehnologia modernă a semiconductorilor şi a ceramicii cu straturi de siliciu a făcut posibilă producerea de senzori de umiditate de înaltă precizie, cu rezistenţă la substanţe chimice şi contaminare, la preţuri mici. Senzorii rezistivi sunt interschimbabili, utilizabili în locaţii la distanţă, având cost mic. Senzorii capacitivi oferă gamă largă de măsurare a RH şi toleranţă la condensare şi sunt ajustabili cu laser. Senzorii de conductivitate termică funcţionează bine în medii corozive şi la temperaturi ridicate.
Selectarea unui senzor de umiditate se face urmărind criteriile:
Condiţiile de mediu, Precizia, Repetabilitatea, Interschimbabilitatea, Stabilitatea pe termen lung, Abilitatea de a reveni după condensare, Rezistenţa chimică şi fizică la condiţiile de mediu, Dimensiunile, Eficienţa costurilor.
Aparatele de măsurare, indicare şi control al umidităţii se aleg şi după alte criterii: Sursa de alimentare, Consumul de energie, Memoria nevolatilă, Indicarea locală, Portabilitatea, Încadrarea în standarde şi Comunicaţia serială RS 485 pentru integrarea într-un sistem.
Domenii de aplicaţii variate: producţie cu procese termice, refrigerare, asigurarea calităţii, depozite de alimente, medicamente, microclimat în clădiri, spitale, supermaketuri, transport.

Contact
Ing. Emil Floroiu
CONEX ELECTRONIC SRL
Tel.: 021 242 2206
Fax: 021 2420979
emil.floroiu@conexelectronic.ro
www.conexelectronic.ro