Я сам дома электрик – ремонт ламп и светильников

Устройство, схема и ремонт контроллера
для гирлянд своими руками

Контроллер электрической гирлянды – это электронное устройство, создающее статодинамические эффекты путем изменения величины и времени подачи питающего напряжения.

Внешний вид контроллера и светодиодной ленты дюралайт

Гирлянда электрическая – это декоративное разноцветное световое декоративное украшение, представляющее собой последовательно соединенные светодиоды или лампочки накаливания с помощью электрических проводов.

Схема, устройство и принцип работы
контроллера для гирлянд

Для успешного ремонта контроллера для гирлянд и дюралайта своими руками нужно знать его электрическую схему, принцип ее работы и устройство контроллера.

Обращаю ваше внимание, что в статье приведена инструкция ремонта контроллеров, с выходным напряжением 220 В, не предназначенного для подключения RGB светодиодных лент на напряжение 12 В или 24 В. Ремонту светодиодных лент посвящена статья «Ремонт контроллера светодиодной ленты».

Электрическая схема и принцип работы контроллера

Электрическая схема очень простая и в ней разберется даже человек, не имеющий специальных знаний. На чертеже показана схема светодинамической системы. Она состоит из двух частей – контроллера и гирлянд.

Питающее напряжение из сети переменного тока напряжением 220 В поступает через сетевую вилку на выпрямительный мост, состоящий из четырех диодов VD1-4. Сглаживающий конденсатор отсутствует, так как для работы тиристоров нужно изменяющееся напряжение.

Схема электрическая контроллера и светодиодной ленты дюралайт

Выпрямленное напряжение положительной полярности (+) с диодного моста поступает на общий провод гирлянды и через резистор R2 на 10 вывод микропроцессора DD1 типа Q803. Для сглаживания пульсаций после резистора установлен электролитический конденсатор С1.

К отрицательному выводу (–) диодного моста подключен конденсатор С1, вывод 2 микропроцессора и катоды тиристоров VS1-4.

Для формирования управляющего напряжения для подачи на управляющие электроды тиристоров на вывод 1 DD1 через резистор R1 подается напряжение непосредственно от одного из сетевых проводов.

Кнопка SA1 предназначена для выбора светодинамических режимов работы системы. При каждом кратком нажатии включается следующий световой эффект. В простых контроллерах обычно запрограммировано 8 вариантов свечения гирлянды.

Управляющие выводы тиристоров VS1-4 подключены к выходам микропроцессора 3-6. Когда уровень положительного напряжения на выходе микросхемы превысит 2 В относительно катода (k), тиристор открывается и на гирлянду подается питающее напряжение.

Устройство и конструкция контроллера

Простой китайский контроллер состоит из двух половинок корпуса, между которыми размещена печатная плата из фольгированного гетинакса.

Контроллер и светодиодной ленты дюралайт в разобранном виде

Подводящие питающее напряжение провода и идущие на гирлянды соединены с печатной платой контроллера путем пайки непосредственно к контактным площадкам печатных проводников.

Внешний вид кнопок контроллеров дюралайт

Кнопки для переключения режимов работы встречаются псевдосенсорные и механические. На фотографии слева – псевдосенсорная, на торце толкателя кнопки нанесен слой токопроводящей резины. При нажатии на кнопку токопроводящая резина замыкает не покрытые лаком расположенные рядом проводники печатной платы, и сигнал управления поступает на микропроцессор.

Процессор контроллера дюралайт в выпаянном виде

В контроллере установлен бескорпусной микропроцессор, который распаян на отдельной печатной плате. Такие микросхемы в народе называют «клякса». Печатная плата с микропроцессором вставляется в прорезь печатной платы контроллера и удерживается за счет пайки печатных дорожек.

Разъемы на концах выходных проводов контроллера дюралайт

Светодиодные и с лампами накаливания гирлянды припаиваются непосредственно к плате контроллера. Для шнуров дюралайт, в связи с его конструктивными особенностями, конец кабеля снабжается круглым (для круглого) или плоским (для плоского) разъемом. Количество штырей зависит от количества в дюралайте цепочек светодиодов или лампочек.

Ремонт контроллера для гирлянд

Внимание, электрические схемы контроллеров гальванически связаны с фазой электрической сети и поэтому следует соблюдать предельную осторожность. Прикосновение к оголенным участкам схемы подключенной к электрической сети может привести к поражению электрическим током.

Прежде, чем ремонтировать контроллер нужно провести диагностику с целью определения в какой из частей системы находится неисправность – в контроллере или в гирлянде. Только после этого можно буде выбрать способ ремонта.

Инструкция по поиску неисправности в контроллере и гирлянде
Внешнее проявлениеНеисправныСпособ устранения
Одноканальная или многоканальная гирлянда не светитНет напряжения в розетке, сетевой шнур, контроллер или гирляндыПровести диагностику
В многоканальном дюралайте зажигается только часть каналовРазъем дюралайт, контроллер или цепочка гирляндыПроверить разъем, перепаять в контроллере местами провода исправной и неисправной цепочек. Если после перепайки цепочка засветилась, то неисправен контроллер. В противном случае перегорел один или несколько светодиодов
В многоканальной гирлянде зажигается только часть нитокКонтроллер или нитки гирляндыПерепаять в контроллере местами провода исправной и неисправной нитки. Если после перепайки светодиоды засветилась, то неисправен контроллер. В противном случае перегорел один или несколько элементов в цепочке
В гирлянде постоянно светят один или несколько каналовКонтроллерПробой перехода анод-катод тиристора у постоянно светящегося канала, неисправен микропроцессор
При нажатии на кнопку не меняется светодинамический режимКонтроллерНа мгновение закоротить выводы или контактные площадки кнопки. Если режим изменился, значит заменить кнопку или промыть псевдосенсорные контакты на печатной плате. Если не помогло, заменить микропроцессор

Пример ремонта
многоканального светодинамического контроллера дюралайт

Попал мне в ремонт сгоревший контроллер от плоского дюралайта в результате короткого замыкания из-за попадания воды в место соединения разъема и шнура.

Фиксатор разъема контроллера дюралайт

Саморезы фиксатора от попадания воды заржавели и внутри него были следы копоти от короткого замыкания.

Разъем контроллера дюралайт покрытый копотью

Разъем идущий от контроллера для подключения шнура дюралайт тоже был покрыт между штырями копотью. Поэтому перед началом ремонта контроллера, чтобы не повторилось короткое замыкание, она была удалена с помощью ветоши, смоченной в спирте. Копоть можно просто соскоблить ножом.

Разборка корпуса контроллера с помощью ножа

Для разборки корпуса контроллера нужно вставить лезвие ножа между половинок в местах выхода проводов и проворачивая его раздвинуть их. Обычно они разделяются без приложения больших усилий.

Печатная плата контроллера со стороны деталей

После разборки корпуса контроллера стало понятно почему он не работает. Одни из тиристоров из-за протекающего через него тока, превышающего допустимый, взорвался и даже покрылась копотью поверхность печатной платы.

Печатная плата контроллера со стороны печатных проводников

Со стороны печатных проводников платы, две дорожки расплавились и перегорели. В контроллере не предусмотрено защиты, не установлен плавкий предохранитель, поэтому при котором замыкании выхода в качестве него послужили дорожки и тиристор.

Тиристоры на печатной плате контроллера

Для управления подачей питающего напряжения на гирлянды в контроллере были применены тиристоры типа PCR606A, рассчитанные на рабочее напряжение до 600 В и ток коммутации до 600 мА. Прозвонка тиристоров мультиметром показала, что у всех переход анод-катод пробит. Пришлось их все заменить новыми, тиристорами с такими же параметрами типа MCR100-8. На замену подойдут также тиристоры PCR406, которые часто устанавливают в светодиодные и с лампочками накаливания контроллеры елочных гирлянд.

Данный контроллер служил для коммутации плоского трехканального дюралайта длиной 25 метров и ток потребления нитями превышал 0,6 А, поэтому в каждом канале контроллера было установлено по два тиристора включенных параллельно (одноименные выводы соединены между собой).

Вид со стороны деталей отремонтированной платы контроллера

После замены тиристоров пришлось еще заменить два диода типа 1N5399 (1000 В, 1,5 А) выпрямительного моста, которые при прозвонки мультиметром оказались пробитыми. Диоды были взяты от неисправного блока питания компьютера, потому что широко применяемые 1N4007 рассчитаны на максимальный ток 1  А.

Вид печатной платы контроллера со стороны печатных проводников с восстановленными дорожками

После замены тиристоров и диодов были удалены сгоревшие остатки дорожек и вместо них припаяны перемычки из фторопластового провода. Теперь можно на контроллер подавать питающее напряжение и проверять на работоспособность.

Но схема, не смотря на все исправные элементы, не заработала. Пришлось заменить и микропроцессор.

Контроллер елочной гирлянды

В наличии имелась неисправная елочная гирлянда, в контроллере которой стоял такой же процессор типа Q803. В этой гирлянде после работы под открытым небом вышло из строя много светодиодов и до ее ремонта руки не доходили.

Процессор выпаян из платы контроллера

Из контроллера елочной гирлянды микропроцессор был выпаян и установлен в ремонтируемый контроллер дюралайта. Осталось только проверить работу контроллера.

Способы проверки работы контроллера
дюралайт и елочных гирлянд

Если исправная гирлянда есть под рукой, то нужно подключить ее к контроллеру и работоспособность его будет очевидна. Но в моем случаю шнур дюралайт висел на фасаде здания и снять его была сложная задача. Поэтому пришлось проверять контроллер в лабораторных условиях.

Самый простой способ с помощью мультиметра. Для этого нужно установить переключатель мультиметра в режим измерения постоянного напряжения величиной не менее 300 В. Далее одним щупом прикоснуться к общему, положительному проводу контроллера, а вторым к выходу любого из каналов. Если величина напряжения будет изменяться от нуля до напряжения сети, то с большой долей вероятности контроллер исправен.

Проверка работоспособности контроллера после ремонта

Если нагрузить каналы резистором величиной 10-20 кОм, то проверка будет более достоверной. Вместо резистора можно подключить лампочку накаливания 220 В мощностью 15-50 Вт. Тогда без приборов сразу будет видно по свечению ее нити накала как работает контроллер.

Проверка работоспособности контроллера с помощью осциллографа

Так как у меня на рабочем столе стоит двух канальных осциллограф, то я люблю попроверять все с помощью него. Осциллограммы показывают поведение тока и величину напряжения.

На верхней осциллограмме показана форма напряжения на катоде тиристора, то есть сразу после диодного моста. На нижней – на аноде, сигнал, который поступает на гирлянду. Как видно, синусоида на половину обрезана, значит яркость свечения диодов или лампочек нитки гирлянды будет на половину меньше, чем максимальная.

После окончания ремонта контроллер был подсоединен к шнуру дюралайт и подтвердил свою работоспособность.

Мне «повезло», в ремонт попал контроллер, в котором уцелели только два диода, два резистора и электролитический конденсатор. Но обычно выходят из строя только тиристоры или диоды выпрямительного моста.

На ремонт своими руками ушло около двух часов. При такой сложной поломке, когда 80% деталей перегорело, целесообразнее не возиться, а купить новый. Но не всегда можно подобрать подходящий, да и времени на покупку, на считая лишних финансовых затрат, уйдет не меньше. Поэтому ремонт контроллера для дюралайт и елочных гирлянд, даже самый сложный, экономически целесообразен.

Как подключить гирлянду
дюралайт минуя схему управления контроллера

Если нет технической возможности или времени заниматься ремонтом контроллера, а гирлянды исправны, то можно включить их напрямую, минуя схему управления контроллера. В таком случае дюралайт или елочная гирлянда будет светиться постоянно, без светодинамических эффектов.

Подключение елочной гирлянды
сделанной из лампочек накаливания напрямую

Если лампочки накаливания собраны последовательно и рассчитаны на напряжение питания 220 В, то провода, идущие на гирлянды можно припаять непосредственно к проводам, идущим от сетевого шнура. Полярность подключения роли не играет. Можно даже вовсе удалить контроллер и спаять между собой попарно провода гирлянды и сетевого шнура.

Если посмотреть на фотографию, приведенную ниже, то желтый провод нужно припаять к синему или коричневому, идущему от сетевого шнура, а оба коричневые вместе к оставшемуся свободному проводу сетевого шнура.

Подключение светодиодного шнура дюралайт
или елочной гирлянды напрямую

Так как для работы светодиодных гирлянд и дюралайт требуется напряжение постоянного тока, то их непосредственно к сети подключать нельзя, а только после выпрямительного моста.

На фотографии изображена печатная плата двух канального контроллера шнура дюралайт. Хотя контроллер был исправен, но для подсветки даты наступающего года руководство сочло, чтобы гирлянда светилась постоянной.

Печатная плата двух канального контроллера

Два правых провода, коричневого и зеленого цветов приходят от шнура с сетевой вилкой. Левый провод желтого цвета, является общим для гирлянд и подключен к положительному выводу диодного моста. Правее желтого, два синих провода идут от гирлянд на аноды тиристоров. Цвета проводов в контроллерах разных производителей могут быть другими.

Провода гирлянд отпаяны от контроллера

Мне пришлось включать напрямую два дюралайта, во втором контроллере цвета проводов гирлянд были другие. Сначала нужно отпаять от контроллера провода, как показано на фотографии.

Провода гирлянд скручены и спаяны

Далее свить их вместе и припаять к отрезку дополнительного провода, и пока пайка горячая, надеть на нее изолирующую трубку.

Провода гирлянд припаяны к минусу диодного моста

Осталось только припаять залуженный конец дополнительного провода к отрицательному выводу диодного моста.

Контроллеры уложены в бокс

После сборки контроллеров они были размещены в герметичный бокс, в котором подключены к двойной розетке. Проверка показала, что подсветка работает постоянно.

Проверка подсветки вывески наступающего 2019 года

Конструкция изделия имела длину пять метров и представляла собой прибитые на двух деревянных брусках цифр тоже из дерева. С лицевой стороны цифры были покрыты белым пластиком. На фасаде здания наступающий Новый год смотрелся хорошо.