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Riparare le Luci di Natale

Svelato il mistero della scatola verde cinese...


Controller Luci di Natale (fronte)

Controller Luci di Natale (retro)


Interno del controller

Vista del circuito senza silicone (1/2)


Vista del circuito senza silicone (2/2)

Vista del PCB del circuito

Aggiornamenti e download

06.07.2012 : Versione 1.0 : Pubblicazione del progetto dopo la realizzazione ed il collaudo.

Schema Elettrico
Datasheet CDT3398 (CT55-H)

La scatola misteriosa

Le luci di Natale per interno, che potete trovare in qualsiasi negozio, di solito sono composte da un trasformatore a bassa tensione con uscita a 24V alternati, collegato ad una scatola sigillata in cui è contenuto il controller ed a cui sono connesse le diverse catene di luci decorative.

La configurazione d'uscita dei fili della catena di luci non segue uno standard preciso, ma spesso il numero di fili in uscita è pari al numero delle singole catene di luci, più un filo comune a tutte.

Capita spesso che un guasto al controller obblighi a buttare tutto il materiale. Quindi, mi sono divertito ad aprire una di queste scatole misteriose, per ricavarne lo schema elettrico ed una piccola ed economica modifica per far ritornare le luci a lampeggiare festosamente. Per aprire il contenitore potete usare un seghetto, oppure la punta del saldatore. Nel primo caso evitere di bruciare la plastica del contenitore, nel secondo caso avrete meno probabilità di danneggiare i componenti interni. A voi la scelta.

Funzionamento del circuito

La modifica che permette al controller di funzionare nuovamente, non prevede una modalità di selezione del tipo di lampeggio, quindi una volta collegato di nuovo il circuito modificato al trasformatore esterno il circuito inizierà a far lampeggiare le catene di luci con una temporizzazione fissa, ma diversa per ognuna delle catene stesse.

La modifica apportata, infatti, bypassa il circuito integrato CDT3398 o CT55-H di solito utilizzato come controller luci, conservando però la parte del circuito elettronico che ricava le diverse tensioni utilizzate per il funzionamento del dispositivo e quella che abilita le catene di luci.

Tale sezione genera diverse tensioni "abbastanza" stabilizzate, in grado però di far funzionare perfettamente il circuito ed evitando di ricorrere ad ingombranti regolatori lineari.

Schema elettrico

La sezione di alimentazione del circuito ricava le diverse tensioni, indicata nello schema elettrico, necessarie per il funzionamento del controller e delle catene di luci. La tensione VAC è collegata al pin ZC (Zero Crossing) di U1, probabilmente per attivare i transistor H945 collegati ai TRIAC BT131 solo quando la tensione alternata si trova nella parte positiva rispetto allo zero, in modo da limitare la dissipazione di calore sugli stessi TRIAC e la corrente di abilitazione richiesta per attivarli. Tale corrente deve essere fornita dai transistor collegati ai gate degli stessi TRIAC e dipende, appunto, dalla zona (positiva o negativa) della tensione alternata in cui viene attivato il triac. In genere un'attivazione fatta quando la sinusoide alternata che attraversa il TRIAC è nella parte negativa della semionda richiede una maggiore quantità di corrente.

La tensione VTR, stabilizzata dal diodo zener Z1, è utilizzata per alimentare i transistor di abilitazione dei TRIAC, mentre la tensione VDD è impiegata per alimentare U1. La resistenza R5 determina, probabilmente, la frequenza di funzionamento di U1 (e/o di conseguenza della velocità degli effetti delle catene di luci).

La modifica apportata al circuito per bypassare U1 utilizza una serie di porte NOT a trigger di Schmitt, contenute in U2, collegate in modo da realizzare diversi oscillatori, la cui frequenza dipende, per ciascuno di essi, dalla costante di tempo realizzata dal condensatore e dalla resistenza utilizzati.

Per facilitare il montaggio du U2 al posto di U1 ho utilizzato solo una parte delle porte NOT contenute in U2, per questo ho realizzato anche un oscillatore (U2a-U2b) che pilota, alternativamente, due diverse catene di luci.

L'unico neo di questo tipo di modifica è che non viene sfruttata la funzione zero crossing, la quale, gestita opportunamente da U1 insieme ad una (probabile) funzione di attivazione PWM delle uscite L1-L4, permette di evitare cadute importanti di tensione sulla linea VTR dovute all'attivazione contemporanea dei transistor di abilitazione dei TRIAC e di questi ultimi.

Per questo, utilizzando la modifica proposta per questo circuito, l'abilitazione delle catene di luci potrebbe non avere sempre la stessa luminosità (dovuta, appunto, all'eccessiva riduzione di tensione sulla linea VTR che fornisce l'alimentazione ai gate dei TRIAC a causa all'attivazione contemporanea - seppur momentanea - di almeno una coppia di transistor).

Ad esempio, può succedere che per un breve istante i transistor TR3, TR5 e TR8 siano contemporaneamente attivi, di conseguenza la tensione su VTR subirebbe in quel momento una caduta che potrebbe non rendere pienamente in conduzione i rispettivi TRIAC TR4, TR6 e TR9 ed ottenendo quindi un'accensione debole delle catene di luci L2, L3 e L4.

Questo svantaggio può essere eliminato utilizzando, al posto di U2, un microprocessore programmato in modo da emulare appieno le funzionalità di U1, sfruttando la tensione VAC per rilevare la condizione di zero crossing ed abilitando i transistor TR1, TR3, TR5 e TR8 in modo rapido, ma sequenziale, usando una sorta di pilotaggio PWM in modo che questi componenti siano attivati solo uno per volta.

La differenza tra le due soluzioni è la complessità di realizzazione.... ma questo circuito, come tutti gli altri, vuole solo essere uno spunto per le vostre realizzazioni!

Il progetto è distribuito in modo gratuito e sono sempre benvenuti suggerimenti e quesiti.

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