Regulador de intensidad

Un atenuador es un dispositivo conectado a una luminaria que se utiliza para reducir la intensidad de la luz . Al modificar la forma de onda de voltaje aplicada a la lámpara, es posible disminuir la intensidad de la luz emitida. Si bien los dispositivos de voltaje variable se utilizan para diversos fines, el término atenuador se suele reservar para aquellos destinados a controlar la luz emitida por lámparas incandescentes resistivas , halógenas y (más recientemente) fluorescentes compactas (CFL) y diodos emisores de luz ( LED ). Se requiere equipo más especializado para atenuar la luz fluorescente , de vapor de mercurio , de estado sólido y otras lámparas de arco .

Los atenuadores varían en tamaño, desde unidades pequeñas del tamaño de interruptores de luz domésticos hasta unidades de alta potencia utilizadas en grandes instalaciones de iluminación teatral o arquitectónica . Los atenuadores domésticos pequeños generalmente se controlan directamente, aunque existen sistemas de control remoto (como X10 ). Los atenuadores profesionales modernos se controlan generalmente mediante un sistema de control digital como DMX o DALI . En los sistemas más recientes, estos protocolos se utilizan a menudo junto con Ethernet .

En la industria de la iluminación profesional, los cambios de intensidad se denominan "atenuaciones" y pueden ser de "aumento" o "disminución". Los atenuadores con control manual directo tenían un límite en la velocidad de variación, pero este problema se ha eliminado en gran medida con las unidades digitales modernas (aunque aún se pueden evitar cambios de brillo muy rápidos por otras razones, como la vida útil de la lámpara).

Los atenuadores modernos se fabrican con semiconductores en lugar de resistencias variables, debido a su mayor eficiencia . Una resistencia variable disiparía energía en forma de calor y actúa como divisor de voltaje . Dado que los atenuadores de semiconductores o de estado sólido conmutan rápidamente entre un estado de baja resistencia ("encendido") y un estado de alta resistencia ("apagado"), disipan muy poca energía en comparación con la carga controlada.

Más recientemente, los atenuadores internos programables por software pueden usar las señales del mismo interruptor que enciende y apaga las luces para controlar la atenuación. No se necesita un atenuador externo dedicado. Un protocolo de comunicación simple, como Blink'n'Dim, transmite comandos de atenuación a través de la línea eléctrica. Permiten el control por computadora a través de interruptores en red, pero no lo requieren. Su costo es similar al de los circuitos de atenuación anteriores que reemplazan en bombillas, luminarias o controladores LED.

Los primeros atenuadores se controlaban directamente mediante la manipulación manual de grandes paneles de control. Esto requería que toda la energía pasara por el centro de control de iluminación, lo que podía resultar inconveniente, ineficiente y potencialmente peligroso para sistemas grandes o de alta potencia, como los utilizados para la iluminación escénica .

En 1896, Granville Woods patentó su "atenuador de seguridad", que redujo enormemente el desperdicio de energía al disminuir la cantidad de energía generada para ajustarla a la demanda deseada en lugar de quemar energía no deseada. ^{[ 1 ]}

En 1959, Joel S. Spira , quien más tarde fundó la empresa Lutron Electronics en 1961, inventó un atenuador basado en un dispositivo de conmutación de estado sólido, entonces novedoso, llamado rectificador controlado de silicio o SCR. Este pequeño dispositivo permitió instalar el atenuador en una caja de empotrar eléctrica estándar, ahorrando energía. ^{[ 2 ] [ 3 ]}

En 1966, Eugene Alessio patentó un adaptador de portalámparas para ajustar el nivel de luz de una sola bombilla mediante un TRIAC . Para alojar este dispositivo, optó por un dispositivo redondo de 2 pulgadas (51 mm) con un extremo que se enroscaba en un portalámparas y el otro extremo que permitía insertar una bombilla. ^{[ 4 ]} 

Con la llegada de los atenuadores de estado sólido, los sistemas de control remoto analógicos (como los sistemas de control de iluminación de 0-10 V ) se volvieron viables. El cableado de estos sistemas era mucho más delgado (con menor corriente y menor riesgo) que los gruesos cables de alimentación de los sistemas de iluminación anteriores. Cada atenuador tenía sus propios cables de control, lo que resultaba en una gran cantidad de cables que salían del área de control de la iluminación.

Los protocolos de control digital más recientes, como DMX512 , DALI o uno de los muchos protocolos basados ​​en Ethernet como Art-Net , ETCnet , sACN , Pathport , ShowNet o KiNET ^{[ 5 ],} permiten el control de una gran cantidad de atenuadores (y otros equipos de escenario) a través de un solo cable.

Los reguladores de intensidad no domésticos suelen controlarse de forma remota mediante diversos protocolos. Los reguladores analógicos generalmente requieren un cable independiente para cada canal de regulación, con una tensión entre 0 y 10 V. A partir de esta tensión y la de la red eléctrica, un circuito analógico genera una señal de control para los interruptores. A medida que se añaden más canales al sistema, se necesitan más cables entre el controlador de iluminación y los reguladores.

A finales de la década de 1970, se desarrollaron protocolos analógicos en serie. Estos multiplexaban una serie de niveles analógicos en un solo cable, con una señal de reloj integrada similar a una señal de vídeo compuesto (en el caso del estándar europeo D54 de Strand Lighting , que gestiona 384 atenuadores) o una señal de reloj independiente (en el caso del estándar estadounidense AMX192 ).

Los protocolos digitales, como el DMX512 , han demostrado ser la solución desde finales de la década de 1980. En las primeras implementaciones, se enviaba una señal digital desde el controlador a un demultiplexor , ubicado junto a los atenuadores. Este convertía la señal digital en un conjunto de señales de 0 a +10 V o de 0 a -10 V que podían conectarse a los circuitos de control analógicos individuales.

Los modernos sistemas de atenuación utilizan microprocesadores para convertir la señal digital directamente en una señal de control para los interruptores. Esto ofrece numerosas ventajas, como un control más preciso de la atenuación y la posibilidad de enviar información de diagnóstico digital al controlador de iluminación.

Algunos atenuadores en aplicaciones residenciales también están equipados con un receptor de radio para ser utilizados como interruptores de luz inalámbricos que pueden ser controlados remotamente por un transmisor de radio. ^{[ 13 ]}

El patching es la asignación física ("parche duro") o virtual ("parche blando") a un circuito o canal con fines de control.

Tramo difícil

Los reguladores de intensidad suelen estar agrupados en bastidores, donde se puede acceder a ellos fácilmente, y luego se suministra energía a los instrumentos que se controlan. En instalaciones arquitectónicas, la electricidad va directamente desde los reguladores a las luces mediante cableado fijo (esto se denomina circuito ). Son instalaciones fijas y no se pueden modificar.

Sin embargo, los espacios como los teatros requieren mayor flexibilidad. Para permitir cambios en cada función, e incluso durante las mismas, a veces se instalan circuitos conectados permanentemente a enchufes en todo el teatro. En lugar de que estos circuitos vayan directamente al regulador de intensidad, se conectan a un panel de conexiones . Este panel suele estar junto a los reguladores, lo que permite conectarlos a circuitos específicos mediante un cable de conexión. También permite conectar varios circuitos a un solo regulador e incluso realizar conexiones en serie para lámparas de bajo voltaje. En algunos teatros, los cables individuales van directamente desde la luz al regulador. Las conexiones asignadas entre los circuitos (ya sea en el panel de conexiones o mediante cables individuales) y los reguladores se conocen como conexión principal o de parcheo . Esto es más común en teatros antiguos y en giras donde la compañía de gira trae sus propios reguladores.

El diseño de la mayoría de los atenuadores analógicos implicaba que la salida no era directamente proporcional a la entrada. En cambio, al subir el fader, el atenuador se atenuaba lentamente al principio, luego rápidamente en el punto medio y, finalmente, lentamente en el punto máximo. La forma de la curva se asemejaba a la del tercer cuarto de una onda sinusoidal. Los distintos atenuadores producían curvas de atenuación diferentes, y las distintas aplicaciones solían requerir respuestas diferentes.

La televisión suele utilizar una curva de "ley cuadrática", que proporciona un control más preciso en la parte superior de la curva, esencial para ajustar con exactitud la temperatura de color de la iluminación. Los atenuadores de teatro tienden a utilizar una curva en "S" o lineal más suave. Los atenuadores digitales pueden configurarse con la curva que desee el fabricante; pueden ofrecer la opción de una relación lineal o la selección de diferentes curvas, de modo que puedan combinarse con atenuadores analógicos más antiguos. Los sistemas sofisticados ofrecen curvas programables por el usuario o no estándar, y un uso común de una curva no estándar es convertir un atenuador en un dispositivo "no atenuable", que se enciende a un nivel de control definido por el usuario.

El encendido repentino de lámparas incandescentes (de filamento) de alta intensidad puede acortar drásticamente su vida útil debido a la gran corriente de arranque que se produce. Para reducir la tensión en los filamentos, los atenuadores pueden tener una función de precalentamiento . Esta función establece un nivel mínimo, generalmente entre el 5 % y el 10 %, que da la impresión de estar apagado, pero evita que la lámpara se enfríe demasiado. Además, acelera la respuesta de la lámpara a los picos de potencia repentinos, algo que los operadores de espectáculos de rock agradecen. La función opuesta se denomina a veces " ajuste máximo" . Esta limita la potencia máxima suministrada a la lámpara, lo que también puede prolongar su vida útil.

En sistemas menos avanzados, este mismo efecto se logra precalentando las bombillas antes de un evento o espectáculo. Esto se consigue generalmente aumentando gradualmente la potencia de las luces hasta alcanzar su máximo (normalmente entre el 90 % y el 95 %) durante un periodo de entre media hora y una hora. Este método es tan eficaz como una función de precalentamiento integrada.

Las consolas digitales modernas pueden emular curvas de precalentamiento y atenuación, y permiten realizar ajustes suaves en memoria. Esto suele ser preferible, ya que permite reemplazar el rack de atenuación sin tener que transferir configuraciones complejas. Se pueden programar y utilizar diversas curvas o perfiles en diferentes canales.

Una medida de la calidad de un atenuador de borde de ataque es el "tiempo de subida". En este contexto, el tiempo de subida es el tiempo que tarda la parte recortada de la forma de onda en pasar de cero a la tensión de salida instantánea. En la forma de onda anterior, se mide por la pendiente del borde casi vertical de la traza roja. Normalmente se mide en decenas o cientos de microsegundos. Un tiempo de subida más largo reduce el ruido del atenuador y de la lámpara, además de prolongar la vida útil de esta última. También reduce la interferencia electromagnética producida por el atenuador. Como es lógico, un tiempo de subida más largo es más caro de implementar que uno corto, ya que hay que aumentar el tamaño del inductor. Los métodos de atenuación más recientes pueden ayudar a minimizar estos problemas.

• Bellman, Wilard F. (2001). «4. La consola de control». Iluminación escénica. Arte y práctica (PDF) (Tercera  ed.). Louisville, Kentucky: Broadway Press. ISBN 0-911747-40-0.
• Van Goethem, Chris (2019). Luces que se desvanecen. Transiciones en la iluminación teatral en un contexto histórico. En: Die Vierte Wand. Organ der Initiative TheaterMuseum Berlin . 009/2019, págs.  128–139 ( Disponible en línea en Internet Archive ).
• sound.whsites.net Archivado el 9 de marzo de 2017 en Wayback Machine

• Circuitos reguladores de intensidad de luz
• Reguladores de intensidad, paneles de interruptores y eficiencia