باهتة

تحتاج هذه المقالة إلى مصادر إضافية للتحقق . يُرجى المساعدة في تحسين هذه المقالة عن طريق إضافة مصادر موثوقة . قد يتم الطعن في المواد غير الموثقة وإزالتها. البحث عن المصادر:  "Dimmer" – الأخبار  · الصحف  · الكتب  · العلماء  · JSTOR ( ديسمبر 2019 ) ( تعرف على كيفية ومتى تزيل هذه الرسالة )

الخافت هو جهاز متصل بتركيبات الإضاءة ويستخدم لخفض سطوع الضوء . من خلال تغيير شكل موجة الجهد المطبق على المصباح، من الممكن خفض شدة خرج الضوء . على الرغم من استخدام أجهزة الجهد المتغير لأغراض مختلفة، فإن مصطلح الخافت محجوز بشكل عام لتلك المخصصة للتحكم في خرج الضوء من المصابيح المتوهجة المقاومة والهالوجين و(مؤخرًا) المصابيح الفلورية المدمجة (CFLs) والثنائيات الباعثة للضوء ( LEDs ). هناك حاجة إلى معدات أكثر تخصصًا لخفض سطوع الإضاءة الفلورية وبخار الزئبق والحالة الصلبة وغيرها من الإضاءة القوسية .

تتراوح أحجام أجهزة التعتيم من وحدات صغيرة بحجم مفاتيح الإضاءة المنزلية إلى وحدات عالية الطاقة تستخدم في تركيبات الإضاءة المسرحية أو المعمارية الكبيرة . يتم التحكم في أجهزة التعتيم المنزلية الصغيرة بشكل مباشر بشكل عام، على الرغم من توفر أنظمة التحكم عن بعد (مثل X10 ). يتم التحكم في أجهزة التعتيم الاحترافية الحديثة بشكل عام بواسطة نظام تحكم رقمي مثل DMX أو DALI . في الأنظمة الأحدث، غالبًا ما تُستخدم هذه البروتوكولات جنبًا إلى جنب مع Ethernet .

في صناعة الإضاءة الاحترافية، تسمى التغيرات في شدة الإضاءة "التلاشي" ويمكن أن تكون "تتلاشى لأعلى" أو "تتلاشى لأسفل". كانت أجهزة التعتيم ذات التحكم اليدوي المباشر محدودة بالسرعة التي يمكن تغييرها بها، ولكن تم القضاء على هذه المشكلة إلى حد كبير باستخدام الوحدات الرقمية الحديثة (على الرغم من أنه لا يزال من الممكن تجنب التغييرات السريعة للغاية في السطوع لأسباب أخرى مثل عمر المصباح).

تُصنع أجهزة التعتيم الحديثة من أشباه الموصلات بدلاً من المقاومات المتغيرة، وذلك لأنها تتمتع بكفاءة أعلى . حيث تعمل المقاومة المتغيرة على تبديد الطاقة على هيئة حرارة وتعمل كمقسم للجهد . ونظرًا لأن أجهزة التعتيم المصنوعة من أشباه الموصلات أو الحالة الصلبة تتحول بسرعة بين حالة "تشغيل" ذات مقاومة منخفضة وحالة "إيقاف" ذات مقاومة عالية، فإنها تبدد قدرًا ضئيلًا للغاية من الطاقة مقارنة بالحمل المتحكم فيه.

في الآونة الأخيرة، أصبحت أجهزة التعتيم الداخلية القابلة للبرمجة باستخدام البرمجيات قادرة على استخدام إشارات من نفس المفتاح الذي يضيء الأضواء ويطفئها للتحكم في التعتيم. ولا توجد حاجة إلى جهاز تعتيم خارجي مخصص. ويتولى بروتوكول اتصالات بسيط، مثل Blink'n'Dim، توصيل أوامر التعتيم عبر خط الطاقة. وهي تتيح التحكم بواسطة الكمبيوتر عبر مفاتيح متصلة بالشبكة، ولكنها لا تتطلب ذلك. وتكلفتها تعادل تقريباً تكلفة الدوائر الكهربائية القديمة التي تحل محلها في المصابيح أو التركيبات أو المحركات التي تعمل بتقنية LED.

كانت أجهزة التعتيم المبكرة يتم التحكم فيها مباشرة من خلال التلاعب اليدوي بلوحات التعتيم الكبيرة. وهذا يتطلب وصول كل الطاقة عبر موقع التحكم في الإضاءة، وهو ما قد يكون غير مريح وغير فعال وربما خطيرًا بالنسبة للأنظمة الكبيرة أو عالية الطاقة، مثل تلك المستخدمة في إضاءة المسرح .

في عام 1896، حصل جرانفيل وودز على براءة اختراع "مخفت الأمان"، والذي عمل على تقليل الطاقة المهدرة بشكل كبير عن طريق تقليل كمية الطاقة المولدة لتتناسب مع الطلب المطلوب بدلاً من حرق الطاقة غير المرغوب فيها. ^[1]

في عام 1959، اخترع جويل س. سبيرا ، الذي أسس شركة لوترون للإلكترونيات في عام 1961، جهاز تعتيم يعتمد على جهاز تبديل الحالة الصلبة الجديد آنذاك والذي يُسمى مقوم التحكم بالسيليكون أو SCR. سمح هذا الجهاز الصغير بتثبيت جهاز التعتيم في صندوق كهربائي قياسي مع توفير الطاقة. ^{[2] [3]}

في عام 1966، حصل يوجين أليسيو على براءة اختراع لمحول مقبس المصباح الكهربائي لضبط مستوى الضوء على مصباح كهربائي واحد باستخدام ترياك . ولإيواء هذا الجهاز، قرر استخدام جهاز دائري مقاس 2 بوصة مع طرف واحد قادر على التثبيت في مقبس المصباح الكهربائي والطرف الآخر قادر على استقبال المصباح الكهربائي. ^[4]

عندما بدأ استخدام أجهزة التعتيم ذات الحالة الصلبة، أصبحت أنظمة التحكم عن بعد التناظرية (مثل أنظمة التحكم في الإضاءة من 0 إلى 10 فولت ) ممكنة. كان السلك المستخدم في أنظمة التحكم أصغر كثيرًا (مع تيار منخفض وخطورة أقل) من كابلات الطاقة الثقيلة المستخدمة في أنظمة الإضاءة السابقة. كان لكل جهاز تعتيم أسلاك تحكم خاصة به، مما أدى إلى خروج العديد من الأسلاك من موقع التحكم في الإضاءة.

تتيح بروتوكولات التحكم الرقمية الأحدث مثل DMX512 أو DALI أو أحد البروتوكولات العديدة القائمة على Ethernet مثل Art-Net أو ETCnet أو sACN أو Pathport أو ShowNet أو KiNET ^[5] التحكم في عدد كبير من المخفتات (ومعدات المسرح الأخرى) من خلال كابل واحد.

كانت أجهزة التعتيم التي تعتمد على المقاومات المتغيرة غير فعّالة لأنها كانت تبدد جزءًا كبيرًا من القدرة المقدرة للحمل على شكل حرارة. وكانت كبيرة الحجم وتتطلب الكثير من الهواء المبرد. ولأن تأثير التعتيم الذي تحدثه يعتمد إلى حد كبير على الحمل الإجمالي المطبق على كل مقاوم، فقد كان لابد من مطابقة الحمل بعناية مع القدرة المقدرة للمقاوم. وأخيرًا، نظرًا لاعتمادها على التحكم الميكانيكي، كانت بطيئة وكان من الصعب تغيير العديد من القنوات في وقت واحد.

تشمل الأمثلة المبكرة لمخفتات الريوستات خافتات المياه المالحة ، وهو نوع من المقاومات السائلة ؛ حيث يوفر السائل الموجود بين جهة اتصال متحركة وأخرى ثابتة مقاومة متغيرة. وكلما اقتربت جهات الاتصال من بعضها البعض، كلما كان الجهد الكهربي المتاح للضوء أكبر. تتطلب مخفتات المياه المالحة إضافة منتظمة للمياه والصيانة بسبب التآكل؛ حيث يتم تنشيط الأجزاء المكشوفة أثناء التشغيل، مما يشكل خطر الصدمة الكهربائية. ^{[6] [ مصدر غير موثوق؟ ]}

استخدم محول دوران الملف ملفًا مغناطيسيًا كهربائيًا ثابت الوضع بالاشتراك مع ملف متغير الوضع لتغيير الجهد في الخط عن طريق تغيير محاذاة الملفين. عند تدوير الملف الثانوي بزاوية 90 درجة، يتأثر بحقلين متساويين ولكن متعاكسين من الملف الأساسي، مما يلغي كل منهما الآخر بشكل فعال ولا ينتج أي جهد في الملف الثانوي.

تشبه هذه الملفات الدوار والستاتور القياسيين كما هو مستخدم في المحرك الكهربائي، باستثناء أن الدوار كان يتم تثبيته ضد الدوران باستخدام المكابح وكان يتم تحريكه إلى مواضع محددة باستخدام تروس عالية عزم الدوران. ولأن الدوار لم يكن يدور دورة كاملة قط، لم تكن هناك حاجة إلى محول كهربائي وكان من الممكن استخدام كابلات مرنة طويلة على الدوار بدلاً من ذلك.

تم تقديم المحولات التلقائية المتغيرة (الاسم التجاري " Variac ") بعد ذلك. على الرغم من أنها لا تزال كبيرة تقريبًا مثل أجهزة التعتيم المقاومة للتغير، والتي تشبهها عن كثب، إلا أنها أجهزة فعالة نسبيًا. إن خرج الجهد الخاص بها، وبالتالي تأثير التعتيم الخاص بها، مستقل إلى حد كبير عن الحمل المطبق، لذا كان من الأسهل بكثير تصميم الإضاءة التي سيتم توصيلها بكل قناة محول تلقائي. كان التحكم عن بعد في أجهزة التعتيم لا يزال غير عملي، على الرغم من أن بعض أجهزة التعتيم كانت مزودة بمحركات يمكنها تقليل أو زيادة سطوع المصابيح المرفقة ببطء وثبات. لقد توقف استخدام المحولات التلقائية للإضاءة ولكنها تستخدم لتطبيقات أخرى.

ومع ذلك، هناك سيناريوهات إضاءة معينة حيث لا تزال المحولات التلقائية تشكل حلاً مرغوبًا (اعتبارًا من عام 2021). على سبيل المثال، قد تتطلب غرفة التحكم في استوديو تسجيل الصوت حدًا صارمًا للغاية للتداخل الكهرومغناطيسي. وبالمقارنة مع المخفتات ذات الحالة الصلبة، فإن الانبعاثات الموصلة التي تنتجها المحولات التلقائية تساوي صفرًا فعليًا. ^{[ بحاجة لمصدر ]}

تم تقديم أجهزة التعتيم ذات الحالة الصلبة أو أشباه الموصلات لحل بعض هذه المشاكل. يتم تشغيل أجهزة التعتيم أشباه الموصلات في وقت قابل للتعديل (زاوية الطور) بعد بدء كل نصف دورة تيار متناوب، وبالتالي تغيير شكل موجة الجهد المطبق على المصابيح وبالتالي تغيير قيمتها الفعالة RMS . نظرًا لأنها تعمل بدلاً من امتصاص جزء من الجهد المزود، فإن هناك قدرًا ضئيلًا جدًا من الطاقة الضائعة. يمكن أن يكون التعتيم فوريًا تقريبًا ويتم التحكم فيه بسهولة بواسطة إلكترونيات عن بعد. أتاح هذا التطور أيضًا إمكانية جعل أجهزة التعتيم صغيرة بما يكفي لاستخدامها في مكان (داخل نمط ) مفاتيح الإضاءة المنزلية العادية.

تولد المفاتيح بعض الحرارة أثناء التبديل ويمكن أن تسبب أيضًا تداخل الترددات الراديوية . ^[7] تُستخدم المحاثات أو الخانقات كجزء من الدوائر لقمع هذا التداخل. عندما يكون الخافت عند 50٪ من الطاقة، تقوم المفاتيح بتبديل أعلى جهد لها (>325 فولت في أوروبا) وتتسبب الزيادة المفاجئة في الطاقة في تحريك الملفات الموجودة على المحث، مما يخلق صوت طنين مرتبط ببعض أنواع الخافت؛ يمكن سماع نفس التأثير في خيوط المصابيح المتوهجة على أنها "غناء". قد تكون دائرة القمع غير كافية لمنع سماع الطنين على أجهزة الصوت والراديو الحساسة التي تشترك في مصدر التيار الكهربائي مع أحمال الإضاءة. في هذه الحالة، يجب اتخاذ خطوات خاصة لمنع هذا التداخل. ^{[8] يجب أن تمتثل المخفتات الأوروبية لمتطلبات تشريعات التوافق} الكهرومغناطيسي ذات الصلة ؛ يتضمن هذا قمع الانبعاثات الموضحة أعلاه إلى الحدود الموضحة في EN55104.

في الرسم التخطيطي الكهربائي الموضح، يقوم باهت ضوء نموذجي يعتمد على مقوم متحكم به من السيليكون (SCR) بتعتيم الضوء من خلال التحكم في زاوية الطور. يتم توصيل هذه الوحدة على التوالي مع الحمل. تشكل الثنائيات (D2 وD3 وD4 وD5) جسرًا يولد تيارًا مستمرًا نبضيًا. تشكل R1 وC1 دائرة بثابت زمني. مع زيادة الجهد من الصفر (في بداية كل نصف موجة) يتم شحن C1. عندما يتمكن C1 من جعل الصمام الثنائي زينر D6 يوصل ويحقن التيار في SCR، يشتعل SCR. عندما يوصل SCR، يقوم D1 بتفريغ C1 من خلال SCR. يتم إيقاف تشغيل SCR عندما ينخفض ​​التيار إلى الصفر وينخفض ​​جهد الإمداد في نهاية نصف الدورة، جاهزًا لبدء الدائرة العمل في نصف الدورة التالية. تسمى هذه الدائرة باهتة الحافة الأمامية أو تعتيم الطور الأمامي .

تتخلص أجهزة التعتيم القائمة على ترانزستورات ثنائية القطب ذات البوابة المعزولة (IGBTs) من معظم الضوضاء الموجودة في أجهزة TRIAC عن طريق قطع الجانب الساقط من الموجة الجيبية. تسمى هذه الدوائر أجهزة التعتيم ذات الحافة الخلفية أو تعتيم الطور العكسي .

هناك تقنية أحدث ولكنها باهظة الثمن وهي تعتيم الموجة الجيبية ، والتي يتم تنفيذها كمصدر طاقة عالي الطاقة في وضع التبديل متبوعًا بمرشح. ^{[9] [10]}

عادةً ما يتم التحكم في أجهزة التعتيم غير المنزلية عن بُعد من خلال بروتوكولات مختلفة. تتطلب أجهزة التعتيم التناظرية عادةً سلكًا منفصلًا لكل قناة تعتيم تحمل جهدًا يتراوح بين 0 و10 فولت . ثم تستمد بعض الدوائر التناظرية إشارة تحكم من هذا ومن مصدر التيار الكهربائي للمفاتيح. ومع إضافة المزيد من القنوات إلى النظام، يلزم المزيد من الأسلاك بين وحدة التحكم في الإضاءة وأجهزة التعتيم.

في أواخر السبعينيات، تم تطوير بروتوكولات تماثلية متسلسلة. وقد قامت هذه البروتوكولات بإرسال سلسلة من المستويات التناظرية على سلك واحد، مع إشارة توقيت مدمجة تشبه إشارة الفيديو المركبة (في حالة معيار D54 الأوروبي لشركة Strand Lighting ، الذي يتعامل مع 384 جهاز تعتيم) أو إشارة توقيت منفصلة (في حالة المعيار الأمريكي AMX192 ).

لقد أثبتت البروتوكولات الرقمية، مثل DMX512 ، أنها الحل منذ أواخر الثمانينيات. في التنفيذات المبكرة، تم إرسال إشارة رقمية من وحدة التحكم إلى جهاز فك الإرسال ، والذي كان يقع بجوار أجهزة التعتيم. وقد أدى هذا إلى تحويل الإشارة الرقمية إلى مجموعة من الإشارات من 0 إلى +10 فولت أو من 0 إلى -10 فولت والتي يمكن توصيلها بدوائر التحكم التناظرية الفردية.

تستخدم تصميمات التعتيم الحديثة معالجات دقيقة لتحويل الإشارة الرقمية مباشرة إلى إشارة تحكم للمفاتيح. وهذا له العديد من المزايا، حيث يوفر تحكمًا أوثق في التعتيم، ويمنح الفرصة لإرسال ملاحظات تشخيصية رقميًا مرة أخرى إلى وحدة التحكم في الإضاءة.

يتم تجهيز بعض أجهزة التعتيم في التطبيقات السكنية أيضًا بجهاز استقبال راديو لاستخدامه كمفاتيح إضاءة لاسلكية يمكن التحكم فيها عن بعد بواسطة جهاز إرسال راديو. ^[11]

التصحيح هو التعيين المادي ("التصحيح الصلب") أو الافتراضي ("التصحيح الناعم") لدائرة أو قناة لغرض التحكم.

عادة ما يتم ترتيب أجهزة التعتيم معًا في رفوف، حيث يمكن الوصول إليها بسهولة، ثم يتم توصيل الطاقة إلى الأجهزة التي يتم التحكم فيها. في التركيبات المعمارية، يتم توصيل الكهرباء مباشرة من أجهزة التعتيم إلى الأضواء عبر الأسلاك الدائمة (يُطلق عليها الدائرة ) . وهي تعمل بشكل ثابت ولا يمكن تغييرها.

ومع ذلك، تتطلب الأماكن مثل المسارح مزيدًا من المرونة. للسماح بالتغييرات لكل عرض، وأحيانًا أثناء العروض، تقوم المسارح أحيانًا بتثبيت دوائر تعمل بشكل دائم على المقابس الموجودة حول المسرح. وبدلاً من ذهاب هذه الدوائر مباشرة إلى الخافت، يتم توصيلها بحاوية توصيل . توجد حاوية التوصيل عادةً بجوار الخافتات مما يتيح توصيل الخافتات بدوائر محددة عبر كبل توصيل. قد تمكن حاوية التوصيل أيضًا من توصيل العديد من الدوائر بخافت واحد وحتى توصيل تسلسلي للمصابيح ذات الجهد المنخفض. أيضًا في بعض المسارح، يتم تشغيل الكابلات الفردية مباشرة من الضوء إلى الخافت. تُعرف الاتصالات المخصصة بين الدوائر (إما في حاوية التوصيل أو في شكل كابلات فردية) والخافتات باسم التيار الرئيسي أو الرقعة الصلبة . هذا هو الأكثر شيوعًا في المسارح القديمة، وفي الجولة حيث سيتم إحضار الخافتات من قبل شركة الجولة.

لا تحتوي معظم التركيبات الثابتة الحديثة على حجرات توصيل؛ وبدلاً من ذلك، تحتوي على باهت لكل دائرة، وتقوم بتوصيل باهتات الإضاءة إلى القنوات باستخدام رقعة ناعمة في وحدة التحكم المحوسبة .

كان تصميم أغلب أجهزة التعتيم التناظرية يعني أن خرج جهاز التعتيم لم يكن متناسبًا بشكل مباشر مع المدخلات. وبدلاً من ذلك، عندما يرفع المشغل شريط التعتيم، كان جهاز التعتيم يخفت ببطء في البداية، ثم بسرعة في المنتصف، ثم ببطء في الأعلى. وكان شكل المنحنى يشبه شكل الربع الثالث من الموجة الجيبية. وكانت أجهزة التعتيم المختلفة تنتج منحنيات تعتيم مختلفة، وكانت التطبيقات المختلفة تتطلب عادةً استجابات مختلفة.

غالبًا ما يستخدم التلفزيون منحنى "قانون التربيع"، مما يوفر تحكمًا أدق في الجزء العلوي من المنحنى، وهو أمر ضروري للسماح بقص درجة حرارة لون الإضاءة بدقة. تميل أجهزة التعتيم المسرحية إلى استخدام منحنى "S" أو منحنى خطي أكثر نعومة. يمكن تصنيع أجهزة التعتيم الرقمية بحيث يكون لها أي منحنى يرغب فيه المصنع؛ قد يكون لديها خيار بين علاقة خطية واختيار منحنيات مختلفة، بحيث يمكن مطابقتها مع أجهزة التعتيم التناظرية القديمة. توفر الأنظمة المتطورة منحنيات قابلة للبرمجة من قبل المستخدم أو منحنيات غير قياسية، والاستخدام الشائع للمنحنى غير القياسي هو تحويل جهاز التعتيم إلى "غير خافت"، وتشغيله عند مستوى تحكم يحدده المستخدم.

إن تحويل المصابيح المتوهجة عالية الكثافة (المصابيح الخيطية) إلى الطاقة الكاملة من البرودة يمكن أن يؤدي إلى تقصير عمرها بشكل كبير، وذلك بسبب التيار الكبير الذي يحدث. لتقليل الضغط على خيوط المصباح، قد تحتوي أجهزة التعتيم على وظيفة التسخين المسبق . وهذا يضبط مستوى أدنى، عادة ما بين 5% و10%، والذي يبدو مطفأً، ولكنه يمنع المصباح من التبريد كثيرًا. وهذا يسرع أيضًا من استجابة المصباح للاندفاعات المفاجئة للطاقة التي يقدرها مشغلو عروض الروك آند رول. ويسمى عكس هذه الوظيفة أحيانًا بالتعيين العلوي . وهذا يحد من الحد الأقصى للطاقة المزودة للمصباح، مما قد يطيل عمره أيضًا.

في الأنظمة الأقل تقدمًا، يتم تحقيق نفس التأثير عن طريق التسخين المسبق (التدفئة) للكرات حرفيًا قبل الحدث أو الأداء. يتم تحقيق ذلك عادةً عن طريق رفع الأضواء ببطء إلى الطاقة الكاملة (أو عادةً 90-95%) على مدار فترة تتراوح بين نصف ساعة إلى ساعة واحدة. وهذا بنفس فعالية وظيفة التسخين المسبق المدمجة.

تستطيع المكاتب الرقمية الحديثة محاكاة منحنيات التسخين المسبق وخافت الإضاءة والسماح بإجراء تصحيح ناعم في الذاكرة. وغالبًا ما يُفضَّل هذا لأنه يعني إمكانية استبدال رف الخافت بآخر دون الحاجة إلى نقل إعدادات معقدة. ويمكن برمجة العديد من المنحنيات أو الملفات الشخصية المختلفة واستخدامها على قنوات مختلفة.

أحد مقاييس جودة جهاز التعتيم ذو الحافة الأمامية هو "زمن الارتفاع". وزمن الارتفاع في هذا السياق هو مقدار الوقت الذي يستغرقه الجزء المقطوع من الشكل الموجي للانتقال من الصفر إلى جهد الخرج اللحظي. وفي الشكل الموجي أعلاه، يكون هذا الزمن مقياسًا لمنحدر الحافة شبه العمودية للأثر الأحمر. وعادة ما يتم قياسه بالعشرات إلى مئات الميكروثانية. ويقلل زمن الارتفاع الأطول من ضوضاء جهاز التعتيم والمصباح، فضلاً عن إطالة عمر المصباح. كما يقلل زمن الارتفاع الأطول من التداخل الكهرومغناطيسي الناتج عن جهاز التعتيم. ومن غير المستغرب أن يكون تنفيذ زمن الارتفاع الأطول أكثر تكلفة من تنفيذ زمن ارتفاع أقصر، وذلك لأن حجم الخانق يجب أن يزداد. ويمكن أن تساعد طرق التعتيم الأحدث في تقليل مثل هذه المشاكل.

• بيلمان، ويلارد ف. (2001). إضاءة المسرح. الفن والممارسة، الطبعة الثالثة ، الفصل الرابع - وحدة التحكم، دار نشر برودواي، لويزفيل، كنتاكي، رقم ISBN 0-911747-40-0 ، 
• فان جوته، كريس (2019). أضواء باهتة. التحولات في إضاءة المسرح في سياق تاريخي في: Die Vierte Wand. Organ der Initiative TheaterMuseum Berlin . 009/2019، ص. 128-139 (متاح على الإنترنت في أرشيف الإنترنت)
• sound.whsites.net تم أرشفته في 2017-03-09 على موقع Wayback Machine

• دوائر تعتيم الضوء
• أجهزة التعتيم ومجموعات التوزيع والكفاءة