Андрей Кашкаров - Электронные фокусы для любознательных детей

ЭТ соответствует нормам относительной безопасности и защиты от помех. Он работает от напряжения осветительной сети в диапазоне 190–230 В (частота 50 Гц) и обеспечивает выходное напряжение 11,6-12,2 В.

Длина соединительного кабеля (на выходе устройства) может достигать 0,3–4 м.

Однако, ЭТ можно применить не только по прямому назначению, но и для питания любой активной нагрузки, не превышающей по мощности параметры ЭТ. Как правило, эти параметры указаны на корпусе прибора. Например, на выход ЭТ можно включать нагревательный элемент, рассчитанный на напряжение 12 В с током потребления не более 1,5 А или автомобильную лампу накаливания с (указанной на цоколе) мощностью 12 Вт – например, в качестве светового сигнализатора.

В импульсном режиме (как показала экспериментальная практика) такой ЭТ способен обеспечить питанием нагрузку мощностью 24 Вт (2 однотипные автомобильные лампы). Также такую нагрузку можно подключать в кратковременном режиме работы (не превышающем нескольких минут).

Схема подключения нагрузки представлена на рис. 3.46.

Рис. 3.46. Электрическая схема включения нагрузки к промышленному ЭТ для низковольтных галогенных ламп.

Проблесковые маячки применяются в электронных охранных комплексах и на автотранспорте как устройства индикации, сигнализации и предупреждения. Причем их внешний вид и «начинка» часто совсем не отличаются от проблесковых маячков аварийных и оперативных служб (спецсигналов).

Внутренняя «начинка» классических мачков поражает своим анахронизмом: то здесь, то там в продаже регулярно появляются маяки на основе мощных ламп с вращающимся патроном (классика жанра) или ламп типа ИФК-120, ИФКМ-120 со стробоскопическим устройством, обеспечивающим вспышки через равные промежутки времени (импульсные маячки).

А между тем на дворе XXI век, в котором продолжается триумфальное шествие супер ярких (и мощных по световому потоку) светодиодов.

Один из основополагающих моментов в пользу замены ламп накаливания и галогенных ламп светодиодами, в частности в проблесковых маячках, является ресурс и стоимость светодиода.

Под ресурсом, как правило, понимают срок безотказной службы.

Ресурс светодиода определяют две составляющие: ресурс самого кристалла и ресурс оптической системы. Подавляющее большинство производителей светодиодов применяют для оптической системы различные комбинации эпоксидных смол с различной степенью очистки. В частности из-за этого светодиоды имеют ограниченный ресурс в этой части параметров, после истечения которого они незначительно «мутнеют».

Разные компании-производители (не будем их бесплатно рекламировать) заявляют ресурс своей продукции в части светодиодов от 20 до 100 тыс.(!) час. С последней цифрой я категорически не согласен, поскольку мне слабо верится, что отдельно выбранный светодиод будет работать непрерывно 12 лет. За это время пожелтеет даже бумага, на которой отпечатана моя книга.

Однако, совершенно очевидно, что залогом большого ресурса является обеспечение тепловых режимов и условий питания светодиодов.

В любом случае, по сравнению с ресурсом традиционных ламп накаливания (менее 1000 час) и газоразрядных ламп (до 5000 час) светодиоды на несколько порядков долговечнее.

Преобладание светодиодов с мощным световым потоком 20-100 лм (Люменов) в новейших электронных устройствах промышленного изготовления, где ими заменяют даже лампы накаливания, дает повод и радиолюбителям применять такие светодиоды в своих конструкциях. Таким образом, я веду речь о замене в аварийных и специальных маячках ламп различного назначения мощными светодиодами. Причем при такой замене основной ток потребления от источника питания уменьшится, и будет зависеть в основном от тока потребления примененного светодиода.

Для применения совместно с автомобилем (в качестве спецсигнала, аварийного светового указателя и даже «знака аварийной остановки» на дорогах) ток потребления не принципиален, поскольку АКБ автомобиля имеет достаточно большую энергоемкость (55 и более А/ч).

Если же маячок питается от иного источника питания (автономного или стационарного), то зависимость тока потребления от установленного внутри оборудования – прямая. Кстати и АКБ автомобиля может разрядиться при длительной работе маячка без подзарядки аккумулятора.

Так, например, «классический» маячок оперативных и аварийных служб (синий, красный, оранжевый – соответственно) при питании 12 В потребляет ток более 2,2 А. Этот ток складывается из учета потребления электродвигателя вращающегося патрона и тока потребления самой лампы. При работе проблескового импульсного маячка ток потребления снижается до 0,9 А.

Если же вместо импульсной схемы собрать светодиодную (об этом ниже), ток потребления сократится до 300 мА (зависит от примененных мощных светодиодов). Экономия в деталях очевидна.

Приведенные выше данные установлены практическими экспериментами, проведенными автором в мае 2012 года в С-Петербурге (всего протестировано 6 различных классических проблесковых маячков).

Конечно, не изучен вопрос о силе или, лучше сказать, интенсивности света от тех или иных проблесковых устройств, поскольку автор не обладает специальной аппаратурой (люк-сометром) для такого теста. Но в силу новаторских решений, предложенных ниже, данный вопрос остается второстепенным.

Ведь даже относительно слабые световые импульсы (в частности от мощных светодиодов) в ночное и темное время более чем достаточны для того, чтобы маячок заметили за несколько сотен метров. Именно в этом смысл дальнего предупреждения, не правда, ли?

Теперь рассмотрим электрическую схему «заменителя лампы» проблескового маячка (рис. 3.48).

Рис. 3.48. Простая электрическая схема светодиодного маяка

Эту электрическую схему мультивибратора можно с полным правом назвать простой и доступной.

Устройство разработано на основе популярного интегрального таймера КР1006ВИ1, содержащего 2 прецизионных компаратора, обеспечивающих погрешность сравнения напряжений не хуже ±1 %. Таймер неоднократно использовался радиолюбителями для построения таких популярных схем и устройств, как реле времени, мультивибраторы, преобразователи, сигнализаторы, устройства сравнения напряжения и другие.

В состав устройства входят кроме интегрального таймера DA1 (многофункциональная микросхема KP1006ВИ1), время-задающий оксидный конденсатор С1, делитель напряжения R1R2. С выхода микросхемы DA1 (ток до 250 мА) управляющие импульсы поступают на светодиоды HL1—HL3.

Включение маячка осуществляется с помощью включателя SB1. Принцип работы мультивибратора подробно описан в литературе.

В первый момент времени на выводе 3 микросхемы DA1 высокий уровень напряжения и светодиоды горят. Оксидный конденсатор С1 начинает заряжаться через цепь R1R2.

Спустя примерно 1 с (время зависит от сопротивления делителя напряжения R1R2 и емкости конденсатора С1), напряжение на обкладках этого конденсатора достигает величины, необходимой для срабатывания одного из компараторов в едином корпусе микросхемы DA1. При этом напряжение на выводе 3 микросхемы DA1 устанавливается равным нулю, и светодиоды гаснут. Так продолжается циклически, пока на устройство подано напряжение питания.

При отсутствии питания устройство ток не потребляет вообще.

Кроме указанных на схеме, в качестве HL1—HL3 рекомендую использовать мощные светодиоды HPWS-TH00 или аналогичные с током потребления до 80 мА. Можно применять только один светодиод из серий LXHL-DL-01, LXHL-FL1C, LXYL-PL-01, LXHL-ML1D, LXHL-PH01, LXHL-MH1D производства Lumileds Lighting (все – оранжевого и краснооранжевого цвета свечения).

Напряжение питания устройства можно довести до 12 В.

Плата с элементами устройства устанавливается в корпус проблескового маячка вместо «тяжеловесной» штатной конструкции с лампой и вращающимся патроном с электродвигателем.

Для того, чтобы выходной каскад обладал еще большей мощностью потребуется установить в точку А усилитель тока на транзисторе VT1 так, как это показано на рис. 3.50.

После такой доработки можно применять по три параллельно включенных светодиода типов LXHL-PL09, LXHL–LL3C (1400 мА), UE-HR803RO (700 мА), LY-W57B (400 мА) – все оранжевого цвета.

У кого сохранились части фотоаппаратов со встроенной вспышкой, тот может пойти и другим путем. Для этого старую лампу-вспышку демонтируют и подключают в схему, так, как показано на рис. 3.51.

С помощью представленного преобразователя, подключаемого также в точку А (рис. 3.48) на выходе устройства с низким напряжением питания получают импульсы амплитудой 200 В. Напряжение питания в данном случае увеличивают до 12 В.

Выходное импульсное напряжение можно увеличить, включив в цепь несколько стабилитронов по примеру VD1, VD2 (рис. 3.13).