Joonisel on kujutatud LED-majaka vooluring, vooluahel on lihtne ja ei sisalda kalleid elemente ning on kokku pandud klassikalise skeemi (multivibraatori) järgi.
Ahel koosneb kahest transistorist, kahest kondensaatorist, neljast takistist ja kahest LED-ist. Valgusdioodide vilkumise sagedus sõltub 100K takistite ja 10 µF kondensaatorite takistusest. Vastavalt sellele vähendab kondensaatorite mahtuvuse suurendamine LED-ide vilkumise sagedust.
LED-vilkuvat valgustit saab kasutada jõulukaunistuseks või lihtsalt lõbusa mänguasjana.
Viide
Multivibraator on lühikeste servadega elektriliste ristkülikukujuliste võnkumiste lõõgastussignaali generaator. Selle termini pakkus välja Hollandi füüsik van der Pol, kuna multivibraatori võnkespekter sisaldab palju harmoonilisi – erinevalt sinusoidaalsest võnkegeneraatorist (“monovibraatorist”).
Multivibraator on üks levinumaid ristkülikukujulisi impulssgeneraatoreid, mis on kaheastmeline sügava positiivse tagasisidega takistusvõimendi. Elektroonikas kasutatakse mitmesuguseid multivibraatori ahelate variante, mis erinevad kasutatavate elementide tüübi (toru, transistor, türistor, mikroelektroonika jne), töörežiimi (isevõnkuv, sünkroonimise ootamine), sidetüüpide poolest. võimenduselementide vahel, genereeritud impulsside kestuse ja sageduse reguleerimise meetodid ja nii edasi.
Multivibraatori klassifitseerimine iseostsillaatoriks on õigustatud ainult selle töö isevõnkuvas režiimis. Ooterežiimis genereerib multivibraator impulsse ainult siis, kui selle sisendis võetakse vastu sünkroonimissignaale. Sünkroniseerimisrežiim erineb isevõnkuvast režiimist selle poolest, et selles režiimis on võimalik välise juhtimise (sünkroniseeriva) võnkumise abil multivibraatori võnkesagedust reguleerida sünkroniseeriva pinge sagedusega või muuta see mitmekordne (sageduslukustus) isevõnkuvate multivibraatorite jaoks.
Sümmeetrilist multivibraatorit nimetatakse siis, kui takistite R1 ja R4, R2 ja R3 takistused on paarikaupa võrdsed, kondensaatorite C1 ja C2 mahtuvused, samuti transistoride VT1 ja VT2 parameetrid.
Ahel võib olla ühes kahest ebastabiilsest olekust ja perioodiliselt liikuda ühest teisest ja tagasi. Üleminekufaas on tänu võimendusetappide vahelisele positiivsele tagasisidele väga lühike.
Tööpõhimõte
Olek 1: VT1 on suletud, VT2 on avatud ja küllastunud, C1 laaditakse kiiresti VT2 baasvooluga läbi R1 ja VT2, misjärel kui C1 on täielikult laetud (laengu polaarsus on näidatud diagrammil), vool läbi ei voola. R1, pinge C1-l on võrdne (VT2 baasvool) * R2 ja kollektoril VT1 - võimsusega.
Pinge VT2 kollektoril on madal (langus üle küllastunud transistori).
C2, mis on eelnevalt laetud eelmises olekus 2 (polaarsus vastavalt vooluringile), hakkab aeglaselt tühjenema läbi avatud VT2 ja R3. Kuni selle tühjenemiseni on pinge VT1 aluses = (väike pinge VT2 kollektoris) - (kõrge pinge C2 juures) - see tähendab negatiivne pinge, mis blokeerib transistori tihedalt.
Olek 2: sama peegelpildis (VT1 on avatud ja küllastunud, VT2 on suletud).
Üleminek olekust olekusse: olekus 1 tühjeneb C2, selle negatiivne pinge väheneb ja pinge VT1 baasil suureneb. Päris pika aja pärast jõuab see nulli. Pärast täielikku tühjenemist hakkab C2 laadima vastupidises suunas, kuni pinge VT1 põhjas jõuab ligikaudu 0,6 V-ni.
See toob kaasa VT1 avanemise, kollektorivoolu ilmumise läbi R1 ja VT1 ning pingelanguse VT1 kollektoris (langus üle R1). Kuna C1 on laetud ega saa kiiresti tühjeneda, põhjustab see pingelanguse VT2 põhjas ja VT2 hakkab sulguma.
VT2 sulgemine viib kollektori voolu vähenemiseni ja kollektori pinge suurenemiseni (R4 läbimise languse vähenemine). Koos laetud C2-ga suurendab see veelgi pinget VT1 baasis. See positiivne tagasiside viib VT1 küllastumiseni ja VT2 täieliku sulgemiseni.
See olek (olek 2) säilib C1 kuni VT1 tühjendamise ajal ja R2 avatud.
Seega on ühe käe ajakonstant C1 * R2, teine - C2 * R3. See annab impulsside ja pauside kestuse.
Samuti on need paarid valitud nii, et takisti pingelang seda läbiva baasvoolu tingimustes oleks suur, võrreldav toiteallikaga.
R1 ja R4 on valitud palju väiksemad kui R3 ja R2, nii et kondensaatorite laadimine läbi R1 ja R4 on kiirem kui tühjendamine läbi R3 ja R2. Mida pikem on kondensaatori laadimisaeg, seda aeglasemad on impulsside rinded. Kuid suhted R3/R1 ja R2/R4 ei tohiks olla suuremad kui vastavate transistoride võimendused, vastasel juhul ei avane transistorid täielikult.
Erinevate esemete ja esemete, sealhulgas liikuvate (näiteks lemmikloomade) leidmine öösel muutub lihtsamaks, kui kinnitate neile ökonoomse majaka, mille kirjeldus on toodud allpool: pimeduse saabudes lülitub see automaatselt sisse ja käivitub. valgussignaale andes.
Majaka diagramm on näidatud joonisel fig. 1. Sisuliselt on tegemist erineva struktuuriga transistore VT2, VT3 kasutava asümmeetrilise multivibraatoriga, mis genereerib lühikesi impulsse mitmesekundiliste intervallidega. Valgusallikaks on kiirgav diood HL1, valgusandur on fototransistor VT1.
Seade töötab järgmiselt. Nagu diagrammil näha, moodustab fototransistori VT1 emitter-kollektor sektsioon koos takistitega R1, R2 transistori VT2 baasahelas pingejaguri. Valgustundidel on selle sektsiooni takistus madal, seega on transistori VT2 emitteri ristmikul pinge madal ja see on suletud. Transistor VT3 on samuti suletud, kuna selle baasi eelpinge, mis sõltub kollektori voolust VT2, on null. Ehk siis multivibraator ei tööta ja selle tarbitav vool ei ületa 2...3 µA.
Pimeduse saabudes, kui valgustuse vähenemise tõttu suureneb fototransistori VT1 emitter-kollektori sektsiooni takistus nii palju, et selle pingelang ulatub ligikaudu 0,6 V-ni, hakkab transistor VT2 avanema. Selle kollektorivoolu tekitatud pingelanguse suurenemine takistis R4 viib selleni, et ka transistor VT3 hakkab avanema. Selle tulemusena väheneb selle kollektori pinge ja kondensaator C1 hakkab laadima. Laadimisvool liigub läbi takisti R1, emitter-kollektor sektsiooni VT1 ja transistori VT2 emitteri ristmiku, mistõttu viimane avaneb veelgi rohkem ja selle kollektori vool suureneb, mis toob kaasa transistori VT3 veelgi suurema avanemise jne. Protsess kulgeb nagu laviin ja LED HL1 on hele süttib.
Kondensaatori C1 laadimisel laadimisvool väheneb ja mingil hetkel hakkavad transistor VT2 ja pärast seda VT3 sulguma. See juhtub kiiresti, nii et LED kustub ootamatult. Järgmisena tühjendatakse kondensaator läbi LED-i HL1, takisti R5 ja suure takistusega takisti R2 ning niipea, kui sellel olev pinge langeb teatud väärtuseni, hakkab transistor VT2 uuesti avanema ja kogu protsess kordub. Tühjendusahela suure takistuse tõttu on kondensaatori tühjenemise kestus palju pikem kui laadimisel, seega ulatub LED-i vilkumise vaheline intervall mitme sekundini.
Välkude märgatavamaks muutmiseks kasutab seade ülierksat LED-i. Toitepinge minimeerimiseks valiti Y rühma (edasipinge - 1,83-.2,07 V) TLWR9622 LED (punast värvi). See võimaldab teil säilitada majaka funktsionaalsust, kui toitepinget vähendatakse ligikaudu 2,3 V-ni.
Kõik seadme osad asetatakse ühepoolsest fooliumiga kaetud klaaskiust valmistatud trükkplaadile, mille eskiis on näidatud joonisel fig. 2.
Lisaks diagrammil näidatud transistoridele saab majakas kasutada KT361V, KT361G ja KT315V, KT315G, samuti KT3107 (VT2) ja KT3102 (VT3) seeria transistore mis tahes täheindeksiga. LED HL1 - mis tahes ülihele punane tuli, millel on võimalikult madal edastuspinge ja eelistatavalt suur kiirgusnurk. Võite kasutada ülierksat valge helgiga LED-i, kuid siis peate toitepinget suurendama (see peab olema vähemalt 3,5 V). Kondensaatorid C1, C2 - mis tahes oksiid silindrilises korpuses läbimõõduga 5 mm (näiteks Jamiconi TK-seeria), takistid - MLT, C2-33, P1-4. Lüliti SA1 – mis tahes väike.
LED-i kiirgusnurga laiendamiseks võite sellele kinnitada valgust hajutava plastkorgi (matt või läbipaistev lainelise pinnaga).
Majaka toitepatarei võib koosneda erinevatest galvaanilistest või laetavatest elementidest. Näiteks kui see on ette nähtud paigaldamiseks väikestele liikuvatele objektidele, siis on mugav kasutada väikese suurusega ja kergeid kettaelemente standardsuuruses 357A, muul juhul on soovitatav kasutada suurema mahutavusega AAA sõrmeelemente.
Kui kõik osad on töökorras ja paigalduses vigu ei esine, hakkab majakas kohe peale toite sisselülitamist tööle – piisab, kui sulgeda fototransistori aken läbipaistmatu kardinaga. Vajalik välgu heledus saavutatakse takisti R5 valimisega. Välkude kestus sõltub takisti R1 takistusest ja kondensaatori C1 mahtuvusest ning nendevaheline paus sama kondensaatori mahtuvusest ja takisti R2 takistusest.
Majaka tuvastusulatuse suurendamiseks saab LED-ide arvu suurendada näiteks neljani, ühendades need järjestikku ja paigutades need konstruktsiooni nii, et need kiirgaksid valgust eri suundades. Sel juhul tuleb loomulikult tõsta toitepinge 12 V-ni ja proportsionaalselt suurendada takistite R1, R2 takistust ning valida takisti R5 vastavalt välkude vajalikule eredusele.
| Seda diagrammi vaadatakse sageli ka: |
Sellist majakat saab komplekteerida signaalseadmena näiteks jalgrattale või lihtsalt oma lõbuks.
Mikroskeemil olev majakas ei saaks olla lihtsam. See koosneb ühest loogilisest kiibist, mis tahes värvi eredast LED-ist ja mitmest rihmaelemendist.
Pärast kokkupanekut hakkab majakas töötama kohe pärast seda, kui sellele toide on antud. Peaaegu mingeid seadistusi pole vaja, välja arvatud välgu kestuse reguleerimine, kuid see on valikuline. Võite jätta kõik nii, nagu on.
Siin on "majaka" skemaatiline diagramm.
Niisiis, räägime kasutatud osadest.
Mikroskeem K155LA3 on loogikakiip, mis põhineb transistor-transistor loogikal – lühendatult TTL. See tähendab, et see mikroskeem on loodud bipolaarsetest transistoridest. Sees olev mikroskeem sisaldab ainult 56 osa - integreeritud elemente.
Samuti on olemas CMOS või CMOS kiibid. Siin on need juba kokku pandud, kasutades väljaefektiga MOS-transistore. Väärib märkimist, et TTL-kiipide energiatarve on suurem kui CMOS-kiipidel. Kuid nad ei karda staatilist elektrit.
K155LA3 mikroskeem sisaldab 4 2I-NOT elementi. Number 2 tähendab, et põhiloogikaelemendi sisendis on 2 sisendit. Kui vaatate diagrammi, näete, et see on tõesti nii. Diagrammidel on digitaalsed mikroskeemid tähistatud tähtedega DD1, kus number 1 tähistab mikroskeemi seerianumbrit. Igal mikroskeemi põhielemendil on ka oma tähetähis, näiteks DD1.1 või DD1.2. Siin tähistab number pärast DD1 mikroskeemi põhielemendi seerianumbrit. Nagu juba mainitud, on K155LA3 mikroskeemil neli põhielementi. Diagrammil on need tähistatud kui DD1.1; DD1.2; DD1.3; DD1.4.
Kui vaatate vooluringi skeemi hoolikamalt, märkate, et takisti tähemärgistus R1* on tärn * . Ja see pole põhjuseta.
Nii on diagrammidel näidatud elemente, mille nimiväärtust tuleb vooluringi seadistamise käigus reguleerida (valida), et saavutada ahela soovitud töörežiim. Sel juhul saate selle takisti abil reguleerida LED-välgu kestust.
Teistes vooluringides, millega võite kokku puutuda, peate tärniga tähistatud takisti takistuse valimisel saavutama teatud töörežiimi, näiteks võimendi transistor. Reeglina annab vooluringi kirjeldus häälestusmeetodi. See kirjeldab, kuidas saate kindlaks teha, kas vooluahel töötab õigesti. Tavaliselt tehakse seda voolu või pinge mõõtmisega vooluahela teatud osas. Tuletorni vooluringi jaoks on kõik palju lihtsam. Seadistamine toimub puhtalt visuaalselt ning ei nõua pingete ja voolude mõõtmist.
Skeemidel, kus seade on monteeritud mikroskeemidele, on reeglina harva võimalik leida elementi, mille väärtust tuleb valida. See pole üllatav, kuna mikroskeemid on sisuliselt juba konfigureeritud elementaarseadmed. Ja näiteks vanadel lülitusskeemidel, mis sisaldavad kümneid üksikuid transistore, takisteid ja kondensaatoreid, on tärn * Tähetähistuse kõrval võib raadiokomponente leida palju sagedamini.
Räägime nüüd K155LA3 mikroskeemi pistikupesast. Kui te mõnda reeglit ei tea, võib teil tekkida ootamatu küsimus: "Kuidas ma saan määrata mikroskeemi pin-numbrit?" Siin nn võti. Võti on spetsiaalne märk mikroskeemi korpusel, mis näitab kontaktide nummerdamise alguspunkti. Mikrolülituse viigu numbrit loetakse tavaliselt vastupäeva. Vaadake joonist ja kõik saab teile selgeks.
Pluss “+” toiteplokk on ühendatud K155LA3 mikrolülituse viiguga nr 14 ja miinus “-” on ühendatud viiguga 7. Negatiivset peetakse tavaliseks juhtmeks, võõrterminoloogias tähistatakse seda kui GND .
Vilkuvaid majakaid kasutatakse elektroonilistes koduvalvesüsteemides ja autodel näidu-, signaal- ja hoiatusseadmetena. Pealegi ei erine nende välimus ja "täitmine" sageli üldse hädaabi- ja operatiivteenistuste vilkuvatest tuledest (erisignaalidest).
Müügil on klassikalisi majakaid, kuid nende sisemine "täide" on oma anakronismi poolest silmatorkav: need on valmistatud võimsate pöörleva kassetiga lampide (žanri klassika) või selliste lampide nagu IFK-120, IFKM-120 baasil. stroboskoopilise seadmega, mis välgutab korrapäraste ajavahemike järel (pulssmajakad). Vahepeal on käes 21. sajand, mil toimub väga eredate (valgusvoo poolest võimsate) LED-ide võidukäik.
Üks põhipunkte, mis pooldavad hõõglampide ja halogeenlampide asendamist LED-idega, eriti vilkuvates majakates, on viimaste pikem kasutusiga (tööaeg) ja madalam hind.
LED-kristall on praktiliselt hävimatu, seega määrab seadme kasutusiga peamiselt optilise elemendi vastupidavuse. Valdav enamus tootjaid kasutab selle tootmiseks erinevaid epoksüvaikude kombinatsioone, loomulikult erineva puhastusastmega. Eelkõige on seetõttu LED-idel piiratud ressurss, misjärel need muutuvad häguseks.
Erinevad tootjad (me ei reklaami neid tasuta) väidavad, et nende LED-ide eluiga on 20 kuni 100 tuhat (!) tundi. Viimast numbrit on mul raske uskuda, sest LED peaks töötama pidevalt 12 aastat. Selle aja jooksul muutub isegi paber, millele artikkel on trükitud, kollaseks.
Kuid igal juhul on LED-id võrreldes traditsiooniliste hõõglampide (alla 1000 tunni) ja gaaslahenduslampidega (kuni 5000 tundi) ressursiga mitu suurusjärku vastupidavamad. On üsna ilmne, et pika ressursi võti on tagada LED-idele soodsad soojustingimused ja stabiilne toide.
Võimsa valgusvooga 20–100 lm (luumenit) LED-ide ülekaal uusimates tööstuslikes elektroonikaseadmetes, milles need töötavad hõõglampide asemel, annab raadioamatööridele aluse selliste LED-ide kasutamiseks oma disainides. Seega toon lugejani mõtte võimalusest asendada erinevad lambid avarii- ja erimajakates võimsate LED-idega. Sellisel juhul väheneb seadme voolutarve toiteallikast ja see sõltub peamiselt kasutatavast LED-ist. Autos kasutamiseks (spetsiaalse signaalina, hädasignaalina ja isegi "hoiatuskolmnurgana" teedel) ei ole voolutarve oluline, kuna auto aku energiamaht on üsna suur (55 või rohkem Ah või rohkem). ). Kui majakas toidetakse autonoomsest allikast, siis pole sees paigaldatud seadmete voolutarve vähetähtis. Muide, ilma laadimiseta auto aku võib majaka pikaajalisel kasutamisel tühjeneda.
Näiteks "klassikaline" operatiiv- ja hädaabiteenistuste majakas (vastavalt sinine, punane, oranž), kui toiteallikaks on 12 V alalispinge allikas, tarbib voolu rohkem kui 2,2 A, mis on seadme tarbitava voolu summa. elektrimootor (pöörleb pistikupesa) ja lamp ise. Kui töötab vilkuv impulssmajakas, väheneb voolutarve 0,9 A-ni. Kui koostate impulssahela asemel LED-ahela (sellest lähemalt allpool), väheneb tarbimisvool 300 mA-ni (olenevalt kasutatud LED-ide võimsus). Samuti on märgatav kokkuhoid osakuludes.
Muidugi ei ole teatud vilkurite valguse tugevuse (või õigemini selle intensiivsuse) küsimust uuritud, kuna autoril ei olnud ega ole sellise testi jaoks spetsiaalset varustust (luksomeetrit). Kuid allpool pakutud uuenduslike lahenduste tõttu muutub see probleem teisejärguliseks. On ju isegi suhteliselt nõrgad valgusimpulsid (eriti LED-idest), mis öösel läbivad majakakorgi ebaühtlase klaasi prismat, enam kui piisavad, et majakat märgataks mitmesaja meetri kaugusel. See on kaughoiatuse mõte, kas pole?
Vaatame nüüd vilkuva tule "lambiasendaja" elektriskeemi (joonis 1).
Seda multivibraatori elektriahelat võib õigustatult nimetada lihtsaks ja juurdepääsetavaks. Seade on välja töötatud populaarse integreeritud taimeri KR1006VI1 baasil, mis sisaldab kahte täppisvõrdlusseadet, mis annavad pinge võrdlusvea mitte halvemaks kui ±1%. Taimerit on raadioamatöörid korduvalt kasutanud selliste populaarsete vooluahelate ja seadmete ehitamiseks nagu ajareleed, multivibraatorid, muundurid, alarmid, pingevõrdlusseadmed ja muud.
Seade sisaldab lisaks integreeritud taimerile DA1 (multifunktsionaalne mikroskeem KR1006VI1) ka ajaseadega oksiidkondensaatorit C1 ja pingejaoturit R1R2. DA1 mikroskeemi väljundi C3 (vool kuni 250 mA), juhtimpulsid saadetakse LED-idele HL1-HL3.
Kuidas seade töötab
Majakas lülitatakse sisse lüliti SB1 abil. Multivibraatori tööpõhimõtet kirjeldatakse üksikasjalikult kirjanduses.
Esimesel hetkel on DA1 mikroskeemi 3. kontaktis kõrge pingetase - ja LED-id süttivad. Oksiidkondensaator C1 hakkab laadima läbi vooluahela R1R2.
Umbes ühe sekundi pärast (aeg sõltub pingejaguri R1R2 takistusest ja kondensaatori C1 mahtuvusest) jõuab selle kondensaatori plaatide pinge väärtuseni, mis on vajalik ühe DA1 mikroskeemi ühes korpuses oleva komparaatori käivitamiseks. Sel juhul seatakse DA1 mikrolülituse kontakti 3 pinge nulliks - ja LED-id kustuvad.See jätkub tsükliliselt nii kaua, kuni seade on toiteallikaga varustatud.
Lisaks diagrammil näidatule soovitan HL1-HL3-na kasutada suure võimsusega kuni 80 mA voolutarbega HPWS-T400 või sarnaseid LED-e. Saate kasutada ainult ühte LED-i seeriatest LXHL-DL-01, LXHL-FL1C, LXYL-PL-01, LXHL-ML1D, LXHL-PH01,
LXHL-MH1D tootja Lumileds Lighting (kõik oranžid ja punakasoranžid helendavad värvid).
Seadme toitepinget saab tõsta 14,5 V-ni, seejärel saab selle ühendada pardasõiduki võrku ka siis, kui mootor (õigemini generaator) töötab.
Disaini omadused
Vilkuva tule korpusesse on paigaldatud “raske” standarddisaini (pöörleva pesa ja elektrimootoriga lamp) asemel kolme LED-iga tahvel.
Selleks, et väljundastmel oleks veelgi rohkem võimsust, peate transistorile VT1 punktis A (joonis 1) paigaldama vooluvõimendi, nagu on näidatud joonisel 2.
Pärast sellist muutmist saate kasutada kolme paralleelselt ühendatud LED-i tüüpidega LXHL-PL09, LXHL-LL3C (1400 mA),
UE-HR803RO (700 mA), LY-W57B (400 mA) - kõik oranžid. Sel juhul suureneb koguvoolutarve vastavalt.
Võimalus koos välklambiga
Need, kes on säilitanud sisseehitatud välguga kaamerate osasid, võivad minna teist teed. Selleks demonteeritakse vana välklambi lamp ja ühendatakse vooluahelaga, nagu on näidatud joonisel 3. Esitatud muunduri abil, mis on ühendatud ka punktiga A (joonis 1), võetakse väljundis vastu impulsse amplituudiga 200 V. madala toitepingega seade.Toitepinget sel juhul tõstetakse kindlasti 12 V-ni.
