Figura prezintă circuitul farului LED; circuitul este simplu și nu conține elemente scumpe și este asamblat conform circuitului clasic (multivibrator).
Circuitul este format din doi tranzistori, doi condensatori, patru rezistențe și două LED-uri. Frecvența de clipire a LED-urilor depinde de rezistența rezistențelor de 100K și a condensatoarelor de 10 µF. În consecință, creșterea capacității condensatoarelor va reduce frecvența de clipire a LED-urilor.
Lumina intermitentă LED poate fi folosită ca decor de Crăciun sau doar ca o jucărie distractivă.
Referinţă
Multivibrator este un generator de semnal de relaxare a oscilațiilor electrice dreptunghiulare cu margini scurte. Termenul a fost propus de fizicianul olandez van der Pol, deoarece spectrul de oscilație al unui multivibrator conține multe armonice - spre deosebire de un generator de oscilații sinusoidale („monovibrator”).
Un multivibrator este unul dintre cele mai comune generatoare de impulsuri dreptunghiulare, care este un amplificator rezistiv în două trepte cu feedback pozitiv profund. În ingineria electronică, sunt utilizate o varietate de variante de circuite multivibratoare, care diferă prin tipul de elemente utilizate (tub, tranzistor, tiristor, microelectronic etc.), modul de funcționare (auto-oscilant, așteptare pentru sincronizare), tipuri de comunicare între elementele de amplificare, metode de reglare a duratei și frecvenței impulsurilor generate și așa mai departe.
Clasificarea unui multivibrator ca auto-oscilator este justificată doar în modul auto-oscilant al funcționării acestuia. În modul de așteptare, multivibratorul generează impulsuri numai atunci când semnalele de sincronizare sunt recepționate la intrarea sa. Modul de sincronizare diferă de modul auto-oscilant prin faptul că în acest mod, cu ajutorul unei oscilații de control extern (de sincronizare), este posibil să se ajusteze frecvența de oscilație a multivibratorului la frecvența tensiunii de sincronizare sau să se facă un multiplu al acestuia (blocarea în frecvență) pentru multivibratoarele auto-oscilante.
Un multivibrator simetric este numit atunci când rezistențele rezistențelor R1 și R4, R2 și R3 sunt egale în perechi, capacitățile condensatoarelor C1 și C2, precum și parametrii tranzistorilor VT1 și VT2.
Circuitul poate fi într-una din cele două stări instabile și trece periodic de la una la alta și înapoi. Faza de tranziție este foarte scurtă datorită feedback-ului pozitiv dintre etapele de câștig.
Principiul de funcționare
Starea 1: VT1 este închis, VT2 este deschis și saturat, C1 este încărcat rapid de curentul de bază al VT2 prin R1 și VT2, după care, cu C1 complet încărcat (polaritatea de încărcare este indicată în diagramă), nici un curent nu trece prin R1, tensiunea pe C1 este egală cu (curentul de bază al VT2) * R2, iar pe colectorul VT1 - la putere.
Tensiunea la colectorul VT2 este scăzută (cădere la tranzistorul saturat).
C2, încărcat anterior în starea anterioară 2 (polaritate în funcție de circuit), începe să se descarce lent prin VT2 și R3 deschise. Până la descărcare, tensiunea de la baza lui VT1 = (tensiune mică la colectorul lui VT2) - (tensiune mare la C2) - adică o tensiune negativă care blochează strâns tranzistorul.
Starea 2: aceeași în imaginea în oglindă (VT1 este deschis și saturat, VT2 este închis).
Tranziția de la stare la stare: în starea 1, C2 este descărcat, tensiunea negativă de pe el scade, iar tensiunea de la baza VT1 crește. După destul de mult timp va ajunge la zero. După ce s-a descărcat complet, C2 începe să se încarce în direcția opusă până când tensiunea de la baza VT1 atinge aproximativ 0,6 V.
Acest lucru va duce la deschiderea VT1, apariția curentului de colector prin R1 și VT1 și o scădere de tensiune pe colectorul VT1 (cădere peste R1). Deoarece C1 este încărcat și nu se poate descărca rapid, aceasta duce la o cădere de tensiune la baza VT2 și VT2 începe să se închidă.
Închiderea VT2 duce la o scădere a curentului de colector și la o creștere a tensiunii pe colector (reducerea căderii peste R4). Combinat cu un C2 reîncărcat, aceasta crește și mai mult tensiunea de la baza VT1. Acest feedback pozitiv duce la saturarea VT1 și la închiderea completă a VT2.
Această stare (starea 2) este menținută în timpul de descărcare a C1 prin VT1 și R2 deschis.
Astfel, constanta de timp a unui braț este C1 * R2, a doua - C2 * R3. Aceasta oferă durata impulsurilor și pauzelor.
De asemenea, aceste perechi sunt selectate astfel încât căderea de tensiune pe rezistor în condițiile curentului de bază care curge prin acesta să fie mare, comparabilă cu sursa de alimentare.
R1 și R4 sunt selectați mult mai mici decât R3 și R2, astfel încât încărcarea condensatoarelor prin R1 și R4 este mai rapidă decât descărcarea prin R3 și R2. Cu cât timpul de încărcare a condensatorului este mai lung, cu atât fronturile de impuls vor fi mai lente. Dar rapoartele R3/R1 și R2/R4 nu ar trebui să fie mai mari decât câștigurile tranzistoarelor corespunzătoare, altfel tranzistoarele nu se vor deschide complet.
Găsirea diferitelor obiecte și obiecte pe timp de noapte, inclusiv a celor în mișcare (de exemplu, animalele de companie), va deveni mai ușoară dacă le atașați un far economic, a cărui descriere este dată mai jos: odată cu apariția întunericului, se pornește automat și pornește. dând semnale luminoase.
Diagrama farului este prezentată în Fig. 1. În esență, acesta este un multivibrator asimetric care utilizează tranzistori de diferite structuri VT2, VT3, care generează impulsuri scurte la intervale de câteva secunde. Sursa de lumină este dioda emițătoare HL1, senzorul de lumină este fototranzistorul VT1.
Dispozitivul funcționează după cum urmează. După cum se poate vedea din diagramă, secțiunea emițător-colector a fototranzistorului VT1, împreună cu rezistențele R1, R2, formează un divizor de tensiune în circuitul de bază al tranzistorului VT2. În timpul zilei, rezistența acestei secțiuni este scăzută, astfel încât tensiunea la joncțiunea emițătorului tranzistorului VT2 este scăzută și este închisă. Tranzistorul VT3 este de asemenea închis, deoarece tensiunea de polarizare la baza sa, care depinde de curentul colectorului VT2, este zero. Cu alte cuvinte, multivibratorul nu funcționează și curentul pe care îl consumă nu depășește 2...3 µA.
Odată cu apariția întunericului, când, din cauza scăderii iluminării, rezistența secțiunii emițător-colector a fototranzistorului VT1 crește atât de mult încât scăderea de tensiune pe acesta ajunge la aproximativ 0,6 V, tranzistorul VT2 începe să se deschidă. O creștere a căderii de tensiune pe rezistorul R4 creată de curentul colectorului său duce la faptul că tranzistorul VT3 începe să se deschidă. Ca urmare, tensiunea la colectorul său scade și condensatorul C1 începe să se încarce. Curentul de încărcare trece prin rezistorul R1, secțiunea emițător-colector VT1 și joncțiunea emițătorului tranzistorului VT2, astfel că acesta din urmă se deschide și mai mult, iar curentul colectorului său crește, ceea ce duce la deschiderea și mai mare a tranzistorului VT3 etc. Procesul decurge ca o avalanșă, iar LED-ul HL1 este strălucitor se aprinde.
Pe măsură ce condensatorul C1 se încarcă, curentul de încărcare scade și, la un moment dat, tranzistorul VT2 și după acesta VT3 încep să se închidă. Acest lucru se întâmplă rapid, așa că LED-ul se stinge brusc. Apoi, condensatorul este descărcat prin LED-ul HL1, rezistența R5 și rezistența de înaltă rezistență R2 și, de îndată ce tensiunea de pe acesta scade la o anumită valoare, tranzistorul VT2 va începe să se deschidă din nou și întregul proces se va repeta. Datorită rezistenței mari a circuitului de descărcare, durata de descărcare a condensatorului este mult mai mare decât încărcarea, astfel încât intervalul dintre clipirea LED-urilor ajunge la câteva secunde.
Pentru a face blițurile mai vizibile, dispozitivul folosește un LED ultra-luminos. Pentru a minimiza tensiunea de alimentare, a fost selectat un LED TLWR9622 (culoare roșie) din grupa Y (tensiune directă - 1,83.-.2,07 V). Acest lucru vă permite să mențineți funcționalitatea farului atunci când tensiunea de alimentare este redusă la aproximativ 2,3 V.
Toate părțile dispozitivului sunt plasate pe o placă de circuit imprimat realizată din fibră de sticlă acoperită cu folie unilaterală, a cărei schiță este prezentată în Fig. 2.
Pe lângă tranzistoarele indicate în diagramă, farul poate folosi KT361V, KT361G și KT315V, KT315G, precum și tranzistoarele din seriile KT3107 (VT2) și KT3102 (VT3) cu orice index de litere. LED HL1 - orice lumină roșie super strălucitoare cu cea mai mică tensiune directă posibilă și, de preferință, cu un unghi de emisie mare. Puteți folosi un LED super-luminos cu o strălucire albă, dar apoi va trebui să creșteți tensiunea de alimentare (trebuie să fie de cel puțin 3,5 V). Condensatori C1, C2 - orice oxid într-o carcasă cilindrică cu un diametru de 5 mm (de exemplu, seria TK de la Jamicon), rezistențe - MLT, C2-33, P1-4. Comutator SA1 - orice de dimensiuni mici.
Pentru a extinde unghiul de radiație al LED-ului, puteți atașa acestuia un capac din plastic care difuzează lumina (mat sau transparent cu o suprafață ondulată).
Bateria de alimentare a farului poate fi compusă din diferite celule galvanice sau reîncărcabile. De exemplu, dacă este destinat instalării pe obiecte mici în mișcare, atunci este convenabil să utilizați elemente de disc de dimensiuni mici și ușoare de dimensiune standard 357A; în alte cazuri, este recomandabil să utilizați elemente de degete AAA cu o capacitate mai mare.
Dacă toate piesele sunt în stare de funcționare și nu există erori la instalare, farul începe să funcționeze imediat după pornirea alimentării - doar închideți fereastra fototranzistorului cu o perdea opacă. Luminozitatea blițului necesară este obținută prin selectarea rezistenței R5. Durata blițurilor depinde de rezistența rezistorului R1 și de capacitatea condensatorului C1, iar pauza dintre ele depinde de capacitatea aceluiași condensator și de rezistența rezistorului R2.
Pentru a mari raza de detecție a farului, numărul de LED-uri poate fi mărit, de exemplu, la patru, conectându-le în serie și plasându-le în structură astfel încât să emită lumină în direcții diferite. În acest caz, desigur, tensiunea de alimentare trebuie crescută la 12 V și rezistența rezistențelor R1, R2 trebuie mărită proporțional, iar rezistența R5 trebuie selectată în funcție de luminozitatea necesară a blițurilor.
| Această diagramă este, de asemenea, adesea vizualizată: |
Un astfel de far poate fi asamblat ca un dispozitiv de semnalizare complet, de exemplu, pe o bicicletă sau doar pentru distracție.
Farul de pe un microcircuit nu ar putea fi mai simplu. Este alcătuit dintr-un cip logic, un LED strălucitor de orice culoare și mai multe elemente de fixare.
După asamblare, farul începe să funcționeze imediat după ce i se furnizează energie. Aproape nu sunt necesare setări, cu excepția ajustării duratei blițului, dar aceasta este opțională. Puteți lăsa totul așa cum este.
Iată o diagramă schematică a „farului”.
Deci, să vorbim despre piesele folosite.
Microcircuitul K155LA3 este un cip logic bazat pe logica tranzistor-tranzistor - prescurtat ca TTL. Aceasta înseamnă că acest microcircuit este creat din tranzistoare bipolare. Microcircuitul din interior conține doar 56 de părți - elemente integrate.
Există și cipuri CMOS sau CMOS. Aici sunt deja asamblate folosind tranzistoare MOS cu efect de câmp. Este de remarcat faptul că cipurile TTL au un consum de energie mai mare decât cipurile CMOS. Dar nu se tem de electricitatea statică.
Microcircuitul K155LA3 include 4 celule 2I-NOT. Numărul 2 înseamnă că există 2 intrări la intrarea elementului logic de bază. Dacă te uiți la diagramă, poți vedea că acesta este într-adevăr cazul. În diagrame, microcircuitele digitale sunt desemnate cu literele DD1, unde numărul 1 indică numărul de serie al microcircuitului. Fiecare dintre elementele de bază ale microcircuitului are, de asemenea, propria sa denumire literă, de exemplu, DD1.1 sau DD1.2. Aici numărul de după DD1 indică numărul de serie al elementului de bază din microcircuit. După cum am menționat deja, microcircuitul K155LA3 are patru elemente de bază. În diagramă ele sunt desemnate ca DD1.1; DD1.2; DD1.3; DD1.4.
Dacă vă uitați la schema circuitului cu mai multă atenție, veți observa că denumirea literei rezistorului R1* are un asterisc * . Și acest lucru nu este fără motiv.
Așa se face că diagramele indică elemente a căror valoare nominală trebuie ajustată (selectată) în timpul setării circuitului pentru a realiza modul de funcționare dorit al circuitului. În acest caz, folosind acest rezistor puteți regla durata blițului LED.
În alte circuite pe care le puteți întâlni, selectând rezistența rezistorului indicat printr-un asterisc, trebuie să obțineți un anumit mod de funcționare, de exemplu, un tranzistor într-un amplificator. De regulă, descrierea circuitului oferă o metodă de configurare. Acesta descrie modul în care puteți determina dacă circuitul funcționează corect. Acest lucru se face de obicei prin măsurarea curentului sau tensiunii într-o anumită secțiune a circuitului. Pentru circuitul farului, totul este mult mai simplu. Setarea se face pur vizual și nu necesită măsurarea tensiunilor și curenților.
Pe schemele de circuite în care dispozitivul este asamblat pe microcircuite, de regulă, este rareori posibil să găsiți un element a cărui valoare trebuie selectată. Acest lucru nu este surprinzător, deoarece microcircuitele sunt în esență dispozitive elementare deja configurate. Și, de exemplu, pe schemele de circuit vechi care conțin zeci de tranzistori, rezistențe și condensatori individuali, un asterisc * Componentele radio pot fi găsite mult mai des lângă denumirea literei.
Acum să vorbim despre pinout-ul microcircuitului K155LA3. Dacă nu cunoașteți unele reguli, este posibil să întâlniți o întrebare neașteptată: „Cum pot determina numărul de pin al unui microcircuit?” Aici așa-numitul cheie. O cheie este un semn special pe corpul microcircuitului care indică punctul de pornire pentru numerotarea pinii. Numărul pinului microcircuitului este de obicei numărat în sens invers acelor de ceasornic. Aruncă o privire la desen și totul va deveni clar pentru tine.
Sursa de alimentare plus „+” este conectată la pinul numărul 14 al microcircuitului K155LA3, iar minus „-” este conectat la pinul 7. Negativul este considerat un fir comun; în terminologia străină este desemnat ca GND .
Balizele intermitente sunt utilizate în sistemele electronice de securitate a locuinței și pe mașini ca dispozitive de indicare, semnalizare și avertizare. Mai mult decât atât, aspectul și „umplerea” lor nu sunt adesea deloc diferite de luminile intermitente (semnale speciale) ale serviciilor de urgență și operaționale.
Există balize clasice la vânzare, dar „umplerea” lor internă este izbitoare în anacronismul său: sunt realizate pe baza de lămpi puternice cu cartuş rotativ (un clasic al genului) sau lămpi precum IFK-120, IFKM-120 cu un dispozitiv stroboscopic care furnizează blițuri la intervale regulate (balize de puls). Între timp, este secolul 21, când are loc un marș triumfal al LED-urilor foarte luminoase (puternice în ceea ce privește fluxul luminos).
Unul dintre punctele fundamentale în favoarea înlocuirii lămpilor cu incandescență și cu halogen cu LED-uri, în special în farurile intermitente, este durata de viață mai lungă (timp de funcționare) și costul mai mic al acestora din urmă.
Cristalul LED este practic indestructibil, astfel încât durata de viață a dispozitivului determină în principal durabilitatea elementului optic. Marea majoritate a producătorilor utilizează diverse combinații de rășini epoxidice pentru producerea sa, desigur, cu diferite grade de purificare. În special, din această cauză, LED-urile au o resursă limitată, după care devin tulburi.
Diferiți producători (nu le vom face publicitate gratuit) pretind o durată de viață a LED-urilor lor de la 20 la 100 de mii (!) de ore. Îmi vine greu să cred ultima cifră, pentru că LED-ul ar trebui să funcționeze continuu timp de 12 ani. În acest timp, chiar și hârtia pe care este tipărit articolul se va îngălbeni.
Cu toate acestea, în orice caz, în comparație cu resursele lămpilor cu incandescență tradiționale (mai puțin de 1000 de ore) și a lămpilor cu descărcare în gaz (până la 5000 de ore), LED-urile sunt cu câteva ordine de mărime mai durabile. Este destul de evident că cheia unei resurse lungi este asigurarea unor condiții termice favorabile și alimentare stabilă a LED-urilor.
Predominanța LED-urilor cu un flux luminos puternic de 20 - 100 lm (lumeni) în cele mai noi dispozitive electronice industriale, în care funcționează în locul lămpilor cu incandescență, oferă radioamatorilor baza pentru a utiliza astfel de LED-uri în design-urile lor. Astfel, aduc cititorul la ideea posibilității de a înlocui diverse lămpi în caz de urgență și faruri speciale cu LED-uri puternice. În acest caz, consumul de curent al dispozitivului de la sursa de alimentare va scădea și va depinde în principal de LED-ul utilizat. Pentru utilizare într-o mașină (ca semnal special, lumină de avertizare de urgență și chiar „triunghi de avertizare” pe drumuri), consumul de curent nu este important, deoarece bateria mașinii are o capacitate de energie destul de mare (55 sau mai mult Ah sau mai mult). ). Dacă farul este alimentat de la o sursă autonomă, atunci consumul de curent al echipamentului instalat în interior va fi de o importanță nu mică. Apropo, o baterie de mașină fără reîncărcare poate fi descărcată dacă farul este folosit mult timp.
Deci, de exemplu, un far „clasic” pentru serviciile operaționale și de urgență (albastru, roșu, portocaliu, respectiv), atunci când este alimentat de o sursă de 12 V DC, consumă un curent mai mare de 2,2 A, care este suma consumului. de motorul electric (rotirea prizei) și lampa în sine. Când funcţionează o baliză cu impuls intermitent, consumul de curent este redus la 0,9 A. Dacă, în loc de un circuit cu impulsuri, montaţi un circuit LED (mai multe despre aceasta mai jos), curentul de consum va fi redus la 300 mA (în funcţie de puterea LED-urilor utilizate). Economiile la costurile pieselor sunt de asemenea vizibile.
Desigur, problema puterii luminii (sau, mai bine spus, a intensității acesteia) de la anumite dispozitive intermitente nu a fost studiată, deoarece autorul nu a avut și nu are echipament special (luxmetru) pentru un astfel de test. Dar datorită soluțiilor inovatoare propuse mai jos, această problemă devine secundară. La urma urmei, chiar și impulsurile de lumină relativ slabe (în special de la LED-uri) trecute prin prisma sticlei neuniforme a capacului farului pe timp de noapte sunt mai mult decât suficiente pentru ca farul să fie observat la câteva sute de metri distanță. Acesta este punctul de avertizare pe distanță lungă, nu-i așa?
Acum să ne uităm la circuitul electric al „înlocuitorului lămpii” a luminii intermitente (Fig. 1).
Acest circuit electric multivibrator poate fi numit pe bună dreptate simplu și accesibil. Dispozitivul este dezvoltat pe baza popularului temporizator integrat KR1006VI1, care conține două comparatoare de precizie care oferă o eroare de comparare a tensiunii nu mai rea de ±1%. Cronometrul a fost folosit în mod repetat de radioamatorii pentru a construi circuite și dispozitive populare precum relee de timp, multivibratoare, convertoare, alarme, dispozitive de comparare a tensiunii și altele.
Dispozitivul, pe lângă temporizatorul integrat DA1 (microcircuit multifuncțional KR1006VI1), include și un condensator de oxid de setare a timpului C1 și un divizor de tensiune R1R2. C3 a ieșirii microcircuitului DA1 (curent până la 250 mA), impulsurile de control sunt trimise către LED-urile HL1-HL3.
Cum funcționează dispozitivul
Farul este pornit folosind comutatorul SB1. Principiul de funcționare al unui multivibrator este descris în detaliu în literatură.
În primul moment, există un nivel de tensiune ridicat la pinul 3 al microcircuitului DA1 - iar LED-urile se aprind. Condensatorul de oxid C1 începe să se încarce prin circuitul R1R2.
După aproximativ o secundă (timpul depinde de rezistența divizorului de tensiune R1R2 și de capacitatea condensatorului C1, tensiunea de pe plăcile acestui condensator atinge valoarea necesară pentru a declanșa unul dintre comparatoarele din carcasa unică a microcircuitului DA1. În acest caz, tensiunea la pinul 3 al microcircuitului DA1 este setată egală cu zero - iar LED-urile se sting.Acest lucru continuă ciclic atâta timp cât dispozitivul este alimentat cu energie.
Pe lângă cele indicate în diagramă, recomand să folosiți LED-uri HPWS-T400 de mare putere sau similare cu un consum de curent de până la 80 mA ca HL1-HL3. Puteți utiliza un singur LED din seria LXHL-DL-01, LXHL-FL1C, LXYL-PL-01, LXHL-ML1D, LXHL-PH01,
LXHL-MH1D fabricat de Lumileds Lighting (toate culorile strălucitoare portocaliu și roșu-portocaliu).
Tensiunea de alimentare a dispozitivului poate fi crescută la 14,5 V, apoi poate fi conectată la rețeaua vehiculului de bord chiar și atunci când motorul (sau mai degrabă, generatorul) este pornit.
Caracteristici de design
În carcasa luminii intermitente este instalată o placă cu trei LED-uri în locul designului standard „greu” (lampă cu priză rotativă și motor electric).
Pentru ca treapta de ieșire să aibă și mai multă putere, va trebui să instalați un amplificator de curent pe tranzistorul VT1 în punctul A (Fig. 1), așa cum se arată în Fig. 2.
După o astfel de modificare, puteți utiliza trei LED-uri conectate în paralel de tipurile LXHL-PL09, LXHL-LL3C (1400 mA),
UE-HR803RO (700 mA), LY-W57B (400 mA) - toate portocalii. În acest caz, consumul total de curent va crește corespunzător.
Opțiune cu lampă bliț
Cei care au păstrat părți ale camerelor cu bliț încorporat pot merge pe direcția inversă. Pentru a face acest lucru, vechea lampă bliț este demontată și conectată la circuit, așa cum se arată în Figura 3. Folosind convertorul prezentat, conectat de asemenea la punctul A (Figura 1), sunt recepționate impulsuri cu o amplitudine de 200 V la ieșirea dispozitiv cu o tensiune de alimentare scăzută.tensiunea de alimentare în acest caz este cu siguranță crescută la 12 V.
