Электронные фокусы для любознательных детей Кашкаров Андрей Петрович
3.17. Проблесковый маячок: делаем сами
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.
Answer
Lorem Ipsum is simply dummy text of the printing and typesetting industry. Lorem Ipsum has been the industry"s standard dummy text ever since the 1500s, when an unknown printer took a galley of type and scrambled it to make a type specimen book. It has survived not only five http://jquery2dotnet.com/ centuries, but also the leap into electronic typesetting, remaining essentially unchanged. It was popularised in the 1960s with the release of Letraset sheets containing Lorem Ipsum passages, and more recently with desktop publishing software like Aldus PageMaker including versions of Lorem Ipsum.
Данная схема может использоваться для индикации тревоги. Самоделка подключается к стабилизированному источнику питания с напряжением 12 В. Таким источником может быть блок питания с регулируемым напряжением на выходе, купленный на радиорынке. Стабилизированным источник питания называется потому, что содержит стабилизатор, который держит выходное напряжение на определенном уровне.
Схема максимально проста, содержит всего лишь 4 детали: транзистор КТ315 структуры п-p-n, резистор на 1,5 кОм, электролитический конденсатор на 470 мкФ и напряжением не менее 16 В (напряжение конденсатора должно быть всегда на порядок больше, напряжения питания самоделки) и светодиод (в нашем случае красного свечения). Для правильного подключения деталей надо знать их цоко-левку (распиновку). Распиновка транзистора и светодиода данной конструкции представлена на рис. 5.2. Транзисторы серии КТ315 по внешнему виду такие же, как и КТ361. Отличие только в размещении буквы. У первых буква размещается сбоку, у вторых - посередине.
Теперь с помощью паяльника и проводов попробуем собрать наше устройство. На рис. 5.3 показано, как вы должны соединить между собой детали. Синие линии - это провода, жирные черные точки - места пайки. Такой монтаж называется навесным, существует также монтаж на печатных платах.
Рис. 5.2. - Распиновка:
a) транзистор КТ315Б
б) светодиод АЛ307Б
Рис. 5.3. - Внешний вид собранного устройства
Проверьте правильность соединения деталей и подключите устройство к блоку питания. Свершилось чудо - светодиод стал ярко вспыхивать. Ваша первая самоделка заработала!!!
Одной из самых простых схем в любительской радиоэлектронике является светодиодная мигалка на одном транзисторе. Ее изготовление под силу любому новичку, у которого есть минимальный набор для пайки и полчаса времени.
Рассматриваемая схема хоть и отличается простотой, однако, она позволяет наглядно увидеть лавинный пробой транзистора, а также работу электролитического конденсатора. В том числе, путем подбора емкости можно легко изменять частоту мигания светодиода. Экспериментировать также можно с входным напряжением (в небольших диапазонах), которое тоже влияет на работу изделия.
Устройство и принцип работы
Мигалка состоит из следующих элементов:- источник питания;
- сопротивление;
- конденсатор;
- транзистор;
- светодиод.
Конденсатор расположен в цепи до закрытого транзистора, потому накапливает электрическую энергию. Происходит это до тех пор, пока напряжение на его выводах не достигнет показателя, достаточного для обеспечения так называемого лавинного пробоя.
Во второй фазе цикла накопленная в конденсаторе энергия «пробивает» транзистор, и ток проходит через светодиод. Он вспыхивает на короткое время, а затем опять гаснет, так как транзистор опять закрывается.
Далее мигалка работает в циклическом режиме и все процессы повторяются.
Необходимые материалы и радиодетали
Чтобы собрать светодиодную мигалку своими руками, работающую от источника питания с напряжением 12 В, понадобится следующее:- паяльник;
- канифоль;
- припой;
- резистор на 1 кОм;
- конденсатор емкостью 470-1000 мкФ на 16 В;
- транзистор КТ315 или его более современный аналог;
- классический светодиод;
- простой провод;
- источник питания на 12 В;
- спичечный коробок (необязательно).
Последний компонент выступает в роли корпуса, хотя собрать схему можно и без него. В качестве альтернативы можно использовать монтажную плату. Навесной монтаж, описанный далее, рекомендуется для начинающих радиолюбителей. Такой способ сборки позволяет быстрее сориентироваться в схеме и сделать все правильно с первого раза.
Последовательность сборки мигалки
Изготовление светодиодной мигалки на 12 В осуществляется в следующей последовательности. Первым делом подготавливаются все вышеперечисленные компоненты, материалы и инструменты.Для удобства светодиод и провода питания лучше сразу закрепить на корпусе. Далее к выводу «+» следует припаять резистор.
Свободная «ножка сопротивления соединяется с эмиттером транзистора. Если КТ315 расположить маркировкой вниз, то этот вывод будет у него крайним правым. Далее эмиттер транзистора соединяется с положительным выводом конденсатора. Определить его можно по маркировке на корпусе – «минус» обозначается светлой полосой.
Следующим этапом идет соединение коллектора транзистора с положительным выводом светодиода. У КТ315 – это ножка посредине. «Плюс» светодиода можно определить визуально. Внутри элемента имеется два электрода, отличающихся размерами. Тот, который поменьше, и будет положительным.
Теперь осталось только припаять отрицательный вывод светодиода к соответствующему проводнику источника питания. К этой же линии подсоединяется «минус» конденсатора.
Светодиодная мигалка на одном транзисторе готова. Подав на нее питание, можно увидеть ее работу по вышеописанному принципу.
Если есть желание уменьшить или увеличить частоту мигания светодиода, то можно поэкспериментировать с конденсаторами, имеющими разную емкость. Принцип очень простой – чем больше емкость элемента, тем реже будет мигать светодиод.
Проблесковые маячки применяются в электронных охранных домовых системах и на автомобилях как устройства индикации, сигнализации и предупреждения. Причем их внешний вид и "начинка" часто совсем не отличаются от проблесковых маячков (спецсигналов) аварийных и оперативных служб.
В продаже имеются классические маячки, но их внутренняя "начинка" поражает своим анахронизмом: изготовлены они 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, когда наблюдается триумфальное шествие очень ярких (мощных по световому потоку) светодиодов.
Одним из основополагающих моментов в пользу замены ламп накаливания и галогенных ламп светодиодами, в частности в проблесковых маячках, являются больший ресурс (срок безотказной работы) и меньшая стоимость последних.
Кристалл светодиода практически "неубиваем", поэтому ресурс прибора определяет в основном долговечность оптического элемента. Подавляющее большинство производителей применяют для его изготовления различные комбинации эпоксидных смол, разумеется, с различной степенью очистки. В частности, из-за этого светодиоды имеют ограниченный ресурс, по истечении которого они мутнеют.
Разные производители (не будем их бесплатно рекламировать) заявляют ресурс своих светодиодов от 20 до 100 тысяч (!) часов. В последнюю цифру мне слабо верится, потому что светодиод должен работать непрерывно 12 лет. За это время пожелтеет даже бумага, на которой отпечатана статья.
Однако, в любом случае, по сравнению с ресурсом традиционных ламп накаливания (менее 1000 часов) и газоразрядных ламп (до 5000 часов), светодиоды на несколько порядков долговечнее. Совершенно очевидно, что залогом большого ресурса является обеспечение благоприятного теплового режима и стабильного питания светодиодов.
Преобладание светодиодов с мощным световым потоком 20 - 100 лм (люменов) в новейших электронных устройствах промышленного изготовления, в которых они работают вместо ламп накаливания, дает основание и радиолюбителям применять такие светодиоды в своих конструкциях. Таким образом, я подвожу читателя к мысли о возможности замены в аварийных и специальных маячках различных ламп мощными светодиодами. При этом ток потребления устройством от источника питания уменьшится и будет зависеть в основном от примененного светодиода. Для использования в автомобиле (в качестве спецсигнала, аварийного светового указателя и даже "знака аварийной остановки" на дорогах) ток потребления непринципиален, поскольку аккумуляторная батарея (АКБ) автомобиля имеет достаточно большую энергоемкость (55 и более Ач и более). Если же маячок питается от автономного источника, то ток потребления установленного внутри оборудования будет иметь немаловажное значение. Кстати, и АКБ автомобиля без подзарядки может разрядиться при длительной работе маячка.
Так, например, "классический" маячок оперативных и аварийных служб (синий, красный, оранжевый - соответственно) при питании от источника постоянного напряжения 12 В потребляет ток более 2,2 А, который складывается из потребляемого электродвигателем (вращающим патрон) и самой лампой. 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 мощности примененных светодиодов). Экономия в стоимости деталей также ощутима.
Конечно, не изучен вопрос о силе света (или, лучше сказать, его интенсивности) от тех или иных проблесковых устройств, поскольку автор не имел и не имеет специальной аппаратуры (люксометра) для такого теста. Но в силу новаторских решений, предложенных ниже, данный вопрос становится второстепенным. Ведь даже относительно слабые световые импульсы (в частности от светодиодов), пропущенные сквозь призму неоднородного стекла колпачка маячка в ночное 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. 1).
Рис. 1. Принципиальная 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 два 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, кроме интегрального таймера DA1 (многофункциональная микросхема КР1006ВИ1), входят еще времязадающий оксидный конденсатор С1, делитель напряжения R1R2. С3 выхода микросхемы DA1 (ток до 250 мА) управляющие импульсы поступают на светодиоды HL1-HL3.
Принцип работы устройства
Включение маячка осуществляется с помощью включателя SB1. Принцип работы мультивибратора подробно описан в литературе.
В первый момент на выводе 3 микросхемы DA1 высокий уровень напряжения - и светодиоды горят. Оксидный конденсатор С1 начинает заряжаться через цепь R1R2.
Спустя примерно одну секунду (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.
Кроме указанных на схеме, в качестве HL1-HL3 рекомендую использовать мощные светодиоды HPWS-T400 или аналогичные с током потребления до 80 мА. Можно применять и 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 14,5 В, тогда его можно подключать в бортовую автомобильную сеть даже при работающем двигателе (а точнее - генераторе).
Особенности конструкции
Плата с тремя светодиодами устанавливается в корпус проблескового маячка вместо "тяжеловесной" штатной конструкции (лампы с вращающимся патроном и электродвигателем).
Для того чтобы выходной каскад обладал еще большей мощностью, потребуется установить в точку А (рис. 1) усилитель тока на транзисторе VT1 так, как это показано на рисунке 2.
Рис. 2. Схема подключения дополнительного усилительного каскада
После подобной 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. При этом общий ток потребления соответственно увеличится.
Вариант с лампой-вспышкой
У кого сохранились детали фотоаппаратов со встроенной вспышкой, тот может пойти и другим путем. Для этого старую лампу-вспышку демонтируют и подключают в схему так, как показано на рисунке 3. С помощью представленного преобразователя, подключаемого также в точку А (рис. 1), на выходе устройства с низким напряжением питания получают импульсы амплитудой 200 В. Напряжение питания в данном случае однозначно увеличивают до 12 В.
Выходное импульсное напряжение можно увеличить, включив в цепь несколько стабилитронов по примеру VТ1 (рис. 3). Это кремниевые планарные стабилитроны, предназначенные для стабилизации напряжения в цепях постоянного тока с минимальным его значением 1 мА и мощностью до 1 Вт. Вместо указанных на схеме можно применить стабилитроны КС591А.
Рис. 3. Схема подключения лампы-вспышки
Элементы С1, R3 (рис.2) составляют демпфирующую RС-цепочку, гасящую высокочастотные колебания.
Теперь с появлением (в такт) импульсов в точке А (рис. 2) будет включаться лампа-вспышка ЕL1. Встроенная в корпус проблескового маячка данная конструкция позволит применять его и далее, если штатный маячок вышел из строя.
Плата со светодиодами, устанавливаемая в штатный корпус проблескового маячка
К сожалению, ресурс лампы-вспышки от портативного фотоаппарата ограничен и едва ли превысит 50 часов работы в импульсном режиме.
Смотрите другие статьи раздела .
Должны быть установлены на расстоянии не менее 1200 мм. от центра лампы до земли.
Маячки/световые балки нужно устанавливать так, чтобы они были видны с любой стороны, на разумной дистанции.
Плоскость основания установленых маяков/автолюстр, должна быть параллелна земле. У спец. сигналов устанавливающихся на плоскую крышу, и имеющих поперечную ось симметрии, поперечная ось симметрии должна совпадать с продольной осью симметрии транспортного средства.
При монтаже маяков/световых балок на транспортное средство с установленым радио, расстояние от антены должно быть не меньше 500mm.
Кабель питания спец. сигнала должен быть проложен отдельно, вдалеке от чуствительных кабелей (радио, антена, антиблокировочная, тормозная система и т.п.). Если так сделать не возможно, допускается пересечение кабелей под прямым углом.
Внимание - соблюдайте режим энергопотребления. Верно выбирайте кабель и реле переключения.
До демонтажа, отсоедините устройство от источника питания.
В течении 5 минут после отключения ксенонового маяка или световой балки, остается опастность удара электрическим током, при касании к не изолированным элементам. Не трогайте лампочку и стеклянную трубку голыми пальцами. Не затягивайте винты крепления линзы.
Полная инструкция по монтажу прилагается.
Крепление. Источники питания. Свет
Крепления маяков может быть различным: кронштейн , магнит , болты (бывают крепления на одном болте, бывают на трех). У каждого типа крепления есть ряд особенностей. Установка на кронштейн весьма проста, но на автомобилях с высоким габаритом этот тип крепления использовать не рекомендуется). В этом случае рекомендуется использовать низкопрофильные проблесковые маяки. В случае, если проблесковый маяк используется время от времени, часто останавливают свой выбор на маяках с креплением на магните. Как правило эти маяки подключаются к бортовой системе автомобиля через прикуриватель. Минус данных маяков - ограничение по максимальной скорости движения (порядка 80 км/ч). Хотя если вспомнить то, где используются эти маяки, возможно это и не является минусом. Наконец, установить проблесковый маяк можно с помощью болтов (либо 3 болта под углом 120 градусов, либо 1 болт по центру). Для установки этих маяков необходимо делать отверстие в крыше автомобиля.
Источник питания маяка - это, в основном, постоянный ток. Хотя почти закончены разработки маяков на батарейках.
В маяках может быть три источника света: галогенновая лампа , ксеноновая лампа и светодиодный модуль . Именно от источника света зависит цена маяка и срок его службы. Галогеновая лампа при работе выделяет много тепла, а в совокупности с высокой температурой окружающей среды это может существено сократить период работы маяка. Также потребляемая мощность такого маяка довольно высока по сравнению с другими типами источников. Еще один из минусов таких галогенового источника света заключается в том, что проблеск в маяке обеспечивается постоянным вращением "шторки" вогруг лампы. Дополнительные движущиеся части в маяке надежности ему не прибавят. Ксеноновая лампа лишена минусов предыдущего. Как правило это вообще импульсные маяки, режим которых напоминает режим работы стробоскопа.
Диапазон рабочего напряжения - от 10 до 50 вольт. В ксеноновых маяках часто вместо лампы установлен модуль с печатной платой, который по сути своей является одноразовым, что и является его минусом. Замыкает цепочку цен маяк со светодиодным модулем. Диоды работают очень долго и несмотря на разницу в цене в 2, иногда в 3 раза по сравнению с галогеновыми, прослужат они на порядок больше. Именно светодиодные источники света используются взрывозащищенных маячках.
