IImmmpppuuulllsssooowwweee śśwwwiiiaaatttłłłooo
Transkrypt
IImmmpppuuulllsssooowwweee śśwwwiiiaaatttłłłooo
Forum Czytelników Impulsowe światło postojowe Wyruszając na kilkunastogodzinną wyciecz− kę rowerową z reguły myślimy nie tylko o prowiancie, jaki powinniśmy ze sobą za− brać, ale ponadto o odpowiednim oświetleniu naszego pojazdu. Gdy rower wyposażony jest w instalację oświetleniową korzystającą z dynama często towarzyszą nam obawy, czy w trakcie postoju, na przykład przed wjecha− niem na skrzyżowanie, będziemy dobrze wi− doczni dla kierujących pojazdami nadjeżdża− jącymi z tyłu. W czasie postoju przecież dy− namo nie zasila instalacji elektrycznej rowe− ru i oczywiście zdani jesteśmy wyłącznie na światła odblaskowe. Zatem dodatkowa lamp− ka może nie tylko poprawić komfort podróżowania rowerem, ale zwiększyć real− nie nasze bezpieczeństwo. A więc warto dla własnego bezpieczeństwa wzbogacić nasz wehikuł o dodatkową, fabryczną lampkę lub już istniejącą doposażyć w układ elektronicz− ny, na przykład taki jak opisany poniżej. Ów układ zaprojektowano tak, aby mieścił się wraz z baterią w obudowie lampki standardo− wo montowanej w rowerach wyposażanych w dynamo. Niewielka przestrzeń dostępna we wspomnianej obudowie pozwala jedynie umieścić co najwyżej dwa ogniwa typu LR 44 (lub jedną baterię litową). Ze zrozumia− łych względów zapotrzebowanie układu elektronicznego na energię po− winno być sprowadzone do mi− nimum. Kierując się tą zasadą zaprojektowano układ w miarę oszczędny, włączający się auto− matycznie tylko wtedy, gdy jest to konieczne − w momencie za− trzymania pojazdu. w podróż zmienia się w kilogram pod wie− czór. Dodatkowe światło może pracować w trybie impulsowym. Jeżeli zaś tak, to aż kusi by sięgnąć po niewielki rozmiarami układ scalony LM3909N. W zupełności za− dowala się on napięciem zasilania rzędu 1.5V, a to oznacza, że wystarczy tylko jedna bateria np. typu LR44. Jego niewielkie zapo− trzebowanie na prąd sprawia, iż sam układ może pracować zasilany z ogniwa tego typu kilkadziesiąt godzin. W zupełności może to wystarczyć tym bardziej, iż włącza się on je− dynie w czasie postoju i to na krótko (średnio na kilkadziesiąt sekund). Rys. 1 Wersja pierwotna Rys. 2 Schemat układu Opis układu Wymagania, jakie stawialiby− śmy dodatkowemu układowi, to zapewne jak najniższy pobór prądu oraz jak najmniejszy cię− żar. To zrozumiałe, gdyż każdy gram zabrany ze sobą rano 62 Gdy zatrzymujemy się przed skrzyżowa− niem dynamo przestaje się kręcić, napięcie w instalacji spada do zera. Ponownie zaczy− na wzrastać w momencie jak ruszamy. Fakt ten próbowano bezpośrednio wykorzystać umieszczając w obwodzie miniaturowy prze− kaźnik, który załączał, bądź wyłączał zasila− nie całego układu elektronicznego. Rzeczy− wiście, przez pewien czas wydawało się, iż będzie to rozwiązanie właściwe (rysunek 1). Niestety, tylko do momentu pomiaru prądu, na który zapotrzebowanie zgłasza przekaźnik mechaniczny. Okazało się, że jego apetyt na moc jest porównywalny z apetytem żarówki umieszczonej z tyłu po− jazdu. Przekaźnik na napięcie 5V potrzebo− wał niemal 100mA. Naturalnie oznacza to tylko dodatkowe zwiększenie obciążenia rowerzysty. Zaprzestano zatem dalszych ekspery− mentów z układem. Należało poszukać in− nych, lepszych pod tym względem rozwią− zań. Z pierwotnego układu pozostała jedy− nie sama idea wykorzystania oszczędnego obwodu scalonego LM3909N. To przecież dzięki niemu możliwa stała się miniaturyza− cja całego układu. Jak wspomniano wcze− śniej, sam układ scalony LM3909N zado− wala się napięciem 1.5V. Niestety, po umie− szczeniu elementu czynnego w obwodzie załączającym tak niskie napięcie przestaje wystarczać. Niezbędne staje się dodanie je− szcze jednej baterii LR44. Oczywiście w wersji finalnej układu można zastosować baterię litową, np. CR2032. Przetestowano najrozmaitsze warianty układów elektro− nicznych. Ostatecznie zdecydowano się na obwód przedstawiony na rysunku 2. Układ ten charakteryzuje się niewielkim zużyciem energii z dodatkowej baterii w czasie pracy oraz zaniedbywalnie małym obciążeniem dynama w stanie czuwania. Ciąg dalszy na stronie 68. Czerwiec 2002 Elektronika dla Wszystkich Forum Czytelników Ciąg dalszy ze strony 62. Zbudowany jest z szeroko dostępnych elementów. Najkosztowniejszymi elementa− mi są: układ scalony oraz dioda elektrolumi− nescencyjna. Dioda musi charakteryzować się światłością rzędu co najmniej 2.5cd (im więcej tym oczywiście lepiej). Sercem układu jest naturalnie LM3909N. Jest on zasilany z dwóch baterii LR44 (lub jednej baterii litowej) poprzez diodę D2. Dio− da ta znalazła się w obwodzie z prostej przy− czyny: chodziło o ograniczenie wartości na− pięcia zasilającego układ scalony do mniej więcej 1.5V. Napięcie przewodzenia samego tranzystora T2 okazało się niewystarczające by zrealizować powyższe założenie. Powin− no się zastosować tutaj diodę Schottky’ego o napięciu przewodzenia ok. 0,4V...0,7V. Je− śli nie dysponujemy diodą Schottky’ego, można wstawić dowolną diodę, byleby o zbliżonym napięciu przewodzenia (sam wlutowałem diodę BA244A). Kolejny istot− ny element obwodu to tranzystor T2. Należy zadbać, aby jego wzmocnienie było odpo− wiednio duże, wartość współczynnika wzmocnienia prądowego (h21E) powinna kształtować się na poziomie 300. Złączowy tranzystor polowy JFET zasila bazę tranzystora T2. O przepływie prądu po− przez kanał tranzystora T1 decyduje szero− kość, a tym samym jego przewodność, która jest modulowana głębokością wnikania war− stwy zubożonej złącza p−n bramka−kanał. Ze wzrostem napięcia na zaporowo spolaryzo− wanej bramce obszar zubożony rozszerza się i szerokość kanału maleje. Wartość prądu płynącego przez kanał spada. Dzieje się tak w momencie pojawienia się napięcia w insta− Elektronika dla Wszystkich lacji oświetleniowej roweru. Jeśli przyspie− szymy − napięcie wzrośnie, szerokość kana− łu zmniejszy się, a w konsekwencji prąd pły− nący przez tranzystor JFET ulegnie obniże− niu. Po przekroczeniu pewnego napięcia zwanego napięciem odcięcia kanału prze− pływ prądu niemal ustanie, wskutek czego i tranzystor T2 przestanie przewodzić. Układ się wyłączy. Ponownie załączy się, gdy na− pięcie w instalacji oświetleniowej spadnie poniżej określonego progu. Aby nasz układ wyłączał się przy odpowiednio wysokim na− pięciu, w momencie, gdy żarówki już świecą, w roli tranzystora polowego powinno się użyć BF245C. Charakteryzuje się on stosun− kowo wysokim napięciem odcięcia. W mo− delowym układzie JFET o podanym typie przestawał przewodzić przy napięciu ok. 5.5V (wartość skuteczna). W przypadku zastosowania baterii litowej istotnego znaczenia nabiera kondensator C2. Baterie tego typu cechują się względnie dużą rezystancją wewnętrzną. Bardzo niechętnie chcą przekazywać energię w stosunkowo krótkim przedziale czasu. By pozbyć się tego mankamentu włączono do obwodu konden− sator o dużej pojemności, w którym groma− dzi się potrzebna do pracy układu energia. Montaż i uruchomienie Prototyp wykonano na niewielkiej płytce drukowanej. Zespół dwóch baterii zasilają− cych umieszczono w rurce plastykowej po− nad układem scalonym LM3909N. Całość zamocowano przy pomocy wkręta we wnę− trzu oryginalnej lampki rowerowej zasilanej z dynama. Diodę LED o średnicy 3mm umie− szczono tuż pod żarówką. Wykaz elementów Rezystory R1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .10...47k Ω R2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1M Ω Kondensatory C1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .100nF C2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .470µF/6,3V C, C3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .220µF/25V Półprzewodniki D* . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .patrz tekst D1 . . . . . . . . . . . . . . . . .dioda uniwersalna 1N4148 T1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .BF245C T2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .BC157B US . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .LM3909N LED . . . . . . . . . . . . . . . . .czerwona dioda ultrajasna 3 − min. 2,5cd. Pozostałe B1 . . . . . . . . . . . . .bateria LR44 lub podobna (1.5V) B2 . . . . . zestaw 2 x LR44 lub jedna bateria litowa 3V (np. CR2032) W . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .miniaturowy wyłącznik PK . . . . . . . . .miniaturowy przekaźnik na napięcie 5V Problem montażu miniaturowego wyłącz− nika jest nieco bardziej skomplikowany. Na− leży go umieścić w takim miejscu, gdzie nie będzie narażony na działanie wody. Ewentu− alnie należy go tak zabezpieczyć, by woda nie wnikała przez niego do wnętrza obudowy lampki. Robert Buchta Czerwiec 2002 63