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