Из деталей энергосберегающих люминесцентных ламп...

Радиолюбители часто используют в своих конструкциях детали, бывшие в употреблении. Их выпаивают из прежних конструкций, из отслужившей свой срок традиционной бытовой электронной аппаратуры — радиоприёмников, телевизоров, магнитофонов. В последние годы источниками радиодеталей и целых блоков всё чаще становятся и такие изделия, как не подлежащие ремонту и устаревшие морально компьютеры, вышедшие из строя стиральные машины, другие современные бытовые приборы. В журнале уже рассказывалось об использовании в любительских конструкциях блоков питания компьютера, узлов и деталей их дисководов, манипуляторов "мышь", мобильных телефонов и т. д. Сегодня мы предлагаем вниманию читателей статью о том, что можно сделать из деталей "перегоревших" энергосберегающих люминесцентных ламп. Описанными в ней устройствами арсенал возможных конструкций с применением этих деталей, конечно же, не исчерпывается.

Так называемые энергосберегающие осветительные лампы (люминесцентные и светодиодные) постепенно вытесняют привычные многим поколениям лампы накаливания В настоящее время более доступны и распространены люминесцентные, получившие название КЛЛ (компактные люминесцентные лампы). Принцип их действия основан на поддержании электрического разряда в изогнутой (для уменьшения размеров) стеклянной трубке (собственно люминесцентной лампе), заполненной смесью паров ртути и инертных газов. При этом возникает ультрафиолетовое излучение, преобразуемое люминофором, которым покрыта внутренняя поверхность трубки, в видимый свет. В состав КЛЛ входит специализированный блок питания — так называемый электронный пускорегулирующий аппарат (ЭПРА).

Как и любая радиоэлектронная аппаратура, КЛЛ выходят из строя. Причин тому много, но в статье пойдёт речь не о ремонте, а об использовании входящих в них элементов. Если неисправность вызвана выходом из строя самой люминесцентной лампы (из-за разгерметизации или перегорания нити накаливания), то большинство электронных компонентов ЭПРА остаются исправными и радиолюбитель может использовать их в своих конструкциях. Поскольку число таких ламп постоянно растёт, радиодетали, применённые в них, становятся всё более доступными.

Что же содержит электронная "начинка" КЛЛ? На рис. 1 показан один из вариантов схемы ЭПРА для питания лампы мощностью 11...20 Вт. В его состав входят мостовой выпрямитель на диодах VD1—VD4 со сглаживающимконденсатором С1 и автогенератор, выполненный на транзисторах VT1, VT2 и трансформаторе Т1. Выходное напряжение генератора через балластный дроссель L2 индуктивностью несколько миллигенри поступает на люминесцентную лампу EL1. На этапе её запуска ток, протекающий через нити накаливания, разогревает их, что совместно с напряжением между ними приводит к возникновению электрического разряда. Поскольку это напряжение переменное, нити поочерёдно выполняют функции то анода, то катода, частота напряжения — несколько десятков килогерц. Транзисторы автогенератора работают без начального тока коллектора, поэтому для запуска применён RC-генератор, состоящий из резистора R2, конденсатора С2 и симметричного динистора VS1. После запуска этот генератор работу прекращает.

Дроссель L1 совместно с конденсатором С1 образуют фильтр, предотвращающий проникание в сеть помех, возникающих при работе автогенератора. Резистор R1 ограничивает ток зарядки конденсатора С1 и, кроме того, выполняет функцию предохранителя — перегорает при чрезмерном потребляемом токе в различных аварийных ситуациях.

Следует отметить, что некоторые производители, экономя на деталях, часть из них (например, дроссель L1, диоды VD6, VD7, один из конденсаторов С5, С6) не устанавливают. Кроме того, схемы ЭПРА разных производителей могут отличаться от приведённой на рис. 1, например, в некоторых моделях отсутствует RC-генератор на динисторе.

Большинство элементов ЭПРА предназначены для работы при напряжении более 300 В, поэтому их с успехом можно применить в различных радиолюбительских конструкциях, питаемых непосредственно от сети. В первую очередь это относится к диодам, конденсаторам и транзисторам.

Максимальный прямой ток выпрямительных диодов 1 N4007 достигает 1 А, обратный не превышает 30 мкА, максимально допустимое обратное постоянное напряжение — 1000 В.

Ёмкость оксидного конденсатора С1 зависит от мощности лампы, её минимальное значение, как правило, 2,2 или 3,3 мкФ, а номинальное напряжение — 400 В. Номинальное напряжение остальных конденсаторов не выходит за пределы 250...630 В (за исключением С4, у него оно обычно равно 1,2 кВ).

В большинстве ЭПРА применены транзисторы различных фирм с цифровым кодом 1300х в условных обозначениях. Так, например, в КЛЛ мощностью до 11 Вт чаще всего применяют транзисторы 13001, 13002 или 13003 с максимально допустимым напряжением коллектор—эмиттер 400 В. Их предельная рабочая частота — около 4 МГц, коэффициент передачи тока базы — 5...25, максимальный ток коллектора — 0,6...1,5 А, максимальная рассеиваемая коллектором мощность — 1 Вт для транзисторов в корпусе ТО-92 и несколько десятков ватт (с теплоотводом) — в корпусе ТО-126. Следует, однако, учесть, что названные параметры усреднённые, у изделий разных производителей они могут отличаться на 20...30 % и даже более.

Интерес для радиолюбителей представляет неуправляемый симметричный динистор DB3 с фиксированным напряжением включения U_вкл = 32 ±4 В (применяют симисторы и с иным значением этого параметра — DC34, DB4, W348). Температурная зависимость напряжения и_вкл DB3 положительная, около 25 мВ ^сС. Он работоспособен при любой полярности напряжения, а несимметричность U_вкл не превышает ±3 В. Ток включения — 100, а выключения — 10 мкА время переключения — 1,5 мкс. Максимально допустимый импульсный ток — 2 А, рассеиваемая мощность — 150 мВт. Динистор выпускается в корпусах DO-35 (стеклянном цилиндрическом) и DO-41 (пластмассовом)

Самое очевидное применение ди-нистора — в RC-генераторах, как это и сделано в КЛЛ. Если в такой генератор ввести светодиод или акустический излучатель, он превратится в источник световых или звуковых сигналов. Схема генератора световых импульсов показана на рис. 2.а.

Последовательно с динистором VS1 включены токоограничивающий резистор R2 и источник света — светодиод HL1. С включением питания через резистор R1 заряжается конденсатор С1, и когда напряжение на нём достигает примерно 32 В. динистор открывается и светодиод HL1 вспыхивает. При этом конденсатор быстро разряжается и процесс повторяется.

Частота вспышек зависит от напряжения питания (с его повышением она увеличивается, а с понижением — уменьшается), сопротивления резистора R1 и ёмкости конденсатора С1 (здесь зависимость обратная: с увеличением сопротивления и ёмкости частота понижается, а с уменьшением — возрастает). Подборкой этих элементов можно установить желаемую частоту. Яркость вспышек изменяют подборкой резистора R2. Такой генератор можно встроить, например, в сетевой выключатель, подсоединив его параллельно контактам выключателя и установив последовательно с резистором R1 диод VD1 (1N4007), как показано на схеме штриховыми линиями.

Заменив светодиод и резистор R2 звуковым излучателем НА1, например, головным телефоном (или динамической головкой) сопротивлением 30 Ом и более, получим генератор звуковых импульсов (рис. 2,6) Чтобы применить в нём пьезокерамический звукоизлуча-тель, например, ЗП-З, надо параллельно ему подключить дроссель L1 и получившуюся цепь (рис. 2,в) включить вместо звукоизлучателя НА1 (рис. 2,б). Дроссель L1 индуктивностью 1 мГн — от сетевого фильтра КЛЛ (см. рис. 1).

С конденсатором С1 указанной на рис. 2 ёмкости генератор вырабатывает звуковые сигналы, слышимые как щелчки. Если его ёмкость уменьшить, например до 0,022 мкФ. частота колебаний генератора повысится настолько что будет слышен непрерывный звуковой сигнал, высоту тока которого можно изменить подборкой этого конденсатора

На основе рассмотренных генераторов можно построить сигнализаторы, реагирующие на повышение или понижение напряжения, а также фотореле, термореле и другие пороговые устройства

Схема сигнализатора превышения сетевого напряжения показана на рис. 3,а. Его основа — RC-генератор на динисторе VS1. Напряжение сети выпрямляется диодом VD1 и затем сглаживается конденсатором С1. Резистор R1 ограничивает ток зарядки конденсатора С1, а резистор R3, образующий вместе с резистором R2 делитель выпрямленного напряжения, задаёт ток зарядки конденсатора С2. При превышении сетевым напряжением заранее установленного порога раздаётся звуковой сигнал в виде щелчков (чем больше превышение, тем чаще они следуют), в такт с которыми вспыхивает светодиод HL1. Порог срабатывания устанавливают подстроечным резистором R3. Следует отметить, что средний ток через светодиод в данном случае не превышает 1 мА, а импульсный может достигать 150 мА. Это не приводит к разогреву светодиода, но может снизить срок его службы Поэтому ёмкость конденсатора С2 увеличивать не следует, а если громкость необходимо уменьшить, последовательно со светодиодом следует установить резистор сопротивлением 100...510 Ом. Это уменьшит импульсный ток.

Все элементы этого устройства можно разместить на небольшой печатной плате (рис. 4), изготовленной из фольгированного с одной стороны стеклотекстолита толщиной 0,5—1 мм. Постоянные резисторы — С2-23, под-строечный — СПЗ-19; конденсатор С2 — оксидный импортный; светодиод — любой, но лучше применить с повышенной яркостью; головной телефон — миниатюрный сопротивлением 30 Ом и более. Остальные детали (VD1, С1, VS1) — от КЛЛ. В качестве корпуса сигнализатора удобно использовать сетевую евровилку (рис. 5).

Смонтированную плату закрепляют в ней (рис. 6) с помощью термоклея, для светодиода в корпусе сверлят отверстие, а головной телефон устанавливают в канале, предназначенном для вывода проводов.

Пьезокерамический звукоизлучатель (ЗП-1 ЗП-З) подключают, как показано на рис. 3,б. Частота следования импульсов и в этом случае — несколько герц, поэтому о превышении напряжения сети устройство сигнализирует щелчками. Но если исключить конденсатор С2, она возрастёт до нескольких сотен или даже тысяч герц — всё зависит от собственной ёмкости пьезоизлучателя (например, у ЗП-З она достигает 0,011 мкФ). Повысить громкость сигнала можно увеличением частоты (приближением её к резонансной частоте излучателя) В этом случае сопротивление резистора R2 следует уменьшить до 150 кОм, a R3 — до 47 кОм.

Схема сигнализатора снижения напряжения изображена на рис. 7.

Он содержит два RC-генератора. Первый из которых находится в открытом состоянии, шунтируя конденсатор С4, поэтому он не заряжается и второй генератор (на динисторе VS2) не работает. Когда же напряжение сети станет меньше порогового, первый генератор прекратит работу и конденсатор СЗ разрядится через резисторы R5, R6 и эмиттерный переход транзистора VT1. В результате он закроется и включится генератор на динисторе VS2 — звукоизлучатель начнёт издавать щелчки, а светодиод — вспыхивать. Порог срабатывания устройства устанавливают подстроечным резистором R3.

Puc.8

Все детали этого сигнализатора размещают на печатной плате, изготовленной по чертежу, приведённому на рис. 8. Внешний вид смонтированного устройства показан на рис.9.

Индикатор напряжения сети, работающий по принципу "меньше—норма—больше", можно собрать по схеме, изображённой на рис. 10. В его состав входят три RC-генератора на динисторах, работающих независимо один от другого. Поскольку ёмкость конденсаторов С2—С4 относительно невелика (по сравнению с ёмкостью соответствующих конденсаторов в устройствах, рассмотренных ранее), частота следования импульсов генераторов — несколько сотен герц, светодиоды вспыхивают с этой же частотой, поэтому их свечение кажется постоянным. Пороги включения генераторов устанавливают подстроечными резисторами R3, R6 и R9 так, чтобы при напряжении сети, например, 190, 205 и 235 В светодиоды HL1 (синего цвета свечения), HL2 (зелёного) и HL3 (красного) загорались последовательно один за другим. В этом случае при напряжении менее 190 В все светодиоды погашены, в интервале 190...205 В включён светодиод HL1, в интервале 205...235 В — HL1 и HL2, а свыше 235 В — все три. Разумеется, можно выбрать другие пороги включения и применить светодиоды иных цветов свечения.

Puc.11

Чертёж печатной платы этого индикатора показан на рис. 11, а внешний вид смонтированного устройства — на рис. 12. Увеличить число ступеней индикации напряжения можно простым наращиванием числа RC-генераторов.

Puc.11

Puc.12

Радио 6/2012, с.26-28.