Ионистор в электромеханическом фонаре

Ионистор в электромеханическом

фонаре

Ручные электромеханические фонари со встроенным электрогенератором пользуются определённой популярностью, поскольку могут обходиться без химических источников питания.

В современных фонарях этого типа, как правило, применены светодиоды. Но основной недостаток таких фонарей — необходимость постоянной работы электрогенератора.

Это вынуждает пользователя нажимать на рычаг генератора 1 —2 раза в секунду в течение всего времени свечения. Некоторые из "продвинутых" моделей имеют встроенный накопитель энергии — аккумулятор. Его наличие обеспечивает свечение фонаря без работы генератора, но требует периодической зарядки от того же генератора. В некоторых недорогих электромеханических фонарях имеется встроенная батарея гальванических элементов, но её ёмкость мала, а замена элементов крайне затруднена.

Для относительно непродолжительной работы фонаря без генератора в качестве накопителя энергии можно применить ионистор. По сравнению с аккумулятором его можно зарядить быстрее, но и энергии он накопит меньше, поэтому хватит её на несколько минут постоянного свечения.

Если в электромеханическом фонаре светодиоды питаются от выпрямителя, простая установка ионистора параллельно им не даст желаемого результата.

Обусловлено это тем, что номинальное напряжение осветительных светодиодов белого цвета свечения составляет 3 В и более.

Поэтому при работе генератора ионистор будет заряжаться до номинального напряжения светодиодов.

После остановки генератора светодиоды будут питаться от ионистора, но когда напряжение снизится на несколько десятых долей вольта, они погаснут, хотя запасённой в нём энергии ещё немало.

Кроме того, параллельное подключение требует применения ионистора с номинальным напряжением 5...5,5 В. Распространённые и относительно недорогие дисковые ионисторы серии SG с таким напряжением и ёмкостью 0,47... 1,5 Ф применять нецелесообразно, поскольку они имеют слишком большое внутреннее сопротивление (до 30 Ом). Это не позволяет питать нагрузку, потребляющую несколько десятков миллиампер.

Существенно меньшее внутреннее сопротивление (не более 1 Ом) и большая ёмкость (1...10Ф) у ионисторов серии AL, однако их рабочее напряжение 2,5 В, что не позволяет подключать их параллельно светодиодам. В этой ситуации помогут интегральные преобразователи напряжения, подходящие для питания маломощных осветительных светодиодов от одного или двух гальванических элементов. Такие преобразователи можно питать от ионистора, причём некоторые из них работоспособны при существенном снижении питающего напряжения, что позволяет использовать запасённую ионистором энергию практически полностью.

Был доработан фонарь отечественного производства (рис. 1), предназначенный для работы с лампой накаливания серии МН. Схема доработки показана на рис. 2. Электрогенератор фонаря содержит две обмотки, которые в исходном варианте включены последовательно.

Схемы источники питания

Ионистор в электромеханическом фонаре

В данном случае общая точка обмоток соединена с минусовой линией питания устройства. На диодах VD 1 и VD 2 собраны однополупериодные выпрямители. Напряжение на выходах выпрямителей не превышает 2,5 В, что исключает выход из строя ионистора. При разомкнутых контактах выключателя SA 1 от первого выпрямителя питается преобразователь напряжения, собранный на микросхеме DA 1 (конденсатор С2 — сглаживающий), а от второго осуществляется зарядка ионистора.

При замкнутых контактах выключателя выпрямители объединены в один двухполупериодный, но в этом случае ионистор и преобразователь питаются параллельно, а это приведёт (если ионистор разряжен) к задержке включения светодиодов на несколько секунд после начала работы электрогенератора. Обусловлено это необходимостью зарядки ионистора до напряжения, требующегося для работы преобразователя. Чтобы фонарь был готов к работе сразу, преобразователь и ионистор питают от отдельных обмоток генератора и выпрямителей. Контакты выключателя SA1 при этом должны быть разомкнуты.

Преобразователь, собранный на микросхеме NCP1400ASN33T1, накопительном дросселе L1, выпрямителе на диоде VD3 и сглаживающем конденсаторе СЗ, включается при напряжении питания 0,8 В, обеспечивает стабильное выходное напряжение 3,3 В и сохраняет работоспособность при снижении питающего напряжения до 0,2...0,3 В. Последняя особенность позволяет более полно использовать запасённую ионистором энергию.

К выходу преобразователя через токоограничивающие резисторы R1— R3 подключены осветительные светодиоды EL 1 — EL 3.

Диоды VD1, VD2, ионистор и выключатель закреплены термоклеем на корпусе фонаря, а остальные элементы размещены на односторонней печатной плате, чертёж которой показан на рис. 3.

Применены резисторы РН1-12 типоразмера 1206, танталовые конденсаторы для поверхностного монтажа типоразмера D (C2) и D или С (СЗ),ионистор серии AL, выключатель — ПД9-2 или аналогичный движковый, например, В3037 (SS12F72). Замена диода 15MQ040 SM5817, SM5818, SM5819, a 1N5819 1N5817, 1N5818, 1N5820, 1N5821, 1N5822. Индуктивность дросселя 22 мкГн, он намотан на ферритовом кольцевом магнитопроводе размерами 4,5x6x10 мм от трансформатора электронного балласта компактной люминесцентной лампы и содержит четыре витка изолированного провода диаметром 0,4 мм. Можно применить серийно выпускаемые дроссели с той же индуктивностью, например, фирмы Bourns — выводные серии RLB0608 или для поверхностного монтажа серий SDR0703, SDR0906.

Применены светодиоды в пластмассовых корпусах диаметром 5 мм от светодиодного фонаря, их корпуса сбоку немного обтачивают надфилем, чтобы можно было разместить вплотную на плате.

Смонтированную плату термоклеем крепят к отражателю фонаря, при этом светодиоды должны войти в отверстие отражателя.

Налаживания устройство не требует.

Если разряженный ионистор заряжать в течение 15 с, запасённой энергии хватает на питание светодиодов в течение 30 с. Продолжительность работы от полностью заряженного ионистора с указанной на схеме ёмкостью — не менее двух минут, причём в последние 30 с яркость плавно уменьшается до нуля.

Поскольку ионистор может хранить заряд длительное время, его можно предварительно зарядить и тогда фонарь будет светить сразу после замыкания контактов выключателя SA1.

Применив ионистор с большей ёмкостью, можно увеличить продолжительность работы фонаря без электрогенератора, но при этом возрастёт и продолжительность зарядки.

 

И. НЕЧАЕВ, г. Москва

Рейтинг@Mail.ru
Яндекс.Метрика

Источник: Журнал Радио 2013 №6

Ионистор в электромеханическом фонаре

Массовый ежемесячный научно-технический журнал

Издаётся с 1924 года

Ионистор в электромеханическом фонареИонистор в электромеханическом фонаре