Правильное питание электродинамического

фонарика

Что представляет собой электродинамический фонарик, появившийся в продаже? В его головной части размещены два светодиода (на расстоянии 25 мм) и батарея из 3 щелочных гальванических элементов (ГЭ). Среднее напряжение такой батареи — 4,5 В (если элементы "свежие", то напряжение достигает 4,8...4,9 В). В электродинамической части фонарика между двумя боковинами размещен сам генератор и шестеренчатый привод от ручного рычага-сектора с зубчатой рейкой. Все элементы соединены через переключатель по весьма простой электрической схеме (рис.1). Показанные штриховыми линиями резисторы R1 и R2 в конструкции отсутствуют, хотя должны быть для снижения токов через светодиоды HL1 и HL2 как при работе от батареи GB1, так и от ЭДГ (G1). Предварительно я измерил ток через один светодиод HL1 (HL2 был отключен) при изменении сопротивления R1 и "свежих" ГЭ. Результаты приведены в таблице.

-

Номинальный ток светодиода составляет 20 мА, т.е. при отсутствии балластного сопротивления ток от батареи превышает норму более чем в 3 раза. И такое превышение будет всегда при замене разрядившихся ГЭ новыми. Поэтому ничего удивительного нет в быстрой разрядке ГЭ. Но к этому добавляется и ускоренный выход из строя самих светодиодов при повышенном токе, который разрушает кристалл и люминесцентный слой, наносимый на него для получения света нужной длины волны. Повышенный ток будет и при работе светодиодов от ЭДГ G1 (переключатель SA1 в положении "~"). Так что необходим и резистор R2. Однако его сопротивление (с учетом омического сопротивления статорной обмотки ЭДГ) должно быть значительно меньше.

-

Из приведенной таблицы можно сделать вывод, что по мере разрядки батареи GB1 сопротивление R1 для сохранения тока светодиода желательно уменьшать, подбирая значение тока ближе к оптимальному. Но конструкция фонарика не позволяет установить регулируемый резистор. А вот разбить весь диапазон изменения напряжения батареи GB1 на 2-3 участка и для каждого участка подключать свой резистор вполне можно. При этом надо учитывать, что не рекомендуется использовать батарею ГЭ после разрядки ниже напряжения 3,1...3,3 В (если это не вызвано крайней необходимостью).

Работа фонарика от ЭДГ вызывает немало нареканий. Вызваны они тем, что количество витков статарной обмотки (следовательно, и ее сопротивление) выдерживается весьма приблизительно. Из-за таких отклонений некоторые экземпляры фонариков в положении переключателя SA1"~" выдают короткие яркие вспышки света, и затем свечение быстро затухает.

-

В какой-то степени снизить этот недостаток позволяет включение светодиода HL2 встречно-параллельно светодиоду HL1. Штатно включенные (согласно-параллельно) HL1 и HL2 светят только в течение прямой полуволны напряжения генератора G1. При обратной полуволне они оба закрыты. А при встречно-параллельном включении каждый из них работает от "своей" полуволны, потребляя от обмотки половинный ток, при котором и падение напряжения на статарной обмотке будет вполовину меньше, т.е. яркость свечения возрастет. С учётом упомянутых выше причин надо чуть усложнить штатную схему введением дополнительных элементов, как показано рис.2.

-

Резисторы R1.. .R3 разделяют весь диапазон рабочих напряжений батареи (4,8...3,3 В) на три поддиапазона, обеспечивающих токи через светодиод HL1 не больше 1,5-кратной величины. Тогда скорость разрядки батареи и перегрузку светодиода можно оптимизировать. Если принять прямое падение на работающем светодиоде равным 2,5...2,6 В, то рассчитать сопротивление резисторов будет нетрудно. Для верхнего напряжения 4,8 В получим R1=70 Ом, для нижнего 3,3 В — R1=25 Ом.

Формула для расчета простая:

Схемы источники питания

Правильное питание электродинамического фонарика

Рейтинг@Mail.ru
Яндекс.Метрика

Источник: Журнал Радиомир № 11 за 2013

Правильное питание электродинамического фонарика

Массовый ежемесячный научно-технический журнал

——

При номинальном токе светодиода 20 мА допустимый составляет 30 мА. Полученные расчетные значения сопротивлений резисторов потребуют некоторой корректировки, т.к. в формуле не учтено внутреннее сопротивление батареи ГЭ, которое, к тому же, изменяется в процессе разрядки. Аналогично рассчитывается и R2 для промежуточного значения разрядного напряжения. Величину сопротивления R4 желательно согласовать с омическим сопротивлением статорной обмотки генератора G1, чтобы не было большого снижения освещения в этом режиме. Так, если сопротивление обмотки лежит в пределах 20...25 Ом, то сопротивление R4 следует взять около 5 Ом. В таком случае ЭДГ можно использовать для восстановления батареи GB1...GB3 через выпрямительный диод VD1.

-

Такую процедуру когда-то рекомендовалось проводить для любых ГЭ (особенно для щелочных). В рассматриваемой схеме это возможно в обоих положениях переключателя SA1. Дополнительная загрузка генератора G1 невелика, так как диод VD1 открывается лишь в моменты, когда напряжение генератора G1 превышает напряжение батареи GB1: Срок службы ГЭ за счет этого заметно повышается. Рассмотренный фонарь хорошо использовать в случаях, когда его габариты (10x5x2 см) не мешают работать в узких пространствах. Если же фонарь не проходит в узкие щели, лучше использовать менее габаритную технику. Не всегда для этого подойдут брелок-фонарик или карандаш-фонарик, так как ими трудно манипулировать, направляя световой луч в нужную сторону.

-

Более удобным оказался фонарик, изготовленный из одноразового шприца.

Схема такого шприц-фонарика приведена на рис.3, а конструкция — на рис.4. ГЭ типоразмера AG13 хорошо размещаются внутри корпуса шприца объемом 5 мл. Если нужен фонарик еще меньшего размера, можно

взять шприц объемом 2...3 мл. Самый короткий из них и самый удобный — это с объемом 2 мл, но для таких фонариков придется использовать ГЭ типоразмера AG5, по диаметру совпадающие с внутренним диаметром корпуса шприца (около 7,9 мм). Элементы схемы размещают на внешней поверхности корпуса (рис.4а) и на штоке шприца (рис.4б). Шток изготовлен в виде четырех ребер, между которыми укладываются резисторы R1... R4.

-

Общая точка этих резисторов через отверстие в центре поршня выводится для создания контакта с выводом "-" батареи ГЭ (обозначена цифрой 1 на рис.4б). Вторые выводы резисторов R1.. .R4 укладываются вдоль ребер и загибаются под углом 90°. К этим "крючкам" припаивается многожильный монтажный провод от самодельного выключателя SA1 (на рис.4а обозначен цифрой 2), изготовленного из плоской пружины от электромагнитного реле РП20. Там же показано, как нужно изгибать такую полоску. Двумя-тремя витками изоленты полоска прижимается к внешней стороне корпуса шприца.

Светодиод (обозначен цифрой 6 на рис.4а) устанавливается на иглодержателе шприца в такой последовательности. Вывод анода пропускается через канал иглодержателя внутрь корпуса и с помощью пинцета (или круглогубцев) изгибается в виде плоской спирали, через которую будет контактировать с корпусом ГЭ, который является выводом "+" элемента GB1.

-

Затем формуется вывод катода светодиода и укладывается по внешней поверхности шприца в сторону выключателя (вывод катода обозначен цифрой 9). После укладки вывод катода 2-3 витками изоленты прикрепляется к корпусу шприца. Бандаж обозначен цифрой 7. Гибким монтажным проводом соединяют вывод выключателя SA1 (обозначен цифрой 3) с выводом любого резистора R1... R4 (обозначен цифрой 4), устанавливают внутрь корпуса три ГЭ, выводят внутрь вслед за гальваническими элементами шток с резисторами и прижимают поршень к минусовому выводу. Поршень надежно удерживает шток благодаря силе трения с внутренней поверхностью корпуса. Фонарик готов к работе.

-

В качестве разъемов ХР и XS в схемах на рис.2 и 3 можно использовать доработанные отечественные типа МГК1-1 с ответными частями. При отсутствии таковых можно для "переключения" с одного резистора на другой использовать аккуратную пайку. Для защиты светодиодной части от механических воздействий можно использовать подобранный по диаметру колпачок от фломастера или авторучки.

В заключение хочу предложить использовать шприцы как держатели ГЭ типоразмеров AAA (объем шприца 5 мл) и АА (объем 10 мл). В ряде случаев это гораздо удобнее, чем использовать кассету на 2 или 3 ГЭ. А при восстановлении напряжения ГЭ между ребрами штока умещается вся нужная для этого комплектация.

В.МИРОШНИЧЕНКО,

г.Краснодар.

Источник: Журнал Радиомир № 11 за 2013
Правильное питание электродинамического фонарика

где UBверхнее напряжение при начале разрядки батареи;

UHнижнее (допустимое) в конце разрядки;

Uд — прямое падение напря­жения на светодиоде при допустимом токе Iдоп через светодиод (Iдоп=1 >51Ном).

Правильное питание электродинамического фонарикаПравильное питание электродинамического фонарикаПравильное питание электродинамического фонарикаПравильное питание электродинамического фонарика