Андрей Кашкаров - Автономное электроснабжение частного дома своими руками

На дворе XXI век, в котором продолжается триумфальное шествие супер ярких (и мощных по световому потоку) светодиодов. Один из основополагающих моментов в пользу замены ламп накаливания и галогенных ламп светодиодами, в частности в проблесковых маячках, является ресурс и стоимость светодиода. Под ресурсом, как правило, понимают срок безотказной службы.

Широкое использование светодиодов с мощным световым потоком в несколько десятков Лм (Люменов) в электронных устройствах промышленного изготовления, где ими заменяют даже лампы накаливания, дает повод радиолюбителям применять такие светодиоды в своих конструкциях.

Самый экономичный вариант электрической схемы для питания светодиодов может быть реализован посредством импульсного преобразователя тока. В этом случае ток потребления от источника питания незначителен. На рис. 3.8 представлена электрическая схема устройства.

Рис. 2.8. Электрическая схема импульсного преобразователя для питания светодиодов маячка

Поскольку устройство питается от автономного источника питания, зависимость тока потребления от установленного внутри оборудования – прямая.

При работе «импульсного маячка» ток потребления находится в пределах 0,2 А. Экономия в деталях очевидна.

Устройство доказало свою практическую ценность: даже относительно слабые световые импульсы (от мощных светодиодов, относительно, к примеру лампы ИФК-120) в ночное и темное время суток достаточны для того, чтобы вспышки светодиодов заметили за несколько сотен метров. Именно в этом смысл предупреждения водителей о движущейся по пешеходному переходу детской коляски в сопровождении родителей, не правда, ли? Особенно, если такой переход не оборудован действующим светофором.

Особое значение в выборе корпуса для самодельного устройства имеет колба (прозрачная часть корпуса).

Я выбрал не просто детскую игрушку, а корпус, в котором установлена колба, конструктивно усиливающая свет (наподобие рефлекторов автомобильных фар). Поэтому даже слабый источник света в данном случае дает хороший эффект.

На рис. 2.9. представлен вид колбы для моего устройства.

Рис. 2.9. Вид крышки корпуса устройства – колбы с рифленым стеком – от детской игрушки

Рассмотрим электрическую схему устройства.

Она представляет собой широтно-импульсный модулятор (ШИМ). Эту электрическую схему можно с полным правом назвать простой и доступной. Устройство разработано на основе популярного интегрального таймера КР1006ВИ1, содержащего два прецизионных компаратора, обеспечивающих погрешность сравнения напряжений не хуже ±1 %. Таймер неоднократно использовался радиолюбителями для построения таких популярных схем и устройств, как реле времени, мультивибраторы, преобразователи, сигнализаторы, устройства сравнения напряжения и другие.

В состав устройства входят кроме интегрального таймера DA1 (многофункциональная микросхема КР1006ВИ1), времязадающий оксидный конденсатор С1, делитель напряжения R1R2. С выхода микросхемы DA1 (ток до 250 мА) управляющие импульсы поступают на светодиоды HL1—HL3.

Принцип работы устройства таков.

Включение маячка осуществляется с помощью включателя SB1. Принцип работы мультивибратора подробно описан в литературе.

В первый момент времени на выводе 3 микросхемы DA1 высокий уровень напряжения и светодиоды горят. Оксидный конденсатор С1 начинает заряжаться через цепь R1R2.

Спустя примерно 1 с (это время зависит от сопротивления делителя напряжения R1R2 и емкости конденсатора С1), напряжение на обкладках этого конденсатора достигает величины, необходимой для срабатывания одного из компараторов в едином корпусе микросхемы DA1. При этом напряжение на выводе 3 микросхемы DA1 устанавливается равным нулю, и светодиоды гаснут. Так продолжается циклически, пока на устройство подано напряжение питания.

При отсутствии питания устройство ток не потребляет.

Кроме указанных на схеме, в качестве HL1—HL3 рекомендую использовать мощные светодиоды HPWS-TH00 или аналогичные с током потребления до 80 мА. Можно применять только один светодиод из серий LXHL-DL-01, LXHL-FL1C, LXYL-PL-01, LXHL-ML1D, LXHL-PH01, LXHL-MH1D производства Lumileds Lighting (все – оранжевого и красно-оранжевого цвета свечения).

Напряжение питания устройства можно довести до 12 В; это позволяет осуществить электрический параметры микросхемы, но сопротивление ограничительных резисторов R3-R5 в этом случае следует пропорционально увеличить.

Кроме описанных выше особенностей в выборе корпуса и его прозрачной части, другие особенности конструкции таковы.

Плата с элементами устройства устанавливается в корпус проблескового маячка. Вид на установленную плату с 3-мя светодиодами представлен на рис. 2.10.

Рис. 2.10. Вид на плату светодиодного маячка

На рис. 2.11 и 2.12 представлены соответственно место установки платы в корпусе детской игрушки и внешний вид законченной конструкции.

Рис. 2.11. Вид на печатную плату, устанавливаемую в корпусе

Внешней вид готовой конструкции представлен на рис. 2.9 (выше).

С обратной стороны корпуса я установил плоский магнит для того, чтобы устройство удобно фиксировалось на металлический каркас детской коляски (см. рис. 2.12).

Рис. 2.12. Оборотная стороны корпуса устройства

Для того, чтобы выходной каскад обладал еще большей мощностью можно установить в точку «А» (рис. 2.8) усилитель тока на транзисторе VT1 так, как это показано на рис. 2.13.

Рис. 2.13. Схема подключения дополнительного усилительного каскада

Варианты доработок таковы.

После такой доработки можно применять три параллельно включенных светодиода типов LXHL-PL09, LXHL–LL3C (1400 мА), UE-HR803RO (700 мА), LY-W57B (400 мА). Автономный источник питания разрядится довольно быстро.

Можно и максимально упростить схему, оставив в ней только элемент питания напряжением 4…12 В, включатель и специальный светодиод со встроенной схемой управления, который изменяет цвета (есть двухцветные, есть те, что переливаются всеми 65 000 оттенками).