[Admin]

http://ya-vyachko.narod.ru


Модернизация аккумуляторного фонаря "Электроника В6-03"

Ручные аккумуляторные фонарики «Электроника В6-03» с дисковыми аккумуляторами Д-0,26 (и их модификациями) получили широкое распространение благодаря удобству использования и возможности сэкономить на покупке гальванических элементов. Но кроме удобств им присущи и недостатки, такие как малая яркость, быстрый разряд и недолгий срок эксплуатации аккумуляторов. Основная причина перечисленных недостатков заложена в самой конструкции фонаря, поскольку используемая в нём лампа накаливания (3,5 В 0,17 А или 2,5 В 0,15 А) потребляет ток в три, а то и более раз больше максимально допустимого разрядного тока для аккумулятора Д-0,26 (50 мА), обеспечивая при этом довольно посредственную яркость свечения. Попытка использования других ламп, не решает проблем.

Для уменьшения указанных выше недостатков была произведена модернизация фонаря путём замены лампы накаливания на три сверхярких светодиода. Число светодиодов было выбрано исходя из условия обеспечения равномерного свечения. Увеличивать количество светодиодов больше трёх не рекомендуется, поскольку это приведёт к увеличению потребляемого тока.

Хотя напряжения трёх аккумуляторов достаточно для зажигания светодиодов при выборе способа питания сразу был отброшен вариант параллельного включения светодиодов с общим ограничивающим резистором ввиду неэкономичности, а также вероятности повредить светодиоды при включении со свежезаряженными аккумуляторами (что, как правило, делает каждый владелец фонаря после окончания процесса зарядки фонаря).

В конечном итоге был выбран вариант с повышающим преобразователем со стабилизацией выходного напряжения и последовательным соединением светодиодов. Последовательное соединение светодиодов было выбрано для исключения неравномерного свечения светодиодов, имеющего место при параллельном соединении и обусловленного разбросом параметров светодиодов.

Общеизвестно, что для наибольшей эффективности использования белые сверхяркие светодиоды (широкораспространённые) нужно питать стабильным током величиной не более 25 мА [1].

Было решено обеспечить следующий режим работы фонаря: при напряжении на аккумуляторах 3,6 В через светодиоды должен протекать «номинальный» ток величиной 25 мА, при снижении напряжения до 3 В ток плавно снижается до величины не менее 20 мА, а при напряжении 4,2 В ток через светодиоды не должен превышать 30 мА.

Дополнительно было решено установить индикатор снижения напряжения на аккумуляторах ниже допустимого значения, для предотвращения чрезмерного разряда аккумуляторов, а, следовательно, к увеличению срока их эксплуатации.

Схема устройства приведена на рис. 1.



Рис. 1

На транзисторах VT1, VT2 выполнен индикатор снижения напряжения. Работа индикатора подробно описана в [2]. При указанном на схеме значении сопротивления резистора R5 светодиод VD1 начинает мигать при напряжении около 3,3 В, при дальнейшем снижении напряжения частота вспышек увеличивается и при напряжении 3,1 В свечение становиться практически постоянным.

Преобразователь напряжения выполнен по схеме блокинг-генератора с цепью отрицательной обратной связи для стабилизации выходного напряжения [3].

Блокинг-генератор выполнен на транзисторе VT4. Обмотка I трансформатора TV1 выполняет роль накопительного дросселя, а с обмотки II на базу транзистора VT4 поступает сигнал положительной обратной связи. Резистор R8 ограничивает величину базового тока транзистора VT4. При подаче питающего напряжения, через резистор R7 начинается заряд конденсатора C3. По мере зарядки конденсатора постепенно открывается транзистор VT3, плавно увеличивая частоту генерируемых блокинг-генератором импульсов. Импульсы, возникающие на коллекторе транзистора VT4 через диод VD2, заряжают конденсатор С6. Конденсатор C5 защищает конденсатор C6 от ВЧ-составляющей выпрямленного напряжения. Когда выходное напряжение превысит сумму напряжений стабилизации стабилитрона VD3 и открывания транзистора VT5, транзистор VT5 начнёт открываться, закрывая транзистор VT3, что в свою очередь приведёт к снижению частоты генерируемых блокинг-генератором импульсов и в конечном итоге к снижению выходного напряжения. Перемещением движка резистора R9 можно регулировать выходное напряжение преобразователя.

Для определения рационального размещения элементов устройства в корпусе фонаря, было выполнено трёхмерное моделирование (рис. 2).



Рис. 2

Устройство собрано на печатной плате из одностороннего фольгированного стеклотекстолита толщиной 1 мм (рис. 3).



Рис. 3

Плата рассчитана на установку резисторов МЛТ-0,125 или им подобных. Подстроечный резистор R8 – подстроечный малогабаритный импортный, например SH-655MCL. Конденсаторы C1, C2, С3, С6 – К50-35 или аналогичные импортные, С4 – малогабаритный металлоплёночный, С5 - малогабаритный керамический, например КМ5 или импортный. Светодиод VD1 – АЛ307 красного цвета свечения. Светодиоды VD3 – VD5 – сверхяркие белые светодиоды с номинальным током 20…25 мА. Диод VD2 – диод с барьером Шоттки 1N5817 или 1N5818, 1N5819. Стабилитрон VD3 – в конструкции автора применён стабилитрон неизвестного типа с напряжением стабилизации 7,8 В (измеренное значение минимального тока стабилизации 60мкА) вместо него можно использовать отечественные 2С175Ц, 2С182Ц или импортные RD7.5ES(AB, AB1, AB2), RD8.2ES(AB, AB1, AB2), или другой малогабаритный с напряжением стабилизации 7,5 – 8,2 В и минимальным током стабилизации не более 0,25 мА, если подходящего стабилитрона нет, то, смирившись с небольшим снижением КПД можно использовать стабилитрон с большим значением минимального тока стабилизации, соответственно уменьшив значение сопротивления R9. Транзисторы: VT1 – КТ209, КТ3107 с любыми буквенными индексами; VT2 – КТ3102 с любым буквенным индексом; VT3, VT5 – КТ3107 с любым буквенным индексом; VT6 – КТ645Б. В качестве сердечника для трансформатора TV1 использован стержневой сердечник диаметром 3,8 мм и длиной 20 мм от любого имеющегося дросселя типа ДПМ или Д соответствующей длины. Имеющуюся обмотку удаляют и наматывают в качестве первичной обмотки 60 витков провода диаметром 0,21 мм, затем поверх неё наматывают вторичную обмотку, содержащую 14 витков того же провода. Гнёзда XS1 – XS3 для подключения светодиодов VD3 – VD5 выполнены из гнёзд панельки DIP с цанговыми контактами, для изоляции гнёзд друг от друга использованы отрезки термоусаживаемой трубки диаметром 2 мм. Последовательность сборки гнёзд показана на рис. 4.



Рис. 4

Перед установкой светодиодов в гнёзда их ножки нужно укоротить, причём ножка катодного вывода должна быть примерно на 0,2 – 0,3 мм короче ножки анодного вывода, этим обеспечивается более равномерное распределение излучаемого света за счёт углового смещения светодиодов относительно друг друга.

Внешний вид платы устройства в сборе приведен на рис. 5.



Рис. 5

Плата установлена в свободном пространстве за отражателем фонаря. Напротив светодиода VD1 в корпусе фонаря, выполнено отверстие. Такое же отверстие выполнено в резьбовом кольце, фиксирующем стекло и отражатель фонаря. Соединительные провода припаиваются со стороны печатного монтажа и через отверстие для лампы заводятся в пространство внутреннего корпуса фонаря. Поскольку лампа накаливания выполняла функцию одного из контактов выключателя фонаря, то необходимо предусмотреть установку дополнительного контакта для выключателя и припаять к нему «минусовой» провод питания устройства (рис. 6).



Рис. 6

Внешний вид фонаря с установленной платой без стекла и отражателя приведён на рис. 7.



Рис. 7

Перед включением устройства установите движок резистора R9 в крайнее нижнее по схеме положение. Верно собранное устройство начинает работать сразу, если же устройство не заработало, поменяйте местами выводы одной из обмоток TV1.

Настройка устройства заключается в установке тока через светодиоды VD4 – VD6 равным 25 мА при напряжении питания 3,6 В вращением движка резистора R9 и настройке срабатывания индикатора снижения напряжения (непрерывное свечение VD1) при 3,1В подбором сопротивления резистора R5.

После сборки устройства был проведён съём характеристик, результаты в виде графиков приведены на рис. 8.



Рис. 8



ЛИТЕРАТУРА

1. Озолин М. Преобразователь напряжения для светодиодного фонаря. – Радио, 2005, №10, с 52, 53.

2. Нечаев И. Индикатор снижения питающего напряжения – Радио, 2005 №11, с. 57.

3. Зайцев В. Низковольтный преобразователь напряжения – Радио, 2000, №8, с. 43.

[Leon]

Знакомо... Несколько лет назад просматривал (даже на компе где то сохраненная страница лежит)...