Com funciona una llanterna
Una llanterna de mà és una eina necessària a la vida quotidiana i a la feina. Quan no hi hagi prou il·luminació, us ajudarà a fer la feina, trobar un mal funcionament, trobar un objecte caigut o rodat. Per reparar una làmpada fallida o actualitzar-la, cal conèixer el seu circuit elèctric.
Com funciona una llanterna de mà
El dispositiu d'una llanterna és senzill. Consta d'un compartiment de piles i un compartiment amb un emissor i un reflector, així com un interruptor d'alimentació.
Aquest contingut no ha canviat des de la invenció d'un llum elèctric de butxaca, tot i que la base de l'element ha canviat dràsticament.
Esquema d'una llanterna senzilla
L'esquema del circuit elèctric d'una llanterna simple consta només de tres elements:
- piles (o diverses);
- interruptor d'alimentació;
- bombetes incandescents.
Esquema d'una llanterna sobre LED
En condicions modernes, les làmpades incandescents s'estan substituint intensament per LED.No podien suportar la competència a causa de la menor eficiència i una vida útil més curta. Els elements emissors de llum semiconductors també s'han generalitzat en les làmpades portàtils de mà. Però només agafar i substituir una bombeta per un LED (o una matriu de LED) no funcionarà. Necessiteu un dispositiu que limiti el corrent a través dels elements semiconductors. Es diu conductor i és un estabilitzador electrònic de corrent.
L'inconvenient d'aquest esquema és la baixa capacitat de manteniment d'aquesta llanterna: per restaurar el circuit electrònic, es necessitarà un artesà qualificat i un equip de laboratori adequat.
El conductor pot ser un normal resistència, que limitarà el corrent i extinguirà l'excés de tensió. Però una quantitat prou gran de potència es perdrà inútilment a la resistència. Per a una llanterna alimentada per xarxa, aquest fet no és important, però per a una lluminària alimentada per bateries o recarregable, aquest desavantatge pot ser crític.
Important! S'afegeix un altre element al disseny de la làmpada LED: un radiador que elimina la calor. Tot i que la radiació dels LED no està relacionada fonamentalment amb la calefacció, la llei de Joule-Lenz no es pot saltar. Quan el corrent passa per elements radiants, es genera calor. Si no feu cap acció, el sobreescalfament del LED reduirà significativament la seva vida útil.
Diagrama del far
Un disseny popular de la llanterna LED és el far. Aquest llum us permet alliberar completament les mans i dirigir el feix de llum cap al lloc correcte girant el cap: seguint la vostra mirada.Això és convenient quan es repara un cotxe, quan es camina per zones fosques, etc.
L'esquema d'aquesta làmpada es basa en el principi:
- circuit de control (responsable dels modes de commutació);
- amplificador buffer;
- interruptor de transistor per encendre el LED.
Una de les opcions per a aquest dispositiu és quan la unitat de control es fa en un microcontrolador estàndard (per exemple, ATtiny85), en què el programa de control del mode emissor està connectat, l'amplificador operacional OPA335 serveix com a amplificador intermedi i el camp IRLR2905. El transistor d'efecte s'utilitza com a clau.
Aquest esquema és barat, fiable, però té un inconvenient tecnològic: el controlador s'ha de programar abans de la instal·lació. Per tant, en la producció en massa, s'utilitza un microcircuit FM2819 especialitzat com a unitat de control (l'abreviatura 819L es pot aplicar al cas). Aquest xip pot encendre i apagar l'element emissor de llum i es programa amb quatre modes:
- màxima brillantor;
- brillantor mitjana;
- brillantor mínima;
- estroboscopi (llum intermitent).
Els modes es canvien cíclicament amb una breu pressió sobre el botó. Una pressió llarga posa la llanterna en mode SOS. No podeu canviar el programa (almenys, el full de dades no esmenta aquesta possibilitat). El microcircuit no requereix un amplificador intermedi, però els LED molt potents no es poden connectar directament a la sortida: hi ha un límit de càrrega (i hi ha protecció per superar-lo).
Per tant, els elements potents estan connectats mitjançant una clau.En la majoria dels casos, es tracta d'un transistor d'efecte de camp que permet un funcionament a llarg termini amb un gran corrent al circuit de drenatge, per exemple, el Fairchild FDS9435A o altres similars, que es poden seleccionar segons els paràmetres de la taula de característiques FDS9435A.
| Estructura | Tensió màxima porta-font, V | Resistència oberta del canal | Potència màxima dissipada, W | Corrent de drenatge màxim en mode continu, A |
| Canal R | 25 | 0,05 ohms a 5,3 A, 10 V | 2,5 | 5,3 |
El circuit de la llanterna es redueix a només dos elements actius i una banda de diversos condensadors i resistències (a més de cèl·lules de bateria i una matriu de LEDs, per sí mateix).
Esquema d'una llanterna recarregable amb càrrega de xarxa 220
És més còmode i econòmic alimentar la llanterna no amb piles, sinó amb piles recarregables. Encara és més convenient tenir una làmpada d'aquest tipus, la càrrega dels elements de la qual es pot renovar sense treure'ls de la caixa. Simplement connecteu la llanterna a una xarxa monofàsica de 220 V.
Aquests són els elements afegits a l'esquema habitual:
- rectificador d'ona completa en díodes VD1, VD2 (també es pot muntar en un circuit pont);
- condensador de balast per amortir l'excés de tensió C1 amb resistència de descàrrega R1;
- resistència R2 per limitar el corrent de càrrega de la bateria;
- cadena R4VD5 per indicar la connexió a la xarxa elèctrica.
Important! Aquests circuits sense transformador tenen un inconvenient important. Si toqueu accidentalment qualsevol punt del circuit, hi ha el risc de tenir energia. L'ús d'un transformador reductor de xarxa comportarà un augment significatiu de les característiques de pes i mida.
Per tant, aquest esquema és cada cop menys comú. Les bateries es poden recarregar sense treure-les mitjançant fonts d'alimentació externes de baixa tensió (inclosa la càrrega des d'un dispositiu compatible amb USB).
Modernització de fanals
En examinar més de prop el circuit de la llanterna de l'apartat anterior, es fa obvi que el LED VD5 sempre està encès quan es connecta a una xarxa de 220 V. La seva brillantor no depèn de la càrrega i fins i tot de la presència de bateries. Per eliminar aquesta mancança, el circuit indicador s'ha d'incloure al circuit de càrrega de la bateria. Per fer-ho, cal instal·lar una resistència R5 amb una potència de 0,5 W de manera que amb un corrent de 100 mA, hi cauen uns 3 V (uns 30 ohms). La cadena indicadora ha d'estar connectada en paral·lel respecte a la polaritat.
Tots els canvis i addicions es mostren amb una línia blava. Després de les alteracions, el LED només s'il·luminarà si hi ha un corrent de càrrega (quan s'apaga l'alimentació de la matriu radiant!)
Revisió de salut
Si la llanterna xinesa està fora de servei, podeu intentar trobar l'element defectuós i substituir-lo reparació. L'algoritme de cerca es mostra a l'exemple d'un llum amb càrrega elèctrica.
- Si la llanterna no brilla, quan s'encén, l'indicador no s'encén, cal comprovar si arriba 220 V al circuit. Per fer-ho, mesura la tensió de CA al punt 1. Si no hi ha tensió, comproveu el cable d'alimentació i el connector.
- Si tot està en ordre, el LED hauria d'estar encès. Si no, comproveu el seu circuit, així com el díode VD2 per si hi ha un curtcircuit.
- A continuació, heu de treure les bateries i comprovar la tensió constant al punt 2: hauria de ser aproximadament igual a la tensió de les bateries. Si no, comproveu l'estat dels díodes VD1, VD2.
- Si tot està en ordre, probablement les piles estiguin dolentes. Cal comprovar la tensió d'ells.
- Si no és així, heu de comprovar l'estat de l'interruptor fent-lo sonar amb un provador en mode de prova de so (amb el dispositiu apagat de la xarxa i les bateries retirades!).
- Si tot està bé aquí, l'error s'ha de buscar al controlador o a la matriu LED.
Si teniu pocs coneixements en enginyeria elèctrica, actualitzar o reparar una llanterna de mà no és difícil. El més important és entendre el seu dispositiu.