Sumažėjusio kondensatoriaus skaičiavimas. Kaip prijungti šviesos diodą prie apšvietimo tinklo Kondensatoriaus maitinimo šaltinio šviesos diodams skaičiavimas

Praktikoje dažniau naudojami mažesni talpos vienetai: 1 nF (nanofaradas) = ​​10–9 F ir 1 pkF (pikofaradas) = ​​10–12 F.

Reikalingi įrenginiai, kurie kaupia krūvį, o izoliuoti laidininkai turi mažą talpą. Patyręs būdas Nustatyta, kad laidininko elektrinė talpa padidėja, jei prie jo priartinamas kitas laidininkas – dėl elektrostatinės indukcijos reiškiniai.

Kondensatorius - tai du laidininkai vadinami pamušalai, esančios arti vienas kito .

Konstrukcija yra tokia, kad išoriniai kondensatorių supantys korpusai neturi įtakos jo elektrinei talpai. Tai bus padaryta, jei elektrostatinis laukas yra sutelktas kondensatoriaus viduje, tarp plokščių.

Kondensatoriai yra plokšti, cilindriniai ir sferiniai.

Kadangi elektrostatinis laukas yra kondensatoriaus viduje, elektros poslinkio linijos prasideda nuo teigiamos plokštės, baigiasi neigiamoje plokštėje ir niekur nedingsta. Todėl mokesčiai ant plokštelių priešingo ženklo, bet vienodo dydžio.

Kondensatoriaus talpa yra lygi įkrovos ir potencialų skirtumo santykiui tarp kondensatoriaus plokščių:

(5.4.5)

Be talpos, kiekvienas kondensatorius apibūdinamas U vergas (arba U ir tt . ) – didžiausia leistina įtampa, kurią viršijus įvyksta gedimas tarp kondensatoriaus plokščių.

Kondensatorių prijungimas

Talpinės baterijos– lygiagrečių ir nuoseklių kondensatorių jungčių deriniai.

1) Lygiagretus kondensatorių prijungimas (5.9 pav.):

Šiuo atveju bendra įtampa yra U:

Visas mokestis:

Gautas pajėgumas:

Palyginkite su lygiagrečiu varžų sujungimu R:

Lauko stiprumas kondensatoriaus viduje (5.11 pav.):

Įtampa tarp plokščių:

kur yra atstumas tarp plokščių.

Kadangi mokestis yra

.

2. Cilindrinio kondensatoriaus talpa

5.12 pav. parodyto cilindrinio kondensatoriaus plokščių potencialų skirtumą galima apskaičiuoti pagal formulę:

Be transformatorių maitinimo šaltiniai su gesinimo kondensatoriumi yra patogūs savo paprastumu, mažų matmenų ir svorio, tačiau ne visada pritaikomi dėl galvaninio išėjimo grandinės sujungimo su 220 V tinklu.

Be transformatoriaus maitinimo į tinklą kintamoji įtampa Kondensatorius ir apkrova yra sujungti nuosekliai. Nepolinis kondensatorius, įtrauktas į grandinę kintamoji srovė, elgiasi kaip varža, tačiau, skirtingai nei rezistorius, neišsklaido sugertos galios kaip šilumos.

Norint apskaičiuoti gesinimo kondensatoriaus talpą, naudojama ši formulė:

C - talpa balastinis kondensatorius(F); Ieff - efektyvi apkrovos srovė; f - įėjimo įtampos dažnis Uc (Hz); Uс - įėjimo įtampa (V); Apkrovos įtampa (V).

Kad būtų lengviau atlikti skaičiavimus, galite naudoti internetinį skaičiuotuvą

Iš jų maitinamų prietaisų konstrukcija turi užkirsti kelią galimybei eksploatacijos metu liesti bet kokius laidininkus. Ypatingas dėmesys turėtų būti skiriamas valdiklių izoliacijai.

• Panašūs straipsniai

Būtinybė prijungti šviesos diodą prie tinklo yra įprasta situacija. Tai apima prietaisų įjungimo indikatorių, apšviestą jungiklį ir net diodų lemputę.

Yra daug schemų, kaip prijungti mažos galios LED indikatorius per rezistoriaus srovės ribotuvą, tačiau tokia prijungimo schema turi tam tikrų trūkumų. Jei reikia prijungti diodą, kurio vardinė srovė yra 100-150 mA, jums reikės labai galingo rezistoriaus, kurio matmenys bus žymiai didesni nei paties diodo.

Taip atrodytų darbalaukio prijungimo schema šviesos diodinė lempa. O galingi dešimties vatų rezistoriai esant žemai kambario temperatūrai galėtų būti naudojami kaip papildomas šildymo šaltinis.

Laidininkų naudojimas kaip srovės ribotuvas leidžia žymiai sumažinti tokios grandinės matmenis. Taip atrodo 10-15 W diodinės lempos maitinimo šaltinis.

Grandinių veikimo principas naudojant balastinį kondensatorių

Šioje grandinėje kondensatorius yra srovės filtras. Įtampa į apkrovą tiekiama tik iki visiško kondensatoriaus įkrovimo, kurio laikas priklauso nuo jo talpos. Tokiu atveju šilumos generavimas nevyksta, o tai pašalina apkrovos galios apribojimus.

Norėdami suprasti, kaip veikia ši grandinė ir LED balasto elemento parinkimo principas, priminsiu, kad įtampa yra elektronų judėjimo išilgai laidininko greitis, o srovė yra elektronų tankis.

Diodui visiškai nesvarbu, kokiu greičiu per jį „skris“ elektronai. Laidininko skaičiavimas pagrįstas srovės apribojimu grandinėje. Galime pritaikyti bent dešimt kilovoltų, tačiau jei srovė yra keli mikroamperai, elektronų, praeinančių per šviesą skleidžiantį kristalą, skaičiaus pakaks sužadinti tik mažytę šviesos skleidėjo dalį ir mes nematysime švytėjimo.

Tuo pačiu metu, esant kelių voltų įtampai ir dešimčių amperų srovei, elektronų srauto tankis gerokai viršys diodo matricos pralaidumą, perteklių paversdamas šilumine energija, o mūsų LED elementas tiesiog išgaruos debesyje. dūmų.

Šviesos diodo gesinimo kondensatoriaus apskaičiavimas

Pažvelkime į išsamų skaičiavimą, kuriame rasite internetinę skaičiuoklės formą.

LED kondensatoriaus talpos apskaičiavimas:

C(uF) = 3200 * Isd) / √ (Uin² – Uout²)

Su uF- kondensatoriaus talpa. Jis turėtų būti vardinis 400-500 V;
ISD – vardinė srovė diodas (pažiūrėkite paso duomenis);
Uin– amplitudinė tinklo įtampa - 320V;
Uout– vardinė LED maitinimo įtampa.

Taip pat galite rasti šią formulę:

C = (4,45 * I) / (U - Ud)

Jis naudojamas

Straipsnyje pateikiamas pajėgumo apskaičiavimo metodas gesinimo kondensatorius ir įtampa jos gnybtuose aktyvioje apkrovos grandinėje,visų pirma, lituoklis, kuris gali žymiai sumažinti skaičiavimų skaičių, sumažinant juos iki minimumo, o tai supaprastina skaičiavimus ir sumažina laiką, būtina parinkti reikiamos talpos ir atitinkamos vardinės įtampos gesinimo kondensatorių.

Pateikta medžiaga siūlo kondensatoriaus talpos apskaičiavimo metodas ir įtampa ant jo, kai jis nuosekliai prijungtas su lituokliu, ir svarstomi du variantai. Pirmuoju variantu reikia sumažinti lituoklio galią reikiamu kiekiu, naudojant gesinimo kondensatorių, o antruoju - įjungti žemos įtampos lituoklį į 220 V tinklą, užgesinant perteklinę įtampą kondensatorius.

Pirmojo varianto įgyvendinimas(1 pav.) atlikti du skaičiavimai su pradiniais duomenimis (lituoklio sunaudota srovė iš tinklo I ir lituoklio varža R1), tada du tarpiniai skaičiavimai (srovė, kurią lituoklis suvartoja esant reikiamai mažesnei galiai vertė II ir kondensatoriaus Rc talpa) ir galiausiai du paskutiniai skaičiavimai, kurie suteikia reikiamą

1 pav

kondensatoriaus C talpos vertės esant 50 Hz dažniui ir įtampos kondensatoriaus gnybtuose Uc). Taigi, norint išspręsti problemą pagal pirmąjį variantą, reikia atlikti 6 skaičiavimus.

Pagal antrąjį variantą (2 pav.)norint išspręsti problemą, reikia atlikti du skaičiavimus su pradiniais duomenimis, kaip ir pirmajame variante, būtent: rasti dabartinį

I, kurį sunaudoja lituoklis iš tinklo, ir lituoklio R varža, tada atliekamas vienas tarpinis skaičiavimas, iš kurio, kaip ir pirmajame variante, randama kondensatoriaus Rc talpa ir, galiausiai, paskutiniai du skaičiavimai, iš kurių nustatoma kondensatoriaus C talpa esant 50 Hz dažniui ir įjungta

2 pav

įtampa kondensatoriaus gnybtuose Uc. Taigi, norint išspręsti problemą naudojant antrąjį variantą, reikia atlikti penkis skaičiavimus.

Problemoms išspręsti naudojant abi parinktis reikia tam tikro laiko. Ši technika neleidžia iš karto nustatyti gesinimo kondensatoriaus talpos ir atitinkamai įtampos jo gnybtuose vienu žingsniu, apeinant pradinius ir tarpinius skaičiavimus.

Mums pavyko rasti išraiškų, leidžiančių iš karto, vienu žingsniu, apskaičiuoti gesinimo kondensatoriaus talpą, o tada įtampą jo gnybtuose pirmajam variantui. Panašiu būdu buvo gauta išraiška antrojo varianto gesinimo kondensatoriaus talpai nustatyti.

1 variantas. Turime 100 W 220 V lituoklį ir norime jį eksploatuoti 60 W galia, naudojant su juo nuosekliai sujungtą gesinimo kondensatorių. Pradiniai duomenys: vardinė lituoklio galia P = 100 W; vardinė tinklo įtampa U = 220 V; reikalinga lituoklio galia P1 = 60 W. Reikia apskaičiuoti kondensatoriaus talpą ir įtampą jo gnybtuose pagal 1 pav. Gesinimo kondensatoriaus talpos apskaičiavimo formulė yra tokia:

C = P∙10 6 /2πf 1 U 2 (P/P 1 - 1) 0,5 (µF).

Kai tinklo dažnis = 50 Hz, formulė yra tokia:

C = 3184,71 R/U 2 (R/R 1–1) 0,5 =

3184,71-100 /220 2 (100/60-1) = 8,06 µF.

Bandymo pavyzdyje kondensatoriaus talpa yra 8,1 µF, t.y. turime visišką rezultatų sutapimą. Kondensatoriaus gnybtų įtampa yra

Uc = (PP 1) 0,5 ∙10 6 /2πf 1 CU (V).

Kai tinklo dažnis f 1 = 50 Hz, formulė supaprastina:

Uc = 3184,71 (PP 1) 0,5 /CU =

3184,71(60∙100) 0,5 /8,06 220 =

139,1 V.

Bandymo pavyzdyje Uc = 138 V, t.y. praktinis rezultato sutapimas. Taigi, norint išspręsti problemą pagal pirmąjį variantą, vietoj šešių skaičiavimų reikia atlikti tik du (be tarpinių skaičiavimų). Jei reikia, kondensatoriaus talpą galima iš karto apskaičiuoti naudojant formulę:

Rc = U 2 (P/P, - 1) 0,5 /P =

220 2 (100/60 – 1) 0,5 / 100 = 395,2 omų.

Bandymo pavyzdyje Rc = 394 Ohm, t.y. praktinis sutapimas.

2 variantas. Turime lituoklį, kurio galia 25 W, įtampa 42 V ir norime jį prijungti prie 220 V tinklo Būtina apskaičiuoti gesinimo kondensatoriaus, nuosekliai prijungto prie lituoklio grandinės, talpą. įtampa jos gnybtuose pagal 2 pav. Pradiniai duomenys: vardinė lituoklio galia P = 25 W; vardinė įtampa Ur = 42 V; tinklo įtampa U = 220 V. Kondensatoriaus talpos apskaičiavimo formulė yra tokia:

C = Р∙10 6 /2πf 1 Ur(U 2 - Ur 2) 0,5 µF.

Kai tinklo dažnis f 1 = 50 Hz, formulė yra tokia:

C = 3184,71 P/Ur(U 2 - Ur 2) 0,5 =

3184,71 -25/42(220 2 - 42 2) =

8,77 µF.

Įtampą kondensatoriaus gnybtuose galima lengvai nustatyti naudojant pradinius duomenis, naudojant Pitagoro teoremą:

Uc = (U 2 - Ur 2) 0,5 = (220 2 - 42 2) =

216 V.

Taigi, norint išspręsti problemą naudojant antrąjį variantą, vietoj penkių skaičiavimų reikia atlikti tik du. Jei reikia, šios parinkties kondensatoriaus talpos vertę galima nustatyti pagal formulę:

Rc = Ur(U 2 - Ur 2) 0,5 /P =

42 (220 2 - 42 2) / 25 = 362,88 omų.

Pagal bandymo pavyzdį Rc = 363 Ohm. Aukščiau pateiktuose paveikslėliuose esantį gesinimo kondensatorių C patartina apeiti iškrovos rezistoriumi MLT-0,5, kurio vardinė vertė yra 300...500 kOhm.

Išvados. Siūlomas gesinimo kondensatoriaus talpos ir įtampos jo gnybtuose skaičiavimo metodas leidžia žymiai sumažinti skaičiavimų skaičių, sumažinant juos iki minimumo.

K. V. Kolomoicevas.

Dažnai manęs klausdavo, kaip prijungti mikrovaldiklį ar kokią žemos įtampos grandinę tiesiai prie 220 nenaudojant transformatoriaus. Noras gana akivaizdus – transformatorius, net ir impulsinis, yra labai tūrinis. O įsprausti jį, pavyzdžiui, į tiesiai jungiklyje esančio liustra valdymo grandinę neveiks, kad ir kiek to norėtųsi. Galbūt tiesiog ištuštinkite nišą sienoje, bet tai ne mūsų metodas!

Nepaisant to, yra paprastas ir labai kompaktiškas sprendimas - tai yra kondensatoriaus daliklis.

Tiesa, kondensatoriniai maitinimo šaltiniai neturi izoliacijos nuo tinklo, todėl jei kas nors jame staiga perdegtų ar sugestų, tai gali lengvai nutrenkti elektrą arba sudeginti butą, bet sugadinti kompiuterį dėl tikrai gražaus daikto, bendra, įranga Saugumas čia turi būti gerbiamas labiau nei bet kada – aprašyta straipsnio pabaigoje. Apskritai, jei neįtikinau jūsų, kad maitinimo šaltiniai be transformatorių yra blogis, vadinasi, aš esu sau piktasis Pinokis, neturiu su tuo nieko bendra. Gerai, arčiau temos.

Prisimeni įprastą varžinį skirstytuvą?

Atrodytų, kokia problema, pasirinkau reikiamus reitingus ir gavau reikiamą įtampą. Tada jis ištiesino Profitą. Tačiau ne viskas taip paprasta – toks skirstytuvas gali ir galės užtikrinti reikiamą įtampą, tačiau visiškai neduos reikiamos srovės. Nes atsparumas yra labai didelis. O jei varžos bus proporcingai sumažintos, tai per jas tekės didelė srovė, kuri esant 220 voltų įtampai duos labai didelius šilumos nuostolius – rezistoriai įkais kaip krosnis ir galiausiai arba suges, arba užsidegs.

Viskas pasikeičia, jei vienas iš rezistorių pakeičiamas kondensatoriumi. Esmė tokia - kaip prisimenate iš straipsnio apie kondensatorius, kondensatoriaus įtampa ir srovė nėra fazės. Tie. kai įtampa yra maksimali, srovė yra minimali ir atvirkščiai.

Kadangi mūsų įtampa yra kintama, kondensatorius nuolat išsikraus ir įkraus, o kondensatoriaus iškrovimo-įkrovimo ypatumas yra tas, kad kai jis turi maksimalią srovę (įkrovimo momentu), tada minimali įtampa ir atvirkščiai. Kai jis jau įkrautas ir jame esanti įtampa yra maksimali, srovė lygi nuliui. Atitinkamai, šioje situacijoje kondensatoriaus generuojama šilumos nuostolių galia (P=U*I) bus minimali. Tie. jis net neprakaito. O kondensatoriaus reaktyvioji varža Xc=-1/(2pi*f*C).

Teorinis atsitraukimas

Grandinėje yra trys pasipriešinimo tipai:

Aktyvus rezistorius (R)
Reaktyvus - kondensatorius (X s) ir ritė (X L)
Bendra grandinės varža (impedansas) Z=(R 2 +(X L +X s) 2) 1/2

Aktyvioji varža visada yra pastovi, o reaktyvioji varža priklauso nuo dažnio.
X L = 2 pi*f * L
Xc=-1/(2pi*f*C)
Elemento reaktyvumo ženklas rodo jo charakterį. Tie. jei jis didesnis už nulį, tai tai yra indukcinės savybės, jei mažesnė už nulį, tai jos yra talpinės. Iš to išplaukia, kad induktyvumą galima kompensuoti talpa ir atvirkščiai.

f yra srovės dažnis.

Atitinkamai, esant nuolatinei srovei, kai f = 0 ir X L ritė tampa lygi 0, o ritė virsta įprastu laido gabalu, turinčiu tik vieną aktyvią varžą, o kondensatoriaus Xc eina į begalybę, paversdama jį pertrauka.

Pasirodo, turime šią diagramą:

Tai štai, per vieną diodą srovė teka viena kryptimi, per antrąjį – į kitą. Dėl to dešinėje grandinės pusėje turime nebe kintamąją, o pulsuojančią srovę – vieną sinusoidės pusbangę.

Pridėkime išlyginamąjį kondensatorių, kad įtampa būtų ramesnė, mikrofaradą 100 ir voltus 25, elektrolitą:

Iš principo jis jau paruoštas, tik reikia zenerio diodą sumontuoti tokia srove, kad jis nemirtų, kai visai nėra apkrovos, nes tada turės atimti repą visiems, traukdamas kiaurai visos srovės, kurią gali suteikti maitinimo šaltinis.

Ir jūs galite jam padėti. Įdiekite srovės ribojimo rezistorių. Tiesa, tai stipriai sumažins maitinimo bloko apkrovą, bet mums to pakanka.

Srovę, kurią gali tiekti ši grandinė, galima apytiksliai apskaičiuoti naudojant formulę:

I = 2F * C (1,41 U – Uout/2).

• F yra tiekimo tinklo dažnis. Mes turime 50 Hz.
• C - talpa
• U - įtampa lizde
• Uout – išėjimo įtampa

Pati formulė gaunama iš baisių srovės ir įtampos formos integralų. Iš principo galima pačiam paieškoti google naudojant raktinį žodį „gesinimo kondensatoriaus apskaičiavimas“, medžiagos yra daug.

Mūsų atveju paaiškėja, kad I = 100 * 0.46E-6 (1.41*U - Uout/2) = 15mA

Tai nėra ekstravagantiška, bet to daugiau nei pakanka, kad MK+TSOP+optointerface veiktų. Ir daugiau paprastai nereikia.

Norėdami papildomai filtruoti galią, pridėkite keletą kondensatorių ir galėsite naudoti:

Po to, kaip įprasta, viską išgraviravau ir litavau:

Schema daug kartų išbandyta ir veikia. Kartą įkišau jį į termo stiklo šildymo valdymo sistemą. Vietos buvo degtukų dėžutės dydžio, o saugumą garantavo bendras viso bloko stiklinimas.

SAUGUMAS

Šioje schemoje nėra įtampos izoliacijos nuo maitinimo grandinės, o tai reiškia grandinę LABAI PAVOJINGAS elektros saugos požiūriu.

Todėl į jo montavimą ir komponentų pasirinkimą reikia žiūrėti itin atsakingai. Taip pat su juo elkitės atsargiai ir labai atsargiai nustatydami.

Pirma, atkreipkite dėmesį, kad vienas iš kaiščių eina į GND tiesiai iš lizdo. Tai reiškia, kad ten gali būti fazė, priklausomai nuo to, kaip kištukas įkištas į lizdą.

Todėl griežtai laikykitės kelių taisyklių:

• 1. Vardiniai rodikliai turi būti nustatyti su kuo aukštesnei įtampai. Tai ypač pasakytina apie kondensatorių. Turiu 400 voltų, bet tai buvo tas, kuris buvo prieinamas. Būtų geriau, jei jis būtų 600 voltų, nes... Elektros tinkle kartais būna kur kas didesni nei nominalios vertės įtampos šuoliai. Standartiniai maitinimo šaltiniai dėl savo inercijos nesunkiai tai išgyvens, tačiau kondensatorius gali prasimušti – pasekmes įsivaizduokite patys. Gerai, jei nėra ugnies.
• 2. Ši grandinė turi būti kruopščiai izoliuota nuo aplinkos. Patikimas dėklas, kad niekas neišliptų. Jei grandinė sumontuota ant sienos, ji neturėtų liesti sienų. Apskritai, mes viską sandariai supakuojame į plastiką, stikliname ir užkasame 20 metrų gylyje. :)))))
• 3. Nustatydami rankomis nelieskite jokių grandinės elementų. Neleisk, kad faktas, kad išėjime yra 5 voltai, jus nuramina. Kadangi penki voltai yra išskirtinai susiję su juo pačiu. Tačiau aplinkos atžvilgiu vis dar yra tie patys 220.
• 4. Atjungus labai patartina iškrauti gesinimo kondensatorių. Nes jame lieka 100-200 voltų įkrova, o jei neatsargiai pakišite galvą kur nors ne vietoje, skaudžiai įkandsite pirštą. Mažai tikėtina, kad tai bus mirtina, bet tai nėra labai maloni patirtis, o netikėtumas gali sukelti bėdų.
• 5. Jei naudojamas mikrovaldiklis, atnaujinkite jo programinę-aparatinę įrangą TIK visiškai atsijungę nuo tinklo. Be to, jį reikia išjungti ištraukus kištuką iš lizdo. Jei tai nebus padaryta, kompiuteris bus nužudytas beveik 100%. Ir greičiausiai visa tai.
• 6. Tas pats pasakytina apie ryšį su kompiuteriu. Su tokiu maitinimo šaltiniu draudžiama jungtis per USART, draudžiama derinti žemes.

Jei vis tiek norite susisiekti su kompiuteriu, naudokite galimai atskiras sąsajas. Pavyzdžiui, radijo kanalas, infraraudonųjų spindulių perdavimas arba blogiausiu atveju RS232 padalijimas į dvi nepriklausomas dalis optronais.

Perskaičius šį pavadinimą kas nors gali paklausti: „Kodėl? Taip, tiesiog įkišus jį į rozetę, net įjungus pagal tam tikrą schemą, tai neturi jokios praktinės reikšmės ir neatneš jokios naudingos informacijos. Bet jei tas pats šviesos diodas yra lygiagrečiai prijungtas prie šildymo elemento, valdomo termostatu, galite vizualiai stebėti viso įrenginio veikimą. Kartais tokia nuoroda leidžia atsikratyti daugybės nedidelių problemų ir rūpesčių.

Atsižvelgiant į tai, kas jau buvo pasakyta, užduotis atrodo nereikšminga: tiesiog įdiekite reikiamos vertės ribojantį rezistorių ir problema išspręsta. Bet visa tai gerai, jei maitinate šviesos diodą su ištaisyta nuolatine įtampa: kai tik šviesos diodas buvo prijungtas į priekį, jis toks ir liko.

Dirbant su kintamąja įtampa, viskas nėra taip paprasta. Faktas yra tas, kad, be nuolatinės įtampos, šviesos diodą paveiks ir atvirkštinio poliškumo įtampa, nes kiekvienas sinusinės bangos pusės ciklas keičia ženklą į priešingą. Ši atvirkštinė įtampa neapšvies šviesos diodo, bet gali labai greitai padaryti jį netinkamu naudoti. Todėl būtina imtis priemonių apsisaugoti nuo šios „kenksmingos“ įtampos.

Esant tinklo įtampai, gesinimo rezistorius turėtų būti apskaičiuojamas remiantis 310 V įtampos verte. Kodėl? Čia viskas labai paprasta: 220V yra , amplitudės reikšmė bus 220 * 1,41 = 310V. Amplitudės įtampa yra du (1,41) karto didesnė už šaknies įtampą, ir to nereikėtų pamiršti. Tai yra tiesioginė ir atvirkštinė įtampa, kuri bus taikoma šviesos diodui. Būtent iš 310V vertės reikia skaičiuoti gesinimo rezistoriaus varžą, o būtent nuo šios įtampos, tik esant atvirkštiniam poliškumui, reikia apsaugoti šviesos diodą.

Kaip apsaugoti šviesos diodą nuo atvirkštinės įtampos

Beveik visiems šviesos diodams atvirkštinė įtampa neviršija 20V, nes jiems niekas nesiruošė daryti aukštos įtampos lygintuvo. Kaip atsikratyti tokios rykštės, kaip apsaugoti šviesos diodą nuo šios atvirkštinės įtampos?

Pasirodo, viskas labai paprasta. Pirmasis būdas yra nuosekliai prijungti įprastą LED su aukšta atvirkštine įtampa (ne žemesne kaip 400 V), pavyzdžiui, 1N4007 - atvirkštinė įtampa 1000 V, tiesioginė srovė 1A. Būtent jis neleis aukštai neigiamo poliškumo įtampai patekti į šviesos diodą. Tokios apsaugos schema parodyta 1a pav.

Antrasis būdas, ne mažiau efektyvus, yra tiesiog apeiti šviesos diodą su kitu diodu, prijungtu atgal - lygiagrečiai, 1b pav. Taikant šį metodą, apsauginis diodas net neturi būti su aukšta atvirkštine įtampa, pakanka bet kokio mažos galios diodo, pavyzdžiui, KD521.

Be to, galite tiesiog lygiagrečiai įjungti du šviesos diodus: atidaromi pakaitomis, jie apsaugos vienas kitą ir abu skleis šviesą, kaip parodyta 1c paveiksle. Tai jau trečias apsaugos būdas. Visos trys apsaugos schemos parodytos 1 pav.

1 pav. LED atvirkštinės įtampos apsaugos grandinės

Ribojantis rezistorius šiose grandinėse turi 24 KOhm varžą, kuri, esant 220 V darbinei įtampai, suteikia 220/24 = 9,16 mA srovę, kurią galima suapvalinti iki 9. Tada gesinimo rezistoriaus galia bus būti 9 * 9 * 24 = 1944 mW, beveik du vatai. Tai nepaisant to, kad srovė per šviesos diodą yra ribojama iki 9 mA. Tačiau ilgalaikis rezistoriaus naudojimas esant maksimaliai galiai nieko gero neduos: pirmiausia jis taps juodas, o tada visiškai sudegs. Kad taip nenutiktų, rekomenduojama nuosekliai sumontuoti du 12KΩ rezistorius, kurių kiekvieno galia 2W.

Jei nustatysite srovės lygį 20mA, tai bus dar daugiau - 20*20*12=4800mW, beveik 5W! Natūralu, kad niekas negali sau leisti tokios galios krosnelės patalpai šildyti. Tai pagrįsta vienu šviesos diodu, o jei yra visas?

Kondensatorius – atsparumas be bangų

1a paveiksle parodytoje grandinėje naudojamas apsauginis diodas D1, kad „nutrauktų“ neigiamą kintamosios įtampos pusciklą, todėl gesinimo rezistoriaus galia sumažėja perpus. Tačiau vis tiek galia išlieka labai reikšminga. Todėl jis dažnai naudojamas kaip ribojantis rezistorius: jis apribos srovę ne blogiau nei rezistorius, tačiau jis nesukurs šilumos. Ne be reikalo kondensatorius dažnai vadinamas beviltiška varža. Šis perjungimo būdas parodytas 2 pav.

2 pav. Šviesos diodo prijungimo per balastinį kondensatorių grandinė

Čia lyg ir viskas gerai, yra net apsauginis diodas VD1. Tačiau dvi detalės nepateikiamos. Pirma, kondensatorius C1, išjungęs grandinę, gali likti įkrautas ir laikyti įkrovą tol, kol kas nors jį iškraus savo ranka. Ir tai, patikėkite, kada nors tikrai įvyks. Elektros šokas, žinoma, nėra mirtinas, bet gana jautrus, netikėtas ir nemalonus.

Todėl, kad būtų išvengta tokio nemalonumo, šie gesinimo kondensatoriai apeinami 200...1000KOhm varžos rezistoriumi. Ta pati apsauga įrengiama betransformatoriuose maitinimo šaltiniuose su gesinimo kondensatoriumi, optronuose ir kai kuriose kitose grandinėse. 3 paveiksle šis rezistorius pažymėtas R1.

3 pav. LED prijungimo prie apšvietimo tinklo schema

Be rezistoriaus R1, diagramoje taip pat yra rezistorius R2. Jo paskirtis – apriboti srovės viršįtampią per kondensatorių, kai įjungiama įtampa, o tai padeda apsaugoti ne tik diodus, bet ir patį kondensatorių. Iš praktikos žinoma, kad nesant tokio rezistoriaus, kondensatorius kartais sugenda, jo talpa tampa daug mažesnė už vardinę. Savaime suprantama, kondensatorius turi būti keraminis ne žemesnei kaip 400V darbinei įtampai arba specialus darbui kintamosios srovės grandinėse esant 250V įtampai.

Rezistorius R2 atlieka dar vieną svarbų vaidmenį: sugedus kondensatoriui, jis veikia kaip saugiklis. Žinoma, teks keisti ir šviesos diodus, bet bent jau jungiamieji laidai liks nepažeisti. Tiesą sakant, saugiklis veikia bet kuriame įrenginyje būtent taip - tranzistoriai perdegė, tačiau spausdintinė plokštė liko beveik nepaliesta.

3 paveiksle parodytoje diagramoje pavaizduotas tik vienas šviesos diodas, nors iš tikrųjų kelis iš jų galima sujungti nuosekliai. Apsauginis diodas susidoros su savo užduotimi vienas, tačiau balastinio kondensatoriaus talpa turės būti apskaičiuota bent apytiksliai, bet vis tiek.

Norint apskaičiuoti gesinimo rezistoriaus varžą, iš maitinimo įtampos reikia atimti šviesos diodo įtampos kritimą. Jei keli šviesos diodai yra sujungti nuosekliai, tiesiog pridėkite jų įtampas ir taip pat atimkite jas iš maitinimo įtampos. Žinant šią liekamąją įtampą ir reikiamą srovę, labai paprasta apskaičiuoti rezistoriaus varžą pagal Ohmo dėsnį: R=(U-Uд)/I*0,75.

Čia U yra maitinimo įtampa, Ud yra įtampos kritimas tarp šviesos diodų (jei šviesos diodai yra sujungti nuosekliai, tada Ud yra visų šviesos diodų įtampos kritimų suma), I yra srovė per šviesos diodus, R yra varža gesinimo rezistoriaus. Čia, kaip visada, įtampa yra voltais, srovė yra amperais, rezultatas yra omų, 0,75 yra patikimumo didinimo koeficientas. Ši formulė jau buvo pateikta straipsnyje.

Skirtingų spalvų šviesos diodų tiesioginės įtampos kritimo dydis yra skirtingas. Esant 20mA srovei, raudoni šviesos diodai turi 1,6...2,03V, geltoni 2,1...2,2V, žali 2,2...3,5V, mėlyni 2,5...3,7V. Didžiausią įtampos kritimą turi balti šviesos diodai, kurių platus 3,0...3,7V emisijos spektras. Nesunku pastebėti, kad šio parametro paplitimas yra gana platus.

Čia pateikiami tik kelių tipų šviesos diodų įtampos kritimai pagal spalvą. Tiesą sakant, šių spalvų yra daug daugiau, o tikslią reikšmę galima rasti tik konkretaus LED techninėje dokumentacijoje. Tačiau dažnai to nereikia: norint gauti praktikai priimtiną rezultatą, pakanka į formulę pakeisti kokią nors vidutinę vertę (dažniausiai 2 V), žinoma, jei tai nėra šimtų šviesos diodų girlianda.

Gesinimo kondensatoriaus talpai apskaičiuoti naudojama empirinė formulė C=(4,45*I)/(U-Ud),

kur C – kondensatoriaus talpa mikrofaradais, I – srovė miliamperais, U – didžiausia tinklo įtampa voltais. Naudojant trijų nuosekliai sujungtų baltų šviesos diodų grandinę Ud yra apie 12V, tinklo U amplitudės įtampa 310V, norint apriboti srovę iki 20mA, reikės talpos kondensatoriaus

C=(4,45*I)/(U-Ud)= C=(4,45*20)/(310-12)= 0,29865 µF, beveik 0,3 µF.

Artimiausia standartinė kondensatoriaus talpos vertė yra 0,15 µF, todėl norint ją naudoti šioje grandinėje, turėsite naudoti du lygiagrečiai sujungtus kondensatorius. Čia reikia padaryti pastabą: formulė galioja tik 50 Hz kintamos įtampos dažniui. Kitų dažnių rezultatai bus neteisingi.

Pirmiausia reikia patikrinti kondensatorių

Prieš naudojant kondensatorių, jis turi būti išbandytas. Norėdami pradėti, tiesiog įjunkite 220 V tinklą, geriausia per 3...5A saugiklį, ir po 15 minučių patikrinkite liečiant, ar nėra pastebimo šildymo? Jei kondensatorius yra šaltas, galite jį naudoti. Kitu atveju būtinai paimkite kitą ir pirmiausia patikrinkite. Juk 220V jau ne 12V, čia viskas šiek tiek kitaip!

Jei šis bandymas buvo sėkmingas ir kondensatorius neįkaito, galite patikrinti, ar skaičiavimuose nebuvo klaida, ar kondensatorius yra tinkamos talpos. Norėdami tai padaryti, turite prijungti kondensatorių prie tinklo, kaip ir ankstesniu atveju, tik per ampermetrą. Natūralu, kad ampermetras turi būti kintamoji srovė.

Tai primena, kad ne visi šiuolaikiniai skaitmeniniai multimetrai gali matuoti kintamąją srovę: paprasti pigūs prietaisai, pavyzdžiui, labai populiarūs tarp radijo mėgėjų, gali matuoti tik nuolatinę srovę, tačiau niekas nežino, ką toks ampermetras parodys matuodamas kintamąją srovę. . Greičiausiai tai bus malkų kaina arba temperatūra Mėnulyje, bet ne kintamoji srovė per kondensatorių.

Jei išmatuota srovė yra maždaug tokia pati, kaip ir gauta skaičiuojant pagal formulę, galite saugiai prijungti šviesos diodus. Jei vietoj laukiamų 20...30mA pasirodo 2...3A, vadinasi, yra arba klaida skaičiavimuose, arba neteisingai nuskaitytos kondensatoriaus žymos.

Šviečiantys jungikliai

Čia galite sutelkti dėmesį į kitą naudojamą LED prijungimo prie apšvietimo tinklo būdą. Jei išardysite tokį jungiklį, pamatysite, kad ten nėra apsauginių diodų. Taigi, ar viskas parašyta aukščiau nesąmonės? Visai ne, tiesiog reikia atidžiau pažvelgti į išardytą jungiklį, o tiksliau į rezistoriaus reikšmę. Paprastai jo nominali vertė yra ne mažesnė kaip 200 KOhm, o gal net šiek tiek daugiau. Šiuo atveju akivaizdu, kad srovė per šviesos diodą bus apribota iki maždaug 1 mA. Apšvietimo jungiklio grandinė parodyta 4 paveiksle.

4 pav. LED prijungimo schema apšviestame jungiklyje

Čia vienas rezistorius vienu akmeniu užmuša kelis paukščius. Žinoma, srovė per šviesos diodą bus maža, jis švies silpnai, bet pakankamai ryškiai, kad tamsią naktį pamatytume šį švytėjimą kambaryje. Tačiau dieną šio švytėjimo visai nereikia! Taigi leiskite sau spindėti nepastebimai.

Tokiu atveju atvirkštinė srovė taip pat bus silpna, tokia silpna, kad jokiu būdu nedegins šviesos diodo. Taigi sutaupoma tiksliai vienas apsauginis diodas, kuris buvo aprašytas aukščiau. Gaminant milijonus, o gal net milijardus jungiklių per metus, sutaupoma nemažai.

Atrodytų, kad perskaičius straipsnius apie šviesos diodus visi klausimai apie jų naudojimą yra aiškūs ir suprantami. Tačiau vis dar yra daug subtilybių ir niuansų įtraukiant šviesos diodus į įvairias grandines. Pavyzdžiui, lygiagrečios ir nuoseklios jungtys arba, kitaip tariant, geros ir blogos grandinės.

Kartais norisi surinkti kelių dešimčių šviesos diodų girliandą, bet kaip ją apskaičiuoti? Kiek šviesos diodų galima sujungti nuosekliai, jei yra 12 arba 24 V įtampos maitinimo šaltinis? Šie ir kiti klausimai bus aptarti kitame straipsnyje, kurį vadinsime „Geros ir blogos LED grandinės“.

Sveiki visi! Daug naršiau svetainėje, ypač savo temoje, ir radau daug įdomių dalykų. Apskritai, šiame straipsnyje noriu surinkti visokius mėgėjiškus radijo skaičiuotuvus, kad žmonės per daug neieškotų, kai iškyla poreikis atlikti skaičiavimus ir schemų projektavimą.

1. Induktyvumo skaičiuoklė- . Dėkojame už pristatytą programą. krabas

2. Universalus radijo mėgėjų skaičiuotuvas- . Ačiū dar kartą krabas

3. Tesla ritės skaičiavimo programa- . Ačiū dar kartą krabas

4. GDT į SSTC skaičiuoklė- . Pateikė [)eNiS

5. Programa, skirta apskaičiuoti lempos PA grandinę- . Ačiū už informaciją krabas

6. Tranzistorių identifikavimo pagal spalvą programa- . Padėkos krabas

7. Skaičiuoklė maitinimo šaltinių su gesinimo kondensatoriumi skaičiavimui- . Ačiū forumo lankytojams

8. Impulsinių transformatorių skaičiavimo programos- . Ačiū gubernatorius. Pastaba – ExcellentIT v.3.5.0.0 ir Lite-CalcIT v.1.7.0.0 autorius yra Vladimiras Denisenko iš Pskovo, Transformer v.3.0.0.3 ir Transformer v.4.0.0.0 autorius Jevgenijus Moskatovas iš Taganrogo.

9. Vienfazių, trifazių ir autotransformatorių skaičiavimo programa- . Ačiū reanimasteris

10. Induktyvumo, dažnio, varžos, galios transformatoriaus skaičiavimas, spalvinis žymėjimas - . Ačiū barai59

11. Programos įvairioms radijo mėgėjų grupėms ir ne tik – ir . Ačiū reanimasteris

12. Radijo mėgėjų asistentas- radijo mėgėjų skaičiuotuvas - . Tema apie . Ačiū Antracen, t.y. man :)

13. DC-DC keitiklio skaičiavimo programa- . Padėkos krabas