Niekoľko jednoduchých napájacích obvodov LED. Svojpomocná oprava a modernizácia svetiel Lentel, Photon, Smartbuy Colorado a RED LED Schéma elektrického zapojenia

Blokovanie – generátor je generátor krátkodobých impulzov opakujúcich sa v dosť veľkých intervaloch.

Jednou z výhod blokovacích generátorov je ich komparatívna jednoduchosť, možnosť pripojenia záťaže cez transformátor, vysoká účinnosť a pripojenie dostatočne výkonnej záťaže.

V amatérskych rádiových obvodoch sa veľmi často používajú blokovacie oscilátory. Ale spustíme LED z tohto generátora.

Veľmi často pri turistike, rybolove alebo poľovačke potrebujete baterku. Nie vždy však máte po ruke batériu alebo 3V batérie. Tento obvod môže spustiť LED na plný výkon z takmer vybitej batérie.

Trochu o schéme. Podrobnosti: v mojom obvode KT315G je možné použiť akýkoľvek tranzistor (n-p-n alebo p-n-p).

Rezistor je potrebné vybrať, ale o tom neskôr.

Feritový prstenec nie je príliš veľký.

A vysokofrekvenčná dióda s nízkym úbytkom napätia.

A tak som čistil zásuvku v mojom stole a našiel som starú baterku so žiarovkou, samozrejme vypálenú, a nedávno som videl schému tohto generátora.

A rozhodol som sa zaspájkovať obvod a dať ho do baterky.

No, začnime:

Najprv sa zostavíme podľa tejto schémy.

Vezmeme feritový krúžok (vytiahol som ho z predradníka žiarivky) a navinieme 10 závitov 0,5-0,3 mm drôtu (môže byť tenší, ale nebude to vhodné). Navinieme, urobíme slučku, prípadne konár a navinieme ďalších 10 otáčok.

Teraz vezmeme tranzistor KT315, LED a náš transformátor. Zostavujeme podľa schémy (pozri vyššie). Paralelne s diódou som umiestnil aj kondenzátor, takže svietila jasnejšie.

Tak to pozbierali. Ak LED nesvieti, zmeňte polaritu batérie. Stále nesvieti, skontrolujte, či sú LED a tranzistor správne pripojené. Ak je všetko správne a stále sa nerozsvieti, transformátor nie je správne navinutý. Aby som bol úprimný, ani môj okruh nefungoval prvýkrát.

Teraz doplníme diagram o zostávajúce detaily.

Inštaláciou diódy VD1 a kondenzátora C1 bude LED svietiť jasnejšie.

Poslednou fázou je výber odporu. Namiesto konštantného odporu sme dali premenlivý 1,5 kOhm. A začneme točiť. Musíte nájsť miesto, kde LED svieti silnejšie, a musíte nájsť miesto, kde ak čo i len trochu zvýšite odpor, LED zhasne. V mojom prípade je to 471 Ohm.

Dobre, teraz bližšie k veci))

Rozoberáme baterku

Z jednostranného tenkého sklolaminátu vyrežeme kruh na veľkosť trubice baterky.

Teraz ideme a hľadáme časti požadovaných nominálnych hodnôt s veľkosťou niekoľkých milimetrov. Tranzistor KT315

Teraz si dosku označíme a papierenským nožom narežeme fóliu.

Dosku drolime

Opravujeme chyby, ak nejaké existujú.

Teraz na spájkovanie dosky potrebujeme špeciálny hrot, ak nie, nezáleží na tom. Berieme drôt s hrúbkou 1-1,5 mm. Dôkladne očistíme.

Teraz ho navíjame na existujúcu spájkovačku. Koniec drôtu je možné nabrúsiť a pocínovať.

No, začnime spájkovať diely.

Môžete použiť lupu.

Zdá sa, že všetko je spájkované, okrem kondenzátora, LED a transformátora.

Teraz skúšobná prevádzka. Všetky tieto časti (bez spájkovania) pripevníme k „šnupu“

Hurááá!! Stalo. Teraz môžete všetky diely normálne bez strachu spájkovať

Zrazu ma začalo zaujímať, aké je výstupné napätie, tak som meral

Pre bezpečnosť a možnosť pokračovať v aktívnej činnosti v tme potrebuje človek umelé osvetlenie. Primitívni ľudia zahnali temnotu zapálením konárov stromov, potom prišli s fakľou a petrolejovou pieckou. A až po vynájdení prototypu modernej batérie francúzskym vynálezcom Georgesom Leclanchem v roku 1866 a žiarovky v roku 1879 Thomsonom Edisonom mal David Mizell možnosť patentovať si v roku 1896 prvú elektrickú baterku.

Odvtedy sa v elektrickom obvode nových vzoriek baterky nič nezmenilo, až v roku 1923 ruský vedec Oleg Vladimirovič Losev našiel súvislosť medzi luminiscenciou v karbide kremíka a p-n prechodom a v roku 1990 sa vedcom podarilo vytvoriť LED s väčšou svietivosťou. efektívnosť, čo im umožňuje nahradiť žiarovku Použitie LED namiesto žiaroviek vďaka nízkej spotrebe energie LED umožnilo opakovane zvýšiť prevádzkovú dobu svietidiel s rovnakou kapacitou batérií a akumulátorov, zvýšiť spoľahlivosť svietidiel a prakticky odstrániť všetky obmedzenia týkajúce sa oblasť ich použitia.

LED nabíjateľná baterka, ktorú vidíte na fotografii, mi prišla na opravu s reklamáciou, že bola kúpená druhý deň čínska lucerna Lentel GL01 za 3 doláre, nesvieti, hoci svieti indikátor nabitia batérie.

Vonkajšia obhliadka lampáša urobila pozitívny dojem. Kvalitný odliatok puzdra, pohodlná rukoväť a vypínač. Zásuvkové tyče na pripojenie k domácej sieti na nabíjanie batérie sú zasúvateľné, čím sa eliminuje potreba skladovania napájacieho kábla.

Pozor! Pri demontáži a oprave baterky, ak je pripojená k sieti, by ste mali byť opatrní. Dotýkanie sa nechránených častí tela neizolovaných vodičov a častí môže viesť k úrazu elektrickým prúdom.

Ako rozobrať nabíjateľnú LED baterku Lentel GL01

Baterka síce podliehala záručnej oprave, ale pri spomienke na moje zážitky pri záručnej oprave pokazenej rýchlovarnej kanvice (kanvica bola drahá a vyhorelo v nej výhrevné teleso, takže ju nebolo možné opraviť vlastnými rukami) sa rozhodol opraviť sám.

Rozobrať lampáš bolo jednoduché. Stačí otočiť krúžok, ktorý zaisťuje ochranné sklo, o malý uhol proti smeru hodinových ručičiek a stiahnuť ho, potom odskrutkovať niekoľko skrutiek. Ukázalo sa, že krúžok je pripevnený k telu pomocou bajonetového spojenia.

Po odstránení jednej z polovíc tela baterky sa objavil prístup ku všetkým jej komponentom. Vľavo na fotke vidíte plošný spoj s LED diódami, na ktorý je pomocou troch skrutiek pripevnený reflektor (reflektor svetla). V strede je čierna batéria s neznámymi parametrami, je tam len označenie polarity svoriek. Napravo od batérie je doska plošných spojov nabíjačka a indikácie. Na pravej strane je napájacia zástrčka s výsuvnými tyčami.

Pri bližšom skúmaní LED diód sa ukázalo, že na vyžarujúcich plochách kryštálov všetkých LED sú čierne bodky alebo bodky. Aj bez kontroly LED diód multimetrom sa ukázalo, že baterka nesvietila kvôli ich vyhoreniu.

Na kryštáloch dvoch LED diód nainštalovaných ako podsvietenie na doske indikácie nabíjania batérie boli tiež začiernené miesta. V LED lampách a pásoch zvyčajne jedna LED zlyhá a funguje ako poistka a chráni ostatné pred vyhorením. A zároveň zlyhalo všetkých deväť LED diód v baterke. Napätie na batérii sa nemohlo zvýšiť na hodnotu, ktorá by mohla poškodiť LED diódy. Aby som zistil dôvod, musel som nakresliť schému elektrického zapojenia.

Hľadanie príčiny poruchy baterky

Elektrický obvod baterky sa skladá z dvoch funkčne ucelených častí. Časť obvodu umiestnená naľavo od spínača SA1 funguje ako nabíjačka. A časť obvodu zobrazená napravo od spínača poskytuje žiaru.

Nabíjačka funguje nasledovne. Napätie z domácej siete 220 V sa privádza do kondenzátora C1 obmedzujúceho prúd, potom do mostíkového usmerňovača namontovaného na diódach VD1-VD4. Z usmerňovača sa napätie privádza na svorky batérie. Rezistor R1 slúži na vybitie kondenzátora po vytiahnutí zástrčky baterky zo siete. Tým sa zabráni úrazu elektrickým prúdom z vybitia kondenzátora v prípade, že sa vaša ruka náhodne dotkne dvoch kolíkov zástrčky súčasne.

LED HL1, zapojená do série s rezistorom obmedzujúcim prúd R2 v opačnom smere s pravou hornou diódou mostíka, ako sa ukazuje, sa vždy rozsvieti po zasunutí zástrčky do siete, aj keď je batéria chybná alebo odpojená z okruhu.

Prepínač prevádzkových režimov SA1 slúži na pripojenie samostatných skupín LED k batérii. Ako vidíte z diagramu, ukazuje sa, že ak je baterka pripojená k sieti na nabíjanie a posúvač spínača je v polohe 3 alebo 4, napätie z nabíjačky batérie ide aj do LED diód.

Ak osoba zapne baterku a zistí, že nefunguje, a nevie, že prepínač musí byť nastavený do polohy „vypnuté“, o čom sa v návode na obsluhu baterky nič nehovorí, pripojí baterku k sieti na nabíjanie, potom na úkor Ak dôjde k rázu napätia na výstupe nabíjačky, LED diódy dostanú napätie výrazne vyššie ako vypočítané. Prúd, ktorý prekročí povolený prúd, pretečie cez LED a tie sa vypália. Ako kyselinová batéria starne v dôsledku sulfatácie olovených dosiek, zvyšuje sa nabíjacie napätie batérie, čo tiež vedie k vyhoreniu LED.

Ďalšie obvodové riešenie, ktoré ma prekvapilo, bolo paralelné zapojenie siedmich LED, čo je neprijateľné, keďže prúdovo-napäťové charakteristiky párnych LED rovnakého typu sú rozdielne a teda prúd prechádzajúci cez LED tiež nebude rovnaký. Z tohto dôvodu pri výbere hodnoty odporu R4 na základe maximálneho povoleného prúdu pretekajúceho LED diódami môže dôjsť k preťaženiu a zlyhaniu jednej z nich, čo povedie k nadprúdu paralelne zapojených LED diód a tie sa tiež vypália.

Prepracovanie (modernizácia) elektrického obvodu baterky

Ukázalo sa, že zlyhanie baterky bolo spôsobené chybami, ktoré urobili vývojári jej schémy elektrického obvodu. Ak chcete baterku opraviť a zabrániť jej opätovnému rozbitiu, musíte ju prerobiť, vymeniť LED diódy a vykonať menšie zmeny v elektrickom obvode.

Aby indikátor nabitia batérie skutočne signalizoval, že sa nabíja, musí byť LED HL1 zapojená do série s batériou. Na rozsvietenie LED je potrebný prúd niekoľkých miliampérov a prúd dodávaný nabíjačkou by mal byť približne 100 mA.

Na zabezpečenie týchto podmienok stačí odpojiť reťaz HL1-R2 od obvodu v miestach označených červenými krížikmi a paralelne s ním nainštalovať dodatočný odpor Rd s nominálnou hodnotou 47 Ohmov a výkonom najmenej 0,5 W. . Nabíjací prúd pretekajúci cez Rd vytvorí na ňom úbytok napätia asi 3 V, čo poskytne potrebný prúd na rozsvietenie indikátora HL1. Súčasne musí byť spojovací bod medzi HL1 a Rd pripojený na pin 1 spínača SA1. Takže jednoduchým spôsobom vylúči sa možnosť privádzania napätia z nabíjačky do LED diód EL1-EL10 počas nabíjania batérie.

Na vyrovnanie veľkosti prúdov pretekajúcich LED diódami EL3-EL10 je potrebné z obvodu vylúčiť rezistor R4 a sériovo s každou LED zapojiť samostatný odpor s menovitou hodnotou 47-56 Ohmov.

Elektrická schéma po úprave

Drobné zmeny v obvode zvýšili informačný obsah indikátora nabitia lacnej čínskej LED baterky a výrazne zvýšili jej spoľahlivosť. Dúfam, že výrobcovia LED svetlá Po prečítaní tohto článku vykonajú zmeny v elektrických obvodoch svojich produktov.

Po modernizácii elektro schému zapojenia mal podobu ako na obrázku vyššie. Ak potrebujete svietiť baterkou dlhodobo a nevyžadujete vysoký jas jej žiary, môžete dodatočne nainštalovať prúdový obmedzovací odpor R5, vďaka ktorému sa prevádzková doba baterky bez dobíjania zdvojnásobí.

Oprava LED baterky

Po demontáži je potrebné najskôr obnoviť funkčnosť baterky a potom začať s jej modernizáciou.

Kontrola LED pomocou multimetra potvrdila, že sú chybné. Preto bolo potrebné odspájkovať všetky LED diódy a uvoľniť diery od spájky na inštaláciu nových diód.

Súdiac podľa vzhľadu, doska bola vybavená trubicovými LED zo série HL-508H s priemerom 5 mm. K dispozícii boli LED diódy typu HK5H4U z lineárnej LED lampy s podobnými technickými vlastnosťami. Prišli vhod na opravu lampáša. Pri spájkovaní LED diód na dosku musíte pamätať na polaritu, anóda musí byť pripojená ku kladnému pólu batérie alebo batérie.

Po výmene LED diód bola DPS zapojená do obvodu. Jas niektorých LED sa mierne líšil od ostatných v dôsledku bežného odporu obmedzujúceho prúd. Na odstránenie tohto nedostatku je potrebné odstrániť odpor R4 a nahradiť ho siedmimi odpormi, zapojenými do série s každou LED.

Pre výber odporu, ktorý zaisťuje optimálnu činnosť LED, bola nameraná závislosť prúdu pretekajúceho LED od hodnoty sériovo zapojeného odporu pri napätí 3,6 V, ktoré sa rovná napätiu batérie lampáš

Na základe podmienok používania baterky (v prípade prerušenia dodávky elektriny do bytu) nebola potrebná vysoká svietivosť a rozsah osvetlenia, preto bol zvolený rezistor s nominálnou hodnotou 56 Ohmov. S takýmto odporom obmedzujúcim prúd bude LED pracovať v režime svetla a spotreba energie bude ekonomická. Ak potrebujete z baterky vytlačiť maximálny jas, mali by ste použiť odpor, ako je vidieť z tabuľky, s nominálnou hodnotou 33 Ohmov a vytvoriť dva režimy prevádzky baterky zapnutím iného bežného prúdu - obmedzovací odpor (v schéme R5) s nominálnou hodnotou 5,6 Ohm.

Ak chcete zapojiť odpor do série s každou LED, musíte najskôr pripraviť dosku s plošnými spojmi. Aby ste to dosiahli, musíte na ňom odrezať akúkoľvek jednu prúdovú dráhu vhodnú pre každú LED a vytvoriť ďalšie kontaktné podložky. Prúdové dráhy na doske sú chránené vrstvou laku, ktorý je potrebné zoškrabať čepeľou noža na meď, ako na fotografii. Potom holé kontaktné plôšky pocínujte spájkou.

Lepšie a pohodlnejšie je pripraviť plošný spoj na montáž rezistorov a ich spájkovanie, ak je doska namontovaná na štandardnom reflektore. V tomto prípade nebude povrch šošoviek LED poškriabaný a bude pohodlnejšie pracovať.

Pripojenie diódovej dosky po oprave a modernizácii k batérii baterky ukázalo, že svietivosť všetkých LED je dostatočná na rozsvietenie a rovnaký jas.

Než som stihol opraviť predchádzajúcu lampu, bola opravená druhá, s rovnakou chybou. Na tele baterky sú informácie o výrobcovi a Technické špecifikácie Nenašiel som to, ale súdiac podľa štýlu výroby a príčiny poruchy, výrobca je ten istý, čínsky Lentel.

Podľa dátumu na tele baterky a na batérii bolo možné zistiť, že baterka má už štyri roky a podľa slov jej majiteľa baterka fungovala bezchybne. To, že baterka vydržala dlho, je zrejmé vďaka výstražnému nápisu „Nezapínať počas nabíjania!“ na odklápacom veku zakrývajúcom priehradku, v ktorej je ukrytá zástrčka na pripojenie baterky do elektrickej siete na nabíjanie batérie.

V tomto modeli baterky sú LED diódy zahrnuté v obvode podľa pravidiel; 33 Ohmový odpor je inštalovaný v sérii s každou z nich. Hodnota odporu sa dá ľahko rozpoznať podľa farebného označenia pomocou online kalkulačky. Kontrola pomocou multimetra ukázala, že všetky LED diódy sú chybné a odpory sú tiež zlomené.

Analýza príčiny poruchy LED ukázala, že v dôsledku sulfatácie dosiek kyselinovej batérie sa jej vnútorný odpor zvýšil a v dôsledku toho sa jej nabíjacie napätie niekoľkokrát zvýšilo. Počas nabíjania bola baterka zapnutá, prúd cez LED a odpory prekročil limit, čo viedlo k ich poruche. Musel som vymeniť nielen LED diódy, ale aj všetky odpory. Na základe vyššie uvedených prevádzkových podmienok baterky boli na výmenu zvolené odpory s nominálnou hodnotou 47 Ohmov. Hodnotu odporu pre akýkoľvek typ LED je možné vypočítať pomocou online kalkulačky.

Prepracovanie obvodu indikácie režimu nabíjania batérie

Baterka bola opravená a môžete začať meniť obvod signalizácie nabíjania batérie. Ak to chcete urobiť, musíte odrezať cestu vytlačená obvodová doska nabíjačku a indikáciu tak, že reťazec HL1-R2 na strane LED je odpojený od obvodu.

Olovená AGM batéria bola hlboko vybitá a pokus o nabitie pomocou štandardnej nabíjačky bol neúspešný. Batériu som musel nabíjať pomocou stacionárneho zdroja s funkciou obmedzenia záťažového prúdu. Na batériu bolo privedené napätie 30 V, pričom v prvom momente spotrebovala len niekoľko mA prúdu. Postupom času sa prúd začal zvyšovať a po niekoľkých hodinách sa zvýšil na 100 mA. Po úplnom nabití bola batéria nainštalovaná do baterky.

Nabíjanie hlboko vybitých olovených AGM akumulátorov zvýšeným napätím v dôsledku dlhodobého skladovania umožňuje obnoviť ich funkčnosť. Metódu som testoval na batériách AGM viac ako tucetkrát. Nové batérie, ktoré sa nechcú nabíjať zo štandardných nabíjačiek, sa pri nabíjaní z konštantného zdroja pri napätí 30 V obnovia takmer na pôvodnú kapacitu.

Batéria bola niekoľkokrát vybitá zapnutím baterky v prevádzkovom režime a nabitá pomocou bežnej nabíjačky. Nameraný nabíjací prúd bol 123 mA, s napätím na svorkách batérie 6,9 ​​V. Batéria bola bohužiaľ opotrebovaná a vystačila na prevádzku baterky na 2 hodiny. To znamená, že kapacita batérie bola cca 0,2 Ah a pre dlhodobú prevádzku baterky je potrebné ju vymeniť.

Reťaz HL1-R2 na doske plošných spojov bola úspešne umiestnená a bolo potrebné prerezať iba jednu dráhu vedúcu prúd pod uhlom, ako na fotografii. Šírka rezu musí byť aspoň 1 mm. Výpočet hodnoty odporu a testovanie v praxi ukázali, že pre stabilnú prevádzku indikátora nabíjania batérie je potrebný odpor 47 Ohm s výkonom najmenej 0,5 W.

Na fotografii je doska s plošnými spojmi so spájkovaným odporom obmedzujúcim prúd. Po tejto úprave sa indikátor nabitia batérie rozsvieti iba vtedy, ak sa batéria skutočne nabíja.

Modernizácia prepínača prevádzkových režimov

Na dokončenie opravy a modernizácie svetiel je potrebné prespájkovať vodiče na svorkách spínača.

V modeloch bateriek, ktoré sa opravujú, sa na zapnutie používa štvorpolohový posuvný spínač. Stredný kolík na zobrazenej fotografii je všeobecný. Keď je posúvač spínača v krajnej ľavej polohe, spoločná svorka je pripojená k ľavej svorke spínača. Pri pohybe posúvača z krajnej ľavej polohy do jednej polohy doprava sa jeho spoločný kolík pripojí k druhému kolíku a ďalším pohybom posúvača postupne k kolíkom 4 a 5.

Na strednú spoločnú svorku (pozri fotografiu vyššie) musíte prispájkovať drôt prichádzajúci z kladného pólu batérie. Batériu teda bude možné pripojiť k nabíjačke alebo LED diódam. Na prvý kolík môžete prispájkovať drôt prichádzajúci z hlavnej dosky s LED diódami, na druhý môžete prispájkovať prúdový obmedzovací odpor R5 s hodnotou 5,6 Ohm, aby ste mohli prepnúť baterku na režim úspory energie práca. Prispájkujte vodič prichádzajúci z nabíjačky na kolík úplne vpravo. Zabráni sa tak zapnutiu baterky počas nabíjania batérie.

Oprava a modernizácia
LED dobíjacie reflektor "Foton PB-0303"

Dostal som na opravu ďalšiu kópiu série čínskych LED svietidiel s názvom Photon PB-0303 LED reflektor. Baterka nereagovala po stlačení tlačidla napájania, pokus o nabitie batérie baterky pomocou nabíjačky bol neúspešný.

Baterka je výkonná, drahá, stojí okolo 20 dolárov. Svetelný tok baterky dosahuje podľa výrobcu 200 metrov, telo je vyrobené z nárazuvzdorného ABS plastu, súčasťou súpravy je samostatná nabíjačka a popruh na rameno.

LED baterka Photon má dobrú udržiavateľnosť. Ak chcete získať prístup k elektrickému obvodu, jednoducho odskrutkujte plastový krúžok, ktorý drží ochranné sklo, a pri pohľade na LED otočte krúžok proti smeru hodinových ručičiek.

Pri opravách akýchkoľvek elektrických spotrebičov sa riešenie problémov vždy začína zdrojom napájania. Preto bolo prvým krokom meranie napätia na svorkách kyselinovej batérie pomocou multimetra zapnutého v režime. Bolo to 2,3 V namiesto požadovaných 4,4 V. Batéria bola úplne vybitá.

Pri pripájaní nabíjačky sa napätie na svorkách batérie nezmenilo, bolo zrejmé, že nabíjačka nefunguje. Baterka sa používala až do úplného vybitia batérie a potom sa dlho nepoužívala, čo viedlo k hlbokému vybitiu batérie.

Zostáva skontrolovať použiteľnosť LED a ďalších prvkov. Za týmto účelom bol odstránený reflektor, pre ktorý bolo odskrutkovaných šesť skrutiek. Na doske plošných spojov boli len tri LED diódy, čip (čip) vo forme kvapky, tranzistor a dióda.

Z dosky a batérie išlo do rukoväte päť vodičov. Aby sme pochopili ich spojenie, bolo potrebné ho rozobrať. Ak to chcete urobiť, pomocou krížového skrutkovača odskrutkujte dve skrutky vo vnútri baterky, ktoré sa nachádzali vedľa otvoru, do ktorého šli drôty.

Ak chcete odpojiť rúčku baterky od tela, musíte ju odsunúť od montážnych skrutiek. Toto sa musí robiť opatrne, aby nedošlo k odtrhnutiu drôtov z dosky.

Ako sa ukázalo, v pere neboli žiadne rádioelektronické prvky. Dva biele vodiče boli prispájkované na svorky tlačidla na zapnutie/vypnutie baterky a zvyšok na konektor na pripojenie nabíjačky. Na kolík 1 konektora bol prispájkovaný červený vodič (číslovanie je podmienené), ktorého druhý koniec bol prispájkovaný na kladný vstup dosky plošných spojov. Na druhý kontakt bol prispájkovaný modro-biely vodič, ktorého druhý koniec bol prispájkovaný na negatívnu plôšku plošného spoja. Na kolík 3 bol prispájkovaný zelený vodič, ktorého druhý koniec bol prispájkovaný k zápornému pólu batérie.

Schéma elektrického obvodu

Po vysporiadaní sa s drôtmi skrytými v rukoväti môžete nakresliť schému elektrického obvodu fotonovej baterky.

Zo záporného pólu batérie GB1 je napätie privedené na kolík 3 konektora X1 a následne z jeho kolíka 2 cez modro-biely vodič na dosku plošných spojov.

Konektor X1 je navrhnutý tak, že keď do neho nie je zasunutá zástrčka nabíjačky, kolíky 2 a 3 sú navzájom spojené. Po zasunutí zástrčky sú kolíky 2 a 3 odpojené. To zaisťuje automatické odpojenie elektronickej časti obvodu od nabíjačky, čím sa eliminuje možnosť náhodného zapnutia baterky počas nabíjania batérie.

Z kladného pólu batérie GB1 sa privádza napätie do D1 (mikroobvodový čip) a emitoru bipolárneho tranzistora typu S8550. CHIP plní iba funkciu spúšte, umožňujúcej tlačidlom zapnúť alebo vypnúť žiaru EL LED (⌀8 mm, farba žiaru - biela, výkon 0,5 W, prúd 100 mA, úbytok napätia 3 V.). Pri prvom stlačení tlačidla S1 z čipu D1 sa na základňu tranzistora Q1 privedie kladné napätie, otvorí sa a napájacie napätie sa privedie do LED EL1-EL3, baterka sa zapne. Po opätovnom stlačení tlačidla S1 sa tranzistor zatvorí a baterka zhasne.

Z technického hľadiska je takéto obvodové riešenie negramotné, keďže zvyšuje cenu baterky, znižuje jej spoľahlivosť a navyše v dôsledku poklesu napätia na prechode tranzistora Q1 až 20 % batérie kapacita sa stráca. Takéto obvodové riešenie má opodstatnenie, ak je možné nastaviť jas svetelného lúča. V tomto modeli stačilo namiesto tlačidla osadiť mechanický spínač.

Prekvapivé bolo, že v obvode sú LED EL1-EL3 zapojené paralelne k batérii ako klasické žiarovky, bez prvkov obmedzujúcich prúd. Výsledkom je, že pri zapnutí prechádza LED diódami prúd, ktorého veľkosť je obmedzená iba vnútorným odporom batérie a pri plnom nabití môže prúd presiahnuť povolenú hodnotu pre LED, čo povedie k ich zlyhaniu.

Kontrola funkčnosti elektrického obvodu

Na kontrolu prevádzkyschopnosti mikroobvodu, tranzistora a LED bolo privedené jednosmerné napätie 4,4 V z externého zdroja napájania s funkciou obmedzenia prúdu pri zachovaní polarity priamo na napájacie kolíky dosky plošných spojov. Limitná hodnota prúdu bola nastavená na 0,5 A.

Po stlačení tlačidla napájania sa rozsvietili LED diódy. Po opätovnom stlačení zhasli. LED diódy a mikroobvod s tranzistorom sa ukázali ako použiteľné. Zostáva len zistiť batériu a nabíjačku.

Obnova kyselinovej batérie

Keďže 1,7 A kyselinová batéria bola úplne vybitá a štandardná nabíjačka bola chybná, rozhodol som sa ju nabíjať zo stacionárneho zdroja. Pri pripojení akumulátora na nabíjanie k zdroju s nastaveným napätím 9 V bol nabíjací prúd menší ako 1 mA. Napätie bolo zvýšené na 30 V - prúd sa zvýšil na 5 mA a po hodine pri tomto napätí to bolo už 44 mA. Ďalej sa napätie znížilo na 12 V, prúd klesol na 7 mA. Po 12 hodinách nabíjania batérie pri napätí 12 V stúpol prúd na 100 mA a batéria sa týmto prúdom nabíjala 15 hodín.

Teplota batériového puzdra sa pohybovala v normálnych medziach, čo naznačovalo, že nabíjací prúd neslúži na vytváranie tepla, ale na akumuláciu energie. Po nabití batérie a dokončení obvodu, o ktorom sa bude diskutovať nižšie, sa vykonali testy. Baterka s obnovenou batériou svietila nepretržite 16 hodín, potom sa jas lúča začal znižovať a preto bola vypnutá.

Vyššie popísaným spôsobom som musel opakovane obnovovať funkčnosť hlboko vybitých malých kyselinových batérií. Ako ukázala prax, možno obnoviť iba prevádzkyschopné batérie, ktoré boli nejaký čas zabudnuté. Kyslé batérie, ktorých životnosť sa vyčerpala, nie je možné obnoviť.

Oprava nabíjačky

Meranie hodnoty napätia multimetrom na kontaktoch výstupného konektora nabíjačky ukázalo jeho absenciu.

Súdiac podľa nálepky nalepenej na tele adaptéra, išlo o napájací zdroj, ktorý vydáva nestabilizované jednosmerné napätie 12 V s maximálnym zaťažovacím prúdom 0,5 A. V elektrickom obvode sa nenachádzali žiadne prvky, ktoré by obmedzovali množstvo nabíjacieho prúdu, takže vyvstala otázka, prečo v kvalitnej nabíjačke, použili ste bežný zdroj?

Po otvorení adaptéra sa objavil charakteristický zápach spáleného elektrického vedenia, čo naznačovalo, že vinutie transformátora vyhorelo.

Test kontinuity primárneho vinutia transformátora ukázal, že je prerušené. Po prerezaní prvej vrstvy pásky izolujúcej primárne vinutie transformátora bola objavená tepelná poistka, navrhnutá na prevádzkovú teplotu 130°C. Testovanie ukázalo, že primárne vinutie aj tepelná poistka boli chybné.

Oprava adaptéra nebola ekonomicky realizovateľná, pretože bolo potrebné previnúť primárne vinutie transformátora a nainštalovať novú tepelnú poistku. Vymenil som ho za podobný, ktorý bol po ruke, s jednosmerným napätím 9 V. Ohybnú šnúru s konektorom bolo potrebné prespájkovať z prepáleného adaptéra.

Na fotografii je nákres elektrického obvodu vyhoreného zdroja (adaptéra) LED baterky Photon. Náhradný adaptér bol zostavený podľa rovnakej schémy, len s výstupným napätím 9 V. Toto napätie úplne postačuje na zabezpečenie požadovaného nabíjacieho prúdu batérie s napätím 4,4 V.

Len pre zaujímavosť som baterku pripojil na nový zdroj a zmeral nabíjací prúd. Jeho hodnota bola 620 mA, a to pri napätí 9 V. Pri napätí 12 V bol prúd cca 900 mA, čo výrazne prevyšovalo zaťažiteľnosť adaptéra a odporúčaný nabíjací prúd batérie. Z tohto dôvodu došlo k vyhoreniu primárneho vinutia transformátora v dôsledku prehriatia.

Dokončenie schémy elektrického obvodu
LED nabíjateľná baterka "Photon"

Pre elimináciu narušenia obvodu, aby bola zabezpečená spoľahlivá a dlhodobá prevádzka, boli vykonané zmeny v obvode baterky a upravená doska plošných spojov.

Na fotografii je znázornená schéma elektrického zapojenia konvertovanej Photon LED baterky. Ďalšie inštalované rádiové prvky sú zobrazené modrou farbou. Rezistor R2 obmedzuje nabíjací prúd batérie na 120 mA. Ak chcete zvýšiť nabíjací prúd, musíte znížiť hodnotu odporu. Rezistory R3-R5 obmedzujú a vyrovnávajú prúd pretekajúci cez LED diódy EL1-EL3, keď svieti baterka. Na indikáciu procesu nabíjania batérie je nainštalovaná LED EL4 so sériovo zapojeným odporom obmedzujúcim prúd R1, pretože vývojári baterky sa o to nestarali.

Na inštaláciu odporov obmedzujúcich prúd na dosku boli vytlačené stopy vyrezané, ako je znázornené na fotografii. Rezistor R2 obmedzujúci nabíjací prúd bol na jednom konci prispájkovaný ku kontaktnej podložke, ku ktorej bol predtým prispájkovaný kladný drôt prichádzajúci z nabíjačky, a spájkovaný drôt bol prispájkovaný k druhej svorke odporu. K tej istej kontaktnej podložke bol prispájkovaný ďalší vodič (na fotografii žltý), určený na pripojenie indikátora nabíjania batérie.

Rezistor R1 a indikačná LED EL4 boli umiestnené v rukoväti baterky, vedľa konektora na pripojenie nabíjačky X1. Anódový kolík LED bol prispájkovaný na kolík 1 konektora X1 a odpor obmedzujúci prúd R1 bol prispájkovaný na druhý kolík, katódu LED. Na druhú svorku odporu bol prispájkovaný drôt (na fotografii žltý), ktorý sa pripájal na svorku odporu R2, prispájkovaný k doske plošných spojov. Rezistor R2 by sa pre ľahkú inštaláciu dal umiestniť aj do rukoväte baterky, ale keďže sa pri nabíjaní zahrieva, rozhodol som sa ho umiestniť na voľnejšie miesto.

Pri finalizácii obvodu boli použité odpory typu MLT s výkonom 0,25 W, okrem R2, ktorý je určený na 0,5 W. EL4 LED je vhodná pre akýkoľvek typ a farbu svetla.

Táto fotografia zobrazuje indikátor nabíjania počas nabíjania batérie. Inštalácia indikátora umožnila nielen sledovať proces nabíjania batérie, ale aj monitorovať prítomnosť napätia v sieti, stav napájacieho zdroja a spoľahlivosť jeho pripojenia.

Ako nahradiť vyhorený CHIP

Ak náhle zlyhá CHIP - špecializovaný neoznačený mikroobvod vo fotonovej LED baterke alebo podobný, zostavený podľa podobného obvodu, potom na obnovenie funkčnosti baterky môže byť úspešne nahradený mechanickým spínačom.

Aby ste to dosiahli, musíte z dosky odstrániť čip D1 a namiesto tranzistorového spínača Q1 pripojiť obyčajný mechanický spínač, ako je znázornené na vyššie uvedenom elektrickom diagrame. Vypínač na tele baterky je možné nainštalovať namiesto tlačidla S1 alebo na akékoľvek iné vhodné miesto.

Oprava a úprava LED baterky
14 Led Smartbuy Colorado

LED baterka Smartbuy Colorado sa prestala zapínať, hoci boli nainštalované tri nové batérie typu AAA.

Vodotesné telo bolo vyrobené z eloxovanej hliníkovej zliatiny a malo dĺžku 12 cm Baterka vyzerala štýlovo a ľahko sa ovládala.

Ako skontrolovať vhodnosť batérií v LED baterke

Oprava akéhokoľvek elektrického zariadenia začína kontrolou zdroja energie, preto aj napriek tomu, že do baterky boli nainštalované nové batérie, opravy by sa mali začať ich kontrolou. V baterke Smartbuy sú batérie nainštalované v špeciálnej nádobe, v ktorej sú zapojené do série pomocou prepojok. Aby ste získali prístup k batériám baterky, musíte ju rozobrať otočením zadného krytu proti smeru hodinových ručičiek.

Batérie musia byť vložené do nádoby, pričom treba dodržať polaritu, ktorá je na nej vyznačená. Polarita je vyznačená aj na obale, preto ho treba vložiť do tela baterky tou stranou, na ktorej je vyznačený znak „+“.

V prvom rade je potrebné vizuálne skontrolovať všetky kontakty nádoby. Ak sú na nich stopy oxidov, kontakty sa musia vyčistiť do lesku pomocou brúsneho papiera alebo sa oxid musí zoškrabať čepeľou noža. Aby sa zabránilo opätovnej oxidácii kontaktov, môžu byť namazané tenkou vrstvou akéhokoľvek strojového oleja.

Ďalej musíte skontrolovať vhodnosť batérií. Ak to chcete urobiť, dotykom sond multimetra zapnutého v režime merania jednosmerného napätia musíte zmerať napätie na kontaktoch nádoby. Tri batérie sú zapojené do série a každá z nich by mala produkovať napätie 1,5 V, preto by napätie na svorkách nádoby malo byť 4,5 V.

Ak je napätie nižšie, ako je uvedené, je potrebné skontrolovať správnu polaritu batérií v nádobe a zmerať napätie každej z nich jednotlivo. Snáď si len jeden z nich sadol.

Ak je všetko v poriadku s batériami, potom je potrebné vložiť nádobku do tela baterky pri dodržaní polarity, naskrutkovať uzáver a skontrolovať funkčnosť. V tomto prípade si treba dať pozor na pružinu v kryte, cez ktorú sa prenáša napájacie napätie do tela baterky a z neho priamo do LED diód. Na jeho konci by nemali byť žiadne stopy korózie.

Ako skontrolovať, či spínač funguje správne

Ak sú batérie dobré a kontakty sú čisté, ale LED diódy nesvietia, musíte skontrolovať spínač.

Baterka Smartbuy Colorado má zapečatený tlačidlový spínač s dvoma pevnými polohami, ktorý uzatvára vodič vychádzajúci z kladného pólu zásobníka batérie. Pri prvom stlačení spínacieho tlačidla sa jeho kontakty zatvoria a po opätovnom stlačení sa otvoria.

Keďže baterka obsahuje batérie, spínač môžete skontrolovať aj pomocou multimetra zapnutého v režime voltmetra. Aby ste to urobili, musíte ho otočiť proti smeru hodinových ručičiek, ak sa pozriete na LED diódy, odskrutkujte jeho prednú časť a odložte ju. Potom sa jednou multimetrovou sondou dotknite tela baterky a druhým dotykom kontaktu, ktorý sa nachádza hlboko v strede plastovej časti znázornenej na fotografii.

Voltmeter by mal ukazovať napätie 4,5 V. Ak nie je žiadne napätie, stlačte prepínač. Ak funguje správne, objaví sa napätie. V opačnom prípade je potrebné spínač opraviť.

Kontrola stavu LED diód

Ak predchádzajúce kroky vyhľadávania nezistili chybu, potom v ďalšej fáze musíte skontrolovať spoľahlivosť kontaktov napájajúcich napájacie napätie dosky pomocou LED, spoľahlivosť ich spájkovania a prevádzkyschopnosť.

Doska plošných spojov, v ktorej sú zatavené LED diódy, je upevnená v hlave svietidla pomocou oceľového odpruženého krúžku, cez ktorý je napájacie napätie zo záporného pólu zásobníka batérie súčasne privádzané do LED diód pozdĺž tela svietidla. Na fotografii je krúžok zo strany, ktorú tlačí na dosku plošných spojov.

Prídržný krúžok je upevnený pomerne pevne a bolo možné ho odstrániť iba pomocou zariadenia znázorneného na fotografii. Takýto hák môžete ohýbať z oceľového pásu vlastnými rukami.

Po odstránení poistného krúžku sa z hlavy baterky ľahko odstránila doska plošných spojov s LED diódami, ktorá je znázornená na fotografii. Okamžite ma zaujala absencia prúdových obmedzujúcich odporov, všetkých 14 LED bolo pripojených paralelne a priamo k batériám cez vypínač. Pripojenie LED priamo k batérii je neprijateľné, pretože množstvo prúdu pretekajúceho cez LED je obmedzené iba vnútorným odporom batérií a môže LED poškodiť. V najlepšom prípade výrazne zníži ich životnosť.

Keďže všetky LED diódy v baterke boli zapojené paralelne, nebolo možné ich skontrolovať pomocou multimetra zapnutého v režime merania odporu. Preto bol plošný spoj napájaný jednosmerným napájacím napätím z externého zdroja 4,5 V s prúdovým limitom 200 mA. Všetky LED sa rozsvietili. Ukázalo sa, že problémom baterky bol slabý kontakt medzi doskou plošných spojov a poistným krúžkom.

Aktuálna spotreba LED baterky

Pre zaujímavosť som meral spotrebu prúdu LED z batérií, keď boli zapnuté bez odporu obmedzujúceho prúd.

Prúd bol viac ako 627 mA. Svietidlo je vybavené LED diódami typu HL-508H, ktorých prevádzkový prúd by nemal presiahnuť 20 mA. 14 LED je zapojených paralelne, preto by celkový odber prúdu nemal presiahnuť 280 mA. Prúd pretekajúci LED diódami teda viac ako zdvojnásobil menovitý prúd.

Takýto nútený režim prevádzky LED je neprijateľný, pretože vedie k prehriatiu kryštálu a v dôsledku toho k predčasnému zlyhaniu LED. Ďalšou nevýhodou je rýchle vybitie batérií. Budú stačiť, ak LED diódy nevyhoria ako prvé, na nie viac ako hodinu prevádzky.

Konštrukcia baterky neumožňovala pripájať odpory obmedzujúce prúd v sérii s každou LED, takže sme museli nainštalovať jeden spoločný pre všetky LED. Hodnota odporu sa musela určiť experimentálne. Aby to bolo možné, baterka bola napájaná nohavičkovými batériami a ampérmeter bol pripojený k medzere v kladnom vodiči v sérii s odporom 5,1 Ohm. Prúd bol asi 200 mA. Pri inštalácii odporu 8,2 Ohm bola spotreba prúdu 160 mA, čo, ako ukázali testy, úplne postačuje na dobré osvetlenie vo vzdialenosti najmenej 5 metrov. Rezistor nebol na dotyk horúci, takže bude stačiť akýkoľvek výkon.

Prepracovanie konštrukcie

Po štúdii sa ukázalo, že pre spoľahlivú a trvanlivú prevádzku baterky je potrebné dodatočne nainštalovať odpor obmedzujúci prúd a duplikovať spojenie dosky plošných spojov s LED diódami a upevňovacím krúžkom s prídavným vodičom.

Ak predtým bolo potrebné, aby sa negatívna zbernica dosky plošných spojov dotýkala tela baterky, potom kvôli inštalácii odporu bolo potrebné odstrániť kontakt. Na tento účel sa z dosky plošných spojov po celom jej obvode zo strany prúdových ciest pomocou ihlového pilníka vybrúsil roh.

Aby sa upínací krúžok pri upevňovaní dosky s plošnými spojmi nedotýkal dráh s prúdom, nalepili sa na ňu štyri gumené izolátory s hrúbkou asi dva milimetre lepidlom Moment, ako je znázornené na fotografii. Izolátory môžu byť vyrobené z akéhokoľvek dielektrického materiálu, ako je plast alebo hrubá lepenka.

Rezistor bol vopred prispájkovaný k upínaciemu krúžku a kúsok drôtu bol prispájkovaný na krajnú dráhu dosky plošných spojov. Cez vodič bola umiestnená izolačná trubica a potom bol drôt prispájkovaný k druhej svorke odporu.

Po jednoduchom vylepšení baterky vlastnými rukami sa začala stabilne zapínať a svetelný lúč dobre osvetľoval predmety na vzdialenosť viac ako osem metrov. Okrem toho sa životnosť batérie viac ako strojnásobila a spoľahlivosť LED diód sa mnohonásobne zvýšila.

Analýza príčin porúch opravených čínskych LED svietidiel ukázala, že všetky zlyhali kvôli zle navrhnutému elektrické schémy. Zostáva len zistiť, či to bolo urobené zámerne s cieľom ušetriť na komponentoch a skrátiť životnosť bateriek (aby si viac ľudí kupovalo nové), alebo v dôsledku negramotnosti vývojárov. Prikláňam sa k prvému predpokladu.

Oprava LED baterky RED 110

Opravená bola baterka so vstavanou kyselinovou batériou od čínskeho výrobcu značky RED. Baterka mala dva žiariče: jeden s lúčom vo forme úzkeho lúča a jeden vyžarujúci rozptýlené svetlo.

Na fotke je vzhľad baterky RED 110. Baterka sa mi hneď zapáčila. Pohodlný tvar tela, dva prevádzkové režimy, pútko na zavesenie na krk, výsuvná zástrčka na pripojenie k elektrickej sieti pre nabíjanie. V baterke svietila LED sekcia rozptýleného svetla, ale úzky lúč nie.

Pri oprave sme najskôr odskrutkovali čierny krúžok zaisťujúci reflektor a následne odskrutkovali jednu samoreznú skrutku v oblasti závesu. Puzdro sa ľahko rozdelí na dve polovice. Všetky časti boli zaistené samoreznými skrutkami a dali sa ľahko odstrániť.

Obvod nabíjačky bol vyrobený podľa klasickej schémy. Zo siete sa cez kondenzátor obmedzujúci prúd s kapacitou 1 μF privádzalo napätie na usmerňovací mostík štyroch diód a následne na svorky batérie. Napätie z batérie do LED s úzkym lúčom bolo dodávané cez odpor obmedzujúci prúd 460 Ohm.

Všetky diely boli osadené na jednostrannej doske plošných spojov. Drôty boli prispájkované priamo na kontaktné plôšky. Vzhľad Doska plošných spojov je zobrazená na fotografii.

Paralelne bolo zapojených 10 LED diód bočného svetla. Napájacie napätie im bolo dodávané cez bežný prúdový obmedzovací odpor 3R3 (3,3 Ohm), aj keď podľa pravidiel musí byť pre každú LED nainštalovaný samostatný odpor.

Pri externej kontrole úzko lúčovej LED neboli zistené žiadne závady. Keď bolo napájanie dodávané cez spínač baterky z batérie, na svorkách LED bolo prítomné napätie a zahrievalo sa. Ukázalo sa, že kryštál bol zlomený, čo potvrdil test kontinuity pomocou multimetra. Odpor bol 46 ohmov pre akékoľvek pripojenie sond na svorky LED. LED dióda bola chybná a bolo potrebné ju vymeniť.

Pre uľahčenie obsluhy boli vodiče odspájkované z LED dosky. Po uvoľnení vývodov LED od spájky sa ukázalo, že LED bola pevne držaná celou rovinou zadnej strany na doske plošných spojov. Aby sme ju oddelili, museli sme dosku upevniť v bočniciach pracovnej plochy. Potom umiestnite ostrý koniec noža na spojnicu LED a dosky a zľahka udrite do rukoväte noža kladivom. LED sa odrazila.

Ako obvykle, na kryte LED neboli žiadne značky. Preto bolo potrebné určiť jeho parametre a vybrať vhodnú náhradu. Na základe celkových rozmerov LED, napätia batérie a veľkosti prúdového obmedzujúceho odporu bolo určené, že na výmenu by bola vhodná 1W LED (prúd 350 mA, úbytok napätia 3 V). Z „Referenčnej tabuľky parametrov populárnych LED diód SMD“ bola na opravu vybraná biela LED6000Am1W-A120.

Doska plošných spojov, na ktorej je LED inštalovaná, je vyrobená z hliníka a zároveň slúži na odvod tepla z LED. Preto je pri jej inštalácii potrebné zabezpečiť dobrý tepelný kontakt z dôvodu tesného dosadnutia zadnej roviny LED na dosku plošných spojov. Na tento účel sa pred utesnením na kontaktné plochy povrchov naniesla tepelná pasta, ktorá sa používa pri inštalácii radiátora na procesor počítača.

Aby ste zabezpečili tesné pripevnenie roviny LED k doske, musíte ju najskôr položiť na rovinu a mierne ohnúť vodiče nahor tak, aby sa odchyľovali od roviny o 0,5 mm. Potom pocínujte svorky spájkou, naneste tepelnú pastu a nainštalujte LED na dosku. Potom ho pritlačte k doske (vhodné je to urobiť pomocou skrutkovača s odstráneným bitom) a zahrejte vodiče pomocou spájkovačky. Ďalej odstráňte skrutkovač, pritlačte ho nožom na ohyb olova k doske a nahrejte ho spájkovačkou. Po vytvrdnutí spájky vyberte nôž. Vďaka pružinovým vlastnostiam vývodov bude LED pevne pritlačená k doske.

Pri inštalácii LED je potrebné dodržať polaritu. Je pravda, že v tomto prípade, ak dôjde k chybe, bude možné vymeniť vodiče napájania. LED je prispájkovaná a môžete si skontrolovať jej činnosť a merať odber prúdu a úbytok napätia.

Prúd pretekajúci LED bol 250 mA, úbytok napätia 3,2 V. Spotreba energie (treba vynásobiť prúd napätím) bola teda 0,8 W. Bolo možné zvýšiť prevádzkový prúd LED znížením odporu na 460 Ohmov, ale neurobil som to, pretože jas žiary bol dostatočný. Ale LED bude fungovať v ľahšom režime, bude sa menej zahrievať a prevádzkový čas baterky na jedno nabitie sa zvýši.

Kontrola zahrievania LED po hodine prevádzky ukázala efektívny odvod tepla. Zahrialo sa na teplotu nie vyššiu ako 45 °C. Morské pokusy ukázali dostatočný dosah osvetlenia v tme, viac ako 30 metrov.

Výmena olovenej batérie v LED baterke

Nefunkčnú kyselinovú batériu v LED svietidle možno nahradiť buď podobnou kyselinovou batériou alebo lítium-iónovou (Li-ion) alebo nikel-metal hydridovou (Ni-MH) AA alebo AAA batériou.

Opravované čínske lampáše boli vybavené olovenými AGM batériami rôznych veľkostí bez označenia s napätím 3,6 V. Podľa prepočtov sa kapacita týchto batérií pohybuje od 1,2 do 2 A×hod.

V predaji nájdete podobnú kyselinovú batériu od ruského výrobcu pre 4V 1Ah Delta DT 401 UPS, ktorá má výstupné napätie 4 V s kapacitou 1 Ah, stojí pár dolárov. Ak ho chcete vymeniť, jednoducho znova prispájkujte dva vodiče, pričom dodržte polaritu.

Napriek širokému výberu LED bateriek rôznych prevedení v predajniach rádioamatéri vyvíjajú vlastné verzie obvodov na napájanie bielych supersvietivých LED diód. V podstate ide o to, ako napájať LED len z jednej batérie alebo akumulátora a vykonať praktický výskum.

Po prijatí pozitívny výsledok, schéma je rozobratá, súčiastky sú vložené do škatule, skúsenosť je dokončená, nastáva morálna spokojnosť. Výskum sa často zastaví, ale niekedy sa zážitok z montáže konkrétnej jednotky na doštičku zmení na skutočný dizajn vyrobený podľa všetkých pravidiel umenia. Nižšie uvádzame niekoľko jednoduché obvody, vyvinuté rádioamatérmi.

V niektorých prípadoch je veľmi ťažké určiť, kto je autorom schémy, keďže tá istá schéma sa objavuje na rôznych stránkach a v rôznych článkoch. Autori článkov často úprimne píšu, že tento článok bol nájdený na internete, ale nie je známe, kto prvýkrát zverejnil tento diagram. Mnohé obvody sú jednoducho skopírované z dosiek tých istých čínskych bateriek.

Prečo sú potrebné konvertory?

Ide o to, že priamy pokles napätia je spravidla najmenej 2,4 ... 3,4 V, takže je jednoducho nemožné rozsvietiť LED z jednej batérie s napätím 1,5 V a ešte viac z batérie s napätím 1,2V. Sú tu dve cesty von. Buď použite batériu s tromi alebo viacerými galvanickými článkami, alebo postavte aspoň ten najjednoduchší.

Práve konvertor vám umožní napájať baterku len jednou batériou. Toto riešenie znižuje náklady na napájacie zdroje a navyše umožňuje plnohodnotnejšie využitie: mnohé prevodníky sú prevádzkyschopné s hlbokým vybitím batérie až 0,7V! Použitie prevodníka tiež umožňuje zmenšiť veľkosť baterky.

Obvod je blokovací oscilátor. Ide o jeden z klasických elektronických obvodov, takže ak je správne a v dobrom funkčnom stave zostavený, začne okamžite fungovať. Hlavná vec v tomto obvode je správne navíjať transformátor Tr1 a nezamieňať fázovanie vinutí.

Ako jadro pre transformátor môžete použiť feritový krúžok z nepoužiteľnej dosky. Stačí navinúť niekoľko závitov izolovaného drôtu a pripojiť vinutia, ako je znázornené na obrázku nižšie.

Transformátor môže byť navinutý navíjacím drôtom, ako je PEV alebo PEL s priemerom nie väčším ako 0,3 mm, čo vám umožní umiestniť na krúžok o niečo väčší počet závitov, najmenej 10...15, čo bude trochu zlepšiť fungovanie okruhu.

Vinutia by mali byť navinuté do dvoch drôtov, potom pripojte konce vinutí, ako je znázornené na obrázku. Začiatok vinutí v diagrame je znázornený bodkou. Môžete použiť akýkoľvek nízkoenergetický npn tranzistor vodivosť: KT315, KT503 a podobne. V súčasnosti je jednoduchšie nájsť importovaný tranzistor, ako je BC547.

Ak nemáte po ruke tranzistor n-p-n štruktúr, potom môžete použiť napríklad KT361 alebo KT502. V tomto prípade však budete musieť zmeniť polaritu batérie.

Rezistor R1 je vybraný na základe najlepšej LED žiary, hoci obvod funguje, aj keď je jednoducho nahradený prepojkou. Vyššie uvedený diagram je určený jednoducho „pre zábavu“, na vykonávanie experimentov. Takže po ôsmich hodinách nepretržitej prevádzky na jednej LED dióde batéria klesne z 1,5V na 1,42V. Dá sa povedať, že sa takmer vôbec nevybíja.

Ak chcete študovať zaťažiteľnosť obvodu, môžete skúsiť paralelne pripojiť niekoľko ďalších LED. Napríklad pri štyroch LED diódach obvod funguje celkom stabilne, pri šiestich LED sa tranzistor začne zahrievať, pri ôsmich LED jas citeľne klesne a tranzistor sa veľmi zahreje. Ale schéma stále funguje. Ale to je len pre vedecký výskum, pretože tranzistor v tomto režime nebude dlho fungovať.

Ak plánujete vytvoriť jednoduchú baterku založenú na tomto obvode, budete musieť pridať niekoľko ďalších častí, ktoré zabezpečia jasnejšiu žiaru LED.

Je ľahké vidieť, že v tomto obvode LED nie je napájaná pulzovaním, ale jednosmerným prúdom. Prirodzene, v tomto prípade bude jas žiary o niečo vyšší a úroveň pulzácií vyžarovaného svetla bude oveľa menšia. Ako dióda bude vhodná akákoľvek vysokofrekvenčná dióda, napríklad KD521 ().

Meniče s tlmivkou

Ďalší najjednoduchší diagram je znázornený na obrázku nižšie. Je o niečo zložitejší ako obvod na obrázku 1, obsahuje 2 tranzistory, ale namiesto transformátora s dvoma vinutiami má len tlmivku L1. Takúto tlmivku je možné navinúť na krúžok z tej istej energeticky úspornej žiarovky, na ktorú budete musieť navinúť iba 15 závitov navíjacieho drôtu s priemerom 0,3 ... 0,5 mm.

So špecifikovaným nastavením induktora na LED môžete získať napätie až 3,8 V (pokles napätia vpred na LED 5730 je 3,4 V), čo stačí na napájanie 1W LED. Nastavenie obvodu zahŕňa výber kapacity kondenzátora C1 v rozsahu ±50% maximálneho jasu LED. Obvod je funkčný pri znížení napájacieho napätia na 0,7V, čo zaisťuje maximálne využitie kapacity batérie.

Ak je uvažovaný obvod doplnený o usmerňovač na dióde D1, filter na kondenzátore C1 a zenerovu diódu D2, získate nízkonapäťový zdroj, ktorý možno použiť na napájanie obvodov operačného zosilňovača alebo iných elektronických komponentov. Indukčnosť tlmivky sa v tomto prípade volí v rozmedzí 200...350 μH, dióda D1 so Schottkyho bariérou, zenerova dióda D2 sa volí podľa napätia napájaného obvodu.

Pri úspešnej kombinácii okolností môžete pomocou takéhoto prevodníka získať výstupné napätie 7...12V. Ak plánujete použiť prevodník na napájanie iba LED diód, zenerovu diódu D2 je možné z obvodu vylúčiť.

Všetky uvažované obvody sú najjednoduchšie zdroje napätia: obmedzenie prúdu cez LED sa vykonáva takmer rovnakým spôsobom ako v rôznych príveskoch na kľúče alebo v zapaľovačoch s LED.

LED je cez tlačidlo napájania, bez akéhokoľvek obmedzovacieho odporu, napájaná 3...4 malými diskovými batériami, ktorých vnútorný odpor obmedzuje prúd cez LED na bezpečnú úroveň.

Aktuálne obvody spätnej väzby

Ale LED je koniec koncov súčasné zariadenie. Nie nadarmo sa v dokumentácii k LED diódam uvádza jednosmerný prúd. Skutočné napájacie obvody LED preto obsahujú prúdovú spätnú väzbu: akonáhle prúd cez LED dosiahne určitú hodnotu, koncový stupeň sa odpojí od napájania.

Stabilizátory napätia fungujú úplne rovnako, len existuje spätná väzba napätia. Nižšie je uvedený obvod na napájanie LED diód s prúdovou spätnou väzbou.

Pri bližšom skúmaní môžete vidieť, že základom obvodu je rovnaký blokovací oscilátor namontovaný na tranzistore VT2. Tranzistor VT1 je riadiaci v obvode spätná väzba. Spätná väzba v tejto schéme funguje nasledovne.

LED diódy sú napájané napätím, ktoré sa akumuluje cez elektrolytický kondenzátor. Kondenzátor sa nabíja cez diódu pulzným napätím z kolektora tranzistora VT2. Usmernené napätie sa používa na napájanie LED diód.

Prúd cez LED prechádza po nasledujúcej dráhe: kladná doska kondenzátora, LED diódy s obmedzovacími odpormi, rezistor so spätnou väzbou prúdu (senzor) Roc, záporná doska elektrolytického kondenzátora.

V tomto prípade sa na spätnoväzbovom odpore vytvorí úbytok napätia Uoc=I*Roc, kde I je prúd cez LED diódy. Keď sa napätie zvyšuje (generátor koniec koncov pracuje a nabíja kondenzátor), prúd cez LED sa zvyšuje a následne sa zvyšuje napätie na spätnoväzbovom odpore Roc.

Keď Uoc dosiahne 0,6 V, tranzistor VT1 sa otvorí, čím sa uzavrie spojenie báza-emitor tranzistora VT2. Tranzistor VT2 sa zatvorí, blokovací generátor sa zastaví a prestane nabíjať elektrolytický kondenzátor. Pod vplyvom záťaže sa kondenzátor vybije a napätie na kondenzátore klesne.

Zníženie napätia na kondenzátore vedie k zníženiu prúdu cez LED a v dôsledku toho k zníženiu spätnoväzbového napätia Uoc. Preto sa tranzistor VT1 zatvára a nezasahuje do činnosti blokovacieho generátora. Generátor sa spustí a celý cyklus sa opakuje znova a znova.

Zmenou odporu spätnoväzbového odporu môžete meniť prúd cez LED v širokom rozsahu. Takéto obvody sa nazývajú stabilizátory impulzného prúdu.

Integrované stabilizátory prúdu

V súčasnosti sa prúdové stabilizátory pre LED vyrábajú v integrovanej verzii. Príklady zahŕňajú špecializované mikroobvody ZXLD381, ZXSC300. Obvody zobrazené nižšie sú prevzaté z údajového listu týchto čipov.

Na obrázku je znázornený dizajn čipu ZXLD381. Obsahuje PWM generátor (Pulse Control), prúdový snímač (Rsense) a výstupný tranzistor. Závesné diely sú len dve. Sú to LED a induktor L1. Typická schéma zapojenia je znázornená na nasledujúcom obrázku. Mikroobvod sa vyrába v balení SOT23. Generačná frekvencia 350 kHz je nastavená internými kondenzátormi, nie je možné ju zmeniť. Účinnosť zariadenia je 85%, štartovanie pod záťažou je možné aj pri napájacom napätí 0,8V.

Predné napätie LED by nemalo byť väčšie ako 3,5 V, ako je uvedené v spodnom riadku pod obrázkom. Prúd cez LED sa riadi zmenou indukčnosti induktora, ako je znázornené v tabuľke na pravej strane obrázku. Stredný stĺpec zobrazuje špičkový prúd, posledný stĺpec zobrazuje priemerný prúd cez LED. Na zníženie úrovne zvlnenia a zvýšenie jasu žiary je možné použiť usmerňovač s filtrom.

Tu používame LED s priepustným napätím 3,5 V, vysokofrekvenčnú diódu D1 so Schottkyho bariérou a kondenzátor C1 prednostne s nízkym ekvivalentným sériovým odporom (nízkym ESR). Tieto požiadavky sú potrebné na zvýšenie celkovej účinnosti zariadenia, čo najmenšie zahrievanie diódy a kondenzátora. Výstupný prúd sa volí výberom indukčnosti tlmivky v závislosti od výkonu LED.

Od ZXLD381 sa líši tým, že nemá vnútorný výstupný tranzistor a odpor snímača prúdu. Toto riešenie umožňuje výrazne zvýšiť výstupný prúd zariadenia, a teda použiť LED s vyšším výkonom.

Ako prúdový snímač je použitý externý rezistor R1, ktorého zmenou hodnoty nastavíte požadovaný prúd v závislosti od typu LED. Tento odpor sa vypočíta pomocou vzorcov uvedených v údajovom liste pre čip ZXSC300. Tieto vzorce tu nebudeme uvádzať, v prípade potreby je ľahké nájsť údajový list a vyhľadať vzorce odtiaľ. Výstupný prúd je obmedzený len parametrami výstupného tranzistora.

Pri prvom zapnutí všetkých popísaných obvodov je vhodné pripojiť batériu cez odpor 10 Ohm. To pomôže vyhnúť sa smrti tranzistora, ak sú napríklad vinutia transformátora nesprávne pripojené. Ak sa LED pri tomto odpore rozsvieti, potom je možné odpor odstrániť a vykonať ďalšie úpravy.

Boris Aladyškin