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ENCICLOPÉDIA DE RÁDIO ELETRÔNICA E ENGENHARIA ELÉTRICA Iluminação de descarga de gás - alimentada por bateria. Enciclopédia de rádio eletrônica e engenharia elétrica
Enciclopédia de eletrônica de rádio e engenharia elétrica / iluminação Durante as viagens rodoviárias, a vida em tendas, os conversores para lâmpadas de descarga de gás provaram-se bem. A iluminação da bateria é uma coisa muito cara. É muito mais barato usar uma bateria de carro como fonte de energia. Lâmpadas incandescentes de 10 ou 15 watts são praticamente suficientes para iluminar o interior da barraca. Ao mesmo tempo, com a mesma energia, o fluxo luminoso de uma lâmpada de descarga de gás é significativamente maior, pois sua eficiência é muito maior que a de uma lâmpada incandescente tradicional. Além disso, uma vantagem adicional da lâmpada de descarga é que a fonte de luz não é um ponto, portanto a iluminação será mais uniforme. Eu dou uma descrição de dois conversores para lâmpadas de descarga de gás; ambos requerem uma tensão de alimentação de 12V. O primeiro é usado para lâmpadas de 6W e o segundo para lâmpadas de 18W.
Conversor para lâmpadas de descarga de gás 6 W. Seu diagrama esquemático é mostrado na Fig.1. O capacitor C1 é carregado através dos resistores P1 e R1. Quando a tensão no capacitor atinge cerca de 0,6 V, o transistor T1 abre. A corrente de coletor que aparece cria um campo magnético usando o enrolamento n1. Sob a influência de mudanças no fluxo magnético no enrolamento n2, uma tensão é induzida, que é adicionada à tensão disponível no capacitor C1. O fluxo do processo é assegurado pela ligação adequada do início e fim do enrolamento n2. Com o aumento da corrente de base, o transistor T1 está em estado de saturação; o aumento na corrente do coletor pára. Ao mesmo tempo, o crescimento do fluxo magnético no núcleo do transformador é interrompido. Uma vez que o fluxo magnético para de mudar, nenhuma tensão induzida ocorre. A corrente de base do transistor T1 cai drasticamente. Como resultado, a corrente de coletor também diminui. Assim que o fluxo magnético começa a diminuir, a tensão induzida nas extremidades do enrolamento de realimentação muda de polaridade, de modo que é subtraída da tensão no capacitor C1. O transistor T1 desliga. Devido à presença de feedback positivo, os processos de abertura e fechamento são muito rápidos. O processo descrito é repetido periodicamente. A frequência de oscilação depende da resistência do potenciômetro P1. Quanto menor a resistência, maior a corrente de carga e, portanto, maior a frequência de oscilação. O valor de resistência R2 determina a corrente de base do transistor T1. Com esta resistência, a eficiência do gerador de bloqueio pode ser ajustada para o valor ideal. A forma de onda no coletor do transistor é mostrada esquematicamente na Fig.2.
O transformador Tr é enrolado em um núcleo de ferrite. No protótipo do dispositivo, foi utilizado um núcleo de pote (segmento) com diâmetro de 26 mm, A.L=630, Siemens. Neste caso, a frequência de oscilação para as lâmpadas de descarga de gás utilizadas foi de 40 kHz. A sequência de enrolamentos dos enrolamentos do transformador é mostrada na Fig.3. O enrolamento n2 fornece a tensão de "ignição" para a lâmpada de descarga. A capacitância do capacitor CXNUMX determina a quantidade de corrente que flui na lâmpada. Quanto maior essa capacitância, menor a capacitância XC e, consequentemente, maior a corrente que flui na lâmpada. À medida que a corrente aumenta, a quantidade de fluxo luminoso emitido pela lâmpada também aumenta.
Uma lâmpada de descarga é essencialmente um tubo de descarga cheio de gás. Uma descarga de gás de baixa pressão ocorre nele. A radiação UV é convertida em luz visível usando um pó luminescente depositado nas paredes da lâmpada. As vantagens das lâmpadas de descarga a gás são que sua vida útil é muito maior que a das lâmpadas incandescentes e, para o mesmo consumo de energia, a quantidade de luz emitida (fluxo luminoso) das lâmpadas fluorescentes também é muito maior. Com relação ao funcionamento dessas lâmpadas, deve-se prestar atenção ao seguinte. Para iniciar uma descarga, é necessária a chamada tensão de ignição. Após a ignição da descarga, à medida que a corrente aumenta, é necessário reduzir a quantidade de tensão aplicada aos terminais da lâmpada. Quando a lâmpada está operando em uma rede convencional, esta tarefa é realizada por um indutor conectado em série com ela. No nosso caso, isso é fornecido por um gerador de bloqueio. Existem muitas possibilidades para iniciar uma lâmpada. A essência do método de "partida a frio" é que, no momento da conexão, 5 ... 10 vezes mais tensão é aplicada à lâmpada. Depois que a lâmpada é acesa, a tensão normal de “queima” é aplicada a ela. O segundo, muito mais confiável, é o método de "ignição a quente". Neste caso, os filamentos localizados nas extremidades da lâmpada de descarga de gás são aquecidos; então, no momento em que são desligadas, um pulso de tensão é aplicado à lâmpada, que a acende. O tempo de atraso é fornecido por uma lâmpada especial de descarga incandescente (starter), que é usada ao usar lâmpadas na rede elétrica. A desvantagem deste método é que a vida útil da lâmpada é reduzida. Outro ponto significativo é que a longa incandescência dos filamentos da lâmpada reduz significativamente a eficiência do conversor. Todos esses pontos são levados em consideração na unidade de ignição do transistor. No momento da ligação, o capacitor eletrolítico C3 descarregado forma uma espécie de curto-circuito. Este capacitor começa a carregar através do resistor R4 e da junção base-emissor do transistor T2. A corrente de coletor que surgiu sob a influência da corrente de base leva à operação do relé J. Os contatos do relé fecham os eletrodos da lâmpada de descarga e aquecem. Assim que o capacitor C3 é carregado, a corrente de base do transistor T2 desaparece. O relé abre; um pico de tensão que ocorre no enrolamento PZ acende a lâmpada. O resistor R3 contribui para o fechamento completo do transistor T2. O diodo D1 protege o transistor T2 de picos de tensão indutivos que ocorrem quando o relé é desligado.
Este conversor é protegido contra conexão de bateria com polaridade reversa. Quando a polaridade é invertida, o diodo D3 abre e o fusível Bi queima.
A placa de circuito impresso do conversor para lâmpadas de descarga de gás 6 W é mostrada na Fig. 4; o layout das peças nele é mostrado na Fig.5. Aqueles trilhos por onde passa uma grande corrente devem ter uma largura aumentada e ser bem estanhados. Para melhorar a dissipação de calor, uma fina camada de graxa de silicone é aplicada entre o radiador (Fig. 6) e o transistor de comutação T1. No protótipo foi utilizado um relé reed com resistência de enrolamento de 1 kOhm para uma tensão de operação de 12 V (tipo MGR04-A3). Naturalmente, outros relés com parâmetros semelhantes podem ser usados aqui. É verdade que, devido a um arranjo diferente de pinos, será necessário modificar um pouco a placa de circuito impresso. Para evitar possíveis avarias, os fios dos enrolamentos do transformador são isolados com tubos finos de plástico.
Os parâmetros do transformador são fornecidos na Tabela 1. O núcleo em forma de pote é aparafusado à placa com um parafuso de cobre ou alumínio. Uma junta de borracha é colocada entre o núcleo e a placa de circuito impresso - o núcleo será elástico e não rachará. Tabela 1
O conversor para lâmpadas de descarga de gás pode ser colocado em uma caixa de plástico. Para evitar conectar o conversor na polaridade errada, é aconselhável instalar um conector de isqueiro na extremidade do cabo de alimentação.
A configuração do dispositivo é muito simples. O conversor montado é fornecido com uma tensão de alimentação de 12 V de uma fonte de alimentação ou de uma bateria de carro. A corrente consumida é medida, e usando o potenciômetro P1 seu valor é ajustado igual a 200 ... 220 mA. Neste caso, a intensidade luminosa da lâmpada de descarga de gás será bastante significativa. O funcionamento do conversor foi testado com diferentes tipos de lâmpadas; em todos os casos funcionou bem. É necessário garantir que a tensão da bateria esteja na faixa de 10 ... 14 V; a lâmpada acende de forma confiável e seu fluxo luminoso não muda.
Conversor para lâmpadas de descarga de gás 18 W. Seu circuito é mostrado na Fig. 7, e é completamente igual ao circuito da Fig. 1; apenas os tipos e classificações das peças diferem. Naturalmente, o princípio de operação é o mesmo para eles. Como é utilizada uma lâmpada de 18W, o transistor chaveador deve ser mais potente; o núcleo em forma de pote do transformador também é grande. A sequência de enrolamentos do transformador é mostrada esquematicamente na Fig. 8; o número de voltas dos enrolamentos e o diâmetro do fio são dados na Tabela 2. O aumento do núcleo de ferrite levou à necessidade de modificação da placa de circuito impresso. A placa de circuito impresso do conversor para lâmpadas de descarga de gás 18 W é mostrada na Fig. 9, e o layout das peças é mostrado na Fig. 10. Os filamentos da lâmpada de descarga de gás de 18 W têm uma grande área e, portanto, é necessário mais tempo para uma ignição confiável, pelo que o resistor R4 tem uma resistência maior.
O conversor para lâmpadas de 18W é configurado da mesma forma que para lâmpadas de 6W. O potenciômetro P1 ajusta a corrente para 1,1 ... 1,3 A. Nesse caso, a frequência de oscilação do conversor é aproximadamente igual a 10 kHz e a lâmpada tem uma saída de luz significativa. Com esta configuração e uma tensão de alimentação na faixa de 10 ... 14 V, a lâmpada acende de forma confiável e o fluxo luminoso é quase uniforme. Este conversor foi testado com vários tipos de lâmpadas e funcionou bem com todos.
Tabela 2
Rediotechnika Evkonyve 2000, tradução de A. Belsky; Publicação: radioradar.net
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