Stabilizacja napięcia reflektorów świateł mijania

W ostatnich latach kierowcy zaczęli wyposażać swoje samochody w światła do jazdy dziennej. Chociaż przepisy dopuszczają stosowanie standardowych świateł (przeciwmgielnych, przednich itp.), wiele osób woli wykonywać diody LED jako oddzielne jednostki. A niektórzy kierowcy muszą się liczyć z tym, że diody LED, z których zbudowane są światła, psują się przed upływem roku. Nikt nie znalazł przyczyny tak krótkiego okresu eksploatacji. Być może wynika to z jakości diod LED nieznanych producentów, albo z tego, że producenci znacznie zawyżają żywotność półprzewodników, a może chodzi o brak chłodzenia.

Istnieje jednak silne przekonanie, że diody LED ulegają uszkodzeniu z powodu niestabilnego napięcia w samochodzie lub z powodu krótkotrwałych skoków napięcia w obwodzie zasilającym, których amplituda sięga kilkudziesięciu woltów. Problem ten można rozwiązać, instalując regulator napięcia zasilający diody LED w samochodzie.

Ile woltów powinien mieć regulator napięcia

Jeżeli stabilizator dla LEDS Jeśli urządzenie jest używane z lampami przemysłowymi, jego napięcie wyjściowe musi być równe napięciu zasilania oznaczonemu na obudowie urządzenia. W większości przypadków jest to napięcie 12 V. W przypadku systemu domowej roboty należy rozważyć jego schemat.

Obwód latarni wykonany z łańcucha stabilizatorów.

Zwykle składa się z w serii od 2 do 4 diod LED połączonych szeregowo i rezystora gaszącego. Aby dioda LED działała prawidłowo, musi być na niej napięcie znamionowe. Na przykład w przypadku diody ARPL-Star-3W-BCB spadek napięcia wynosi 3,6 V. W przypadku łańcucha trzech elementów należy zapewnić napięcie 3,6*3=10,8 V. Kolejny niewielki spadek napięcia powinien wystąpić na stateczniku (jego wartość jest określona w obliczeniach, 1...2 V). Łącznie daje to napięcie około 12 V.

Jakie regulatory napięcia są dostępne dla diod LED

Najprostsze i najtańsze stabilizatory są typu liniowego. Rozdzielają one napięcie sieciowe między regulator (tranzystor) a obciążenie.

Zasada działania liniowego regulatora napięcia.

Jeśli napięcie wejściowe zmniejszy się lub prąd obciążenia wzrośnie, tranzystor otwiera się i napięcie na obciążeniu wzrasta. Jeśli napięcie wejściowe wzrasta lub prąd obciążenia maleje, regulator nieznacznie zamyka element mocy i napięcie obciążenia maleje. W ten sposób uzyskuje się stabilność. Zalety takich regulatorów są następujące:

• prostota;
• niskie koszty;
• Istnieje możliwość zakupu w wersji zintegrowanej na stałe napięcie.

Wadą jest duża strata mocy spowodowana rozpraszaniem na elemencie regulacyjnym (dlatego wymagany jest skuteczny radiator) oraz konieczność znacznego przekroczenia napięcia wejściowego przez napięcie wyjściowe.

Stabilizatory pulsacyjne są pozbawione tych wad, rozprowadzają energię w czasie, ale ich problemem jest złożoność wykonania. Do ich samodzielnego montażu potrzebna jest pewna wiedza i umiejętności.

Jak wybrać właściwą

Aby wybrać urządzenie produkowane przemysłowo, należy określić następujące parametry

• napięcie wyjściowe;
• prąd roboczy;
• Minimalne napięcie wejściowe (maksymalne napięcie wynosi zwykle kilkadziesiąt woltów, napięcie to nie jest dostępne w sieci zasilającej samochodu).

Sposób wybierania napięcia wyjściowego został opisany powyżej. Prąd roboczy musi przekraczać prąd pobierany przez latarnie (lub latarnie, jeśli stabilizator jest umieszczony na każdym urządzeniu osobno) z zapasem. Temu ostatniemu parametrowi poświęca się niewiele uwagi, a może on mieć decydujący wpływ na działanie całego systemu.

Przeczytaj także: Jak dobrać światła pozycyjne do samochodu, aby nie narazić się na mandat

Zapoznanie się z popularnymi układami regulatorów napięcia

Pierwszą rzeczą, którą należy zrobić, jest wybór obwodu urządzenia. W globalnej sieci jest wiele zaleceń dotyczących budowania takich bloków na scalonych regulatorach liniowych 7812 (KR142EN8B).

Schemat ideowy regulatora 7812 z Internetu (oczywisty błąd - napięcie wejściowe powinno wynosić co najmniej 14,5 V).

Ci, którzy publikują takie schematy, zwracają uwagę na ich prostotę i brak konieczności dostosowania, zapominając zupełnie o jednym problemie. Aby taki regulator działał poprawnie, musi na niego spaść co najmniej 2,5 V - jest to napisane w każdej karcie katalogowej. Po prostu, aby zapewnić skuteczną stabilizację wyjścia, napięcie wejściowe musi wynosić co najmniej 14,5 V. W samochodzie z dobrym alternatorem takie napięcie nie powinno występować, a przy niższej wartości nie ma sensu stosować takiego układu. Jako kompromis można zastosować stabilizator dziewięciowoltowy (LM7809), którego działanie rozpocznie się przy napięciu 11,5 V na wejściu, ale jasność świateł spadnie. Zgodnie z normą GOST minimalne natężenie światła powinno wynosić 400 cd i nikt nie powinien schodzić poniżej tego limitu..

Zalecenia dotyczące umieszczenia diody na wejściu wyglądają jeszcze bardziej nierozsądnie.

Schemat z sieci to układ scalony 7812 z diodą na wejściu.

Jego przeznaczenie jest raczej wątpliwe - w przypadku stabilnego montażu nie ma potrzeby zabezpieczania obwodu przed odwrotną polaryzacją. Jednak krzemowe złącze p-n obniży napięcie o dodatkowe 0,6 V, a do normalnej pracy potrzebne jest co najmniej 15 V.

Obwody z 12-woltowym układem scalonym (z diodą lub bez niej) są przydatne tylko do odcinania skoków wysokiego napięcia w szynie +12 V (jeśli rzeczywiście występują). Mogą one więc służyć jako swego rodzaju "bariera Zenera", ale taką barierę można wykonać w znacznie prostszy sposób. Konieczne jest podłączenie równolegle do łańcucha diod LED stabilizatora Ust, nieco wyższego niż napięcie robocze. W trybie normalnym jego rezystancja jest wysoka, nie wpływa więc na działanie oprawy. Jeśli napięcie stabilizacyjne zostanie przekroczone (np. 15 V), nastąpi otwarcie i "odcięcie" nadmiaru.

Podłączenie stabilizatora równolegle do latarni.

Działają nieco lepsze regulatory z układami LDO (low drop out). Wyglądają one podobnie do zwykłych regulatorów liniowych, ale do prawidłowego działania wymagają spadku napięcia tylko o 1,2 V, a efektywna stabilizacja zaczyna się już przy napięciu 13,2 V. Jest to rozwiązanie lepsze, ale nadal niewystarczające do normalnej pracy. LM1084 i LM1085 są odpowiednie do tego układu, ale schemat połączeń jest nieco bardziej skomplikowany.

Schemat połączeń układu LDO LM1084.

Rezystancja rezystora R1 musi wynosić 240 omów, a rezystora R2 - 2,2 kohm, aby wytworzyć napięcie wyjściowe 12 V. Istnieje zasadnicza przeszkoda dla dalszego zaniku napięcia - regulator jest zbudowany na tranzystorze bipolarnym, a na jego złączach emiter i kolektor musi spadać napięcie co najmniej 1,2 V. Można to łatwo obejść, stosując tranzystor polowy jako element sterujący. Układy scalone oparte na tej zasadzie są trudne do znalezienia, jeszcze trudniejsze do dopasowania i droższe. Z drugiej strony, nawet radioamator o przeciętnych umiejętnościach powinien być w stanie wykonać urządzenie oparte na elementach dyskretnych.

Schemat regulatora liniowego na tranzystorze polowym dużej mocy.

Wartości elementów:

• R1 - 68 kOhm;
• R2 - 10 kOhm;
• R3 - 1 kOhm;
• R4,R5 - 4,7 kOhm;
• R6 - 25 kOhm;
• VD1 - BZX84C6V2L;
• VT1 - AO3401;
• VT2,VT3 - 2N5550.

Napięcie wyjściowe jest zależne od stosunku R5/R6. Przy podanych wartościach znamionowych napięcie wyjściowe będzie wynosić 12 V, a wejściowe nie więcej niż 12,5 V. Jest to znacząca poprawa. Jednak zasadniczy skok można uzyskać tylko dzięki zastosowaniu zasilacza impulsowego. Taki konwerter step-up może być zbudowany na bazie układu XL6009.

Układ step-up oparty na XL6009.

Taki stabilizator można zamówić w formie opakowanej w popularnych marketach internetowych. Jest jednak pewien problem - producenci z oszczędności często instalują elementy zaprojektowane dla prądu o natężeniu nie większym niż 1 A (chociaż układ scalony jest w stanie dostarczyć prąd o natężeniu do 3 A). Można też na przykład nie zamontować wejściowych lub wyjściowych kondensatorów tlenkowych. Nawet wspomniana w karcie katalogowej dioda Schottky'ego N5824 nagrzewa się, gdy natężenie prądu przekracza 1,5 A. Zamiast tego należy użyć diody o większej mocy, np. SR560. Wszystkie te wymiany i uproszczenia prowadzą do przegrzewania się płytki i jej awarii.

Na filmie pokazano przykład montażu regulatora napięcia 12 V.

Uwagi dotyczące wytwarzania

Do wykonania wybranego układu potrzebne będą elementy elektroniczne. Można je kupić w specjalistycznych sklepach lub w Internecie. Do zintegrowanego regulatora sieciowego nie jest potrzebna obudowa, ale należy zadbać o radiator. Do wykonania linijki z elementami dyskretnymi potrzebny jest również radiator. Bardziej złożone urządzenia muszą być montowane na płytkach drukowanych. Osoby dysponujące domową technologią są w stanie samodzielnie zaprojektować i wytrawić płytkę drukowaną. Dla innych lepszym rozwiązaniem jest użycie deski do krojenia chleba - należy odciąć wymagany fragment i na nim zmontować elementy.

Montaż na płytce drukowanej.

Należy także wybrać lub zmontować obudowę, zwracając uwagę na odprowadzanie ciepła. Owijanie płytki folią termokurczliwą nie jest najlepszym rozwiązaniem w tym przypadku. Potrzebna będzie także lutownica z kompletem materiałów eksploatacyjnych.

Trudno jest podać ogólne instrukcje wykonania - wszystko zależy od wybranego obwodu i preferowanej technologii. Można jednak udzielić kilku wskazówek osobom, które nie mają dużego doświadczenia w tworzeniu urządzeń elektronicznych:

• Wszystkie połączenia powinny być starannie zlutowane (uważając, aby nie przegrzać elementów i przewodów w izolacji) - w warunkach eksploatacji będą występować wstrząsy i wahania temperatury, a zła jakość lutowania od razu da o sobie znać;
• Obudowa musi być tak zaprojektowana, aby do środka nie dostawała się woda ani brud - jeśli urządzenie jest zamontowane pod maską, substancje te w zupełności wystarczą;
• jeśli obudowa nie jest używana, punkty lutownicze powinny być starannie odizolowane - z tego samego powodu;
• Po zmontowaniu i sprawdzeniu działania nie jest konieczne lakierowanie płytki od strony lutu i wysuszenie jej.

Tylko staranne podejście do produkcji może zagwarantować przynajmniej pewną trwałość domowego urządzenia w trudnych warunkach.

Czytaj także

ZRÓB TO SAM

 

Montaż na świetlikach bocznych

Stabilizator, bez względu na to, w jakim układzie jest montowany, jest instalowany w szczelinie przewodu od wyłącznika lub sterownik do świateł do jazdy dziennej. Zrób to w dowolnym, dogodnym miejscu. Jeśli regulator ma moc wystarczającą do obsługi dwóch lamp, można go podłączyć do linii zasilającej obie lampy, aż do punktu podziału. Jeśli nie, do każdej lampy LED będą potrzebne dwa urządzenia.

Podłączanie urządzenia stabilizującego.

Należy pamiętać o połączeniu przewodu minusowego z przewodem wspólnym pojazdu. Innym często pojawiającym się problemem jest instalacja radiatora regulatora sieciowego. Istnieje pomysł, aby wykorzystać karoserię samochodu jako element chłodzący. Jego powierzchnia jest duża, dzięki czemu doskonale odprowadza ciepło. Pod warunkiem, że zapewniony jest dobry kontakt termiczny między powierzchnią chipa a powierzchnią korpusu. Będzie to wymagało co najmniej usunięcia powłoki lakierniczej w miejscu montażu oraz wywiercenia otworu na śrubę mocującą. W tym obszarze szybko utworzy się plama korozji. Dlatego nie jest to dobry pomysł. Lepiej zrobić mały, oddzielny radiator z kawałka blachy aluminiowej.

Film: Podłączenie i testowanie stabilizatorów L7812CV i LM317T do świateł do jazdy dziennej LED w samochodzie VAZ-2106.

Kwestia stosowania stabilizatora w światłach do jazdy dziennej nie jest tak prosta, jak się wydaje na pierwszy rzut oka. Podjęcie decyzji o jego zastosowaniu i wybór metody instalacji wymaga pewnego przygotowania technicznego. W dokonaniu tego wyboru pomogą materiały poglądowe.