Jak zbudowana jest pochodnia

Palnik jest niezastąpionym narzędziem w domu i w przemyśle. Wszędzie tam, gdzie brakuje światła, pomoże ono w wykonaniu pracy, znalezieniu usterki, zlokalizowaniu spadającego lub przewróconego przedmiotu. Aby naprawić uszkodzoną latarnię lub zmodernizować ją, należy znać jej schemat elektryczny.

Jak działa latarka ręczna

Budowa latarki ręcznej nie jest skomplikowana. Składa się z komory baterii oraz komory z nadajnikiem i reflektorem, a także wyłącznika zasilania.

Skład latarki ręcznej.

Zawartość ta nie zmieniła się od czasu wynalezienia kieszonkowej latarki elektrycznej, choć baza komponentów uległa drastycznej zmianie.

Schemat ideowy prostej latarki

Schemat obwodu elektrycznego prostej lampy kieszonkowej składa się z zaledwie trzech elementów:

• baterię (lub kilka);
• wyłącznik zasilania;
• Żarówka wolframowa.

Schematyczny rysunek latarki z żarówką.

Schemat ideowy latarki LED

We współczesnych warunkach żarówki żarowe są intensywnie wypierane przez diody LED. Nie wytrzymały one konkurencji ze względu na niższą sprawność i krótszy okres eksploatacji. W przenośnych, ręcznych oprawach oświetleniowych szeroko stosowane są również półprzewodnikowe elementy emitujące światło. Jednak zwykła wymiana żarówki na diodę LED (lub matrycę diod LED) nie wystarczy. Potrzebne jest urządzenie, które ogranicza prąd przepływający przez elementy półprzewodnikowe. Jest to tzw. kierowca i jest to elektroniczny regulator prądu.

Schemat lampy kieszonkowej na matrycy LED.

Wadą tego układu jest mała naprawialność takiej latarki - do odtworzenia układu elektronicznego potrzebny jest wykwalifikowany technik i odpowiedni sprzęt laboratoryjny.

Schemat latarki matrycowej LED z rezystorem jako sterownikiem.

Kierowcą może być zwykły rezystorco spowoduje ograniczenie prądu i zgaśnięcie nadmiaru napięcia. Jednak spora część mocy zostanie zmarnowana na rezystor. W przypadku latarni zasilanej z sieci elektrycznej fakt ten nie ma znaczenia, ale w przypadku latarni zasilanej bateriami lub akumulatorami wada ta może być krytyczna.

Ważne! W konstrukcji latarni LED dodano jeszcze jeden element - radiator. Chociaż promieniowanie diod LED nie jest zasadniczo związane z ogrzewaniem, to jednak nie można obejść prawa Joule'a-Lenza. Gdy prąd przepływa przez elementy promieniujące, wytwarza się ciepło. Nieprzestrzeganie tego zalecenia spowoduje przegrzanie diod LED, co znacznie skróci ich żywotność.

Czytaj także

Ręcznie wykonana pochodnia

 

Schematyczny rysunek reflektora

Popularnym modelem latarki LED jest latarka czołowa. Taka latarka umożliwia całkowite uwolnienie rąk i skierowanie wiązki światła w żądane miejsce poprzez obrócenie głowy: podążanie za wzrokiem. Jest to wygodne podczas naprawy samochodu, spacerów w zaciemnionych miejscach itp.

Schemat takiej oprawy jest zbudowany zgodnie z następującą zasadą:

• obwód sterujący (odpowiedzialny za przełączanie trybów);
• wzmacniacz buforowy;
• przełącznik tranzystorowy do włączania diody LED.

Jednym z wariantów takiego urządzenia jest wersja, w której jednostka sterująca wykonana jest na standardowym mikrokontrolerze (np. ATtiny85), z programem sterującym trybem pracy emitera, wzmacniaczem pośredniczącym jest wzmacniacz operacyjny OPA335, a jako przełącznik zastosowano tranzystor polowy IRLR2905.

Układ oparty na mikrokontrolerze do kieszonkowej latarki LED.

Układ ten jest niedrogi i niezawodny, ale ma wadę technologiczną: przed instalacją należy zaprogramować sterownik. Dlatego w produkcji masowej jako jednostka sterująca wykorzystywany jest specjalizowany układ scalony FM2819 (na obudowie może być umieszczona skrócona nazwa 819L). Układ ten może włączać i wyłączać element emitujący światło i jest zaprogramowany na cztery tryby:

• maksymalna jasność;
• średnia jasność;
• jasność minimalna;
• światło stroboskopowe (światło migające).

Tryby są przełączane cyklicznie przez krótkie naciśnięcie przycisku. Długie naciśnięcie przycisku przełącza lampę w tryb SOS. Nie ma możliwości zmiany programu (przynajmniej karta katalogowa nie wspomina o takiej możliwości). Urządzenie nie wymaga żadnego wzmacniacza pośredniego, ale nie jest możliwe podłączenie bardzo mocnych diod LED bezpośrednio do wyjścia - istnieje ograniczenie obciążenia (i zabezpieczenie przed jego przekroczeniem).

Schemat ideowy kieszonkowej latarki LED na specjalizowanym układzie scalonym.

Dlatego elementy o dużej mocy są połączone za pomocą przełącznika. W większości przypadków jest to tranzystor polowy, który umożliwia ciągłą pracę z dużym prądem w obwodzie drenu, taki jak FDS9435A firmy Fairchild lub podobny, który można wybrać na podstawie parametrów podanych w tabeli specyfikacji FDS9435A.

Obwód latarki sprowadza się do dwóch elementów aktywnych oraz zespołu kilku kondensatorów i rezystorów (plus ogniwa baterii i matryca diody LEDoczywiście).

Czytaj także

Opis i ocena reflektorów

 

Schemat latarki akumulatorowej ładowanej z sieci 220V

Wygodniej i oszczędniej jest zasilać latarkę nie z baterii, lecz z akumulatorków, które można ładować. Jeszcze wygodniej jest mieć latarkę, w której ogniwa można ładować bez wyjmowania ich z obudowy. Wystarczy podłączyć latarkę do jednofazowej sieci zasilającej 220 V.

Schemat latarki LED z ładowaniem jednofazowym 220 V.

W tym przypadku do konwencjonalnego obwodu zostały dodane elementy:

• prostownik półfalowy na diodach VD1, VD2 (może być również połączony w obwód mostkowy);
• Kondensator balastowy do tłumienia nadmiernego napięcia C1 z rezystancją rozładowczą R1;
• rezystor R2, aby ograniczyć prąd ładowania akumulatora;
• Łańcuch R4VD5 wskazuje podłączenie do sieci zasilającej.

Ważne! Takie układy beztransformatorowe mają istotną wadę. W razie przypadkowego dotknięcia dowolnego punktu obwodu istnieje ryzyko znalezienia się pod napięciem. Z drugiej strony, zastosowanie transformatora obniżającego napięcie sieciowe spowoduje znaczne zwiększenie masy i wymiarów urządzenia.

Dlatego ten program jest coraz rzadszy. Zewnętrzne zasilacze o niskim napięciu wyjściowym (w tym ładowanie z urządzenia kompatybilnego z USB) służą do ładowania akumulatorów bez ich wyjmowania.

Ulepszanie pochodni

Po dokładnej analizie schematu latarki z poprzedniego rozdziału widać, że dioda VD5 jest zawsze włączona, gdy jest podłączona do napięcia 220 V. Jego blask jest niezależny od stanu naładowania, a nawet obecności baterii. Aby wyeliminować tę wadę, obwód sygnalizacyjny powinien być włączony w obwód ładowania akumulatora. W tym celu należy zamontować rezystor R5 o mocy 0,5 W, tak aby prąd o natężeniu 100 mA powodował spadek napięcia o około 3 V (około 30 omów). Obwód wskazujący należy połączyć równolegle, przestrzegając polaryzacji.

Schemat modyfikacji obwodu sygnalizacyjnego.

Wszystkie zmiany i uzupełnienia są zaznaczone niebieską linią. Po modyfikacji dioda będzie świecić tylko w przypadku prądu ładowania (przy wyłączonym zasilaniu matrycy emitera!).

Czytaj także

Najlepsze latarki

 

Kontrola funkcjonalności

Jeśli chińska latarka jest niesprawna, można spróbować znaleźć uszkodzony element i wymienić go lub Naprawa. Algorytm wyszukiwania jest przedstawiony na przykładzie latarki zasilanej z sieci.

Schemat ideowy do sprawdzenia, czy latarnia działa.

1. Jeśli latarnia nie świeci, a wskaźnik nie zapala się po podłączeniu jej do prądu, należy sprawdzić, czy do obwodu doprowadzone jest napięcie 220 V. W tym celu należy zmierzyć napięcie prądu zmiennego w punkcie 1. Jeśli nie ma napięcia, należy sprawdzić przewód zasilający i złącze.
2. Jeśli wszystko jest w porządku, dioda LED powinna się świecić. Jeśli tak nie jest, należy sprawdzić jej obwód, a także diodę VD2 pod kątem zwarcia.
3. Następnie należy wyjąć baterie i sprawdzić napięcie stałe w punkcie 2 - powinno być ono w przybliżeniu równe napięciu baterii. Jeśli nie, sprawdź, czy diody VD1 i VD2 są w porządku.
4. Jeśli wszystko jest w porządku, prawdopodobnie baterie są uszkodzone. Sprawdź napięcie akumulatora.
5. Jeśli tak nie jest, wyłącznik należy sprawdzić za pomocą testera w trybie testu dźwiękowego (przy odłączonym urządzeniu od sieci elektrycznej i odłączonych bateriach!).
6. Jeśli i tu wszystko jest w porządku, wina leży po stronie sterownika lub matrycy LED.

Przy odrobinie wiedzy z zakresu elektrotechniki nietrudno jest zmodernizować lub naprawić latarkę ręczną. Najważniejsze jest zrozumienie konstrukcji.