Ogranicznik prądu impulsowego do żarowych lamp samochodowych. Ogranicznik prądu rozruchowego, gdy żarówka jest włączona. Obwód z ręczną regulacją
Ogranicznik prądu – urządzenie mające na celu zapobieganie ewentualnemu wzrostowi prądu w obwodzie powyżej określonej wartości. Najprostszym ogranicznikiem jest zwykły bezpiecznik. Strukturalnie bezpiecznik jest topikowym ogniwem zamkniętym w izolatorze - obudowie. Jeżeli z tego czy innego powodu prąd pobierany przez obciążenie wzrasta w obwodzie, topik przepala się, a obciążenie nie jest już zasilane.
Rodzaje ograniczników
Przy wszystkich zaletach stosowania bezpiecznika ma on jedną poważną wadę - niska wydajność co w niektórych przypadkach uniemożliwia użycie. Do wad należy jednorazowość bezpiecznika - jeśli się przepali, trzeba będzie poszukać i zamontować bezpiecznik dokładnie taki sam, jak przepalony.
Ograniczniki elektroniczne
Dużo bardziej zaawansowane niż wspomniane powyżej bezpieczniki są ograniczniki elektroniczne. Konwencjonalnie takie urządzenia można podzielić na dwa typy:
- automatyczne odzyskiwanie po wyeliminowaniu usterki;
- ręcznie przywrócony. Przykładowo: w obwodzie ogranicznika znajduje się przycisk, którego naciśnięcie powoduje jego ponowne uruchomienie.
Osobno warto wspomnieć o tzw. urządzeniach ochrony biernej. Urządzenia tego typu przeznaczone są do sygnalizacji świetlnej i/lub dźwiękowej sytuacji przekroczenia dopuszczalnego prądu w obciążeniu. Większość tych schematów alarmy są stosowane w połączeniu z ogranicznikami elektronicznymi.
Najprostszy obwód tranzystora polowego
Najprostszym rozwiązaniem, gdy konieczne jest ograniczenie prądu stałego w obciążeniu, jest zastosowanie obwodu FET. Schemat ideowy tego urządzenia pokazano na ryc. 1:
Ryż. 1 - Obwód FET
Prąd obciążenia przy zastosowaniu obwodu pokazanego na rys. 1 nie może być większy niż początkowy prąd drenu zastosowanego tranzystora. Dlatego zakres graniczny zależy bezpośrednio od rodzaju tranzystora. Na przykład w przypadku korzystania z domowego tranzystora KP302 ograniczenie będzie wynosić 30-50 mA.
Główną wadą opisanego powyżej schematu jest trudność zmiany limitów. W bardziej zaawansowanych urządzeniach, aby wyeliminować tę wadę, stosuje się dodatkowy element pełniący funkcje czujnika. Z reguły taki czujnik jest mocnym rezystorem, który jest połączony szeregowo z obciążeniem. W momencie, gdy spadek napięcia na rezystorze osiągnie określoną wartość, prąd zostanie automatycznie ograniczony. Schemat takiego urządzenia pokazano na rysunku 2.
Ryż. 2 - Schemat na tranzystorach bipolarnych
Jak widać, obwód opiera się na dwóch tranzystorach bipolarnych o strukturze n - p - n. Jako czujnik zastosowano rezystor R3 o rezystancji 3,6 oma.
Zasada działania urządzenia jest następująca: napięcie ze źródła jest dostarczane do rezystora R 1, a przez niego do podstawy tranzystora VT 1. Tranzystor otwiera się i dostarczana jest większość napięcia ze źródła do wyjścia urządzenia. W tym przypadku tranzystor VT 2 jest w stanie zamkniętym. W momencie, gdy spadek napięcia na czujniku (rezystor R 3) osiągnie próg otwarcia tranzystora VT 2, otworzy się, a tranzystor VT 1, przeciwnie, zacznie się zamykać, ograniczając w ten sposób prąd na wyjście urządzenia. Dioda HL 1 sygnalizuje pracę ogranicznika.
Próg reakcji zależy od rezystancji rezystora R 3 i napięcia otwarcia tranzystora VT 2. Dla opisywanego obwodu próg graniczny wynosi: 0,7 V / 3,6 oma = 0,19 A.
Obwód z ręczną regulacją
W niektórych przypadkach wymagane jest urządzenie z możliwością ręcznej zmiany wartości granicznej prądu w obciążeniu, np. gdy chodzi o konieczność ładowania akumulatorów samochodowych. Schemat regulowanego urządzenia pokazano na rysunku 3.
Ryż. 3 - Schemat z regulacją limitu prądu
Dane techniczne urządzenia:
- napięcie wejściowe - do 40 V;
- napięcie wyjściowe - do 32 V;
- zakres ograniczenia prądu - 0,01 ... 3 A.
Główną cechą obwodu jest możliwość zarówno zmiany wielkości ograniczenia prądu w obciążeniu, jak i możliwość regulacji napięcia wyjściowego. Ograniczenie prądu ustala się za pomocą rezystora zmiennego R 5, a napięcie wyjściowe ustala się za pomocą rezystora zmiennego R 6. Zakres ograniczenia prądu określa rezystancja czujnika prądu - rezystor R2.
Projektując takie urządzenie warto pamiętać, że na VT 4 przeznaczono dość dużo mocy, dlatego aby wyeliminować możliwość przegrzania elementu i awarii, należy go zainstalować na grzejniku. Należy również pamiętać, że rezystory zmienne R 5 i R 6 muszą mieć liniową zależność regulacji, aby zapewnić wygodniejsze korzystanie z urządzenia. Możliwe analogi używanych części:
- Tranzystory KT815 - VD139;
- Tranzystor KT814 - VD140;
- Tranzystor KT803 - 2N5067.
Zamiast wniosków
Nie można argumentować, że ta czy inna metoda ograniczania prądu jest lepsza lub gorsza. Każdy ma swoje zalety i wady. Co więcej, użycie każdego z nich jest w konkretnym przypadku wskazane lub całkowicie niedopuszczalne. Na przykład zastosowanie bezpiecznika w obwodzie wyjściowym zasilacza impulsowego jest w większości niepraktyczne, ponieważ bezpiecznik jako element ochronny ma niewystarczającą prędkość. Mówiąc prościej, bezpiecznik może się przepalić, gdy elementy mocy zasilacza staną się bezużyteczne z powodu przeciążenia.
Ogólnie rzecz biorąc, wyboru na korzyść tego lub innego ogranicznika należy dokonać, biorąc pod uwagę obwody, a czasami cechy konstrukcyjne źródła napięcia wejściowego i cechy obciążenia.
Wydawałoby się to bzdurą. Rezystancja lampy jest mierzona w pełnych omach, a rezystancja akumulatora to dziesiąte i setne części oma. Połączenie szeregowe powinno prowadzić do redystrybucji napięcia: lampa ma 12 woltów, akumulator ma 2 wolty - a akumulator nie będzie ładowany. Jednak wielu ludzi nie jest na tyle mądrych, aby przewidzieć prawdziwy wynik.
Lampa żarowa (i halogenowa) działa jak barretter, mając zmienną rezystancję wewnętrzną w zależności od nagrzewania (płynącego prądu i spadającego na nią napięcia), co z kolei zmienia spadek napięcia na lampie. Dzięki temu lampa utrzymuje względnie stały prąd w obwodzie, ogranicza ten prąd, zabezpiecza obwód przed zwarciem - a mając małą rezystancję bardzo słabo kradnie napięcie z obciążenia, umożliwiając nawet naładowanie akumulatora ( prawdopodobnie wolniej).
Im większa moc lampy, tym większy prąd będzie przepuszczał. Jeśli dodać do tego możliwość równoległego montażu kilku lamp, można regulować zarówno natężenie prądu całego obwodu, jak i rezystancję wiązki lamp. A im więcej lamp - tym bardziej ekonomiczny obwód, ponieważ. całkowity opór lamp jest mniejszy i świecą mniej. Podobnie porównując świecenie lamp 21W i 55W: 55W świeci znacznie słabiej, pomimo większego płynącego prądu. A wraz ze stopniem naładowania akumulatora światło staje się coraz słabsze, a następnie całkowicie znika - rodzaj wskaźnika naładowania akumulatora: „trochę zostało”. Żadna z lamp nie powodowała oślepienia przy patrzeniu na nią.
(dodano 21.03.2016) Bateria nie jest w pełni naładowana. Kiedy prąd osiągnął minimalną wartość 1,1A, akumulator przestał się ładować (podczas gdy prąd 1,1A nadal płynie, cuda). Łączne napięcie na akumulatorze wyniosło 11,8 V. Oznacza to, że należy dodać do obwodu kolejny tranzystor, który przy napięciu 12 V na akumulatorze wyłączył lampę i bezpośrednio dostarczył prąd.
Istnieje zależność od rezystancji lampy: im mocniejsza lampa, tym niższy opór i niższy spadek napięcia na niej. Muszę później spróbować z lampą 100W. I więcej czasu na ładowanie: nagle proces wzrósł 1,5 razy w czasie.
(dodano 25.03.2016) Akumulator jest naładowany do końca (teoretyczne obliczenia empiryczne), ale: czas ładowania jest na tyle długi (kilka dni/tygodni), że dodanie z 21 dnia można uznać za prawdziwe.
(dodano 26.03.2016) Poczekaj na sprawdzenie akumulatora UPS. W końcu dokończyłem akumulator samochodowy: mieszkała z martwym słojem - a teraz opadły talerze. Być może winny jest za to prąd probierczy 15A, który został uruchomiony na 1 minutę. Może z powodu kruszących się płytek „ładowanie” długo się nie kończyło: zwarte płytki skutecznie przewodziły prąd o natężeniu 1,1A - znowu żadnych cudów: po prostu brak wiedzy.
(dodano 27.03.2016) Każdy, kto wypróbował metodę ładowania akumulatora przez żarówkę, jednomyślnie twierdzi, że po prostu zbiegła się ona z akumulatorem pod względem śmierci: lampa nie szkodzi akumulatorowi. Jest to logiczne: nie zwiększa siły prądu, ale ją ogranicza; Nie podnosi napięcia, tylko je obniża. Ponadto obniżenie napięcia umożliwia ładowanie z niestandardowych źródeł prądu, których napięcie dobierane jest w zależności od mocy lampy (im niższa moc, tym większy może być dopuszczalny nadmiar napięcia). Prawidłowe wyliczenie pozwala nawet na naładowanie akumulatora ładowarką z laptopa 19V. W moim przypadku gdy akumulator przestał przyjmować ładunek (i marnowała energię na zamknięte płytki i kipiący elektrolit), na zaciskach akumulatora przy napięciu 14,4V w źródle zasilania było 12,7V, co oznacza, że lampa 21W pobierała 1,7V.
W rezultacie, korzystając z konwencjonalnego zasilacza i żarówki, można stworzyć pełnoprawną ładowarkę do akumulatora. Ale to powód, aby sprawdzić w praktyce: w domu jest dużo adapterów, dużo lamp. Najważniejsze: podczas testu nie przegap wzrostu napięcia na zaciskach akumulatora powyżej 14,4 V, jeśli lampa nie zostanie wybrana prawidłowo.
(dodano 29.03.2016) Okazuje się, że lampy halogenowe są dość delikatne. Nie wiem jak, ale lampa 55W uległa uszkodzeniu po wciśnięciu w metalową obudowę. Co więcej, nie ma żadnych wizualnych śladów uszkodzeń - a prąd w lampie płynął po spirali. Wiem, że szkła kwarcowego nie można dotykać rękami - jednak lampy nie przepaliły się i nie uległy uszkodzeniu w inny sposób: albo napięcie jest niższe od napięcia znamionowego, albo prąd, albo czas świecenia.
(dodano 30.03.2016) Pomyślne ładowanie akumulatora UPS za pomocą żarówki o mocy 21 W. Nie mogę sprawdzić akumulatora samochodowego, ponieważ. nie ma żadnego nadającego się do użytku - ale akumulator UPS również jest kwaśny.
Tabela mocy lampy i ograniczenia prądu:
- 100W, halogen. Dla akumulatora samochodowego: prąd<3.6А, для АКБ ИБП: <3.2А - для ИБП не годится,
- 55W, halogen. Dla akumulatora samochodowego:<3А, для АКБ ИБП <2.9А - для ИБП не годится;
- 21W, żarowe. Dla akumulatora samochodowego:<1.2-1.7А, АКБ ИБП: <1А - для авто не годится;
- 10W, żarowe. Do baterii UPS<0.3А - годится для маленьких аккумуляторов?
- 5W, żarowe. Do baterii UPS<0.2А - годится для маленьких аккумуляторов?
Dane bazują na 5-letnim akumulatorze Bosch S4 019 i akumulatorze UPS APC 7Ah, rozładowanym do 6,6V. Zdecydowano się na 100 W dla akumulatora samochodowego i 21 W dla akumulatora UPS.
Lampy LED nie nadają się do tego celu.
(dodano 12.04.2016) Lampa daje gigantyczne możliwości. Przerobione
Urządzenie zmontowane według schematu pokazanego na ryc. 1, opóźnia podanie do lampy pełnego napięcia sieciowego o około 0,2 s – czas ładowania zamontowanego w niej kondensatora. To wystarczy, aby skutecznie ograniczyć prąd rozruchowy płynący przez zimną cewkę lampy. Spadek napięcia resztkowego na ograniczniku wynosi około 5 V.
Początkowo zmontowano kilka egzemplarzy ogranicznika, wykorzystując rezystory MLT-0,5, tranzystor KT940A, diodę KD105B i symulator KU208G. W przyszłości przerzuciłem się na drobne części, których typy są wskazane na schemacie i rezystory o mniejszej mocy, w tym te przeznaczone do montażu powierzchniowego. Ta wersja ogranicznika może być zamontowana na płytce drukowanej pokazanej na rys. 2. 2.
Przy mocy lampy EL1 większej niż 100 W triak MAC97 należy wymienić na mocniejszy VT137 lub VTA12-600. Jeśli taki tyrystor zostanie wyposażony w radiator, a zamiast tranzystora MJE13001 zostanie zainstalowany MJE13003, dopuszczalna moc obciążenia osiągnie 2 kW. Kondensator C1 można zwiększyć do 470 mikrofaradów.
Wszystkie produkowane limitery działają bezawaryjnie już od ponad trzech lat.
Data publikacji: 08.08.2009
Opinie czytelników
- Dmitry / 19.05.2014 - 10:16
Czy ktoś zna adres autora tego schematu ??? Tutaj by pytał jakie detale umieścić pod mocne lampy ??? A potem też się zebrałem - migotanie i utrata mocy !!! [e-mail chroniony] - satwalker / 13.02.2013 - 19:45
Zamiast jednego MJE13001 bierzemy 2 szt. i z nich budujemy tranzystor Darlingtona. Testowane z BTA06-600. Możesz zmniejszyć R4 do (47-22) kOhm. - Rafi / 02.10.2012 - 06:54
Bardzo trafne, zwięzłe, zwięzłe i na temat. WD. - Eugeniusz / 08.09.2010 - 12:06
W tym obwodzie triak otwiera się tylko na dodatniej półfali. Stąd migotanie i spadek jasności. Jak nie zmieniać wartości elementów – tej kroniki się nie pozbędziecie. Poza tym na triaku UE praktycznie nie ma impulsu, a oni (triaki) lubią, gdy jest krótki i ma strome fronty. I prawie nie ma tu zapachu frontów, a o tym decyduje napięcie i prędkość otwarcia przejścia numer-em tranzystora. Simistor nie żyje długo w takich warunkach. Schemat działa tylko w 50%, pomysł jest, ale jest rozwijany na poziomie embrionalnym. - RonW / 01.11.2009 - 21:37
Moim zdaniem problem tkwi w niskim współczynniku transmisji tranzystora - w MJE13001 jest on na poziomie 10-40 (ja zmierzyłem 20). Przy dużym R4 prąd kolektora nie jest wystarczający, aby otworzyć tyrystor (na przykład BT134). W przypadku mocniejszych może być jeszcze gorzej. KT940 ma h>25 (zmierzyłem 60-70). Albo użyj KT940, albo zmniejsz R4. - Witalij / 12.10.2009 - 20:33
Eugene, postanowiłem jeszcze bardziej dręczyć ten schemat. Użyłem BT137 i MJE13003, zmniejszyłem rezystory R2, R3, R4 10 razy, wziąłem kondensator na 2200 mikrofaradów, R1 na 1 kOhm. Migotanie zmniejszyło się zauważalnie, ale rezystory zaczęły się palić (a raczej jego część, ponieważ para miała zmiany o 1 wat). Możesz doradzić... - Witalij / 01.10.2009 - 19:01
Jeśli zamkniesz kolektor-emiter, lampa nie migocze, ale nadal próbowałem zmniejszyć wartości znamionowe: zmniejszyłem o połowę R2 i R4 - sprawdziłem we wszystkich kombinacjach, a R1 również wziął 1 i 3 kOhm. Sprawdzałem to na dwóch różnych triakach, a nawet próbowałem zamienić wnioski 1 i 2 - nie wiem, czy da się to zrobić, ale nic się nie przepaliło. Nie mam pojęcia, czego jeszcze spróbować. - Eugeniusz / 30.09.2009 - 15:32
A jak zamkniesz kolektor-emiter tranzystora to czy lampa będzie migotać?Jeśli tak to spróbuj zmniejszyć rezystor R4.Gdzieś o połowę. Możesz spróbować zmniejszyć i R2. - Witalij / 26.09.2009 - 14:46
Próbowałem złożyć obwód pod żyrandol (około 400 watów) - użyłem BT137 i BTA12-600 oraz tranzystorów MJE13003, BUT11AX, BUH515, BU2508DF, 2SC2482 i przy całej tej samej piosence - lampa świeci na pełnych obrotach, ale zauważalnie mocno migotanie!! Próbowałem zmniejszyć R1 do 1 kOhm, kondensator zajął od 220 do 1500 mikrofaradów. Próbowałem też z tymi tranzystorami MAC97 - migotania nie ma tylko jak weźmie się kt940a - i wtedy nie migocze z żadnym z siedmiostorów, ale mocy wyraźnie nie starcza na 400W. Może można zastosować jakiś radziecki tranzystor, ale o większej mocy? Na przykład kt812a lub kt828a - rozmiar będzie mi odpowiadał, ponieważ tablica zostanie ukryta bezpośrednio w żyrandolu. Co myślisz? - Witalij / 25.09.2009 - 18:23
zmontowałem obwód za pomocą kt940a i mac97 - już 3 sztuki i wszystkie działają świetnie !!! Jutro kupię nowe tranzystory, bo inaczej te okazały się martwe (wyjąłem ze statecznika przepalonej żarówki energooszczędnej, jednocześnie dowiedziałem się, że ciągle się palą :)))) i tak zrobię spróbuj z potężnymi triakami. - Eugeniusz / 18.09.2009 - 20:07
Twój triak nie otwiera się w drugiej półfali napięcia sieciowego. Spróbuj zamknąć kolektor-emiter zworką i włączyć go. Jeśli wszystko zostanie poprawnie zmontowane, lampa natychmiast zaświeci się na pełnym ogniu. Jeśli nie, sprawdź połączenie triaka. Spróbuj zmniejszyć R1 do 1 kΩ. (eufs()email.ua) - Witalij / 09.09.2009 - 18:08
Dzisiaj odebrałem ten wzór. Użyłem kondensatora BT137, 13003, 470 mikrofaradów. Występuje straszne migotanie 100-watowej lampy i wyraźny spadek jasności blasku. Może coś jest nie tak??? Jestem w tym wszystkim w zasadzie laikiem, ale na tak prostych schematach staram się czegoś nauczyć i zrobić coś pożytecznego.
OGRANICZNIK PRĄDU LAMPY
Do tej pory są ludzie, którzy udowadniają efekt stosowaniaoszczędzanie energiiLampy. Zbadamy teraz prawdziwość lub fałszywość tego stwierdzenia.
Rozważamy: cena dobrej żarówki (LN) wynosi 0,4 USD,lampa energooszczędna (EL) - 4$. Żywotność obu jest taka sama i wynosi około sześciu miesięcy.
dziennie, oszczędności z użytkowania(EL) wynosi około 0,3 kW, przez sześć miesięcy 0,3x180 = 60 kW. W cenie 1 kWh – 0,03$, efekt półroczny wyniesie 0,03x60 = 2$. Odejmij tę kwotę od ceny(EL) i w rezultacie mamy 0,4$ za LN, wobec 2,0 $ za EL. Komentarze są zbędne.
Aby jeszcze bardziej zwiększyć przewagężarówek zamiast energooszczędnych, wykonamy prosty obwód ograniczający prąd rozruchowy płynący przez żarnik po włączeniulampy żarowe.
Obwód ogranicznika prądu lampy jest wzięty z radia 8-2009 i jest na tyle prosty, że nie da się wytrawić płytki, tylko wyciąć ją przecinarką. Rozmiar tablicy 20x25 mm. Zasada działania obwodu opiera się na płynnym, w ciągu pół sekundy, zasilaniu lampy napięciem. Ponadto w rezultacie dostarczane jest nie całe napięcie 220 V, ale około 200 V - co dodatkowo zwiększa żywotność LN.
Najdroższy przedmiotogranicznik prądu lampytriak - kosztuje 0,3 dolara, resztę szczegółów chyba każdy ma.
Tranzystor KT940 można wyrwać z modułu kolorowego niedziałającego radzieckiego telewizora 3USCT - jest ich 6. Zastąpimy triak TS106-8. Kondensator 200 - 1000 mikrofaradów przy 10 V.
Gotowa deska ogranicznik prądu lampyowinięty w coś izolującego,
