Tyristorové blikadlo
Datum 11. 10. 2008 v 10:23 | Rubrika: Elektronika
| Toto zapojení opět patří do kategorie „zvláštní“. Jestli jej někdo někdy na něco použije, to skutečně nevím. Vzniklo spíše z legrace a z touhy, zkusit udělat něco poněkud výjimečného a také jsem chtěla zjistit, jestli je způsob napájení, zde použitý, použitelný v praxi i pro jiné obvody. Fungující zapojení říká, že použitelné je. To je velice dobrý výsledek pokusu.
Při pohledu na schéma většina lidí řekne „to je stmívač či regulátor výkonu“. Pravda je ovšem jiná. Jedná se o blikadlo. Ačkoli vlastně by se dalo říci, že to je PWM regulátor s dobou periody několik sekund 
Tento blikač je určený pro žárovky, se svítivými diodami by mohl fungovat také, ale není to jeho primární určení. Také je určený pro střídavé napětí, se stejnosměrným fungovat prostě nebude. Vychází to z principu spínání a hlavně rozpínání použitého spínacího prvku – tyristoru. Další vlastností je fakt, že žárovka se zapojuje do série s obvodem. Pro zapojení obvodu do stávajícího zařízení stačí přerušit libovolný vodič vedoucí k žárovce a tam jej zapojit. Není potřeba přivádět druhý vodič ze zdroje.
Obrázek 1: Varianta pro napájení ze sítě 24V
Jak to celé funguje?
Jak je vidět na schématu zapojení, na obrázku jedna, jedná se o relativně jednoduchý přístroj. Jeho funkce je také jednoduchá, ale pro pochopení je potřeba mít určitou představivost. Jednoduchost obvodu určuje jeho spolehlivost.
Po připojení napájecího napětí jsou při kladné půlvlně (kladné napětí na horní svorce) otevřené diody D1, D5 a D4. Tím, že jsou otevřené, se rychle nabíjí kondenzátor C1 a ten pak napájí vlastní časovací obvod. Při záporné půlvlně jsou otevřené diody D2, D5 a D3. Po nabití kondenzátoru C1 teče obvodem jenom nepatrný proud, a žárovka proto nesvítí.
Napětím na C1 se přes odpor R1 pomalu nabíjí kondenzátor C2. Tato dvojice určuje čas zhasnuté žárovky. Když napětí na C2 o něco přesáhne 
polovinu napětí na C1, otevře se UJT T1 a přes odpor R2 přivede zapalovací napětí na řídící elektrodu tyristoru. Ten okamžitě spíná a zkratuje můstek tvořený D1 až D4. Proud obvodem prudce stoupne, žárovka se rozsvítí a dioda D5 se zavře. Tím je zabráněno vybití kondenzátoru C1 přes tyristor a proto nedojde ke ztrátě napětí pro časovací obvod. Kondenzátor C2 se začne vybíjet přes odpor přechod PN v UJT, odpor R2 a přechod PN v řídící elektrodě tyristoru. Všechny tyto prvky tvoří společně s kapacitou C2 časovou konstantu pro dobu svícení žárovky. Po poklesu napětí na C2 pod zavírací napětí UJT se tento uzavře a do 10ms rozepne tyristor. Žárovka zhasne a celý pochod se opakuje od začátku.
Po zapálení tyristoru prochází proud od horní svorky zdroje, přes žárovku, diodu D1, tyristor, diodu D4 zpět do zdroje. V opačné půlperiodě teče proud místo diod D1 a D4 diodami D2 a D3. Na žárovce je tedy plné napětí zdroje snížené o úbytek napětí na diodách a tyristoru.
Dioda D5 je základní fígl zdroje pro časovací obvod s UJT. Kdyby nebyla v obvodu zapojená, dojde po sepnutí tyristoru okamžitě k vybití kondenzátoru C1 a tím ke zhasnutí žárovky, protože by přestala být buzená jeho řídící elektroda.
Obrázek 2: Varianta pro napájení ze sítě 230V
Na obrázku dva je obvod upravený pro napájení ze sítě 230V. Předchozí varianta je vhodná pouze pro napětí do 24V, při vyšším napětí dojde ke zničení UJT. Úprava pro jiné, menší či větší, napětí než 230V je snadná, spočívá ve změně odporů R3 a R4 tak, aby proud diodou D6 byl přibližně 1 - 2mA. Funkce časovacího obvodu je zcela shodná s předchozím popisem. U této varianty je potřeba dávat pozor na závěrné napětí diod v můstku a také diody D5. Dále je nutné patřičně výkonově dimenzovat odpory R3 a R4. Na odporech se totiž ztrácí výkon P = UR2 ÷ R = 2102 ÷ 23500 ≈ 2 W. Proto jsou použité dva odpory zapojené paralelně. Teplo se lépe rozloží a odpory nejsou tolik zatížené. Výpočet je pouze přibližný, skutečné zatížení je o něco menší, ale vždy je lepší použít součástky na vyšší zatížení.
Obrázek 3: Prototyp varianty pro napájení ze sítě 230V
Na obrázku tři je prototyp varianty pro napájení 230V. Vzadu je vidět bezpečnostní oddělovací transformátor. Je to jednak pro ochranu mně při pokusech a druhak oddělní od sítě dovoluje na obvodu měřit osciloskopem bez nebezpeční jeho zničení a podivných průběhů na jeho obrazovce.
Použité součástky
Já opět použila součástky ze šuplíku, zapojení je vhodné pro pokusy a dá se s ním opět krásně vyhrát. V prototypu jsou použité tyto součástky:
Varianta pro 24V napájení:
D1 až D5 – 1N4007
R1 – 12kΩ
R2 – 1kΩ
C1 – 470μF / 35V elektrolytický
C2 – 100μF / 35V elektrolytický
T1 – 2N2646
TR1 – KT206/600
Varianta pro 230V napájení:
K předchozím ještě doplnit tyto součástky:
R3 a R4 – 47kΩ /2W V
D6 – 2x Zenerova dioda 12V
Ve schématech jsou uvedené vhodné náhrady starých součástek tovární značky Tesla.
Případné zájemce o stavbu druhé varianty upozorňuji, že pracují s nebezpečným napětím sítě a proto musejí dodržovat veškeré předpisy pro práci s tímto napětí.
Pokud si nejste jisti, raději stavbu, a hlavně konstrukci a připojení, svěřte někomu zkušenějšímu.
Obvod se nikdy nesmí připojit přímo na napájecí zdroj bez sériově zařazené zátěže, protože by došlo ke zničení můstku i tyristoru.
Využití obvodu je hlavně jako signalizace nějakého nebezpečného stavu: jako majáček u výkopu, u lešení, ke spínání houkačky nebo zvonku... Čili tam, kde je potřeba na něco výrazně upozornit. Ještě by se dal použít pro reklamní účely nebo jako ozdoba do okna.
Fantazii se meze nekladou a možná někdo vymyslí i další použití tohoto jednoduchého, ale spolehlivého, obvodu.
|
|