Čo sú to žiarivky?
Žiarivky sú žiarovky, v ktorých svetlo vzniká prúdením voľných elektrónov a iónov vo vnútri plynu. Typická žiarivka sa skladá zo sklenenej trubice potiahnutej fosforom a na každom konci obsahujúcej pár elektród. Je naplnený inertným plynom, zvyčajne argónom, ktorý slúži ako vodič a tiež pozostáva z ortuťovej kvapaliny.
Fluorescenčná lampa
Ako funguje žiarivka?
Keď sa elektróda dodáva do elektrónky elektródami, prúd prechádza plynovým vodičom vo forme voľných elektrónov a iónov a odparuje ortuť. Keď sa elektróny zrazia s plynnými atómami ortuti, dajú preč voľné elektróny, ktoré vyskočia na vyššiu úroveň a keď klesnú späť na pôvodnú úroveň, emitujú sa fotóny svetla. Táto emitovaná svetelná energia je vo forme ultrafialového svetla, ktoré nie je pre ľudí viditeľné. Keď toto svetlo zasiahne fosfor pokrytý trubičkou, excituje elektróny fosforu na vyššiu úroveň a keď tieto elektróny klesnú späť na pôvodnú úroveň, emitujú sa fotóny a táto svetelná energia je teraz vo forme viditeľného svetla.
Spustenie žiarivky
Vo fluorescenčných žiarovkách preteká prúd plynným vodičom namiesto pevného vodiča v pevnom stave, kde elektróny jednoducho prúdia od záporného konca ku kladnému. Musí existovať dostatok voľných elektrónov a iónov, ktoré umožnia tok náboja cez plyn. Normálne je v plyne veľmi málo voľných elektrónov a iónov. Z tohto dôvodu je potrebný špeciálny štartovací mechanizmus na zavedenie väčšieho množstva voľných elektrónov do plynu.
Dva štartovacie mechanizmy pre žiarivku
1. Jednou z metód je použitie štartovacieho spínača a magnetického predradníka na zabezpečenie toku striedavého prúdu do žiarovky. Štartovací spínač je potrebný na predhrievanie žiarovky, takže je potrebné podstatne menšie množstvo napätia na spustenie produkcie elektrónov z elektród žiarovky. Predradník sa používa na obmedzenie množstva prúdu pretekajúceho žiarovkou. Bez štartovacieho spínača a predradníka by priamo do žiarovky prúdilo veľké množstvo prúdu, čo by znížilo odpor žiarovky a nakoniec žiarovku zahrialo a zničilo.
Žiarivka využívajúca magnetický predradník a spínač štartéra
Použitým štartovacím spínačom je typická žiarovka pozostávajúca z dvoch elektród, takže sa medzi nimi vytvára elektrický oblúk, keď prúd prúdi žiarovkou. Ako predradník sa používa magnetický predradník, ktorý sa skladá z transformátorovej cievky. Pri prechode striedavého prúdu cievkou sa vytvára magnetické pole. So zvyšujúcim sa prúdom sa zvyšuje magnetické pole, čo je nakoniec proti toku prúdu. Striedavý prúd je teda obmedzený.
Spočiatku pre každú polovicu cyklu striedavého signálu prúd preteká predradníkom (cievkou) a vyvíja okolo neho magnetické pole. Tento prúd pri prechode vláknami trubice ich pomaly zahrieva, aby spôsobil produkciu voľných elektrónov. Keď prúd prechádza vláknom k elektródam žiarovky (používa sa ako štartovací spínač), vytvára sa medzi dvoma elektródami žiarovky elektrický oblúk. Pretože jednou z elektród je bimetalový pás, ohýba sa pri zahrievaní a nakoniec je oblúk úplne eliminovaný a pretože cez štartér nepreteká žiadny prúd, funguje ako otvorený spínač. To spôsobí zrútenie magnetického poľa cez cievku a v dôsledku toho sa vytvorí vysoké napätie, ktoré zaistí potrebné spúšťanie na zahriatie žiarovky tak, aby sa cez inertný plyn vyprodukovalo dostatočné množstvo voľných elektrónov a žiarovka nakoniec žiari.
6 dôvodov, prečo sa magnetický predradník nepovažuje za vhodný?
- Spotreba energie je dosť vysoká, okolo 55 Watt.
- Sú veľké a ťažké
- Pri práci na nižších frekvenciách spôsobujú blikanie
- Nevydržia dlhšie.
- Strata je asi 13 až 15 Wattov.
2. Na spustenie žiarivky použite elektronický predradník
Elektronické predradníky, na rozdiel od magnetického predradníka, poskytujú striedavý prúd do žiarovky po zvýšení frekvencie vedenia z približne 50 Hz na 20 kHz.
Elektronický predradník na spustenie žiarivky
Typický obvod elektronického predradníka pozostáva z prevodníka striedavého prúdu na jednosmerný prúd pozostávajúceho z mostíkov a kondenzátorov, ktoré usmerňujú striedavý signál na jednosmerný prúd a filtrujú striedavé vlnenie na jednosmerný prúd. Toto jednosmerné napätie sa potom pomocou sady spínačov prevedie na vysokofrekvenčné striedavé obdĺžnikové napätie. Toto napätie poháňa rezonančný obvod nádrže LC tak, aby produkoval filtrovaný sínusový striedavý signál, ktorý sa privádza na žiarovku. Keď prúd prechádza lampou s vysokou frekvenciou, funguje ako odpor, ktorý vytvára paralelný RC obvod s obvodom nádrže. Spínacia frekvencia spínačov sa spočiatku znižuje pomocou riadiacich obvodov, čo spôsobuje predhrievanie žiarovky, čo vedie k zvýšeniu napätia na žiarovke. Nakoniec, keď sa napätie žiarovky dostatočne zvýši, zapáli sa a začne svietiť. Existuje usporiadanie na snímanie prúdu, ktoré dokáže snímať množstvo prúdu prechádzajúceho lampou a podľa toho upraviť spínaciu frekvenciu.
6 Dôvodov, prečo sa viac uprednostňujú elektronické predradníky
- Majú nízku spotrebu energie, menšiu ako 40W
- Strata je zanedbateľná
- Flicker je eliminovaný
- Sú ľahšie a hodia sa viac na miesta
- Vydržia dlhšie
Typická aplikácia zahŕňajúca žiarivku - automatické prepínanie svetla
Tu je pre vás užitočný domáci okruh. Tento automatický systém osvetlenia je možné nainštalovať vo vašej domácnosti na osvetlenie priestorov pomocou žiarivky CFL alebo Fluorescent. Lampa sa automaticky rozsvieti okolo 18. hodiny a ráno sa vypne. Tento prepínací obvod je teda veľmi užitočný na osvetlenie priestorov domu, aj keď chovanci nie sú doma. Automatické svetlá založené na LDR spravidla blikajú, keď sa intenzita svetla mení za úsvitu alebo za súmraku. CFL teda nemožno v takýchto obvodoch použiť. U automatických svetiel riadených triakom je možná iba žiarovka, pretože blikanie môže poškodiť obvod vo vnútri CFL. Tento obvod prekonáva všetky tieto nevýhody a okamžite sa zapína / vypína pri zmene predvolenej úrovne svetla.
Ako to funguje?
IC1 (NE555) je populárny časovač IC, ktorý sa v obvode používa ako Schmittova spúšť na získanie bistabilnej akcie. Aktivácia a resetovanie IC sa používa na zapnutie / vypnutie lampy. Vo vnútri IC sú dva komparátory. Horný prahový komparátor vypína pri 2/3 Vcc, zatiaľ čo spodný spúšťací komparátor vypína pri 1/3 Vcc. Vstupy týchto dvoch komparátorov sú navzájom spojené a spojené na križovatke LDR a VR1. Napätie poskytované LDR vstupom teda závisí od intenzity svetla.
LDR je druh premenlivého odporu a jeho odpor sa líši v závislosti od intenzity svetla, ktoré na neho dopadá. V tme ponúka LDR veľmi vysoký odpor až 10 Meg Ohm, ale pri jasnom svetle sa redukuje na 100 Ohmov alebo menej. LDR je teda ideálny svetelný senzor pre automatické systémy osvetlenia.
Počas dňa má LDR menší odpor a prúd ním preteká k prahovým hodnotám (Pin6) a spúšťacím (pin2) vstupom IC. Výsledkom je, že napätie na prahovom vstupe stúpne nad 2/3 Vcc, čo resetuje interný Flip-Flop a výstup zostáva nízky. Zároveň spúšťací vstup získa viac ako 1 / 3Vcc. Obidve podmienky udržujú výstup IC1 na nízkej úrovni počas dňa. Tranzistor budiča relé je pripojený k výstupu IC1, takže relé zostáva bez napätia počas dňa.
Schéma automatického zapojenia svetelného obvodu
Pri západe slnka sa zvyšuje odpor LDR a prestáva prúdiť cez neho množstvo prúdu. Výsledkom je, že napätie na vstupe komparátora prahu (pin6) klesne pod 2 / 3Vcc a napätie na vstupe komparátora spúšte (pin2) menej ako 1 / 3Vcc. Obe tieto podmienky spôsobujú, že výstup komparátorov ide vysoko, čo nastavuje Flip-Flop. Toto zmení výstup IC1 na vysoký stav a spúšťače T1. LED indikuje vysoký výkon IC1. Keď vodič T1 vedie, relé napája a dokončuje obvod žiarovky cez spoločné (komunikačné) a NO (normálne otvorené) kontakty relé. Tento stav trvá až do rána a IC sa resetuje, keď LDR opäť vystaví svetlu.
K základni T1 je pridaný kondenzátor C3 na čisté spínanie relé. Dióda D3 chráni T1 pred spätným prúdom, keď sa T1 vypne.
Ako nastaviť?
Zostavte obvod na spoločnej doske s plošnými spojmi a vložte do puzdra odolného proti nárazom. Skriňa adaptéra typu plug-in je dobrou voľbou na uzavretie transformátora a obvodu. Umiestnite jednotku na miesto, kde je slnečné svetlo počas dňa, najlepšie mimo domu. Pred pripojením relé skontrolujte výstup pomocou LED indikátora. Nastavením VR1 zapnete LED na určitej úrovni osvetlenia, povedzme o 18:00. Ak je to v poriadku, pripojte relé a AC pripojenie. Fáza a neutrál môžu byť odpájané z primárnej časti transformátora. Vezmite fázové a nulové vodiče a pripojte ich k držiaku žiarovky. Môžete použiť ľubovoľný počet žiaroviek v závislosti od menovitého prúdu kontaktov relé. Svetlo zo žiarovky by nemalo dopadať na LDR, preto umiestnite žiarovku podľa toho.
Pozor : Po nabití sú v kontaktoch relé 230 Voltov. Nedotýkajte sa teda obvodu, keď je pripojený k elektrickej sieti. Aby ste predišli úderom, kontakty relé používajte v poriadku.
Fotografický kredit:
