Elektronika v domači delavnici 2 (Založba Faro 2008) – www.faro.si

PROJEKTI  - 1/27 projektov

 

VKLOP LUČI MALO DRUGAČE

 

    Če bi uporabil anglosaksonski izraz »light show«, ta ne bi ustrezal opisu funkcije naprave. o kateri govori zapis. Vsekakor gre za nekaj, kar še ni mogoče zaslediti v vsakdanji praksi. Izbiro primernega imena prepuščam času, ki bo hkrati odgovoril ali se bo rešitev tako ali drugače prijela. Vprašanje je celo, ali ima smisel uganjati »cirkus« zaradi nekaj kratkih sekund.

 

Gornjih 5 žarnic nad kuhinjsko delovno mizo se ne prižge tako kot pri sosedih naenkrat, pač pa ena za drugo. Zamik je nastavljiv s potenciometrom.

 

Zakaj gre? Ob prižiganju skupine luči v prenovljenem stanovanju, sem pomislil, da bi izgledalo mnogo bolje, zanimivejše, ko se ne bi prižgale hkrati. Tako je prav kmalu dozorel sklep o postopnem prižiganju, nekaj podobnega kot smo vajeni pri letečih lučeh. Seveda bi se žarnice morale prižgati relativno hitro, v nadaljevanju pa iste svetijo tako kot smo vajeni, neprekinjeno vse do izklopa stikala.

Sama naloga je v osnovi preprosta saj se ponuja cela vrsta rešitev. Obdelana sta dva primera. Žarnice, ki so predmet obravnave, običajno napajamo iz 230 V omrežja preko transformatorja ali posebnega elektronskega regulatorja (t. i. elektronskega transformatorja) z 12 V izhodom.

 

Analogna različica

 

    Opraviti imamo s štirimi povsem enakimi kanali z možnostjo nastavitve zakasnitve vklopa bremena. Določa ga časovna konstanta P1C1 (analogno v ostalih kanalih). Večja vrednost (P1 ali/in C1) pomeni daljšo zakasnitev in obratno. Ker se napetost na gladilnem kondenzatorju C5 zgradi že po nekaj polperiodah omrežne napetosti, lahko rečemo, da je napajanje elektronike prisotno takoj po vklopu stikala. Takoj, ko čip U1 dobi napajanje, deluje v vsej svoji funkciji. Vendar vse le ne gre tako hitro, marsikaj namenoma »polenimo«. Tako je po vklopu stikala kondenzator C1 še dolgo skoraj prazen, kar vhod U1/2 veže praktično na maksimalno možno vrednost, tj. na potencial napajalne napetosti. Ker je vhod U1/3 zaradi uporovnega delilnika R1-R2 ves čas le na polovici napajalne napetosti, je izhod U1/1 takoj po »oživitvi« vezja v bližini 0 V. Triak Tk1 je povsem zaprt, s tem pa žarnica Z2 ne sveti. Toda napetost na kondenzatorju C1 vendarle vztrajno narašča, medtem ko potencial U1/2 pada. V določenem trenutku, ko se potenciala na vhodih ojačevalnika 1U1 praktično izenačita, 1U1 preklopi zaradi pozitivne povratne veze R2, kar seveda odpre triak Tk1. Žarnica Z2 zagori in ker je doseženo stanje U1/1 samovzdrževalno, ostane žarnica prižgana vse do izklopa napajanja. Enaka so dogajanja v ostalih treh kanalih, le da se končno stanje doseže prej ali kasneje, odvisno od nastavitve potenciometrov. Če torej pazljivo nastavimo potenciometre v vsaki stopnji posebej, brez težav dosežemo, da se žarnice prižigajo ena za drugo, od leve proti desni ali obratno. Dejansko imamo opravka s petimi žarnicami. Peto (Z1) zvežemo tako, da se prižge takoj, ko vključimo stikalo. To se nahaja na primarni strani transformatorja Tr1 in je na risbi R 77 označeno s S1. Tako se svetloba pojavi istočasno z vklopom stikala, vendar, zaradi postopnih vklopov žarnic, skupina zagori povsem na polno šele čez nekaj trenutkov. Vse skupaj se mora zgoditi relativno hitro, da ne bo časa, da bi kdo pogodrnjal. Dobronameren uporabnik bo takoj zaznal inovativen prijem, nepoboljšljivega kritika pa bomo spomnili, da se mnoge žarnice prižigajo tudi dalj časa.

 

R 75  Shema krmilnika za postopno prižiganje žarnic

 

SEZNAM ELEMENTOV:

 

C1–C5

47 μF

 

D1

1N4004

 

D2–D5

1N4148

 

K1–K6 (K6')

TIV-priključek

 

P1–P4

100

 

R1, R2, R4, R5, R7, R8, R10, R11

100

 

R3, R6, R9, R12

820 Ω

 

Tk1-Tk4

TIC206A

 

Tr1 (Tr2)

230 V/12 V, 50 W (glej besedilo)

 

U1

LM324

 

Z1–Z5 (Z5')

12 V/10 W (glej besedilo)

 

Pojasnimo še vlogo diode D2 (analogno za D3–D5). Po izklopu stikala oziroma napajanja, je potrebno kondenzator C1 čim hitreje izprazniti in s tem stopnjo (vezje) pripraviti na nov zagon. Ko napetost na C5 pade pod določeno vrednost, dioda kratkostično premosti C1. Zato z velikostjo kondenzatorja C5, prepoznamo ga kot kondenzator polvalnega usmernika (glej tudi diodo D1), ne smemo pretiravati. No, to ni niti tako težko, saj vezje LM324 deluje popolnoma zanesljivo v zelo širokem napetostnem območju, torej tudi pri močno valoviti (slabo glajeni) napajalni napetosti.

 

Digitalna različica

 

    Primerjamo shemi R 75 in R 76. Priznati moramo, da je slednja enostavnejša, razumljivo, praktično vse rešuje programska oprema. Posamezne triake (Tk1–Tk4) krmili neposredno U2, časovna zakasnitev med posameznimi žarnicami je odvisna od analogno-digitalne obdelave napetosti, ki jo nastavimo na U2/7 s potenciometrom P1. V primerjavi z analogno rešitvijo je tu zagotovljena enaka zakasnitev za vse kanale zgolj z enim potenciometrom. Za napajanje vezja smo uporabili serijski regulator LM78L05.

 

R 76  Shema PIC-krmilnika za postopno prižiganje žarnic

 

SEZNAM ELEMENTOV:

 

C1

100 nF*

 

C2, C3

100 nF

 

C4

470 μF

 

D1

1N4004

 

K1–K6 (K6')

TIV-priključek

 

P1

10

 

R1–R4

220 Ω

 

Tk1-Tk4

TIC225M

 

Tr1

230 V/12 V, 70 W (glej besedilo)

 

U1

LM78L05

 

U2

PIC12F675

 

Z1–Z5

12 V/10 W (glej besedilo)

 

Izdelava

 

    Transformator je v vseh izvedbenih primerih ločen od elektronike, lahko pa ga vseeno namestimo tudi v samo ohišje. Smemo uporabiti celo dva transformatorja z deklarirano izhodno napetostjo 12 V. To je odvisno od števila žarnic in njihove moči ter nazivne moči transformatorja. Glede moči transformatorja se bomo morali zadovoljiti s tistim, kar ponujajo trgovci na svojih policah. Izdelava po naročilu je simpatična možnost, a žal pregloboka za vsak žep. Elektronski transformatorji prenesejo nekoliko večje moči/prostornino tako, da zmore en sam v večini primerov napajati vseh 5 žarnic. Ne jamčim, da je prav vsaka izvedba enako dobra (uporabna).

 

R 77  Priključitev elektronike v primeru enega transformatorja. Preveza J1 je tu vstavljena.

R78  Priključitev elektronike v primeru dveh manjših transformatorjev in še ene dodatne žarnice (Z1'). Preveza J1 ni vstavljena.

 

    Za močnostne medsebojne povezave uporabimo običajno izolirano žico, s presekom, ki ga dimenzioniramo na prenosno moč (običajno med 1,5 mm2 in 2,5 mm2). Pri uporabi mehke žice le-to zaključimo z votlico. Za zunanje priključitve je TIV (obe različici) opremljeno s kontaktnimi priključki tako, da povezovalne žice zgolj privijačimo. Na risbi R 78 je prikazan primer medsebojnih povezav za dva manjša transformatorja (npr. 2 x 50 W). V vseh primerih so uporabljene 10 W nizkonapetostne halogenske žarnice s podnožjem GY6.35.

 

R 79  Priključitev digitalne različice krmilnika. Če (elektronski) transformator zmore obremenitev vseh petih žarnic, vstavimo tudi prevezo J1.

 

Če triake hladimo (glej R 79), lahko uporabimo celo 50 W žarnice. Triake moramo pri tem ločiti od hladilnika s pomočjo izolirnih lističev. Pri tem moramo ustrezno prilagoditi moč transformatorja.

 

Analogna različica krmilnika

Digitalna različica krmilnika

 

Na predlagano tiskano vezje R 218 moramo obvezno namestiti dve GND-prevezi, ki ju bomo kasneje uspešno izkoristili za servisne in testne namene. Priporočljivo je na močnostne povezave na tiskanini (najmočnejše bakrene linije) nanesti debelejši sloj spajke.

Za priključitev integriranega vezja U1 uporabimo podnožje, kar se zna obrestovati. Izdelano TIV vgradimo (dovolj je, da ga le vstavimo) v primerno plastično ohišje. Ohišje z elektroniko in transformator pritrdimo tako, da postavitev ne bo ovirala kuharjev pri delu.

Kar se tiče nastavitve zakasnitve vklopa posameznih žarnic, je stvar osebnega okusa. Določimo jih z nekaj poskusi. Kot smo omenili v prejšnjem poglavju, jih nastavimo s potenciometri, vsak kanal posebej. Pri digitalni verziji je zakasnitev enaka za vse kanale in nastavljiva zgolj s potenciometrom P1 (risba R 76).

Takoj ob vklopu zagori žarnica Z1 (risba R 77), torej brez zakasnitve, ker je priključena neposredno na sekundarno navitje transformatorja. Prva najbližja žarnica naj zasveti največ 250 ms kasneje, nato pa z enakimi zaostanki še preostale tri. Če vendarle želimo daljše časovne zakasnitve med vklopi žarnic Z1–Z5, pa tega ne zmoremo nastaviti s potenciometri, nekoliko povečajmo vrednost kondenzatorjev C1-C4 (npr. na 100 μF). Ni nujno, da si vklopi žarnic sledijo v enakomernih presledkih, je pa bolj profesionalno. Triak TIC206A zmore krmiliti 12 V halogensko žarnico z močjo 50 W. Priporočljivo je dodatno hlajenje. Za manjša bremena (žarnice do 10 W, pogojno 20 W) dodatno hlajenje polprevodnikov ni potrebno.

V primeru, da imamo opraviti le s štirimi žarnicami, potem pač enega kanala ne bomo uporabili. Za manj kot 4 žarnice je vklopna iluminacija vprašljiva. Z dodatnim tiskanim vezjem lahko število žarnic z zakasnjenim vklopom podvojimo. Za še večje število žarnic si skoraj ne upam zapisati, da je ideja še uporabna. Morda za kak lestenec.

Da lahko res verodostojno nastavimo zakasnitev vklopa žarnic, moramo stikalo (S1), s katerim vklapljamo in izklapljamo žarnice, pred tem izključiti vsaj za 15 s. V nasprotnem primeru zakasnitve ne bo, ali bo manj izrazita. Zavedati se moramo, da je za resetiranje vezja z diodami D2-D5 potreben določen čas. Z nekoliko bolj zamotanim vezjem bi to pomanjkljivost sicer odpravili, vendar se moramo odkrito vprašati ali je to res potrebno.

Navodila za digitalno različico so podobna.

 

Še nekaj besed o varovalkah. Ob okvari elektronike se s pravilno dimenzionirano varovalko učinkovito zaščitimo pred celo vrsto nevšečnosti. Nevarnost predstavlja predvsem visoka temperatura na površini preobremenjenega elementa. Celo do požara utegne priti. Realno gledano so problematične predvsem okvara transformatorja, triaka in žarnice kot bremena. Polprevodnik lahko izločimo, saj v našem primeru povzroči le nekontroliran vklop žarnice (neprestano sveti). Nevarnost predstavljata tako le kratkostični spoj žarnice ali transformatorja. Iz tega sledi, da je smiselno varovati primarni tokokrog transformatorja. Vsekakor naj ne manjka 1 A varovalka v omrežnem priključku! Avtomatska varovalka (10 A) v električni omarici ni dovolj.

 

LUC.HEX (Checksum=5019)

:020000040000FA

:020000001828BE

:0400080009001828AB

:10001000310030002E00300033002E00300036005A

:100020004C00450054005F004C0055004300310077

:10003000830100308B0083168F30810009308500EA

:1000400061309F008301850101309F0033208514BA

:100050003320051533200516332085163320FF3055

:10006000850033202F280630A2009F149F183628C1

:100070001E08A10021146400A00B3B28A10B3B2803

:06008000A20B3528080068

:02400E00DC3F95

:00000001FF

PIC = 12F675