يوفر هذا الدليل المرجعي معلومات حول استخدام أنواع مختلفة من ذاكرات التخزين المؤقت. يناقش الكتاب الخيارات الممكنة لأماكن الاختباء وطرق إنشائها والأدوات اللازمة ويصف الأجهزة والمواد اللازمة لبناءها. يتم تقديم التوصيات لترتيب أماكن للاختباء في المنزل، في السيارات، في قطعة أرض شخصية، وما إلى ذلك.

يتم إيلاء اهتمام خاص لأساليب وأساليب مراقبة وحماية المعلومات. ويرد وصف للمعدات الصناعية الخاصة المستخدمة في هذه الحالة، وكذلك الأجهزة المتاحة للتكرار من قبل هواة الراديو المدربين.

يقدم الكتاب وصفًا تفصيليًا للعمل وتوصيات لتركيب وتكوين أكثر من 50 جهازًا وجهازًا ضروريًا لتصنيع المخابئ، وكذلك تلك المخصصة للكشف عنها وسلامتها.

الكتاب مخصص لمجموعة واسعة من القراء، لكل من يرغب في التعرف على هذا المجال المحدد من خلق الأيدي البشرية.

أحد مؤشرات جهد الخط الأكثر جاذبية هو الصمام الثنائي الباعث للضوء. أولا، أنها صغيرة الحجم. ثانيا، يستهلك القليل من الطاقة مع توهج مشرق إلى حد ما.

ومع ذلك، عند استخدام مؤشر LED كمؤشر لجهد التيار الكهربائي، يجب أن تتذكر أنه لن يعمل مع التيار المباشر، ولكن مع التيار المتردد بقيمة جهد تبلغ حوالي 310 فولت. لذلك، أولاً وقبل كل شيء، تحتاج إلى الحد من الجهد يصل التيار من خلال مؤشر LED إلى الحد الأقصى المسموح به، بالإضافة إلى حمايته من الجهد العكسي. هناك خيارات مختلفة لتوصيل مؤشر LED بأسلاك الشبكة الخاصة بالهيكل. يظهر واحد منهم في الشكل. 3.32.

أرز. 3.32. مؤشر مع المقاومات الحد الحالي

تعتبر المقاومات R1 و R2 محددات للتيار من خلال LED HL1، والتي تم تحديدها في هذه الحالة لتكون 10 مللي أمبير. بدلا من اثنين من المقاومات 1 واط، يمكنك تثبيت واحد 2 واط، ولكن بمقاومة 30 كيلو أوم.

يحد الصمام الثنائي VD1 من الجهد العكسي المطبق على LED بحوالي 1 فولت. ويمكن أن يكون أي سيليكون تقريبًا، طالما أنه قادر على تمرير تيار مصحح يزيد عن 10 مللي أمبير. ولكن يجب إعطاء الأفضلية للثنائيات المصغرة من سلسلة KD102-KD104 أو غيرها من الثنائيات الصغيرة الحجم، على سبيل المثال، من سلسلة KD105، KD106، KD520، KD522. يظهر خيار آخر لتشغيل مؤشر LED في الشكل. 3.33.

أرز. 3.33. مؤشر مع مكثف التبريد

هنا العنصر الذي يحد من التيار هو المكثف C1. يُنصح باستخدام مكثف معدني صغير الحجم من النوع K73-17 أو مكثف ورقي، مصمم للعمل بتيار متردد وبجهد مقنن لا يقل عن 400 فولت. عند شحن المكثف نفسه، يمر التيار من خلاله يقتصر على المقاوم R1.

الدوائر المحددة مناسبة لاستخدام أي مصابيح LED تقريبًا تعمل في نطاق الضوء المرئي. لا تزال الأفضلية تعطى لمصابيح LED الساطعة ذات الإشعاع المنتشر (بترتيب زيادة شدة الإضاءة): AL307KM (أحمر)، AL307ZhM (أصفر)، AL307NM (أخضر). إذا تجاوز التيار المسموح به من خلال LED 20 مللي أمبير، فيجب تحديد كلا المقاومتين في خيار الاتصال الأول بمقاومة 10 كيلو أوم، ويجب زيادة سعة المكثف في الخيار الثاني إلى 0.15 μF. يجب أن يكون الصمام الثنائي في كلا الإصدارين مصممًا لتيار مصحح لا يقل عن 20 مللي أمبير.

عند اختيار ضوء مؤشر جهد التيار الكهربائي، يمكن لمصمم المعدات الإلكترونية استخدام أحد الخيارات الثلاثة الرئيسية، أي. يمكن استخدام مصباح نيون، مصباح وهاج أو LED. تتمثل مزايا مصباح النيون في القدرة على الاتصال مباشرة بمصدر طاقة التيار المتردد وانخفاض استهلاك الطاقة. لتثبيت مصباح وهاج، مطلوب محول تنحي، أي. يتم توفير إشارة غير مباشرة فقط إلى وجود جهد التيار الكهربائي، وكقاعدة عامة، تكون قوة التبديد أكبر من طاقة مصباح النيون.

يعد استخدام مصابيح LED بديلاً مثاليًا لكلا النهجين المذكورين أعلاه، حيث أن عمرها الافتراضي أطول بكثير من مصابيح النيون أو المصابيح المتوهجة. طاقة تبديد LED لا تزيد عن 20...30 ميجاوات.

نظرًا لأن LED عنصر منخفض الطاقة، فيجب حمايته من التيارات العالية. أحد خيارات الحماية هو استخدام مقاوم متسلسل بجهد كهربائي، على سبيل المثال، 240 فولت، في حين أن تبديد الطاقة سيكون حوالي 3.5 واط. يظهر خيار آخر في الشكل. التيار من خلال LED لا يقتصر على مقاومة مقاوم التبريد، ولكن من خلال مفاعلة المكثف. تتمثل ميزة هذه الطريقة في عدم تبديد أي طاقة في المكثف لأن التيار الذي يمر عبره يكون خارج الطور بزاوية 90 درجة مع الجهد المطبق عليه.

صيغة لحساب تبديد الطاقة لجهد التيار المتردد:

الكمبيوتر = ط * جامعة كاليفورنيا * كوس

يؤدي تحول الطور بمقدار 90 درجة الذي يحدث عبر المكثف إلى عدم تبديد الطاقة
(بما أن cos90° = 0) Pc = 0.

يمكن حساب سعة المكثف C لأي جهد وتردد وتيار معين باستخدام المعادلة التالية:

ج = ط/(6.28*ش*و),

حيث C هي السعة بالفاراد، U هي قيمة جهد جذر متوسط ​​التربيع، f هو تردد الشبكة بالهرتز، i هو التيار من خلال LED بالأمبير.

عند جهد شبكة 240 فولت وتردد 50 هرتز لتيار 20 مللي أمبير، فإن أقرب قيمة مناسبة للمكثف هي 330nF. يجب أن يكون جهد تشغيل المكثف ضعف جهد التيار الكهربائي على الأقل.

نظرًا لخصائص مثل: انخفاض استهلاك الطاقة، والأبعاد الصغيرة وبساطة الدوائر المساعدة اللازمة للتشغيل، أصبحت مصابيح LED (أي مصابيح LED في نطاق الطول الموجي المرئي) منتشرة على نطاق واسع في المعدات الإلكترونية لمجموعة واسعة من الأغراض. يتم استخدامها بشكل أساسي كأجهزة إشارة لوضع التشغيل العالمي أو أجهزة إشارة للطوارئ. أقل شيوعًا (عادةً فقط في ممارسة راديو الهواة) هي آلات تأثير الإضاءة LED ولوحات المعلومات LED (لوحات النتائج).

بالنسبة للتشغيل الطبيعي لأي LED، يكفي التأكد من أن التيار المتدفق من خلاله في الاتجاه الأمامي لا يتجاوز الحد الأقصى المسموح به للجهاز المستخدم. إذا لم يكن هذا التيار منخفضًا جدًا، فسوف يضيء مؤشر LED. للتحكم في حالة LED، من الضروري توفير التنظيم (التبديل) في دائرة التدفق الحالية. يمكن القيام بذلك باستخدام دوائر التبديل التسلسلية أو المتوازية القياسية (الترانزستورات والثنائيات وما إلى ذلك). تظهر أمثلة على هذه المخططات في الشكل. 3.7-1، 3.7-2.

أرز. 3.7-1. طرق التحكم في حالة LED باستخدام مفاتيح الترانزستور

أرز. 3.7-2. طرق التحكم في حالة LED من شرائح TTL الرقمية

مثال على استخدام مصابيح LED في دوائر الإشارات هو الدائرتين البسيطتين التاليتين لمؤشرات جهد التيار الكهربائي (الشكل 3.7-3، 3.7-4).

المخطط في الشكل. 3.7-3 يهدف إلى الإشارة إلى وجود الجهد المتردد في الشبكة المنزلية. في السابق، كانت هذه الأجهزة تستخدم عادةً مصابيح نيون صغيرة الحجم. لكن مصابيح LED في هذا الصدد أكثر عملية وتقدماً من الناحية التكنولوجية. في هذه الدائرة، يمر التيار عبر LED فقط خلال نصف موجة واحدة من جهد التيار المتردد المدخل (خلال نصف الموجة الثانية، يتم تحويل LED بواسطة صمام ثنائي زينر يعمل في الاتجاه الأمامي). يبدو أن هذا كافٍ للعين البشرية لإدراك الضوء الصادر من LED كإشعاع مستمر. يتم اختيار جهد التثبيت لثنائي الزينر ليكون أكبر قليلاً من انخفاض الجهد الأمامي عبر الصمام الثنائي الباعث للضوء المستخدم. تعتمد سعة المكثف \(C1\) على التيار الأمامي المطلوب من خلال LED.

أرز. 3.7-3. مؤشر الجهد الكهربائي

تحتوي ثلاثة مصابيح LED على جهاز يُبلغ عن انحرافات جهد التيار الكهربائي عن القيمة الاسمية (الشكل 3.7-4). وهنا أيضًا، تتوهج مصابيح LED فقط خلال نصف دورة واحدة من جهد الدخل. يتم تبديل مصابيح LED من خلال وحدات دينستر متصلة بها على التوالي. يتم تشغيل مؤشر LED \(HL1\) دائمًا عند وجود جهد التيار الكهربائي، ويضمن جهازان عتبة على دينسترات ومقسمات جهد على المقاومات عدم تشغيل مؤشري LED الآخرين إلا عندما يصل جهد الدخل إلى عتبة التشغيل المحددة. إذا تم ضبطها بحيث تضيء مصابيح LED \(HL1\) و\(HL2\) عند الجهد العادي في الشبكة، فعند زيادة الجهد، ستضيء مصابيح LED \(HL3\) أيضًا، وعندما يكون الجهد الكهربي في تعمل الشبكة على تقليل مؤشر LED \( HL2\). يمنع محدد جهد الإدخال عند \(VD1\)، \(VD2\) فشل الجهاز عند تجاوز الجهد الطبيعي في الشبكة بشكل كبير.

أرز. 3.7-4. مؤشر مستوى الجهد الرئيسي

المخطط في الشكل. 3.7-5 مصمم للإشارة إلى فتيل محترق. إذا كان المصهر \(FU1\) سليمًا، فإن انخفاض الجهد عبره يكون صغيرًا جدًا ولا يضيء مؤشر LED. عندما ينفجر المصهر، يتم تطبيق جهد الإمداد من خلال مقاومة حمل صغيرة على دائرة المؤشر، ويضيء مؤشر LED. يتم تحديد المقاوم \(R1\) بشرط أن يتدفق التيار المطلوب عبر LED. قد لا تكون جميع أنواع الأحمال مناسبة لهذا المخطط.

أرز. 3.7-5. مؤشر الصمامات LED

يظهر جهاز إشارة الحمل الزائد لمثبت الجهد في الشكل. 3.7-6. في الوضع العادي لتشغيل المثبت، يتم تثبيت الجهد عند قاعدة الترانزستور \(VT1\) بواسطة صمام ثنائي الزينر \(VD1\) ويكون حوالي 1 فولت أكثر من الباعث، لذلك يتم إغلاق الترانزستور و إشارة LED \(HL1\) قيد التشغيل. عندما يتم تحميل المثبت بشكل زائد، ينخفض ​​جهد الخرج، ويخرج صمام ثنائي الزينر من وضع التثبيت وينخفض ​​الجهد عند القاعدة \(VT1\). لذلك، يفتح الترانزستور. نظرًا لأن الجهد الأمامي على مؤشر LED قيد التشغيل \(HL1\) أكبر من الجهد على \(HL2\) والترانزستور، في لحظة فتح الترانزستور، ينطفئ مؤشر LED \(HL1\) و \(HL2\) ) يشغل. إن الجهد الأمامي في مصباح LED الأخضر \(HL1\) أكبر بمقدار 0.5 فولت تقريبًا من مصباح LED الأحمر \(HL2\)، لذا يجب أن يكون الحد الأقصى لجهد تشبع المجمع والباعث للترانزستور \(VT1\) أقل من 0.5 فولت يقوم المقاوم R1 بتحديد التيار من خلال مصابيح LED، ويقوم المقاوم \(R2\) بتحديد التيار من خلال صمام ثنائي الزينر \(VD1\).

أرز. 3.7-6. مؤشر حالة المثبت

تظهر دائرة مسبار بسيط يسمح لك بتحديد طبيعة (تيار مستمر أو تيار متردد) وقطبية الجهد في نطاق 3...30 فولت للتيار المستمر و2.1...21 فولت للقيمة الفعالة لجهد التيار المتردد. في التين. 3.7-7. يعتمد المسبار على مثبت تيار يعتمد على ترانزستورات ذات تأثير ميداني، محملة على مصابيح LED متتالية. إذا تم تطبيق جهد إيجابي على الطرف \(XS1\)، وتم تطبيق الجهد السلبي على الطرف \(XS2\)، فسيضيء مصباح LED HL2، وإذا كان العكس، يضيء مصباح LED \(HL1\). عندما يكون جهد الإدخال AC، يضيء كلا مؤشري LED. إذا لم يتم إضاءة أي من مصابيح LED، فهذا يعني أن جهد الدخل أقل من 2 فولت. ولا يتجاوز التيار الذي يستهلكه الجهاز 6 مللي أمبير.

أرز. 3.7-7. مؤشر مسبار بسيط لطبيعة وقطبية الجهد

في التين. يوضح الشكل 3.7-8 رسمًا تخطيطيًا لمسبار بسيط آخر مزود بمؤشر LED. يتم استخدامه للتحقق من المستوى المنطقي في الدوائر الرقمية المبنية على شرائح TTL. في الحالة الأولية، عندما لا يكون هناك أي شيء متصل بالمحطة \(XS1\)، يضيء مؤشر LED \(HL1\) بشكل خافت. يتم ضبط وضعه عن طريق ضبط جهد التحيز المناسب عند قاعدة الترانزستور \(VT1\). إذا تم تطبيق جهد منخفض المستوى على الإدخال، فسيتم إغلاق الترانزستور وسينطفئ مؤشر LED. إذا كان هناك مستوى جهد عالي عند الإدخال، يفتح الترانزستور، ويصبح سطوع LED الحد الأقصى (التيار محدود بواسطة المقاوم \(R3\)). عند فحص إشارات النبض، يزداد سطوع HL1 إذا كان الجهد العالي هو السائد في تسلسل الإشارة، وينخفض ​​إذا كان الجهد المنخفض هو السائد. يمكن تزويد المسبار بالطاقة إما من مصدر الطاقة الخاص بالجهاز قيد الاختبار أو من مصدر طاقة منفصل.

أرز. 3.7-8. مسبار مؤشر المستوى المنطقي TTL

يحتوي المسبار الأكثر تقدمًا (الشكل 3.7-9) على مؤشري LED ويسمح لك ليس فقط بتقييم المستويات المنطقية، ولكن أيضًا بالتحقق من وجود النبضات وتقييم دورة عملها وتحديد الحالة المتوسطة بين مستويات الجهد العالي والمنخفض. يتكون المسبار من مضخم على الترانزستور \(VT1\)، مما يزيد من مقاومة الإدخال، ومفتاحين على الترانزستورات \(VT2\)، \(VT3\). يتحكم المفتاح الأول في مؤشر LED \(HL1\) الذي يتميز بتوهج أخضر، بينما يتحكم المفتاح الثاني في مصباح LED \(HL2\) الذي يتميز بتوهج أحمر. عند جهد دخل يبلغ 0.4...2.4 فولت (الحالة المتوسطة)، يكون الترانزستور \(VT2\) مفتوحًا، ويتم إيقاف تشغيل مؤشر LED \(HL1\). في الوقت نفسه، يكون الترانزستور \(VT3\) مغلقًا أيضًا، نظرًا لأن انخفاض الجهد عبر المقاوم \(R3\) لا يكفي لفتح الصمام الثنائي \(VD1\) بالكامل وإنشاء التحيز المطلوب عند قاعدة الترانزستور. لذلك، \(HL2\) لا يضيء أيضًا. عندما يصبح جهد الدخل أقل من 0.4 فولت، يغلق الترانزستور \(VT2\) ويضيء مؤشر LED \(HL1\) للإشارة إلى وجود الصفر المنطقي. عندما يكون جهد الدخل أكثر من 2.4 فولت، يتم فتح الترانزستور \(VT3\)، ويتم تشغيل مؤشر LED \(HL2\)، مما يشير إلى وجود واحد منطقي. إذا تم تطبيق جهد نبضي على دخل المسبار، فيمكن تقدير دورة تشغيل النبضات من خلال سطوع مصباح LED معين.

أرز. 3.7-9. نسخة محسنة من مسبار مؤشر المستوى المنطقي TTL

تظهر نسخة أخرى من المسبار في الشكل. 3.7-10. إذا لم يكن الطرف \(XS1\) متصلاً في أي مكان، فسيتم إغلاق جميع الترانزستورات، ولن تعمل مصابيح LED \(HL1\) و\(HL2\). يستقبل باعث الترانزستور \(VT2\) من المقسم \(R2-R4\) جهدًا يبلغ حوالي 1.8 فولت، والقاعدة \(VT1\) - حوالي 1.2 فولت. إذا تم تطبيق جهد أعلى من 2.5 فولت على عند إدخال المسبار، يتجاوز جهد انحياز الباعث الأساسي للترانزستور \(VT2\) 0.7 فولت، وسيفتح ويفتح الترانزستور \(VT3\) مع تيار المجمع الخاص به. سيتم تشغيل مؤشر LED \(HL1\) للإشارة إلى الحالة المنطقية. تيار المجمع \(VT2\) يساوي تقريبًا تيار الباعث الخاص به، ويكون محدودًا بالمقاومات \(R3\) و\(R4\). عندما يتجاوز جهد الدخل 4.6 فولت (وهذا ممكن عند فحص مخارج دوائر المجمع المفتوح)، يدخل الترانزستور \(VT2\) في وضع التشبع، وإذا كان تيار القاعدة \(VT2\) غير محدود بالمقاوم \ (R1\)، سيتم إغلاق الترانزستور \(VT3\) وسينطفئ مؤشر LED \(HL1\). عندما ينخفض ​​جهد الدخل إلى أقل من 0.5 فولت، يتم فتح الترانزستور \(VT1\)، ويفتح تيار المجمع الخاص به الترانزستور \(VT4\)، ويتم تشغيله \(HL2\)، مما يشير إلى حالة الصفر المنطقي. باستخدام المقاوم \(R6\) يتم ضبط سطوع المصابيح. من خلال تحديد المقاومات \(R2\) و\(R4\)، يمكنك ضبط العتبات المطلوبة لتشغيل مصابيح LED.

أرز. 3.7-10. مسبار مؤشر المستوى المنطقي باستخدام أربعة ترانزستورات

للإشارة إلى الضبط الدقيق، غالبًا ما تستخدم أجهزة الاستقبال الراديوية أجهزة بسيطة تحتوي على مصباح LED واحد، وأحيانًا عدة مصابيح LED بألوان مختلفة.

يظهر في الشكل رسم تخطيطي لمؤشر ضبط LED اقتصادي لجهاز استقبال يعمل بالبطارية. 3.7-11. الاستهلاك الحالي للجهاز لا يتجاوز 0.6 مللي أمبير في حالة عدم وجود إشارة، ومع الضبط الدقيق يكون 1 مللي أمبير. يتم تحقيق الكفاءة العالية من خلال تشغيل مؤشر LED بالجهد النبضي (أي أن مؤشر LED لا يتوهج بشكل مستمر، ولكنه يومض بشكل متكرر، ولكن بسبب القصور الذاتي في الرؤية، فإن مثل هذا الوميض غير ملحوظ بالعين المجردة). يتكون مولد النبض من ترانزستور أحادي الوصلة \(VT3\). يُنتج المولد نبضات مدتها حوالي 20 مللي ثانية، يتبعها تردد 15 هرتز. تتحكم هذه النبضات في تشغيل المفتاح الموجود على الترانزستور \(DA1.2\) (أحد ترانزستورات التجميع الدقيق \(DA1\)). ومع ذلك، في حالة عدم وجود إشارة، لا يتم تشغيل مؤشر LED، لأنه في هذه الحالة تكون مقاومة قسم مجمع الباعث في الترانزستور \(VT2\) عالية. مع الضبط الدقيق، سيتم فتح الترانزستور \(VT1\)، ثم \(DA1.1\) و\(VT2\) كثيرًا بحيث أنه في اللحظات التي يكون فيها الترانزستور \(DA1.2\) مفتوحًا، ينبعث ضوء LED سوف تضيء \( HL1\). لتقليل استهلاك التيار يتم توصيل دائرة باعث الترانزستور \(DA1.1\) بمجمع الترانزستور \(DA1.2\) ونتيجة لذلك يتم توصيل المرحلتين الأخيرتين (\(DA1.2\) \(VT2\)) تعمل أيضًا في وضع المفتاح. إذا لزم الأمر، من خلال تحديد المقاوم \(R4\) يمكنك تحقيق توهج أولي ضعيف لمصباح LED \(HL1\). في هذه الحالة، يعمل أيضًا كمؤشر لتشغيل جهاز الاستقبال.

أرز. 3.7-11. مؤشر إعداد LED اقتصادي

قد تكون هناك حاجة إلى مؤشرات LED فعالة من حيث التكلفة ليس فقط في أجهزة الراديو التي تعمل بالبطاريات، ولكن أيضًا في مجموعة متنوعة من الأجهزة الأخرى القابلة للارتداء. في التين. 3.7-12، 3.7-13، 3.7-14 تظهر عدة رسوم بيانية لهذه المؤشرات. تعمل جميعها وفقًا لمبدأ النبض الموصوف بالفعل وهي في الأساس مولدات نبض اقتصادية يتم تحميلها على مؤشر LED. يتم اختيار تردد التوليد في مثل هذه الدوائر منخفضًا جدًا، في الواقع، عند حدود الإدراك البصري، عندما تبدأ العين البشرية في إدراك وميض مؤشر LED بوضوح.

أرز. 3.7-12. مؤشر LED اقتصادي يعتمد على ترانزستور أحادي الوصلة

أرز. 3.7-13. مؤشر LED اقتصادي يعتمد على الترانزستورات أحادية القطب وثنائية القطب

أرز. 3.7-14. مؤشر LED اقتصادي يعتمد على ترانزستورات ثنائية القطب

في أجهزة استقبال VHF FM، يمكن استخدام ثلاثة مصابيح LED للإشارة إلى الضبط. للتحكم في مثل هذا المؤشر، يتم استخدام إشارة من مخرج كاشف FM، حيث يكون المكون الثابت موجبًا للانفصال الطفيف في اتجاه واحد من تردد المحطة وسالبًا للانفصال الطفيف في الاتجاه الآخر. في التين. يوضح الشكل 3.7-15 رسمًا تخطيطيًا لمؤشر الإعداد البسيط الذي يعمل وفقًا للمبدأ الموصوف. إذا كان الجهد عند مدخل المؤشر قريبًا من الصفر، فسيتم إغلاق جميع الترانزستورات ولا ينبعث مصابيح LED \(HL1\) و\(HL2\)، ومن خلال \(HL3\) يتدفق تيار، والذي يحدده مصدر الإمداد الجهد ومقاومة المقاومات \(R4\) و\(R5\). وبالتقديرات الموضحة في الرسم البياني، فهي تساوي تقريبًا 20 مللي أمبير. بمجرد ظهور جهد يتجاوز 0.5 فولت عند مدخل المؤشر، يتم فتح الترانزستور \(VT1\) ويتم تشغيل مؤشر LED \(HL1\). في نفس الوقت، يفتح الترانزستور \(VT3\\)، ويتجاوز مؤشر LED \(HL3\)، وينطفئ. إذا كان جهد الدخل سالبًا، ولكن القيمة المطلقة أكبر من 0.5 فولت، فسيتم تشغيل مؤشر LED \(HL2\) وإيقاف تشغيل \(HL3\).

أرز. 3.7-15. مؤشر ضبط لجهاز استقبال VHF-FM على ثلاثة مصابيح LED

يظهر في الشكل رسم تخطيطي لإصدار آخر من مؤشر الضبط الدقيق البسيط لجهاز استقبال VHF FM. 3.7-16.

أرز. 3.7-16. مؤشر الضبط لجهاز استقبال VHF FM (الخيار 2)

في مسجلات الأشرطة ومكبرات الصوت منخفضة التردد والمعادلات وما إلى ذلك. يتم استخدام مؤشرات مستوى إشارة LED. يمكن أن يختلف عدد المستويات التي تشير إليها هذه المؤشرات من واحد أو اثنين (أي التحكم في نوع "وجود الإشارة - لا توجد إشارة") إلى عدة عشرات.

يظهر الرسم التخطيطي لمؤشر مستوى الإشارة ثنائي القناة في الشكل. 3.7-17. تتكون كل خلية \(A1\) و\(A2\) من ترانزستورين لهما بنية مختلفة. إذا لم تكن هناك إشارة عند الإدخال، فسيتم إغلاق ترانزستورات الخلايا، وبالتالي لا تضيء مصابيح LED \(HL1\) و\(HL2\). يظل الجهاز في هذه الحالة حتى يتجاوز سعة نصف الموجة الموجبة للإشارة التي يتم التحكم فيها بحوالي 0.6 فولت الجهد الثابت عند باعث الترانزستور \(VT1\) في الخلية \(A1\)، المحدد بواسطة المقسم \(R2\)، \(R3\). بمجرد حدوث ذلك، سيبدأ الترانزستور \(VT1\) في الفتح، وسيظهر تيار في دائرة المجمع، وبما أنه في نفس الوقت هو تيار تقاطع باعث الترانزستور \(VT2\)، سيبدأ أيضًا فتح الترانزستور \(VT2\). سيؤدي انخفاض الجهد المتزايد عبر المقاوم \(R6\) وLED \(HL1\) إلى زيادة التيار الأساسي للترانزستور \(VT1\)، وسوف ينفتح أكثر. ونتيجة لذلك، سيتم قريبًا فتح كلا الترانزستورين بالكامل وسيتم تشغيل مؤشر LED \(HL1\). مع زيادة أخرى في سعة إشارة الدخل، تحدث عملية مماثلة في الخلية \(A2\)، وبعد ذلك يضيء مؤشر LED \(HL2\). مع انخفاض مستوى الإشارة إلى ما دون عتبات الاستجابة المحددة، تعود الخلايا إلى حالتها الأصلية، وتنطفئ مصابيح LED (أولاً \(HL2\)، ثم \(HL1\)). لا يتجاوز التباطؤ 0.1 فولت. مع قيم المقاومة الموضحة في الدائرة، يتم تشغيل الخلية \(A1\) عند سعة إشارة دخل تبلغ حوالي 1.4 فولت، الخلية \(A2\) - 2 فولت.

أرز. 3.7-17. مؤشر مستوى الإشارة ثنائي القناة

يظهر في الشكل مؤشر مستوى متعدد القنوات على العناصر المنطقية. 3.7-18. يمكن استخدام مثل هذا المؤشر، على سبيل المثال، في مكبر للصوت منخفض التردد (عن طريق تنظيم مقياس الضوء من عدد من مؤشرات LED). يمكن أن يختلف نطاق جهد الإدخال لهذا الجهاز من 0.3 إلى 20 فولت. للتحكم في كل LED، يتم استخدام مشغل \(RS\) مجمع على عناصر 2I-NOT. يتم تعيين عتبات الاستجابة لهذه المشغلات بواسطة المقاومات \(R2\)، \(R4-R16\). يجب تطبيق نبض إطفاء LED بشكل دوري على خط "إعادة الضبط" (سيكون من المعقول توفير مثل هذه النبضة بتردد 0.2...0.5 ثانية).

أرز. 3.7-18. مؤشر مستوى إشارة التردد المنخفض متعدد القنوات على مشغلات \(RS\).

تضمن دوائر مؤشرات المستوى المذكورة أعلاه استجابة حادة لكل قناة إشارة (أي أن مؤشر LED الموجود فيها إما يتوهج مع وضع سطوع معين أو يتم إيقاف تشغيله). في مؤشرات المقياس (خط من مصابيح LED التي يتم تشغيلها بشكل متسلسل)، فإن وضع التشغيل هذا ليس ضروريًا على الإطلاق. لذلك، يمكن استخدام دوائر أبسط لهذه الأجهزة، حيث يتم التحكم في مصابيح LED ليس بشكل منفصل لكل قناة، ولكن بشكل مشترك. يتم تحقيق التبديل المتسلسل لعدد من مصابيح LED مع زيادة مستوى إشارة الإدخال عن طريق التبديل المتسلسل لمقسمات الجهد (على المقاومات أو العناصر الأخرى). في مثل هذه الدوائر، يزداد سطوع مصابيح LED تدريجيًا مع زيادة مستوى إشارة الإدخال. في هذه الحالة، يتم تعيين الوضع الحالي الخاص بكل مؤشر LED، بحيث يتم ملاحظة توهج مؤشر LED المحدد بصريًا فقط عندما تصل إشارة الإدخال إلى المستوى المناسب (مع زيادة أخرى في مستوى إشارة الإدخال، يضيء مؤشر LED أكثر وأكثر سطوعًا، ولكن إلى حد معين). يظهر الشكل أبسط نسخة من المؤشر الذي يعمل وفقًا للمبدأ الموصوف. 3.7-19.

أرز. 3.7-19. مؤشر مستوى إشارة LF بسيط

إذا كان من الضروري زيادة عدد مستويات الإشارة وزيادة خطية المؤشر، فيجب تغيير دائرة تبديل LED قليلاً. على سبيل المثال، مؤشر وفقا للرسم البياني في الشكل. 3.7-20. إنه، من بين أمور أخرى، يحتوي على مضخم إدخال حساس إلى حد ما، والذي يوفر التشغيل من مصدر جهد ثابت ومن إشارة تردد الصوت (في هذه الحالة، يتم التحكم في المؤشر فقط من خلال الموجات النصفية الإيجابية للجهد المتناوب للإدخال).

تستخدم مصابيح LED على نطاق واسع في العديد من الأجهزة الإلكترونية بسبب استهلاكها المنخفض للطاقة. وتتميز بحجمها الصغير وموثوقيتها العالية وضوءها عالي الجودة. جعلت هذه الخصائص من الممكن جعل عرض جميع وظائف المعدات والأدوات والأجهزة أكثر ملاءمة. ومن بينها مؤشر الجهد LED الذي يستخدم عند العمل بالتيار الكهربائي. جهاز المؤشر ليس معقدًا على الإطلاق، لذا من السهل صنعه بنفسك.

الهيكل العام ومبدأ التشغيل

تعد مصابيح LED أحد الأجزاء الرئيسية لمؤشرات جهد الشبكة. أثناء الاختبار، فإنها تثبت بوضوح وجود أو عدم وجود تيار كهربائي في المنطقة التي يتم اختبارها.

تتكون أبسط دوائر المؤشرات من أقل عدد ممكن من الأجزاء ويسهل تجميعها حتى بواسطة هواة الراديو المبتدئين. يوضح الشكل المعروض تصميم جهاز مصمم لتحديد موصل الطور أو جهة الاتصال.

تستخدم هذه الدائرة على نطاق واسع في مفكات البراغي المؤشرة. أنها لا تتطلب مصدر الطاقة الخاص بها، لأن الإمكانات المتولدة بين الطور واليد العارية كافية تمامًا لبدء الصمام الثنائي في التوهج. يتم استكمال مؤشر جهد LED، المصمم للعمل على شبكة 220 فولت، بسعة تحد من تدفق التيار إلى المصباح الكهربائي. يتم توفير الحماية ضد نصف الموجة العكسية بواسطة الصمام الثنائي.

عند اختبار دوائر الجهد المنخفض حتى 12 فولت، يكون محدد التيار غالبًا عبارة عن مصباح متوهج منخفض الطاقة أو مقاوم بمقاومة تتراوح من 50 إلى 100 أوم. عند العمل مع الفولتية العالية، يجب زيادة قوة المقاوم.

غالبًا ما يستخدم هواة الراديو جهازًا بسيطًا لاختبار الدوائر الدقيقة، التي لها ثلاثة أوضاع مستقرة. إذا كانت الدائرة مفتوحة ولا توجد إشارة، فلن تضيء الثنائيات. وفي حالات أخرى، تضيء بعض مصابيح LED عند تيارات مختلفة. ويتم هذا الفصل باستخدام الترانزستورات ذات الفولتية المفتوحة المختلفة. على سبيل المثال، عندما يكون التيار 0.5 فولت، يفتح الترانزستور الأول، وعند 2.4 فولت، يفتح الثاني. إذا كانت هناك حاجة للعمل مع تيارات أخرى، فمن الضروري استخدام الترانزستورات ذات الخصائص المناسبة.

وبالتالي، من السهل جدًا إنشاء مؤشر الجهد باستخدام مصابيح LED بيديك. يتم استخدام هذه المخططات وغيرها في كثير من الأحيان، لذا فهي تستحق النظر فيها بمزيد من التفصيل.

دائرة مؤشر بسيطة

يتم استخدام دائرة تستخدم عناصر الترانزستور والمقاومات في المؤشرات التي تعمل بجهد مباشر ومتناوب يصل إلى 600 فولت. هذا التصميم أكثر تعقيدًا إلى حد ما من مفك البراغي المؤشر، ولكن إضافة الأجزاء تجعل مؤشر الجهد LED أداة عالمية. ويمكن استخدامه بأمان تام لاختبار الفولتية التي تتراوح من 5 إلى 600 فولت.

في الرسم التخطيطي المعروض، يكون ترانزستور التأثير الميداني VT2 مرئيًا بوضوح، والذي يعمل كأساس لتصميم المؤشر بالكامل. يعتمد تشغيل الجهاز على قيمة جهد العتبة الثابتة بواسطة فرق الجهد في موضع مصدر البوابة.

تعتمد قيمة الحد الأقصى لجهود الشبكة الممكنة على الانخفاض المحتمل في موضع مصدر التصريف. هذا الترانزستور فريد من نوعه في جوهره. الترانزستور VT1 ثنائي القطب، يستخدم للتغذية المرتدة ودعم المعلمات المحددة.

يعمل المؤشر محلي الصنع على النحو التالي. عند تطبيق الجهد على المدخلات، يظهر تيار كهربائي في الدائرة. تعتمد قيمته على المقاومة R2 وجهد الترانزستور ثنائي القطب VT1 في تقاطع الباعث الأساسي. إن إضاءة مصباح LED منخفض الطاقة أمر ممكن تمامًا مع تيار تثبيت يبلغ 100 أمبير. عندما يكون جهد الباعث الأساسي حوالي 0.5 فولت، يجب أن تكون مقاومة R2 في النطاق من 500 إلى 600 أوم. تتم حماية LED من الزيادات الحالية المحتملة بواسطة مكثف غير قطبي C، تبلغ سعته 0.1 μF.

قوة المقاوم R1 هي 1 موهم، وهو ما يكفي لاستخدامه كحمل للترانزستور VT1. عند التشغيل بجهد ثابت، يؤدي الصمام الثنائي VD وظيفة وقائية ويفحص القطبين. عندما يتم اختبار جهد التيار المتردد، يصبح هذا الصمام الثنائي مقومًا ويعمل على قطع نصف الموجة السالبة. حجم الجهد العكسي لا يقل عن 600 فولت. يجب اختيار HL LED نفسه بأعلى سطوع بحيث تكون الإشارة ملحوظة حتى مع الحد الأدنى من التيار.

مؤشر جهد البطارية

يتم إطالة عمر بطارية السيارة بشكل كبير إذا تمت مراقبة الجهد الكهربي عند أطرافها بانتظام. في حالة وجود أي انحرافات، يمكنك اتخاذ التدابير في الوقت المناسب وتجنب العواقب السلبية.

تعمل الدائرة المقترحة على مصابيح RGB LED، والتي تختلف عن مصادر الإضاءة التقليدية بثلاث بلورات ذات ألوان مختلفة موجودة داخل الهيكل. أثناء التشغيل، سيتوافق كل لون مع قيمة جهد محددة.

لإنشاء مؤشر، ستحتاج إلى 9 مقاومات، وثلاثة صمامات زينر، و3 ترانزستورات ثنائية القطب، و1 LED متعدد الألوان. بعد التجميع الصحيح، ستكون الإشارة خضراء بجهد 12-14 فولت، أحمر - أكثر من 14.4 فولت، أزرق - أقل من 11.5 فولت. لتعيين الحد الأدنى للجهد، يتم استخدام مقياس الجهد R4 وثنائي زينر VD2.

إذا انخفض إلى ما دون القيمة المحددة، يغلق الترانزستور VT2، وعلى العكس من ذلك، يفتح الترانزستور VT3، مما يؤدي إلى بلورة الصمام الثنائي الأزرق. إذا كان الجهد طبيعياً وضمن الحدود المحددة، فإن التيار سوف يمر عبر المقاومات R5، R9 ومن خلال صمام ثنائي الزينر VD3. في هذا الوقت، سوف يتوهج مؤشر LED باللون الأخضر. سيتم إغلاق الترانزستور VT3 وسيكون الترانزستور VT2 مفتوحًا. المقاوم R2 متغير ويسمح لك بضبط الجهد، بما في ذلك زيادته إلى أكثر من 14.4 فولت. في هذه الحالة، يضيء الضوء الأحمر على الفور.

لأنك تحتاج إلى حل مشكلتين بكفاءة في وقت واحد:

1. الحد من التيار الأمامي من خلال مؤشر LED لمنعه من الاحتراق.
2. حماية LED من الانهيار بسبب التيار العكسي.

إذا تجاهلت أيًا من هذه النقاط، فسيتم تغطية مؤشر LED على الفور بحوض نحاسي.

في أبسط الحالات، يمكنك تحديد التيار عبر LED باستخدام مقاوم و/أو مكثف. ويمكنك منع الانهيار الناتج عن الجهد العكسي باستخدام الصمام الثنائي التقليدي أو مصباح LED آخر.

ولذلك، فإن أبسط دائرة لتوصيل LED إلى 220 فولت تتكون من عدد قليل من العناصر فقط:

يمكن أن يكون الصمام الثنائي الواقي أي شيء تقريبًا، لأنه لن يتجاوز جهده العكسي أبدًا الجهد الأمامي عبر مؤشر LED، والتيار مقيد بمقاوم.

تعتمد مقاومة وقوة المقاوم المحدد (الصابورة) على تيار تشغيل LED ويتم حسابها وفقًا لقانون أوم:

R = (U in - U LED) / I

ويتم حساب تبديد طاقة المقاوم على النحو التالي:

P = (U in - U LED) 2 / R

حيث Uin = 220 فولت،
U LED - الجهد الأمامي (التشغيلي) لـ LED. عادةً ما يقع في حدود 1.5-3.5 فولت. بالنسبة لواحد أو اثنين من مصابيح LED، يمكن إهماله، وبالتالي تبسيط الصيغة إلى R = U in / I،
أنا - تيار LED. بالنسبة لمؤشرات LED التقليدية، سيكون التيار 5-20 مللي أمبير.

مثال لحساب المقاوم الصابورة

لنفترض أننا بحاجة إلى الحصول على متوسط ​​التيار من خلال LED = 20 مللي أمبير، وبالتالي يجب أن تكون المقاومة:

R = 220 فولت/0.020 أمبير = 11000 أوم(خذ مقاومتين: 10 + 1 كيلو أوم)

ف = (220 فولت) 2 /11000 = 4.4 وات(خذ باحتياطي: 5 وات)

يمكن أخذ قيمة المقاوم المطلوبة من الجدول أدناه.

الجدول 1. اعتماد تيار LED على مقاومة مقاوم الصابورة.

مقاومة المقاوم، كيلو أوم	قيمة سعة التيار من خلال LED، مللي أمبير	متوسط ​​تيار LED، مللي أمبير	متوسط ​​تيار المقاوم، مللي أمبير	قوة المقاوم، W
43	7.2	2.5	5	1.1
24	13	4.5	9	2
22	14	5	10	2.2
12	26	9	18	4
10	31	11	22	4.8
7.5	41	15	29	6.5
4.3	72	25	51	11.3
2.2	141	50	100	22

خيارات الاتصال الأخرى

في الدوائر السابقة، تم توصيل الدايود الواقي بشكل متتالي، ولكن يمكن وضعه على النحو التالي:

هذه هي الدائرة الثانية لتشغيل مصابيح LED بجهد 220 فولت بدون سائق. في هذه الدائرة، سيكون التيار عبر المقاوم أقل مرتين مما هو عليه في الخيار الأول. وبالتالي، سيتم إطلاق طاقة أقل 4 مرات. هذه ميزة إضافية مؤكدة.

ولكن هناك أيضًا ناقص: يتم تطبيق جهد التيار الكهربائي الكامل (السعة) على الصمام الثنائي الواقي ، لذلك لن يعمل أي صمام ثنائي هنا. سيتعين عليك العثور على شيء بجهد عكسي يبلغ 400 فولت أو أعلى. لكن هذه الأيام ليست مشكلة على الإطلاق. على سبيل المثال، يعتبر الصمام الثنائي 1000 فولت الموجود في كل مكان، 1N4007 (KD258)، مثاليًا.

على الرغم من الاعتقاد الخاطئ الشائع، خلال نصف دورات الجهد الكهربائي السلبي، سيظل مؤشر LED في حالة عطل كهربائي. ولكن نظرًا لحقيقة أن مقاومة الوصلة p-n المتحيزة للديود الواقي عالية جدًا، فإن تيار الانهيار لن يكون كافيًا لإتلاف مؤشر LED.

انتباه! جميع أبسط الدوائر لتوصيل مصابيح LED 220 فولت لها اتصال كلفاني مباشر بالشبكة، لذا فإن لمس أي نقطة في الدائرة أمر خطير للغاية!

ولتقليل قيمة تيار اللمس عليك بتقسيم المقاومة إلى قسمين بحيث يصبح كما هو موضح في الصور:

بفضل هذا الحل، حتى لو تم عكس الطور والصفر، فإن التيار المار من شخص إلى "الأرض" (إذا تم لمسه عن طريق الخطأ) لا يمكن أن يتجاوز 220/12000 = 0.018A. وهذا لم يعد خطيرا جدا.

ماذا عن النبضات؟

في كلا النظامين، سوف يضيء مؤشر LED فقط خلال نصف الدورة الإيجابية لجهد التيار الكهربائي. أي أنه سوف يومض بتردد 50 هرتز أو 50 مرة في الثانية، وسيكون نطاق النبض مساويًا لـ 100% (10 مللي ثانية قيد التشغيل، 10 مللي ثانية إيقاف، وما إلى ذلك). وسوف يكون ملحوظا للعين.

بالإضافة إلى ذلك، عندما تضيء مصابيح LED الوامضة أي كائنات متحركة، على سبيل المثال، شفرات المروحة، وعجلات الدراجات، وما إلى ذلك، سيحدث تأثير اصطرابي حتمًا. وفي بعض الحالات، قد يكون هذا التأثير غير مقبول أو حتى خطير. على سبيل المثال، عند العمل على آلة، قد يبدو أن القاطع لا يتحرك، لكنه في الواقع يدور بسرعة فائقة وينتظر فقط أن تضع أصابعك هناك.

لجعل التموج أقل وضوحًا، يمكنك مضاعفة تردد تبديل LED باستخدام مقوم الموجة الكاملة (جسر الصمام الثنائي):

يرجى ملاحظة أنه بالمقارنة مع الدائرة رقم 2 التي لها نفس قيمة المقاومة، فقد حصلنا على ضعف متوسط ​​التيار. وبالتالي أربعة أضعاف تبديد قوة المقاومات.

لا توجد متطلبات خاصة لجسر الصمام الثنائي، والشيء الرئيسي هو أن الثنائيات التي يتكون منها يمكنها تحمل نصف تيار تشغيل LED. سيكون الجهد العكسي في كل من الثنائيات ضئيلًا تمامًا.

خيار آخر هو تنظيم التبديل المتتالي لمصباحي LED. ثم سوف يحترق أحدهما خلال نصف الموجة الإيجابية، والثاني - خلال نصف الموجة السلبية.

الحيلة هي أنه مع هذا الاتصال، سيكون الحد الأقصى للجهد العكسي لكل من مصابيح LED مساوياً للجهد الأمامي لمصباح LED الآخر (عدة فولتات كحد أقصى)، لذلك سيتم حماية كل من مصابيح LED بشكل موثوق من الانهيار.

يجب وضع مصابيح LED بالقرب من بعضها البعض قدر الإمكان. من الناحية المثالية، حاول العثور على LED مزدوج، حيث يتم وضع كلا البلورات في نفس السكن ولكل منها محطاتها الخاصة (على الرغم من أنني لم أر مثل هذه المحطات من قبل).

بشكل عام، بالنسبة لمصابيح LED التي تؤدي وظيفة المؤشر، فإن مقدار التموج ليس مهمًا جدًا. بالنسبة لهم، الشيء الأكثر أهمية هو الفرق الأكثر وضوحًا بين حالات التشغيل والإيقاف (مؤشر التشغيل/الإيقاف، التشغيل/التسجيل، الشحن/التفريغ، العادي/الطوارئ، وما إلى ذلك)

ولكن عند إنشاء المصابيح، يجب عليك دائما محاولة تقليل النبضات إلى الحد الأدنى. وليس بسبب مخاطر التأثير الاصطرابي، بل بسبب آثارها الضارة على الجسم.

ما هي النبضات التي تعتبر مقبولة؟

كل هذا يتوقف على التردد: كلما كان أقل، كلما كانت النبضات أكثر وضوحا. عند الترددات التي تزيد عن 300 هرتز، تصبح التموجات غير مرئية تمامًا ولا يتم تطبيعها على الإطلاق، أي حتى 100٪ تعتبر طبيعية.

على الرغم من حقيقة أن نبضات الضوء بترددات 60-80 هرتز وأعلى لا يتم إدراكها بصريًا، إلا أنها يمكن أن تسبب زيادة إرهاق العين والتعب العام والقلق وانخفاض الأداء البصري وحتى الصداع.

لمنع العواقب المذكورة أعلاه، يوصي المعيار الدولي IEEE 1789-2015 بحد أقصى لمستوى تموج السطوع لتردد 100 هرتز - 8٪ (المستوى الآمن المضمون - 3٪). بالنسبة لتردد 50 هرتز، ستكون هذه النسبة 1.25% و0.5% على التوالي. ولكن هذا هو للكمال.

في الواقع، لكي تتوقف نبضات سطوع LED عن كونها مزعجة إلى حد ما على الأقل، يكفي ألا تتجاوز 15-20٪. هذا هو بالضبط مستوى وميض المصابيح المتوهجة ذات الطاقة المتوسطة، ومع ذلك لم يشتكي أحد منها على الإطلاق. ويسمح SNiP 23-05-95 الروسي الخاص بنا بالوميض الخفيف بنسبة 20% (وفقط للعمل المضني والمسؤول بشكل خاص يتم زيادة المتطلبات إلى 10%).

وفقا لل GOST 33393-2015 "المباني والهياكل. طرق قياس معامل نبض الإضاءة"لتقييم حجم النبضات، يتم تقديم مؤشر خاص - معامل النبض (Kp).

معامل. يتم حساب النبضات عمومًا باستخدام صيغة معقدة باستخدام دالة متكاملة، ولكن بالنسبة للتذبذبات التوافقية، يتم تبسيط الصيغة إلى ما يلي:

K p = (E max - E min) / (E max + E min) ⋅ 100%،

حيث E max هو الحد الأقصى لقيمة الإضاءة (السعة)، وE min هو الحد الأدنى.

سوف نستخدم هذه الصيغة لحساب سعة مكثف التنعيم.

يمكنك تحديد تموجات أي مصدر للضوء بدقة شديدة باستخدام اللوحة الشمسية ومرسمة الذبذبات:

كيفية الحد من تموج؟

دعونا نرى كيفية توصيل LED بشبكة 220 فولت لتقليل التموج. للقيام بذلك، أسهل طريقة هي لحام مكثف تخزين (تنعيم) بالتوازي مع مؤشر LED:

نظرًا للمقاومة غير الخطية لمصابيح LED، فإن حساب سعة هذا المكثف يعد مهمة غير تافهة إلى حد ما.

ومع ذلك، يمكن تبسيط هذه المهمة من خلال وضع بعض الافتراضات. أولاً، تخيل أن LED كمقاومة ثابتة مكافئة:

وثانيًا، تظاهر بأن سطوع مؤشر LED (وبالتالي الإضاءة) يعتمد خطيًا على التيار.

حساب سعة مكثف التنعيم

لنفترض أننا نريد الحصول على المعامل. تموج 2.5٪ عند تيار عبر LED قدره 20 مللي أمبير. ولدينا تحت تصرفنا مصباح LED يسقط عليه 2 فولت بتيار 20 مللي أمبير. تردد الشبكة كالعادة هو 50 هرتز.

نظرًا لأننا قررنا أن السطوع يعتمد خطيًا على التيار عبر مؤشر LED، وقمنا بتمثيل مؤشر LED نفسه كمقاوم بسيط، فيمكننا بسهولة استبدال الإضاءة في صيغة حساب معامل التموج بالجهد الموجود على المكثف:

Kp = (U max - U min) / (U max + U min) ⋅ 100%

نستبدل البيانات الأصلية ونحسب U min:

2.5% = (2 فولت - يو دقيقة) / (2 فولت + يو دقيقة) ⋅ 100% => أومين = 1.9 فولت

فترة تقلبات الجهد في الشبكة هي 0.02 ثانية (1/50).

وبالتالي، فإن مخطط ذبذبة الجهد على المكثف (وبالتالي على مؤشر LED المبسط الخاص بنا) سيبدو كما يلي:

دعونا نتذكر علم المثلثات ونحسب وقت شحن المكثف (للتبسيط، لن نأخذ في الاعتبار مقاومة المقاوم الصابورة):

الشحنة t = arccos(U min /U max) / 2πf = arccos(1.9/2) / (2 ⋅ 3.1415⋅ 50) = 0.0010108 ثانية

سيتم تفريغ بقية الفترة كوندر. علاوة على ذلك، يجب تخفيض الفترة في هذه الحالة إلى النصف، لأن نحن نستخدم مقوم الموجة الكاملة:

t التفريغ = T - t الشحن = 0.02/2 - 0.0010108 = 0.008989 ثانية

يبقى لحساب القدرة:

ج = أنا الصمام ⋅ د/دو = 0.02 ⋅ 0.008989/(2-1.9) = 0.0018 فهرنهايت (أو 1800 ميكروفاراد)

في الممارسة العملية، من غير المرجح أن يقوم أي شخص بتثبيت مثل هذا المكثف الكبير من أجل LED صغير واحد. على الرغم من أنه إذا كان الهدف هو الحصول على تموج بنسبة 10%، فستكون هناك حاجة إلى 440 ميكروفاراد فقط.

نحن نزيد الكفاءة

هل لاحظت مقدار الطاقة التي يتم تحريرها من خلال مقاومة التبريد؟ القوة التي تضيع. هل من الممكن الحد منه بطريقة أو بأخرى؟

اتضح أنه لا يزال ممكنا! يكفي أن تأخذ مقاومة تفاعلية (مكثف أو مغو) بدلاً من المقاومة النشطة (المقاوم).

من المحتمل أن نقوم بإزالة دواسة الوقود على الفور بسبب ضخامة حجمها والمشاكل المحتملة مع المجال الكهرومغناطيسي ذاتي الحث. ويمكنك التفكير في المكثفات.

كما تعلم، فإن أي مكثف مهما كانت سعته يتمتع بمقاومة لا نهائية للتيار المباشر. ولكن يتم حساب مقاومة التيار المتردد باستخدام هذه الصيغة:

ص ج = 1 / 2πfC

أي كلما كانت السعة أكبر جوارتفاع التردد الحالي F- كلما انخفضت المقاومة .

الجميل في الأمر هو أن القوة في المفاعلة تكون أيضًا تفاعلية، أي غير حقيقية. يبدو أنه هناك، ولكن يبدو كما لو أنه ليس هناك. في الواقع، هذه القوة لا تقوم بأي شغل، بل تعود ببساطة إلى مصدر الطاقة (المخرج). العدادات المنزلية لا تأخذها بعين الاعتبار، لذلك لن تضطر إلى دفع ثمنها. نعم، إنه يخلق حملاً إضافيًا على الشبكة، ولكنك، كمستهلك نهائي، من غير المرجح أن تكون منزعجًا جدًا من هذا =)

وبالتالي، فإن دائرة إمداد الطاقة LED الخاصة بنا من 220 فولت تأخذ الشكل التالي:

لكن! من الأفضل عدم استخدامه بهذا الشكل، حيث أن مؤشر LED في هذه الدائرة يكون عرضة للضوضاء النبضية.

يؤدي تشغيل أو إيقاف تشغيل الحمل الاستقرائي القوي الموجود على نفس الخط مثلك (محرك مكيف الهواء، ضاغط الثلاجة، آلة اللحام، إلخ) إلى ظهور زيادات جهد قصيرة جدًا في الشبكة. يمثل المكثف C1 مقاومة صفر تقريبًا بالنسبة لهم، وبالتالي ستنتقل دفعة قوية مباشرة إلى C2 وVD5.

تنشأ لحظة خطيرة أخرى إذا تم تشغيل الدائرة في لحظة الجهد العكسي في الشبكة (أي في نفس اللحظة التي يكون فيها الجهد في المخرج عند ذروته). لأن يتم تفريغ C1 بالكامل في هذه اللحظة، مما يتسبب في تدفق الكثير من التيار عبر LED.

كل هذا يؤدي بمرور الوقت إلى التدهور التدريجي للبلورة وانخفاض سطوع التوهج.

لتجنب مثل هذه العواقب المحزنة، يجب استكمال الدائرة بمقاومة تبريد صغيرة تبلغ 47-100 أوم وقوة 1 واط. بالإضافة إلى ذلك، سيكون المقاوم R1 بمثابة المصهر في حالة تعطل المكثف C1.

اتضح أن دائرة توصيل LED بشبكة 220 فولت يجب أن تكون كما يلي:

ويبقى هناك فارق بسيط آخر: إذا قمت بفصل هذه الدائرة من المقبس، فستبقى بعض الشحنة على المكثف C1. سيعتمد الجهد المتبقي على اللحظة التي انقطعت فيها دائرة إمداد الطاقة وفي بعض الحالات قد يتجاوز 300 فولت.

وبما أن المكثف لا يوجد لديه مكان لتفريغه إلا من خلال مقاومته الداخلية، فيمكن الاحتفاظ بالشحن لفترة طويلة جدًا (يوم أو أكثر). وكل هذا الوقت سيكون الكوندر في انتظارك أنت أو طفلك، ومن خلاله يمكن تفريغه بشكل صحيح. علاوة على ذلك، من أجل الحصول على صدمة كهربائية، لا تحتاج إلى الذهاب إلى أعماق الدائرة؛ تحتاج فقط إلى لمس كلا جهات الاتصال الخاصة بالقابس.

لمساعدة المكثف على التخلص من الشحن غير الضروري، نقوم بتوصيل أي مقاوم عالي المقاومة (على سبيل المثال، 1 ميجا أوم) بالتوازي معه. لن يكون لهذا المقاوم أي تأثير على وضع التشغيل التصميمي للدائرة. لن حتى الاحماء.

وبالتالي، فإن المخطط المكتمل لتوصيل LED بشبكة 220 فولت (مع مراعاة جميع الفروق الدقيقة والتعديلات) سيبدو كما يلي:

يمكن الحصول على قيمة سعة المكثف C1 للحصول على التيار المطلوب من خلال LED على الفور أو يمكنك حسابها بنفسك.

حساب مكثف التبريد لLED

لن أقدم حسابات رياضية مملة، وسأقدم لك على الفور صيغة جاهزة للقدرة (بالفاراد):

C = I / (2πf√(مدخل U 2 - U 2 LED))[F]،

حيث I هو التيار من خلال LED، وf هو التردد الحالي (50 هرتز)، وU in هي القيمة الفعالة لجهد الشبكة (220 فولت)، وU LED هو الجهد الموجود على LED.

إذا تم إجراء الحساب لعدد صغير من مصابيح LED المتصلة في سلسلة، فإن التعبير √(إدخال U 2 - U 2 LED) يساوي تقريبًا إدخال U، وبالتالي يمكن تبسيط الصيغة:

ج ≈ 3183 ⋅ أنا LED / U in[ميكروفاراد]

وبما أننا نقوم بحسابات Uin = 220 فولت، إذن:

ج ≈ 15⋅أنا LED[ميكروفاراد]

وبالتالي، عند تشغيل مؤشر LED بجهد 220 فولت، لكل 100 مللي أمبير من التيار، ستكون هناك حاجة إلى حوالي 1.5 ميكروفاراد (1500 نانومتر) من السعة.

بالنسبة لأولئك الذين لا يجيدون الرياضيات، يمكن أخذ القيم المحسوبة مسبقًا من الجدول أدناه.

الجدول 2. اعتماد التيار عبر مصابيح LED على سعة مكثف الصابورة.

ج1	15nF	68 ن.ف	100nF	150 نانو فهرنهايت	330 نانو فهرنهايت	680 نانو فهرنهايت	1000 نانو فهرنهايت
أنا الصمام	1 مللي أمبير	4.5 مللي أمبير	6.7 مللي أمبير	10 مللي أمبير	22 مللي أمبير	45 مللي أمبير	67 مللي أمبير

قليلا عن المكثفات نفسها

يوصى باستخدام مكثفات إخماد الضوضاء من الفئة Y1 أو Y2 أو X1 أو X2 لجهد لا يقل عن 250 فولت كمكثفات تخميد. تحتوي هذه المكثفات على غلاف مستطيل يحمل العديد من علامات الشهادات. تبدو مثل هذا:

باختصار:

• X1- يستخدم في الأجهزة الصناعية المتصلة بشبكة ثلاثية الطور. هذه المكثفات مضمونة لتحمل زيادة الجهد بمقدار 4 كيلو فولت؛
• X2- الأكثر شيوعا. يستخدم في الأجهزة المنزلية ذات جهد الشبكة المقنن الذي يصل إلى 250 فولت، ويتحمل زيادات تصل إلى 2.5 كيلو فولت؛
• Y1- تعمل بجهد كهربائي يصل إلى 250 فولت وتتحمل جهد نبضي يصل إلى 8 كيلو فولت ؛
• Y2- نوع شائع إلى حد ما، يمكن استخدامه عند جهد كهربائي يصل إلى 250 فولت ويمكنه تحمل نبضات تبلغ 5 كيلو فولت.

يجوز استخدام مكثفات الأفلام المحلية K73-17 عند 400 فولت (أو الأفضل من ذلك عند 630 فولت).

اليوم، تنتشر "ألواح الشوكولاتة" الصينية (CL21) على نطاق واسع، ولكن نظرًا لموثوقيتها المنخفضة للغاية، أوصي بشدة بمقاومة إغراء استخدامها في دوائرك. وخاصة المكثفات الصابورة.

انتباه! لا ينبغي أبدًا استخدام المكثفات القطبية كمكثفات صابورة!

لذلك، نظرنا في كيفية توصيل LED إلى 220 فولت (الدوائر وحساباتها). جميع الأمثلة الواردة في هذه المقالة مناسبة تمامًا لواحد أو أكثر من مصابيح LED منخفضة الطاقة، ولكنها غير مناسبة تمامًا لمصابيح الطاقة العالية، على سبيل المثال، المصابيح أو الأضواء الموجهة - فمن الأفضل بالنسبة لهم استخدام ما يسمى برامج التشغيل.