Come si costruisce una torcia
Una torcia è uno strumento indispensabile a casa e nell'industria. Ovunque ci sia una mancanza di luce, vi aiuterà a portare a termine il lavoro, a trovare un malfunzionamento, a localizzare un oggetto caduto o rotolato. Per riparare una lanterna difettosa o per aggiornarla, è necessario conoscere il suo schema elettrico.
Come funziona una torcia a mano
La costruzione di una torcia a mano non è complicata. Consiste in un compartimento per le batterie e un compartimento con un emettitore e un riflettore, così come un interruttore di alimentazione.
Questo contenuto non è cambiato dall'invenzione della torcia elettrica tascabile, anche se la base degli elementi è cambiata drasticamente.
Diagramma schematico di una torcia semplice
Lo schema del circuito elettrico di una semplice lampada tascabile è composto da soli tre elementi:
- una batteria (o più);
- interruttore di alimentazione;
- Una lampadina a incandescenza.
Diagramma di una torcia a led
Nelle condizioni moderne, le lampadine a incandescenza sono intensamente sostituite dai LED. Non hanno resistito alla concorrenza a causa della loro minore efficienza e della loro minore durata. Negli apparecchi portatili, gli elementi emettitori di luce a semiconduttore sono anche ampiamente utilizzati. Ma la semplice sostituzione di una lampadina con un LED (o una matrice di LED) non funziona. Avete bisogno di un dispositivo che limiti la corrente attraverso gli elementi semiconduttori. Questo è chiamato un driver ed è un regolatore di corrente elettronico.
Lo svantaggio di questo circuito è la bassa riparabilità di una tale torcia - un tecnico qualificato e un'attrezzatura di laboratorio appropriata sarebbero necessari per ripristinare il circuito elettronico.
L'autista potrebbe essere un normale resistenzache limiterà la corrente ed estinguerà l'eccesso di tensione. Ma un bel po' di potenza sarà sprecata nella resistenza. Per una lanterna alimentata dalla rete, questo fatto non è importante, ma per una lanterna a batteria o a pile, questo svantaggio può essere critico.
Importante! Nella progettazione della lanterna LED aggiunge un altro elemento - un dissipatore di calore. Anche se la radiazione dei LED non è fondamentalmente collegata al riscaldamento, ma la legge di Joule-Lenz non può essere aggirata. Quando la corrente scorre attraverso gli elementi radianti, viene generato del calore. Se non controllato, il surriscaldamento dei LED ridurrà notevolmente la loro durata di vita.
Diagramma schematico di un faro
Un design popolare di torcia a LED è una lampada frontale. Una torcia di questo tipo permette di liberare completamente le mani e di dirigere il fascio di luce nel luogo desiderato girando la testa: seguendo lo sguardo. Questo è comodo quando si ripara un'auto, si cammina in zone buie, ecc.
Lo schema di un tale apparecchio è costruito secondo il seguente principio:
- circuito di controllo (responsabile della commutazione dei modi);
- amplificatore buffer;
- un interruttore a transistor per accendere il LED.
Una delle varianti di tale dispositivo è quando l'unità di controllo è fatta su microcontrollore standard (per esempio, ATtiny85) con un programma per controllare la modalità dell'emettitore, l'amplificatore operazionale OPA335 serve come amplificatore intermedio e il transistor a effetto campo IRLR2905 serve come interruttore.
Questo circuito è economico e affidabile, ma ha uno svantaggio tecnologico: bisogna programmare il regolatore prima dell'installazione. Pertanto, nella produzione di massa, viene utilizzato un chip specializzato FM2819 come unità di controllo (la denominazione abbreviata 819L può essere applicata all'alloggiamento). Questo chip può accendere e spegnere l'elemento emettitore di luce ed è programmato con quattro modalità:
- luminosità massima;
- luminosità media;
- luminosità minima;
- luce stroboscopica (luce lampeggiante).
Le modalità vengono commutate ciclicamente premendo brevemente il pulsante. Una lunga pressione sul pulsante fa passare la lampada al modo SOS. Non è possibile cambiare il programma (almeno il datasheet non menziona tale possibilità). Il dispositivo non richiede alcun amplificatore intermedio, ma non è possibile collegare LED molto potenti direttamente all'uscita - c'è una limitazione di carico (e una protezione contro il superamento del carico).
Pertanto, gli elementi ad alta potenza sono collegati tramite un interruttore. Nella maggior parte dei casi, si tratta di un transistor a effetto campo che permette un funzionamento continuo ad alta corrente nel circuito di drenaggio, come l'FDS9435A della Fairchild o simili, che può essere scelto dai parametri della tabella delle specifiche FDS9435A.
| Struttura | Massima tensione gate-source, V | Resistenza del canale in stato aperto | Dissipazione di potenza massima, W | Massima corrente di drenaggio in modalità continua, A |
| Canale P | 25 | 0,05 Ohm a 5,3 A, 10 V | 2,5 | 5,3 |
Il circuito della torcia si riduce a due soli elementi attivi e a un cablaggio di diversi condensatori e resistenze (più le pile e una matrice di di LEDnaturalmente).
Schema di una torcia ricaricabile caricata dalla rete 220V
È più conveniente ed economico alimentare la torcia non da batterie, ma da batterie ricaricabili che possono essere ricaricate. Ancora più conveniente è avere una torcia le cui celle possono essere ricaricate senza rimuoverle dall'involucro. Devi solo collegare la torcia a una rete monofase di 220V.
Qui sono stati aggiunti elementi al circuito convenzionale:
- raddrizzatore a semionda sui diodi VD1, VD2 (può anche essere montato in un circuito a ponte);
- Condensatore di zavorra per l'estinzione della tensione eccessiva C1 con resistenza di scarica R1;
- resistenza R2 per limitare la corrente di carica della batteria;
- R4VD5 catena per indicare la connessione alla rete elettrica.
Importante! Questi circuiti senza trasformatore hanno uno svantaggio significativo. Se un qualsiasi punto del circuito viene toccato accidentalmente, c'è il rischio di essere eccitati. L'uso di un trasformatore step-down di rete, d'altra parte, porterà ad un aumento significativo delle caratteristiche di peso.
Perciò questo schema sta diventando più raro. Gli alimentatori esterni con bassa tensione di uscita (compresa la ricarica da un dispositivo USB compatibile) sono utilizzati per caricare le batterie senza rimuoverle.
Aggiornamento delle torce
Un attento esame del diagramma schematico della torcia della sezione precedente rende evidente che il LED VD5 è sempre acceso quando è collegato a 220V. Il suo bagliore è indipendente dalla carica e anche dalla presenza di batterie. Per eliminare questo inconveniente, il circuito di indicazione dovrebbe essere incluso nel circuito di carica della batteria. Per fare questo, installate una resistenza R5 da 0,5W in modo che una corrente di 100mA scenda a circa 3V (circa 30 Ohm). Il circuito di indicazione deve essere collegato in parallelo, rispettando la polarità.
Tutti i cambiamenti e le aggiunte sono mostrati con la linea blu. Dopo la modifica il LED si accende solo in caso di corrente di carica (con l'alimentazione della matrice dell'emettitore spenta!).
Controllo della funzionalità
Se una torcia cinese è fuori uso, si può cercare di trovare l'elemento difettoso e sostituirlo o Riparazione. L'algoritmo di ricerca è mostrato sull'esempio di una torcia alimentata a rete.
- Se la lanterna non brilla, l'indicatore non si accende quando la colleghi, devi controllare se arriva la 220 V al circuito. Per fare questo, misurate la tensione AC al punto 1. Se non c'è tensione, controllare il cavo di alimentazione e il connettore.
- Se tutto è a posto, il LED dovrebbe essere acceso. In caso contrario, controllate il suo circuito e anche il diodo VD2 per un corto circuito.
- Poi togliete le batterie e controllate la tensione DC al punto 2 - dovrebbe essere approssimativamente uguale alla tensione della batteria. In caso contrario, controllare se i diodi VD1, VD2 sono OK.
- Se tutto è a posto, le batterie sono probabilmente difettose. Controllare la tensione della batteria.
- Se questo non è il caso, l'interruttore dovrebbe essere controllato con un tester in modalità test sonico (con il dispositivo scollegato dalla rete e le batterie scollegate!).
- Se anche qui è tutto a posto, il guasto è nel driver o nella matrice dei LED.
Con un po' di conoscenza in ingegneria elettrica, non è difficile aggiornare o riparare una torcia manuale. La cosa principale è capire la costruzione.