Co jsou zářivky?
Zářivky jsou zářivky, ve kterých je světlo produkováno v důsledku toku volných elektronů a iontů uvnitř plynu. Typická zářivka se skládá ze skleněné trubice potažené fosforem a na každém konci obsahující dvojici elektrod. Je naplněn inertním plynem, obvykle argonem, který působí jako vodič a sestává také z rtuťové kapaliny.
Zářivka
Jak funguje zářivka?
Když je elektřina dodávána do trubice elektrodami, prochází proud plynovým vodičem ve formě volných elektronů a iontů a odpařuje rtuť. Když se elektrony srazí s plynnými atomy rtuti, uvolní volné elektrony, které vyskočí na vyšší úrovně a když klesnou zpět na původní úroveň, jsou emitovány fotony světla. Tato emitovaná světelná energie je ve formě ultrafialového světla, které není pro lidi viditelné. Když toto světlo narazí na fosfor potažený na trubici, excituje elektrony fosforu na vyšší úroveň a když tyto elektrony klesnou zpět na původní úroveň, jsou emitovány fotony a tato světelná energie je nyní ve formě viditelného světla.
Spuštění zářivky
Ve fluorescenčních lampách protéká proud plynným vodičem namísto vodiče v pevné fázi, kde elektrony jednoduše proudí z negativního konce na pozitivní konec. Musí existovat spousta volných elektronů a iontů, aby se umožnil tok náboje plynem. Normálně je v plynu velmi málo volných elektronů a iontů. Z tohoto důvodu je zapotřebí speciální spouštěcí mechanismus pro zavedení více volných elektronů do plynu.
Dva spouštěcí mechanismy pro zářivku
1. Jednou z metod je použití spouštěcího spínače a magnetického předřadníku k zajištění toku střídavého proudu do lampy. Spínač spouštěče je nutný k předehřátí lampy, takže ke spuštění produkce elektronů z elektrod lampy je zapotřebí podstatně menšího množství napětí. Předřadník se používá k omezení množství proudu protékajícího lampou. Bez spouštěcího spínače a předřadníku by přímo proudilo na lampu velké množství proudu, což by snížilo odpor lampy a nakonec lampu zahřálo a zničilo.
Zářivka pomocí magnetického předřadníku a spouštěcího spínače
Použitým spouštěcím spínačem je typická žárovka skládající se ze dvou elektrod, takže mezi nimi vzniká elektrický oblouk, když proudem prochází žárovka. Používaným předřadníkem je magnetický předřadník, který se skládá z transformátorové cívky. Jak střídavý proud prochází cívkou, vytváří se magnetické pole. Se zvyšujícím se proudem se zvyšuje magnetické pole, což se nakonec staví proti toku proudu. Střídavý proud je tedy omezen.
Zpočátku pro každou polovinu cyklu střídavého signálu proud protéká předřadníkem (cívkou) a kolem něj vyvíjí magnetické pole. Tento proud při průchodu vlákny trubice je pomalu zahřívá, aby způsobil produkci volných elektronů. Jak proud prochází vláknem k elektrodám žárovky (používá se jako spouštěcí spínač), vytváří se mezi oběma elektrodami žárovky elektrický oblouk. Jelikož jednou z elektrod je bimetalový pás, ohýbá se při zahřívání a nakonec je oblouk zcela eliminován a protože startérem neprotéká žádný proud, funguje jako otevřený spínač. To způsobí zhroucení magnetického pole napříč cívkou a v důsledku toho se vytvoří vysoké napětí, které zajišťuje potřebné spouštění pro zahřátí lampy, aby se vytvořilo odpovídající množství volných elektronů přes inertní plyn a nakonec lampa svítí.
6 důvodů, proč magnetický předřadník není považován za vhodný?
- Spotřeba energie je poměrně vysoká, přibližně 55 Watt.
- Jsou velké a těžké
- Způsobují blikání, protože pracují na nižších frekvencích
- Netrvá déle.
- Ztráta je asi 13 až 15 wattů.
2. Použití elektronického předřadníku ke spuštění zářivek
Elektronické předřadníky, na rozdíl od magnetického předřadníku, dodávají střídavému proudu do lampy po zvýšení frekvence vedení z přibližně 50 Hz na 20 kHz.
Elektronický předřadník pro spuštění zářivky
Typický obvod elektronického předřadníku se skládá z měniče střídavého proudu na stejnosměrný proud, který se skládá z můstků a kondenzátorů, které usměrňují střídavý signál na stejnosměrný proud a odfiltrují střídavé vlnění za účelem výroby stejnosměrného proudu. Toto stejnosměrné napětí se poté pomocí sady spínačů převede na vysokofrekvenční střídavé napětí obdélníkového tvaru. Toto napětí pohání rezonanční obvod nádrže LC tak, aby vytvářel filtrovaný sinusový střídavý signál, který je aplikován na lampu. Jak proud prochází lampou o vysoké frekvenci, funguje jako odpor tvořící paralelní RC obvod s obvodem nádrže. Zpočátku je spínací frekvence spínačů snížena pomocí řídicích obvodů, což způsobí předehřátí lampy, což vede ke zvýšení napětí na lampě. Nakonec, jak napětí lampy dostatečně vzroste, zapálí se a začne svítit. Existuje uspořádání pro snímání proudu, které dokáže snímat množství proudu procházejícího lampou a podle toho upravit spínací frekvenci.
6 Důvody, proč jsou elektronické předřadníky preferovány více
- Mají nízkou spotřebu energie, méně než 40 W.
- Ztráta je zanedbatelná
- Flicker je eliminován
- Jsou lehčí a vejdou se více na místa
- Trvají déle
Typická aplikace zahrnující zářivku - automatické přepínání světla
Zde je pro vás užitečný domácí okruh. Tento automatický systém osvětlení lze instalovat ve vašem domě k osvětlení prostor pomocí CFL nebo zářivky. Lampa se automaticky rozsvítí kolem 18 hodin a ráno se vypne. Tento přepínací obvod je tedy velmi užitečný pro osvětlení prostor domu, i když vězni nejsou doma. Obecně automatická světla založená na LDR blikají, když se intenzita světla mění za úsvitu nebo za soumraku. CFL tedy nelze v takových obvodech použít. U automatických světel ovládaných triakem je možná pouze žárovka, protože blikání může poškodit obvod uvnitř CFL. Tento obvod překonává všechny tyto nevýhody a okamžitě se zapíná / vypíná, když se změní přednastavená úroveň světla.
Jak to funguje?
IC1 (NE555) je populární časovač IC, který se v obvodu používá jako Schmittova spoušť pro získání bistabilní akce. Aktivace a reset IC se používá k zapnutí / vypnutí lampy. Uvnitř IC jsou dva komparátory. Horní prahový komparátor vypíná při 2/3 Vcc, zatímco spodní spouštěcí komparátor vypíná při 1/3 Vcc. Vstupy těchto dvou komparátorů jsou spojeny dohromady a připojeny na spojnici LDR a VR1. Napětí dodávané LDR na vstupy tedy závisí na intenzitě světla.
LDR je druh proměnného odporu a jeho odpor se mění v závislosti na intenzitě světla dopadajícího na něj. Ve tmě nabízí LDR velmi vysoký odpor až 10 Meg Ohmů, ale v jasném světle se snižuje na 100 Ohmů nebo méně. LDR je tedy ideálním světelným senzorem pro automatické osvětlovací systémy.
Během dne má LDR menší odpor a protéká ním proud k prahovým hodnotám (Pin6) a spouštěcím (pin2) vstupům IC. Výsledkem je, že napětí na prahovém vstupu překročí 2/3 Vcc, což resetuje vnitřní Flip-Flop a výstup zůstane nízký. Současně získá spouštěcí vstup více než 1 / 3Vcc. Obě podmínky udržují výstup IC1 na nízké úrovni během dne. Tranzistor budiče relé je připojen k výstupu IC1, takže relé zůstává během dne bez napětí.
Schéma automatického přepínání světelného obvodu
Při západu slunce se zvyšuje odpor LDR a množství proudu, který protéká, ustává. Výsledkem je, že napětí na vstupu prahového komparátoru (pin6) klesne pod 2 / 3Vcc a napětí na vstupu komparátoru spouštění (pin2) je menší než 1 / 3Vcc. Obě tyto podmínky způsobují, že výstup komparátorů jde vysoko, což nastavuje Flip-Flop. Tím se změní výstup IC1 na vysoký stav a spouštěče T1. LED indikuje vysoký výkon IC1. Když T1 vede, relé sepne a dokončí obvod lampy prostřednictvím kontaktů Common (Comm) a NO (Normally Open) relé. Tento stav pokračuje až do rána a IC se resetuje, když LDR znovu vystaví světlu.
K základně T1 je přidán kondenzátor C3 pro čisté spínání relé. Dioda D3 chrání T1 před zpětným rázem, když se T1 vypne.
Jak nastavit?
Sestavte obvod na společné desce plošných spojů a uzavřete v pouzdru odolném proti nárazům. Skříňka adaptéru typu plug-in je dobrou volbou pro uzavření transformátoru a obvodu. Umístěte jednotku tam, kde je během dne dostupné sluneční světlo, nejlépe mimo domov. Před připojením relé zkontrolujte výstup pomocí LED indikátoru. Nastavte VR1 tak, aby rozsvítil LED na určité úrovni světla, řekněme v 18 hodin. Pokud je to v pořádku, připojte relé a AC připojení. Fázu a neutrál lze odbočit z primární části transformátoru. Vezměte fázové a nulové vodiče a připojte je k držáku žárovky. V závislosti na jmenovitém proudu kontaktů relé můžete použít libovolný počet světelných zdrojů. Světlo z lampy by nemělo dopadat na LDR, proto umístěte lampu odpovídajícím způsobem.
Pozor : Po nabití reléových kontaktů je 230 voltů. Nedotýkejte se obvodu, pokud je připojen k síti. Pro ochranu kontaktů relé používejte kvalitní objímky, aby nedošlo k otřesům.
Fotografický kredit:
