Stroboskop świetlówkowy własnego pomysłu

Zamierzałem dla siebie wykonać stroboskop świetlówkowy pozbawiony wad będących w projekcie opisanym w Elektronice Dla Wszystkich z maja 1999.

Projekt z tego artykułu ma kilka wad:
- Konieczność zastosowania przekaźnika wytrzymującego 600-700V (chodzi o ewentualne przebicie)
- Mogą wystąpić trudności przy uruchamianiu, czasem konieczna zamiana biegunów i dotykanie świetlówki
- Świetlówka o mocy max. 13W
- konieczność zastosowania rezystorów dużych mocy (w artykule proponuje się zastosowanie żarówek)


Mój projekt jest prosty i powyższych wad nie posiada.

Wykorzystuje się:
- Transformator od mikrofalówki
- Świetlówka standardowa 36W
- Mostek prostowniczy 10A
- Dławik do świetlówki 36W
- Kondensator 220mikrofaradów, 400V
- Przekaźnik na 12V
- Układ czasowy na NE555

Wykorzystuje się fakt, że jeżeli do świetlówki przyłoży się na krótki czas bardzo wysokie napięcie, minimum 1200V, wywołuje się w niej wyładowanie, co powoduje błysk lampy. Jednak ten błysk jest stosunkowo długi, w porównaniu z lampami ksenonowymi. Powoduje to, że stroboskop świetlówkowy nie nadaje się do profesjonalnych zastosowań, ale można go wykorzystać na imprezie.

Nieobciążony transformator od mikrofalówki, przy zasilaniu napięciem 230V, oddaje napięcie ok. 2000V na uzwojeniu wtórnym. To napięcie z pewnością wystarczy do zapłonu lampy. Każdy transformator pracuje na prąd przemienny, i żeby na uzwojeniu wtórnym powstało napięcie, muszą być zmiany napięcia na uzwojeniu pierwotnym. Skok napięcia od 0V do 320V na pierwotnym w transformatorze od mikrofali powoduje impuls wysokiego napięcia na wtórnym. Nie mam jak zmierzyć napięcie tego impulsu, ale na pewno przekracza ono napięcie zimnego zapłonu świetlówki.

Z tego powodu końcówki uzwojenia wtórnego są bezpośrednio podłączone do końcówek świetlówki, po obu stronach żarniki są zwarte.

Napięcie 320V uzyskuje się z kondensatora. Przyłożenie do transformatora kondensatora naładowanego do napięcia 320V (napięcie szczytowe w sieci energetycznej) powoduje powstanie wspomnianego impulsu i błysk lampy. Z tego powodu działanie stroboskopu polega na okresowym zamykaniu i otwieraniu obwodu składającego się z kondensatora i uzwojenia pierwotnego. Sposób ładowania kondensatora może być dowolny. Tutaj wykorzystano mostek prostowniczy składający się z 4 diod prostowniczych 10A oraz dławik.

W praktyce zamkniecie obwodu powoduje błysk świetlówki i rozładowanie kondensatora. W tym stanie obwód stanowi zwarcie dla sieci energetycznej, co ja stwierdziłem sam. Właśnie dlatego jest dławik, żeby ograniczyć prąd zwarcia. Kondensator zaczyna się ładować w momencie otwarcia obwodu. W praktyce, z nieznanych mi przyczyn, w momencie otwierania obwodu można zauważyć bardzo słaby błysk lampy, dużo słabszy niż ten przy zamykaniu obwodu.

Obwód zamykany jest za pomocą przekaźnika przeznaczonego do obwodów o natężeniu 16A i sterowanego napięciem 12V. Układ sterujący przekaźnikiem może być dowolny, w zależności, czy ma to być układ samodzielny, sterowany za pomocą komputera, czy reagujący w rytm muzyki.

Przekaźnik wybrałem dla tego, że nie wiem, jak w prosty sposób zbudować układ elektroniczny załączający obwód, a triak się nie nadaje z tego powodu, że nie nadaje się do załączania obwodów prądu stałego.

W tym przypadku skonstruowałem prosty układ na NE555 z dwoma potencjometrami. Jeden określa czas między kolejnymi załączeniami, a drugi określa czas jednego załączenia. Jest to typowa aplikacja NE555, którą można znaleźć w internecie.

Schemat układu sterującego (rezystory R1 i R2 to są potencjometry, a symbol oscyloskopu to wejście sterujące przekaźnika):


Schemat układu wykonawczego i schemat testowy, w którym jest żarówka zamiast transformatora (wyłącznik W to przekaźnik):


Film:
http://www.youtube.com/watch?v=QYV1nByRvBU


Klikanie słyszalne w filmie to praca przekaźnika. W skrajnych wartościach rezystancji doszedłem do stanu trwałego załączenia obwodu i jest zwarcie, które objawia się głośnym brzęczeniem dławika.

Zdjęcia elementów:

Projekt dosyć ciekawy ,bo zazwyczaj jarzeniówki jedynie służą do oświetlania pomieszczeń ,wiadomo są oszczędne i wydajne .Stroboskop z takiej oto lampy to niecodzienne rozwiązanie efekt jest względny.Szkoda że trafa,potencjometrów,kondensatorów i reszty oprócz samej lampy nie umieściłeś w jakiejś obudowie,występują tu duże napięcia i może być wesoło. Moja ocena to 4/6

Projekt ciekawy i bardzo prosty ale pominięty został szczegół, moim zdaniem bardzo istoty. Stroboskop powinien 'błyskać' w rytm jakiejś muzyki.

Hmm ale BHP to trzeba bardzo przestrzegać gdy się pracuje z tak złożonym sprzętem... Co jak co ale pająk się ciągnie po podłodze. Tak swoją drogą to nie mogłeś dodać rezystora ograniczającego na 555 żeby nigdy nie był zwarty obwód? chyba to by było lepsze rozwiązanie niż "uważanie" na odpowiednią wartość potencjometru?

michal.bedzin napisał:

Hmm ale BHP to trzeba bardzo przestrzegać gdy się pracuje z tak złożonym sprzętem... Co jak co ale pająk się ciągnie po podłodze. Tak swoją drogą to nie mogłeś dodać rezystora ograniczającego na 555 żeby nigdy nie był zwarty obwód? chyba to by było lepsze rozwiązanie niż "uważanie" na odpowiednią wartość potencjometru?

Prościej takiego czegoś wykonać już się nie da, wiec jaki złożony sprzęt? Co do rezystora ograniczającego, to nie pomyślałem o nim. Wartość trzebaby dobierać, ale stan, gdy rezystancja jest zerowa powoduje, że obwód jest cały czas otwarty lub cały czas zamknięty. W przypadku obwodu zamkniętego dławik ogranicza natężenie prądu obwodu. Dzięki dławikowi zwarcie nie powoduje ani uszkodzeń ani wywalania bezpieczników w domu.

A mierzyłes czas życia takiej swietlówki? I czas życia przekaźnika
Może lepiej było by dać jakiegos mosfeta wysokonapięciowego?

Ja bym trochę schemat zmienił ponieważ jest też kilka wad.
1 Przekażni będzie miał zywotność max 20 godz, sam sie przekonasz po dwóch imprezach.
2 Przekaznik pracujący w takich warunkach sie może skleić łatwo.
3 Można by dać jakiegoś mosfeta wysokonapięciowego lub tyrystora zamiast przekażnika.
4 Schemat elektryczny bym przerobił tak zeby wyzwalać z transformatorka od telewizora i tu jest problem bo może sie wzbudzać lampa i świecieć ciągle.
5 Takimi napięciami to żart zeby sterować w rytm muzyki podpinając pod komputer lub wzmacniacz. Jednym wyjściem układ ne555 lub wzmacniacz mikrofonu.
6 Solidna obudowa!!! metalowa i uziemiona bo nie są żarty z trafkami mikrofalowymi.

Czemu niby czas błysku świetlówki jest długi?
przecież świetlówka potrafi błyskać 50razy na sekundę i wywoływać zjawiska stroboskopowe np dla obracających się wiatraków. Może zapłonu na to bym nie ustawiał (duże i nieporęczne) ale ten czas dla imprezy spokojnie starczy.
Nie uważam też żeby była konieczność stosowania tafa od mikrofalówki ( 500W min). Małe trafo impulsowe np ze starego tv (takie bez powielacza ) powinno wystarczyć.

Projekt pomysłowy, lecz tak jak koledzy wyżej zauważyli przy tak dużej częstotliwości przełączania przekaźnik nie będzie miał zbyt długiej żywotności. Estetyka wykonania też ma dużo do życzenia. Projekt oceniam na =4

Błyskające neony na imprezach to normalka, świetlówka też może być zwłaszcza, że można ich dać kilka i można dostać kolorowe. Jednak jako stroboskop, to ja rozumiem taki, co potrafi błyskać z częstotliwością co najmniej 10-50Hz i żeby był efekt trzeba zgasić wszystkie światła. Miałem coś takiego i używałem na imprezach - efekt był taki, że po włączeniu (i wyłączeniu świateł) natychmiast ktoś przychodził i błagał: wyłącz tooooo!. Kiedy za szybko wyłączyłem, natychmiast przychodziło pięciu i skakało: włącz! włącz jeszcze to światło!
Polecam więc zbudowanie stroboskopu na palniku, nie koniecznie mocnego (bo krótko pochodzi), ale za to szybkiego.

Hm, z tego co slyszalem jarzeniowki na stracie wcinaja strasznie duzo pradu, mniej wiecej tyle co przez 20-25 sekund ciaglej pracy, liczac ze impreza trwa z 5 godzinek mamy 125 godzin zuzycia pradu w warunkach normalnych nie mowiac o tym co polyka uklad, dlawik(tzn skutecznosc). Oczywiscie nie kazdym zalezy na rachunkach za prad. Jesli sie myle, sorki.

wiem, że to nie na temat, ale jakich parametrów jest transformator
ps. posiadam identyczny ale nie posiada oznaczeń

A czy nie lepiej było by najpierw naładować kondensator, potem odłączyć go od sieci a następnie przyłączyć do trafa? A po błysku czynność odwrotna.

arek59 napisał:

Ja bym trochę schemat zmienił ponieważ jest też kilka wad.
1 Przekażni będzie miał zywotność max 20 godz, sam sie przekonasz po dwóch imprezach.
2 Przekaznik pracujący w takich warunkach sie może skleić łatwo.
3 Można by dać jakiegoś mosfeta wysokonapięciowego lub tyrystora zamiast przekażnika.
4 Schemat elektryczny bym przerobił tak zeby wyzwalać z transformatorka od telewizora i tu jest problem bo może sie wzbudzać lampa i świecieć ciągle.
5 Takimi napięciami to żart zeby sterować w rytm muzyki podpinając pod komputer lub wzmacniacz. Jednym wyjściem układ ne555 lub wzmacniacz mikrofonu.
6 Solidna obudowa!!! metalowa i uziemiona bo nie są żarty z trafkami mikrofalowymi.

Do sterowania w rytm muzyki stosuje sie transport, który odseparowuje sygnał muzyczny od wysokiego napięcia.

Nie miałem okazji tego przetestować, ale moim zdaniem powinno zadziałać wyzwalanie zapłonu świetlówki w sposób taki jak w palnikach ksenonowych - dodatkową elektrodą w postaci np. paska folii aluminiowej naklejonej na rurze, na którą podawany jest impuls wysokiego napięcia. Wtedy do elektrod świetlówki wystarczy przyłożyć 300V z kondensatora.
Aby skrócić czas błysku można posłużyć się tranzystorem IGBT włączonym w szereg z lampą, tak jak jest to zrobione w fotograficznych lampach błyskowych.
Zresztą palniki to chyba nie towar deficytowy, żeby uciekać się do takiej prowizorki...

Facet, przy takim łączeniu na pseudo pająka (o pająku możemy dyskutować przy napięciach bezpiecznych, a nie "zabawkach" dających 2kV na wyjściu) chyba spieszy Ci sie do Stwórcy! albo zamontuj to porządnie w obudowe i zrób uziemienie albo potnij i wrzuć do szafy z elementami! Do tego włączanie obwodu za pomocą wtyczki, kolejny minus!
Sorx za trucie, ale chyba nie chcesz sciągnąć rodzinie na głowe prokuratora i drużyny z zakładu pogrzebowego...

Co do samego projektu - tak jak mówili przedmówcy: zrób coś na triaku + optotranzystor do separacji

Nawiązując do wypowiedzi:

Jeśli chodzi o stronę estetyczną, to o obudowie nie myślałem, ale i na obudowę przyjdzie czas.

Zastosowałem transformator od mikrofali, nie wiem, z jakiej mikrofali, ale na trafie jest napisane: E621B756G9 230V 50Hz TABUCHI ELECTRIC MADE IN UK (1) 4Z6ZU

Fakt, że zastosowałem transformator od mikrofali był spowodowany tym, że jak wpadłem na ten pomysł, to trafa od telewizora nie miałem (i do dzisiaj nie mam), a takie od mikrofali miałem w domu.

Jeśli chodzi o pierwsze przymiarki, to ręcznie robiłem tak, że ładowałem kondensator, odłączałem go, a potem kondensator podłączałem do transformatora, następnie kondensator podłączałem do prądu i tak w kółko. Tak działający układ byłby najlepszy, tylko nie miałem pomysłu, jak go zrealizować.

Co do przekaźnika, to rzeczywiście chciałbym, żeby zamiast niego był tranzystor, triak, czy coś, co nie ma styków i się nie zużywa tak, jak przekaźnik, tylko jest taka sprawa, że nie wiedziałem, jaki tranzystor kupić (jaki typ i jaki symbol). Triak się nie nadaje z tego powodu, że jak podłączyłem triak i uruchomiłem układ (obwód był rozwarty), podałem napięcie na bazę triaka w celu zwarcia obwodu, ale po zdjęciu tego napięcia obwód pozostawał zwarty aż do jego wyłączenia.

W takim razie chciałbym Was zapytać, jaki tranzystor lub co kupić, a spełniać ma kryteria:
- Napięcie minimum 350W (obwód wykonawczy mojego projektu ma 320V)
- Jak najbardziej stromy skok od niskiej do wysokiej (nieskończonej) impedancji.

Podając tranzystor poprosiłbym też, jakim napięcie sterować układem, czyli jakie napięcie podawać na bazę.

Co do wysokich napięć, to napięcie 2000V jest tylko i wyłącznie w obwodzie transformator-świetlówka, nigdzie więcej, a w tym obwodzie nie ma nic, a więc nie ma co się zepsuć. Obwód wykonawczy jest zasilany napięciem sieciowym, a sterujący napięciem 12V. A to, co poda się na wejście sterujące przekaźnika (lub tranzystora) to naprawdę nie ma różnicy, cz będzie się ręką podawać i zdejmować napięcie, czy sterować generatorem NE555, czy zbuduje się układ, który podłącza się do wyjścia audio, a układ oddaje impulsy 12V w rytm muzyki.

Aby odłączyć kondensator podczas błysku, ładuj go przez bierne styki przekaźnika (normalnie zamknięte). Ale przekaźnik to bardzo zawodne urządzenie, zwłaszcza przy rozłączaniu dużych indukcyjności.

Cytat:

Prościej takiego czegoś wykonać już się nie da, wiec jaki złożony sprzęt?

Tzn miałem na myśli sposób wykonania, a nie skomplikowaną strukturę układu

A czy Koledzy słyszeli o czymś takim jak TYRYSTOR? To tak jakby połowa triaka... I ta połowa ładnie posteruje prądem stałym... Odsyłam do fachowej literatury.

> dowodca_armii
wiem ze sie stosuje transpostor takie jak na optotriakach czy transformatorach seperujących. Ale w przypadku tego projektu bym nie stosował tego bo niebezpieczne. Jesli bym wszystko zrobił odpornie na przebicia wtedy możemy wykonać spokojnie np sterowanie muzyki za pomocą optotriaków. Przy takim napięciu załużmy ze będzie pracować na dworze wieczorem to mamy wielkie ryzyko przebicia bo wilgoć i rosa. Miałem takie przypadki, lepiej uziemić i pożądnie zrobić, wiem ze to tylko chyba prototyp i mam nadzieje ze to ładnie zrobisz. Ja wkrótce zrobie podobny projekt.

Dzisiaj wykonałem kilka eksperymentów z tym projektem:

Obwód ładujący kondensator podłączyłem między końcówki podlegające zwarciu przy wyzwalaniu błysku, tak jak zaproponował lega-m.

Jeżeli ładuje się kondensator i zewrze obwód, to przy jego rozwieraniu widać słabszy błysk. Jeżeli się kondensator naładuje, wyłączy układ od sieci, to wtedy błysk jest przy zwieraniu, a przy rozwieraniu nie ma nic, natomiast ten słaby błysk jest przy włączaniu obwodu do prądu. Wymieniłem dławik na zwykłą żarówkę 60W a także tą samą żarówką zwierałem końcówki kondensatora. Zawsze jest tak samo, czyli błysk i słaby błysk.

Z tego, co mi wiadomo, triaki i tyrystory działają tak, że po zdjęciu napięcia z bazy, element nadal przewodzi aż do ustania prądu w głównym obwodzie. Tutaj, po zdjęciu napięcia sterującego, obwód musi sie otworzyć.

Mierzyłem natężenie prądu płynącego przez przekaźnik (lub tyrystor, jak go wstawię, to to natężenie wynosiło ok. 600-700 miliamperów w przypadku ustawienia miernika w trybie prądu stałego i ok. 300 miliamperów w trybie prądu przemiennego.

A czy zamiast świetlówki dałoby się wstawić lampę CCFL? Do zapłonu potrzebują powyżej 1kV, a do podtrzymania świecenia zwykle od 100 do 300 V.

elektro155 napisał:

A czy zamiast świetlówki dałoby się wstawić lampę CCFL? Do zapłonu potrzebują powyżej 1kV, a do podtrzymania świecenia zwykle od 100 do 300 V.

Myślę, że tak, tylko trzebaby dobrać odpowiednio (doświadczalnie) kondensator.

czy takie sterowanie ma prawo zadzialac??

Chciałem właśnie z triakiem.

Wiem, że ten MOC3041 jest optotriakiem i wyjście przewodzi prąd tylko wtedy, jak na wejściu jest napięcie, chyba 5V. A żeby całej mocy nie puszczać przez MOC3041, to temu towarzyszy triak.

Moze ktoś inny coś więcej powie, ale z mojej strony mogę powiedzieć, że próbowałem z samym triakiem, i dla testów na wyjściu zamiast transformatora podłączyłem żarówkę. Jak się uruchomiło układ, to żarówka się nie świeciła, jak się podało napięcie na bramkę triaka (ta "boczna" końcówka) to żarówka się zaświeciła, ale po zdjęciu napięcia świeciła się cały czas, bo kondensator powodował, że była zasilana prądem prawie stałym. Aby żarówka zgasła, musi być moment, kiedy w głównym obwodzie jest prąd 0A, np. w momencie zmiany polaryzacji w zasilaniu napięciem przemiennym. Dlatego przy zasilaniu napięciem przemiennym, triak działa w ten sposób, że w momencie zdjęcia napięcia na bramce żarówka gaśnie.

Chciałbym zauważyć ze uwzględniłem ten przypadek w tym schemacie. Obwód jest sterowany jeszcze przed mostkiem a wiec w miejscu gdzie występuje prąd zmienny. Na schemacie umieszczonym w tytułowym poście przekaźnik umieszczony za mostkiem steruje prądem stałym!! A wiec gdyby trzymać się schematu i zastąpić przekaźnik układem optotriakowym, układ nie może działać. Mam nadzieję że dobrze dedukuję

Chcę się zabrać za budowę tego układu, a że posiadam sterownik DiscoLitez wpadłem na pomysł sterowania stroboskopu z komputera. Proszę o wypowiedzenie się doświadczonych elektroników z forum elektroda czy ten układ będzie działał, jakie będą jego zalety i wady?

Pozdrawiam

Przed zmajstrowaniem przedstawionego urządzenia zastanawiałem się, czy możnaby tak:

Zmontować układ wedle schematu, ale bez kondensatora i bez mostka. Podłączenie 230V na uzwojenie pierwotne transformatora powoduje oddanie napięcia ok. 2000V na uzwojeniu wtórnym, w przypadku, gdy ten transformator nie jest obciążony. Załączanie uzwojenia pierwotnego byłoby za pomocą triaka, a ten na pewno by działał, bo tu mamy napięcie przemienne. Załączanie uzwojenia wtórnego nie wchodzi w grę, bo żaden triak nie wytrzyma napięcia 2000V.

Tylko tu jest taka sprawa, że czas załączania musi być bardzo krótki. Wtedy spowoduje to teoretycznie błysk świetlówki. Wydaje mi się, że zbyt długi czas załączenia spowoduje niemal natychmiastowe zniszczenie świetlówki lub transformatora (nie wiem, jak duże byłoby natężenie prądu obwodu wtórnego). Nie wiem, jak ten czas dobrać i jakiego powinien być rzędu.

Poza tym, prąd przemienny ma stosunkowo małą częstotliwość, tylko 50Hz, więc teoretycznie jakość błysku by zależała od tego, w które miejsce sinusoidy się "trafi" w momencie załączania. Ewentualnie można dobudować układ zasilany z sieci, ewentualnie transformatorek obniżający napięcie. Układ by pobierał na bieżąco prąd przemienny i przyjmowałby impulsy wyzwalające błyski (pochodzące np. z komputera), a sam układ nie generowałby impulsu od razu, tylko w momencie, gdy będzie odpowiedni stan sinusoidy w napięciu 230V, np. przejście przez 0, dopiero w tym momencie byłby wyzwolony impuls na triak. Myślę, że dałoby radę zbudować taki układ, który na wyjściu oddaje impuls zawsze tak samo długo trwający, niezależnie od czasu trwania impulsu wejściowego. W tym wypadku impuls wyjściowy trwałby 1/100 sekundy. Od razu powiem, że nie jestem w stanie powiedzieć, jak zbudować takie układy, ale na Elektrodzie i w Googlach można chyba coś znaleźć. Ewentualnie o takie układy pytaj się w dziale "Początkujący, laborki, teoria, referaty".

W każdym razie chodzi mi o to, żeby tak dobrać moment załączania i wyłączania, żeby załączanie było za każdym razem w momencie, jak napięcie fazy w sieci przechodzi przez zero, czyli przez oś X, a wyłączenie po upływie 1/100 sekundy, czyli w momencie następnego przejścia przez oś X (jak się rysuje przebieg napięcia w układzie współrzędnych). Dopiero takie coś gwarantowałoby powtarzalne zasilanie lampy, bo za każdym razem na uzwojenie pierwotne trafa pójdzie jedna połówka okresu. To, czy dana połówka jest dodatnia, czy ujemna, nie ma żadnej różnicy.

Załączanie w "byle jakim" momencie (patrząc na przebieg napięcia w sieci), spowoduje, że świetlówka raz błyśnie a raz nie, w zależności od momentu załączenia, czasu załączenia i momentu wyłączenia.

Cytat:

nie wiem, jak duże byłoby natężenie prądu obwodu wtórnego

Natężenie zmienia sie odwrotnie do napięcia w transformatorze (przynajmniej tego uczą mnie w liceum [U.wej/U.wyj=I.wyj/I.wej] ) a wiec licząc ze triak zastosowany w układzie optoelektrycznym wytrzyma max. 16A to natężenie prądu w obwodzie wtórnym wyniesie max. 1,84A dla transformatora idealnego.

Miałeś też problem z wytłumaczeniem: dlaczego przy otwieraniu obwodu el. świetlówka błyska. Jest to po prostu specyfika transformatora który działa pod prądem stałym. Wiadomo że przepływ prądu zmiennego w obwodzie pierwotnym wywołuje przepływ prądu zmiennego w obwodzie wtórnym. Jednak spróbuj sobie wziąć takie transformator, podłącz do niego żarówkę z lampy (tam gdzie więcej zwojów) a do drugiego uzwojenia szybko podpinaj i odpinaj baterię 9V. Żarówka powinna mrugać. Jest to spowodowane powstaniem pola magnetycznego, wzmocnieniem go przez rdzeń transformatora i odebraniem przez uzwojenie wtórne. Elektrony znajdujące się w przewodach uzwojeń natychmiast dostosowują się do pola magnetycznego i zmieniając swoje położenie wywołują przepływ prądu. Jednak z baterii możesz uzyskać jedynie stałe pole magnetyczne a więc przepływ prądu jest chwilowy.

Widziałem na elektrodzie układy optoelektryczne na układzie MOC3020. Układ ten różni się tym że posiada detekcję zera. Szczerze mówiąc nie wiem nic więcej na ten temat. Nie wiem jak to działa, jak to wykorzystać. Ale wiem że takie ułady stosuje sie np. w teatralnych układach ściemniających światło.

A nie mozna tego wysterowac jak zwyczajnego sroboskopu??? Tyrystor z trafem impulsowym:D