Elektroda.pl
Elektroda.pl
X
TestoTesto
Proszę, dodaj wyjątek dla www.elektroda.pl do Adblock.
Dzięki temu, że oglądasz reklamy, wspierasz portal i użytkowników.

Lampa sodowa 70W-statecznik elektroniczny zasilany z 12V

alikatek 26 Gru 2019 09:59 3858 19
  • Lampa sodowa 70W-statecznik elektroniczny zasilany z 12V

    Witam.

    Zbudowałem prosty statecznik do lampy sodowej (lub rtęciowej LRF) o mocy 70W zasilany napięciem 12V.
    Głównym celem było zrobienie układu mobilnego, który będzie można zasilać z samochodu, pakietu akumulatorów lub po prostu zasilacza 12V. Układ miał być też możliwie lekki i przenośny. Służyć miał głównie jako efekt fotograficzny ze względu na bardzo niski wskaźnik CRI oraz żółto-złotą barwę emitowanego światła.
    Zdecydowałem się wykorzystać do tego celu przetwornicę impulsową, ponieważ za wszelką cenę chciałem uniknąć migotania lampy na częstotliwości sieciowej. W przypadku zwykłych aparatów fotograficznych takie migotanie jest bardzo dużym problemem, trudnym do obejścia. Dodatkowe korzyści z zastosowania przetwornicy impulsowej to także wyższa sprawność układu, łatwość zapłonu nawet rozgrzanej lampy (hot restrike dla lampy sodowej trwa około 2 sekund), niska waga (w porównaniu do przetwornicy 12->230V i fabrycznego osprzętu) oraz możliwość zamknięcia całości w małej, estetycznej obudowie. Można także w łatwy sposób regulować moc lampy (ale o tym poniżej)

    Układ współpracuje z lampą sodową WLS o mocy 70W, jest także możliwość montażu lampy rtęciowej LRF o mocy 70W.
    Układ nie współpracuje natomiast z lampami metalohalogenkowymi. Lampy MH nie lubią być zasilane napięciem przemiennym o wysokiej częstotliwości. Jest możliwy zapłon oraz rozgrzanie się lampy MH, jednak po rozgrzaniu łuk wewnątrz lampy traci stabilność (lampa wyraźnie migocze). Sprawdzałem to na kilku jarznikach, zmiana parametrów przetwornicy nie powoduje poprawy sytuacji.


    Przejdźmy do sedna:
    Sam statecznik składa się z 2 części. Przetwornicy podnoszącej napięcie oraz układu zapłonowego.

    Przetwornica:
    Jest to zwykła przetwornica push-pull powszechnie spotykana np we wzmacniaczach samochodowych. Wykorzystałem najprostszą jej wersję, tzn bez stabilizacji napięciowej i prądowej. Jak takową wykonać opisywałem już kiedyś w dziale DIY elektrody:
    https://www.elektroda.pl/rtvforum/topic3537217.html
    Wykorzystałem praktycznie ten sam układ, jedyną różnicą jest brak układu prostowniczo-filtrującego. Schemat jest ten sam co w linku powyżej, jedynie układ jest tak przerysowany, aby montaż na płytce uniwersalnej był łatwiejszy.

    Lampa sodowa 70W-statecznik elektroniczny zasilany z 12V

    Układ o ile został zmontowany bezbłędnie i ze sprawnych elemetów zadziała od razu, nie wymaga regulacji. Jedyne co zalecam zrobić to w miejsce uzwojenia wlutować rezystor dużej mocy i obejrzeć na nim przebieg. Powinien być to przebieg prostokątny o amplitudzie zbliżonej do napięcia zasilania. Mój oscyloskop to zabawka, nadaje się co najwyżej do sprawdzenia czy przebieg jest niż do jego oceny, ale zawsze lepsze to niż nic. Tak to powinno wyglądać:


    Lampa sodowa 70W-statecznik elektroniczny zasilany z 12V


    Transformator należy nawinąć na rdzeniu bez szczeliny. Można takowy pozyskać z zasilacza ATX lub kupić na znanych portalach aukcyjnych. Starajmy się nawinąć tak, aby wypełnić jak najwięcej okna rdzenia, możliwie równo układając druty. Z racji występowania wysokich napięć i możliwości przebicia transformatora zalecam robić przekładki izolacyjne co warstwę na uzwojeniu wtórnym. Ja robiłem co 30 zwojów przekładkę z taśmy kaptonowej.

    Najpierw uzwojenia pierwotne 2x 4zwoje czterokrotnym drutem 0.30mm. Nawijamy w jednym kierunku. To tak jakby nawinąć jedno uzwojenie 8zwojów z oczepem w połowie. Dajemy przekładkę izolacyjną najlepiej z taśmy kapton.

    Uzwojenie wtórne w tym przypadku 120zwojów z odczepami co 30 zwojów. Każde 30 zwojów to osobna warstwa izolowana przekładką z taśmy kapton. Wszystkie nawijamy w jednym kierunku jednym drutem 0.25mm.

    Moja przetwornica działa na 3 odczepie (90 zwojów). Dodatkowe uzwojenie zrobiłem z myślą o lampach wymagających wyższego napięcia. W tym projekcie jest ono niewykorzystane.

    Tak wygląda sam moduł przetwornicy:

    Lampa sodowa 70W-statecznik elektroniczny zasilany z 12V

    Lampa sodowa 70W-statecznik elektroniczny zasilany z 12V

    Układ zapłonowo-stabilizujący

    W UKŁADZIE WYSTĘPUJE WYSOKIE NAPIĘCIEZ W SKRAJNYCH PRZYPADKACH NIEBEZPIECZNE DLA ZDROWIE LUB ŻYCIA!

    Schemat jest bardzo prosty:

    Lampa sodowa 70W-statecznik elektroniczny zasilany z 12V

    Jest to bardzo prosty układ. Wysokie napięcie dla zapłonu lampy powstaje dzięki powielaczowi napięcia. Jest tam około 1kV, wystarcza to to zapłonu lamp wyładowczych małej mocy. Wysokie napięcie jest podawane do lampy przez rezystor 10Mohm. Natężenie prądu jest niewielkie.
    Stabilizacja prądu lampy odbywa się przez szeregowy kondensator. Jego pojemność ustala także maksymalną moc lampy. Zmniejszając pojemność zmniejszamy prąd jaki może przez niego przepłynąć, co skutkuje zmniejszeniem mocy lampy. Zwiększając pojemność moc zwiększamy.
    Pojemność 15nF została dobrana doświadczalnie mierząc pobór prądu strony pierwotej przy założeniu sprawności przetwornicy na poziomie 90%.

    Ważne aby kondensator limitujący był na dużo wyższe napięcie niż może wytworzyć powielacz! Mój jest z 2 kondensatorów połączonych równolegle (10nF i 4.7nF 3kV)
    Kondensatory powielacza powinny być na napięcie wyższe niż może wtytworzyć powielacz!. Pierwsze sekcje mam 1nF 1kV, ostatnia sekcja 1nF 3kV.

    Zalecam też układ powielacza dobrze zaizolować. Ja zrobiłem to przy pomocy gorącego kleju, ponieważ układ praktycznie nie emituje ciepła.

    Lampa sodowa 70W-statecznik elektroniczny zasilany z 12V


    Następnie oba układy składamy w całość:

    Lampa sodowa 70W-statecznik elektroniczny zasilany z 12V

    Oraz przystępujemy do obudowania całości:

    Lampa sodowa 70W-statecznik elektroniczny zasilany z 12V

    Sztywny papier nałożony na radiator ma za zadanie kierować strumień powietrza tak, aby chłodził on wszystkie elementy mogące się nagrzewać. Wydmuch powietrza znajduje się na spodzie obudowy. Wiem, że to mało efektywne, jednak emisja ciepła jest niewielka. Prawdopodobnie przetwornica mogłaby nawet działać bez wentylatora. Ja jednak wolę "dmuchać na zimne"

    Lampa sodowa 70W-statecznik elektroniczny zasilany z 12V

    Tak prezentuje się gotowe urządzenie:

    Lampa sodowa 70W-statecznik elektroniczny zasilany z 12V
    Lampa sodowa 70W-statecznik elektroniczny zasilany z 12V
    Lampa sodowa 70W-statecznik elektroniczny zasilany z 12V

    Niedługo wrzucę filmik obrazujący działanie urządzenia.

    Dziękuję za uwagę :)
    Wesołych Świąt!

    Fajne! Ranking DIY
    Potrafisz napisać podobny artykuł? Wyślij do mnie a otrzymasz kartę SD 64GB.
    O autorze
    alikatek
    Poziom 29  
    Offline 
    Pisz poprawnie po polsku. Robić komuś łaskę to nie to samo co robić komuś laskę!
    alikatek napisał 2281 postów o ocenie 236, pomógł 74 razy. Jest z nami od 2014 roku.
  • TestoTesto
  • #2
    kkknc
    Poziom 43  
    Jak byś miał nastawny kondensator to można zrobić płynna regulację jasności.
    Ale układ ciekawy. Nie spotkałem jeszcze nic takiego zasilanego z 12V.
  • #4
    kkknc
    Poziom 43  
  • TestoTesto
  • #5
    alikatek
    Poziom 29  
    Częstotliwość pracy to około 30kHz. Myślę że w zakresie 20-40kHz możnaby bez problemu się poruszać.

    Dziękuję za uznanie:)

    Dodano po 3 [minuty]:

    Co najciekawsze zwykłymaparatem można sfotografować pracę jarznika.
    Tak wiem, że lampa była "wypalcowana" jak robiłem zdjęcie.

    Lampa sodowa 70W-statecznik elektroniczny zasilany z 12V

    Jak widać migotania brak.
  • #6
    żarówka rtęciowa
    Poziom 36  
    Witam

    Zamiast KA7500B (TL494) można zastosować układ SG3525. Rdzeń ferrytowy typu EI można zastąpić ETD, łatwiej się na nim nawija.
  • #7
    alikatek
    Poziom 29  
    Rdzeń akurat miałem z demontażu, mam ich bardzo dużo. Głównie z ATX gdzie są przetwornice półmostkowe lub (rzadko) pełnomostkowe. Takie rdzenie jak najbardziej pasują do przetwornic push-pull.

    SG3535 nie miałem jakoś większej styczności. Jeżeli znacząco uprości przetwornice to czemu nie spróbować.

    Dodano po 4 [minuty]:


    Link


    Filmik z działania. Można zaobserwować zaburzenia w widzeniu barw. Ten właśnie efekt jest pożądany.

    Zaburzeniu głównie ulega barwa czerwona i zielona.
  • #9
    alikatek
    Poziom 29  
    1. Filmik już naprawiony.
    2. Tak właściwie główny problem przy ograniczaniu prądu kondensatorem to jego prąd ładowania w chwili pojawienia się napięcia. W przypadku LED taka szpilka może być problemem, tutaj jednak wątpię. Chinczykom to jakoś nie przeszkadza pchać takie zasilacze to lampek LED. O dziwo to nawet lata pracuje.
    3. Zapoznam się z tym układem na spokojnie.
  • #10
    lechoo
    Poziom 39  
    W układach zasilanych z sieci ~230V masz napięcie sinusoidalne, a z tej przetwornicy - prostokątne, dlatego kondensator nie jest tu dobrym wyborem jako ogranicznik prądu. Gdybyś wykonał przetwornicę dostarczającą napięcia sinusoidalnego, to bym się tak nie czepiał tego kondensatora...
    Zrób sobie takie proste doświadczenie - w szereg z lampą włącz rezystor bezindukcyjny np. 1Ω i sprawdź oscyloskopem przebieg napięcia na nim.
  • #11
    miedzman
    Poziom 10  
    Bardzo ładnie wyszło. Skąd masz oprawkę? Wygląda na ceramiczną stosowaną dawniej wszędzie, gdzie się tylko dało. Malowałeś ją?

    Układ można było uprościc stosując jako ogranicznik prądu cewkę i dając kondensator równolegle z lampą tworząc tym zapłonnik rezonansowy. Niby ogromnych napięc on nie wytworzy, jednak do zapłonu małych lamp wyładowczych powinien wystarczac.
  • #12
    pawlik722
    Poziom 22  
    Nie spotkałem się jeszcze z takim sposobem zasilania. Ciekawi mnie pobór prądu całego układu. Standardowy magnetyczny układ z taką żarówka pobiera około 90w. Powiedz mi ile pobiera twój jeśli można spytać. Oraz czy nagrzewa się znacznie czy mógł by pracować 2-3godziny w zamkniętym pomieszczeniu bez wymuszonej wentylacji (transport terrarium)
  • #13
    alikatek
    Poziom 29  
    Kondensator w układzie z napięciem przemiennym prostokątnym odkształci przebieg. Powstaje coś przypominającego przebieg piłokształtny/trójkątny. Stanie się tak, ponieważ będą zachodzić cykle ładowania (górna połówka, rozładowania (przejście przez zero), Ładowania (dolna połówka) i tak w kółko. Ostre krawędzie przebiegu zostaną wygładzone przez charakterystykę ładowania kondensatora. Przebieg prostokątny narasta bardzo ostro i opada bardzo ostro a to będzie powodowało szpilki prądu w momencie ładowania. Jestem świadomy tej wady zasilacza, jednak nie jest to poważny problem w przypadku zasilania lampy WLS. Bardziej problematyczne byłoby to w przypadku zasilania czegoś bardziej wrażliwego na wszelkiego rodzaju udary prądowe- np LED.
    Wiem też, że trwałość kondensatora tak traktowanego ulegnie skróceniu.


    Oprawka to zwykła oprawka ceramiczna do kupienia w sklepie. Fakt, nie ma czarnych i musiałem ją polakierować aby nie odróżniała się od reszty obudowy. Użyłem do tego zwykłego lakieru w sprayu. Lampa świeci pionowo bądź poziomo więc jej ciepło nie podgrzewa lakierowanej powierzchni. (Aby podgrzała urządzenie musiałoby stać do góry nogami)
    Zapłonnik rezonansowy sprawdza sie w przypadku zapalania świetlówek które mają napięcie zapłonu 400-500V. Lampy sodowe wymagają minimum 800V. Wątpię, że uda się tak idealnie policzyć układ rezonansowy by wytworzył wystarczające napięcie.

    Urządzenie pobiera około 80W. Może pracować w trybie ciągłym bez problemu. Sama elektronika wydziela niewiele ciepła, myślę że dając porządny radiator mogłaby działać w trybie ciągłym w zamknięciu.
    Sama lampa nagrzewa się tak jakby pracowała zasilana z klasycznego osprzętu, jest dość gorąca.
  • #14
    SP5IT
    VIP Zasłużony dla elektroda
    Ciekaw jestem jaki poziom zakłóceń i jak szeroko emituje ta przetwornica.
    Michał
  • #15
    alikatek
    Poziom 29  
    Nie obserwuję zakłócania odbioru radiowego FM, zakłóceń w TV. Siać zakłóceniami na pewno w jakiś sposób sieje jak każda przetwornica impulsowa. Jedyne co mogłem zrobić to skracać przewody aby to zjawisko minimalizować. Nie mam osprzętu by to dokładniej zbadać.
  • #16
    SP5IT
    VIP Zasłużony dla elektroda
    https://www.rtl-sdr.com/about-rtl-sdr/ dobrze się sprawdza w szukaniu źródeł zakłóceń.
    Nieprawdą jest, że wszystkie przetwornice śmiecą, jednak takie nieodfiltrowane potrafią być zmorą dla krótkofalowców nawet w promieniu kilkuset metrów. To, że nie słychać jej w TV czy na stacjach FM nic nie znaczy.
    M
  • #17
    alikatek
    Poziom 29  
    Byłaby to dla mnie zabawka do jednokrotnego, góra kilkukrotnego użycia. Nie wiem czy jest sens inwestować około 80zł na taki skaner. Raczej nie planuję bawić się w krótkofalarstwo. Wolałbym jednak przeznaczyć te fundusze na lepszy oscyloskop. Taki żeby chociaż do 50kHz odczytywał poprawnie przebiegi.

    Mieszkam na wsi, tu raczej krótkofalowców nie spotkam, nawet w mieście zakłócenia z tego układu będą malutkie w stosunku do występującego smogu elektromagnetycznego.

    Mogę jeszcze sprawdzić wpływ na pasmo CB bo odbiornik mam, na fale długie i średnie ale to jest zakłócane przez wszystko ze względu na sposób modulacji sygnału.
  • #18
    zgierzman
    Poziom 25  
    alikatek napisał:
    Byłaby to dla mnie zabawka do jednokrotnego, góra kilkukrotnego użycia. Nie wiem czy jest sens inwestować około 80zł na taki skaner.


    Możesz mieć coś takiego już za połowę tej kwoty. Gdybyś zechciał, szukaj u chińczyka DVB-T stick.
    Ja kupiłem taki jak na obrazku
    Lampa sodowa 70W-statecznik elektroniczny zasilany z 12V
    chociaż też nie jestem krótkofalowcem. Ale przydaje się choćby przy testowaniu pilotów do bram czy samochodów (wiadomo, czy problemem jest bateria, czy coś innego) i innych sprzętów komunikujących się radiowo. Polecam.
  • #19
    alikatek
    Poziom 29  
    Jeżeli to będzie w stanie zobaczyć częstotliwości rzędu 30kHz to chyba się skuszę. Miałbym sposób na badanie jaką częstotliwością "śmiecą w eter" moje zabawki. Możliwe, że w przypadku budowy nadajnika FM (małej mocy oczywiście) mogłoby się przydać.

    Tak zachowują się lampy MH zasilane moją przetwornicą. Widać wyraźny "taniec" łuku. Lampa nie gaśnie, jedynie wyraźnie migocze. Przez dłuższy czas nie sprawdzałem z obawy o eksplozję jarznika.


    Link
  • #20
    lechoo
    Poziom 39  
    alikatek napisał:
    Jeżeli to będzie w stanie zobaczyć częstotliwości rzędu 30kHz to chyba się skuszę.

    Niestety zapomnij o tym, te chińskie zabawki działają od około 24MHz w górę, ale do sprawdzenia widma nadajnika FM jak najbardziej się przydają.
    Oto przykład na którym ładnie widać nośną, pilota 19kHz i zmodulowane podnośne RDS:

    Lampa sodowa 70W-statecznik elektroniczny zasilany z 12V

    Do analizy widma sygnałów o niskiej częstotliwości, maksymalnie do około 90kHz, wystarczy sama karta dźwiękowa w komputerze, która ma częstotliwość próbkowania 192kHz.

    Odnośnie lamp MH i częstotliwości zasilania - zobacz załącznik, strona 6.