91

E

LEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 9/97

S

Sk

kr

rz

zy

yn

nk

ka

a p

po

or

ra

ad

d

SKRZYNKA PORAD

W TEJ RUBRYCE PRZEDSTAWIANE SĄ KRÓTKIE ODPOWIEDZI NA PYTANIA NADSYŁANE DO REDAKCJI.

SĄ TO SPRAWY, KTÓRE NASZYM ZDANIEM ZAINTERESUJĄ SZERSZE GRONO CZYTELNIKÓW. jEDNOCZEŚNIE

INFORMUJEMY, ŻE REDAKCJA NIE JEST W STANIE ODPOWIEDZIEĆ NA WSZYSTKIE NADSYŁANE PYTANIA,

DOTYCZĄCE RÓŻNYCH DROBNYCH SZCZEGÓŁÓW

Można powiedzieć, że świetlówka jest blisko spo−
krewniona z lampką neonową (neonówką).
W lampach tego typu, prąd płynący przez odpo−
wiednio dobrany gaz powoduje wytwarzanie
światła o kolorze zależnym od rodzaju gazu. Do
budowy kolorowych neonów reklamowych wy−
korzystuje się gazy szlachetne (neon, argon, kryp−
ton), natomiast w świetlówce sprawa jest bardziej
złożona. Znajdujące się wewnątrz rury pary rtęci
wysyłają niewidzialne promieniowanie w zakresie
dalekiego ultrafioletu. Dopiero warstwa luminofo−
ru pokrywająca rurę od wewnątrz niejako zamie−
nia to niewidzialne promieniowanie na światło wi−
dzialne. Barwa uzyskiwanego światła zależy więc
od składu tego luminoforu.
Starsi Czytelnicy pamiętają, że neonówkę trzeba
zawsze włączać w obwód z rezystorem szerego−
wym ograniczającym prąd. Bez tego rezystora
przez każdą neonówkę popłynie bardzo duży
prąd, który na pewno przepali bezpieczniki w in−
stalacji (podobnie jest z diodą LED, która też wy−
maga elementu ograniczającego prąd).
Tak też jest ze świetlówką. Napięcie na świetlów−
ce z czasie pracy wynosi około 50...80V. Włącze−
nie „zapalonej” świetlówki bezpośrednio w ob−
wód sieci 220V niechybnie doprowadziłoby do
spalenia bezpieczników. Do ograniczenia prądu
w świetlówce nie stosuje się jednak rezystora, bo
w czasie pracy występowałoby na nim napięcie
rzędu 150V, co przy znacznym prądzie oznaczało−
by niepotrzebne wydzielenie w nim kilkudziesięciu
warów mocy strat w postaci ciepła. Rolę elemen−
tu ograniczającego prąd pełni dławik. Jego
oporność (reaktancja indukcyjna) ogranicza
prąd, a jednocześnie dzięki przesunięciu fazy mię−
dzy prądem a napięciem, w przeciwieństwie do
rezystora, nie wydziela się w nim moc strat.
Trzeba też wiedzieć, że choć napięcie pracy świet−
lówki jest niewielkie, do jej zapłonu wymagany jest
impuls napięcia o znacznie większej wartości.
O ile do zapalenia małej neonówki wystarczy na−
pięcie rzędu 200V, o tyle do zapalenia zimniej
świetlówki potrzebne jest napięcie powyżej 400
woltów. To znaczy, że dołączenie świetlówki wprost
do obwodu sieci 220V nie zapali jej, bo wymaga−
ne napięcie zapłonu jest znacznie wyższe od szczy−
towego napięcia sieci.
Napięcie zapłonu zależy także od temperatury
gazu w świetlówce – czym cieplejszy gaz, tym niż−
sze napięcie zapłonu. Właśnie dlatego w świet−
lówce z obu stron rury występują grzejniki. Ich pra−
cą steruje starter.
Starter też jest rodzajem małej lampki neonowej
wyposażonej w styk bimetalowy. Układ połączeń
świetlówki pokazany jest na rysunku.

Gdy lampka startera jest zimna, styk jest rozwar−
ty. Podłączenie napięcia zasilającego powodu−

je jedynie zapalenie się neonówki−startera.
W ciągu mniej więcej sekundy, wnętrze startera
ogrzeje się na tyle, że jego styki zostaną zwarte.
W momencie zwarcia styków lampka startera
gaśnie, a w obwodzie dławik−grzejnik−styki star−
tera− drugi grzejnik pojawia się znaczny prąd.
Prąd ten podgrzewa gaz, a właściwie pary rtę−
ci, zawarte w świetlówce. Wzrost temperatury
obniża jej napięcie zapłonu. Ponieważ styki star−
tera są zwarte i lampka startera nie świeci, nie
ma w starterze źródła ciepła i po krótkiej chwili
stygnący bimetalowy styk startera przerywa ob−
wód prądu.
Jak wiadomo, przerwanie prądu w obwodzie za−
wierającym indukcyjność powoduje powstanie
w tej indukcyjności napięcia samoindukcji
o wartości znacznie większej, niż napięcie zasila−
nia obwodu.
I to jest druga ważna rola dławika: w momencie
rozwarcia styków startera, na dławiku powstaje
impuls o napięciu setek woltów. Dopiero ten im−
puls powoduje zapłon świetlówki.
Ponieważ rozłączenie styku startera następuje
w przypadkowym momencie, na przykład wtedy
gdy chwilowa wartość prądu (sinusoidalnie
zmiennego) jest mała – świetlówka może nie za−
palić się przy pierwszym rozłączeniu styku starte−
ra. Jeśli nie zapali się świetlówka, to zapala się
lampka startera, bimetalowy styk się nagrzewa
i znów następuje zwarcie i za chwilę rozwarcie
styku – próba zapłonu świetlówki. Któraś taka
próba nastąpi wtedy, gdy chwilowa wartość
prądu w momencie rozwarcia styku będzie duża
– wówczas napięcie samoindukcji dławika bę−
dzie dostatecznie duże, by zapalić świetlówkę.
Po jej zapaleniu prąd nie popłynie już przez ob−
wód startera, tylko przez rurę świetlówki między
grzejnikami. Na świetlówce utrzymuje się napię−
cie rzędu 50...80V, które jest za małe do zapale−
nia neonówki startera.
Co prawda później, w czasie normalnej pracy
(rozgrzanej) świetlówki następuje jej zapalanie
i gaszenie w rytm częstotliwości sieci, bo przecież
układ jest zasilany prądem przemiennym. Ale za−
płon tak rozgrzanej świetlówki nie stanowi już
problemu, bo następuje przy napięciach trochę
większych niż 100V.
Opisany sposób to tak zwany gorący zapłon
świetlówki – w chwili zapłonu wymaga przepływu
prądu przez grzejniki świetlówki.
Znany i stosowany jest także „zimny zapłon”. Jak
podano, świetlówkę można zapalić bez podgrze−
wania, ale trzeba na nią podać impuls napięcia
o odpowiednio dużej wartości. W ten sposób
można wykorzystać świetlówki z przepalonymi
grzejnikami – wymagany jest jednak inny układ
zapłonowy.
Trzecią możliwością jest zastosowanie przetworni−
cy impulsowej. Tak pracują tak zwane energo−
oszczędne żarówki, które w rzeczywistości także
są odmianą świetlówek. Nie ma tam dławika
i startera; zamiast nich w cokole lampy umiesz−
czono przetwornicę z niewielkim transformatorem
impulsowym, układem scalonym i tranzystorami
mocy. W chwili włączenia lampa jest wygaszona
i nieobciążona przetwornica wytwarza napięcie
o wartości wystarczającej do zimnego zapłonu.
Po zapaleniu, przetwornica zostaje obciążona
i napięcie na świetlówce spada.

Dlaczego nie publikujecie w EdW układu cha−
rakterografu do badania charakterystyk diod
i tranzystorów?
W literaturze amatorskiej, także polskiej, pojawiło
się już kilka opisów charakterografów, czyli przy−
rządów do wykreślania charakterystyk elemen−
tów półprzewodnikowych na ekranie. Nie za−
mierzamy w przewidywalnej przyszłości przedsta−
wiać takiego urządzenia, ponieważ prosty cha−
rakterograf wykorzystujący do zobrazowania
wyników oscyloskop lub nawet komputer do ni−
czego praktycznego nie jest potrzebny. Może to
być jedynie pomoc dydaktyczna w szkole, ale
nie przyrząd potrzebny w laboratorium praktyka.
Dokładne charakterystyki elementów półprze−
wodnikowych można znaleźć w katalogach.
Natomiast obserwacja charakterystyki na ekra−
nie prostego charakterografu nie daje żadnych
ważnych informacji, jedynie potwierdza, że ry−
sunki w katalogach są dziwe.
O ile budowa charakterografu jest kosztowna
i zupełnie nieprzydatna w praktyce, o tyle warto
zbudować tester tranzystorów. Tester taki ukaże
się w EdW w jednym z najbliższych numerów.

Na jakiej zasadzie działa świetlówka, po co tam starter i dławik?

Najwyższy zakres przełącznika czułości w torze
Y mojego oscyloskopu to 5V/działkę. Z sondą
1:10 uzyskuję 50V/działkę, co umożliwia po−
miary napięć do 200Vpp. Jak mierzyć wyższe
napięcia?
Szczerze mówiąc, należy zdobyć sondę 1:100. Is−
tnieją takie sondy, choć rzeczywiście są trudniej−
sze do zdobycia. Należy pytać w firmach zajmu−
jących się sprzedażą aparatury pomiarowej.
Teoretycznie rzecz biorąc, można spróbować wy−
konać taką sondę we własnym zakresie. Proble−
mem będzie zdobycie dobrej obudowy dla sondy.
Informacje dotyczące sond będą podane w dwóch
najbliższych artykułach z serii „Oscyloskop...”
Przy ewentualnej próbie budowy takiej sondy we
własnym zakresie w postaci dzielnika z rezystorów
10M

Ω

i 110k

Ω

należy pamiętać, że pojedynczy

miniaturowy rezystor ma dopuszczalne napięcie
pracy od 200V, do co najwyżej 500V. Dla zapo−
bieżenia przebiciu, rezystancję 10M

Ω

warto zło−

żyć z kilku rezystorów (np. 3 x 3,3M

Ω

+ 100k

Ω

).

Przy tak dużych rezystancjach sonda musi być
skompensowana częstotliwościowo, by przeno−
siła prawidłowo częstotliwości wyższe niż częstot−
liwość sieci 50Hz. Uzyskuje się to przez zastosowa−
nie dodatkowych kondensatorów włączonych
równolegle do rezystorów.
Najczęściej kondensator równoległy do rezysto−
ra o wartości 10M

Ω

nie będzie potrzebny. Nale−

ży jedynie zastosować trymer równolegle do re−
zystora 110k

Ω

.

Kompensację częstotliwościową przeprowadza
się za pomocą przebiegu prostokątnego (o am−
plitudzie kilku...kilkunastu V i częstotliwości
1...10kHz), Należy tak ustawić trymer, aby obraz
na ekranie jak najbardziej przypominał prostokąt
– porównaj artykuł „Generator funkcji w prakty−
ce” w EdW 6/97 str. 63 oraz „Oscyloskop...”
w EdW 3/97 str. 34. Przy próbie samodzielnej bu−
dowy takiej wysokonapięciowej sondy, a także
przy jej późniejszym praktycznym wykorzystaniu
trzeba zwracać baczna uwagę na kwestie bez−
pieczeństwa – niedbalstwo lub niefrasobliwość
może mieć swój finał na cmentarzu.