background image

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

i  110k

należy  pamiętać,  że  pojedynczy

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

warto  zło−

żyć z kilku rezystorów (np. 3 x 3,3M

+ 100k

).

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

nie będzie potrzebny. Nale−

ży jedynie zastosować trymer równolegle do re−
zystora 110k

.

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.