Prosty u

układ d

do T

Twojego

samochodu

1. p

płynnie w

wygasza żżarówki

w ciągu u

ustalonego c

czasu

2. d

dodatkowo p

pozwala

płynnie rregulować jjasność

świateł m

mijania − s

steruje

żarówkami o

o mocach p

po−

nad 1

100W

2386

Impulsowy ściemniacz dużej mocy

Do czego to służy?

zmiany rezystancji włókna żarówki). Ta−

czyłoby do otwarcia MOSFET−a. Rozwią−

W EdW 5/99 opisany był prościutki

kiej mocy strat nie zniesie żaden typowy

zaniem wydaje się zasilanie układu steru−

ściemniacz żarówki 12V. Ściemniacze ta−

popularny tranzystor, a nawet w przypad−

jącego pełnym napięciem akumulatora,

kie często znajdują zastosowanie do płyn−

ku równoległego połączenia kilku tranzy−

jednak wtedy ściemniacz musi mieć trzy

nego wygaszania oświetlenia wnętrza sa−

storów mocy potrzebny byłby duży radia−

wyprowadzenia i nie jest obojętne, czy

mochodu, pozostawiając po zamknięciu

tor, zwłaszcza przy czasach wygaszania

żarówka jest dołączona “od góry”, jak na

drzwi czas na spokojne trafienie kluczy−

rzędu kilkudziesięciu sekund i dłuższych.

rysunku 2

2a, czy” od dołu”, jak na rysun−

kiem do stacyjki.

Nie ulega wątpliwości, że przy więk−

ku 2

2b.

Wielu posiadaczy samochodów chęt−

szych mocach konieczne jest zastosowa−

Aby wykorzystać zalety tranzystora

nie zastosowałoby w swoich pojazdach

nie regulacji impulsowej. Wtedy tranzy−

MOSFET, a jednocześnie nie rezygnować

podobny regulator, współpracujący z lam−

stor regulacyjny albo jest całkowicie za−

z wygodnego impulsowego regulatora

pami świateł mijania (tzw. krótkie),

tkany, albo w pełni otwarty, co radykalnie

których

moc

wynosi

w

sumie

zmniejsza moc strat. Regulacja jasności

80...140W (dwa włókna lamp przednich

świecenia polega na zmianie stosunku

T

T

S

S

i dwa tylne pozycyjne). Taki opóźniacz po−

czasu zwarcia do czasu przerwy.

zwoliłby na przykład po wyłączeniu silnika

w ciemnym garażu spokojnie wyjść, za−

Jak to działa?

mknąć auto i włączyć oświetlenie garażu.

Uproszczony schemat liniowego ście−

Poza tym, dla wielu byłby to atrakcyjny

mniacza żarówek przedstawiony jest na

Rys. 1

1 Ś

Ściemniacz lliniowy

“bajer”, gdy po każdym wyłączeniu świa−

rysunku 1

1. Po rozwarciu wyłącznika S, ża−

teł lub po wyłączeniu silnika, lampy sa−

rówka nadal świeci, bowiem prąd prze−

mochodu gasłyby stopniowo w ciągu kil−

pływa przez otwarty tranzystor T. Tranzy−

kunastu czy kilkudziesięciu sekund.

stor ten stopniowo się zatyka − żarówka

Opisany układ może też pracować ja−

świeci coraz słabiej. Napięcie na żarówce

ko regulator pozwalający za pomocą po−

maleje, na ściemniaczu rośnie. Idea jest

tencjometru dowolnie regulować jasność

prosta i może się wydawać, że zamiast

lamp.

tranzystora bipolarnego lepiej zastoso−

Prosty układ płynnego opóźnionego

wać tranzystor MOSFET, który jest niepo−

Rys. 2

2 Ś

Ściemniacze ttrzykońcówkowe

wygaszania z szeregowym tranzystorem

równanie łatwiejszy do sterowania, niż

regulacyjnym przedstawiony w EdW

tranzystor bipolarny (obwód bramki nie

dwukońcówkowego, należy tak zaprojek−

5/99 dobrze nadaje się do współpracy

pobiera prądu). Jednak to nie przypadek,

tować obwody zasilania, by wykorzysty−

z żarówkami o stosunkowo małych mo−

że rysunek z tranzystorem MOSFET jest

wać pełne napięcie akumulatora, wy− S

cach, do około 10W. Ograniczeniem jest

przekreślony. Prosty, liniowy ściemniacz

stępujące na regulatorze w chwilach,

ilość ciepła wydzielającego się w tranzy−

nie może zawierać tranzystora MOSFET.

gdy żarówka nie świeci. Schemat bloko−

storze regulacyjnym w czasie, gdy ża−

Należy pamiętać, że do pełnego otwarcia

wy takiego regulatora i przebiegi pokaza−

rówka świeci słabszym światłem. Przy

typowego tranzystora MOSFET mocy po−

ne są na rysunku 3. Kluczową rolę grają

mocach rzędu 100W zastosowanie regu−

trzebne jest napięcie wynoszące co naj−

tu dioda D i kondensator magazynujący

lacji polegającej na płynnym zatykaniu

mniej 7...9V. Tymczasem już z zasady

C1. Gdy przełącznik S jest zwarty, żarów−

tranzystora nie wchodzi w grę, ponieważ

działania prostego ściemniacza liniowego

ka świeci pełną jasnością, a napięcie na

w czasie wygaszania moc strat wydziela−

wynika, że na początku procesu ście−

regulatorze jest równe zeru. W chwili roz−

jąca się w tranzystorze sięgnęłaby nawet

mniania dostępne napięcie jest zdecydo−

warcia przełącznika S, w pierwszej chwili

80...90W (biorąc pod uwagę nieliniowe

wanie mniejsze, i na pewno nie wystar−

żarówka gaśnie, a na regulatorze pojawia

60

ELEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 11/99

się praktycznie pełne napięcie zasilania.

densatorze C1 występuje napięcie zasila−

sterowaniem tranzystora T1 − w każdym

Kondensator magazynujący C1 szybko ła−

nia. Przebieg piłokształtny z tego genera−

razie układ działa.)

duje się przez diodę niemal do pełnego

tora jest porównywany z napięciem kon−

Uwaga! Przy wykorzystaniu układu ja−

napięcia zasilającego, a układ sterujący

densatora C2 przez komparator z ukła−

ko ściemniacza, potencjometr P1 nie jest

zaczyna pracę, włączając okresowo tran−

dem U1A (opcjonalny potencjometr P1

dołączony! Pojawienie się napięcia na C1

zystor. Częstotliwość włączania (t1) wy−

nie jest dołączony). Ponieważ po włącze−

rozpoczyna także ładowanie kondensato−

nosi kilkadziesiąt herców, by żarówka nie

niu zasilania napięcie na kondensatorze

ra C2 przez rezystor R9. Przebieg ten za−

migotała. Współczynnik wypełnienia na

C2 stopniowo rośnie, współczynnik wy−

znaczono na rysunku 5a kolorem czerwo−

początku wynosi około 90...95%, a po−

pełnienia impulsów sterujących tranzy−

nym. Stała czasowa R9C2 wyznacza czas

tem stopniowo maleje do zera. Żarówka

stor T2 zmniejsza się powoli do zera.

gaśnięcia żarówek (t2 z rysunku 3) i wyno−

powoli gaśnie w czasie t2.

A oto szczegóły.

si kilkanaście do kilkudziesięciu sekund.

Co bardzo istotne, nawet na początku

Po pojawieniu się na C1 napięcia zasi−

Układ U1A porównuje chwilowe napięcie

pracy ściemniacza tranzystor MOSFET

lającego, kondensator C3 zaczyna się ła−

na C2 z napięciem na kondensatorze C3,

nie może zostać na stałe otwarty − jeśliby

dować przez rezystor R2. Napięcie na

a na wyjściu U1A pojawiają się impulsy

tranzystor MOSFET przez dłuższy czas

wyjściu wzmacniacza operacyjnego

o malejącym wypełnieniu, jak pokazuje ry−

przewodził, napięcie na ściemniaczu

U1B jest bliskie dodatniemu napięciu za−

sunek 5

5b. Rezystory R7, R11 wprowadza−

(między punktami P, O) byłoby równe ze−

silania. Nie wchodząc w drobiazgi można

ją niezbędną histerezę, co zapewnia pew−

ru i kondensator magazynujący C1 szyb−

uznać, że tranzystor T1 jest zatkany. Gdy

ne przełączanie U1A i “czyste” impulsy

ko by się rozładował. Przecież kondensa−

napięcie na kondensatorze C3 wzrośnie

na bramce T2. Istotną rolę pełni także

tor ten jest ładowany w chwilach, gdy

powyżej napięcia wyznaczonego przez

dzielnik R8, R10 − jak wspomniano, nawet

tranzystor nie

przewodzi.

Szczegóło−

wy schemat

1N4851

1N4001

układu realizu−

jącego

takie

zadanie

jest

pokazany na

rysunku

4.

Dioda

D2

i kondensator

C1 gwarantu−

ją, że podczas

pracy układu,

napięcie zasi−

lania cały czas

jest jednako−

we. Konden−

sator C3, tran−

zystor

T1

i

układ

U1B

tworzą

Rys. 4

4 S

Schemat iideowy

g e n e r a t o r

przebiegu podobnego do piły. Generator

dzielnik R3, R4, na wyjściu U1B pojawia

na samym początku pracy ściemniacza,

ten pracuje przez cały czas, gdy na kon−

się napięcie bliskie ujemnego napięcia

tranzystor T2 nie może być otwarty

zasilającego. Otwiera to tranzystor T1,

w sposób ciągły. Zapewnia to dzielnik R8,

który szybko rozładowuje C3. Dodatkowy

R10, który ustala wstępne napięcie na

kondensator C4 włączony w gałęzi dodat−

kondensatorze C2. Ten dzielnik, oraz kon−

niego sprzężenia zwrotnego ma za zada−

densator C4 w generatorze wyznaczają

nie przedłużyć ten ujemny impuls. Daje

maksymalny współczynnik wypełnienia

to pewność, że kondensator C3 zostanie

impulsów tuż po włączeniu ściemniacza

rozładowany. W rezultacie na kondensa−

(90...95%). Ten współczynnik można ko−

torze C3 pojawia się przebieg wyglądają−

rygować według potrzeb, zmieniając war−

cy mniej więcej tak, jak na rysunku 5a.

tość R10, ewentualnie także C4.

Częstotliwość przebiegu wynosi kilkana−

Dioda D1 umożliwia stosunkowo

ście do kilkudziesięciu herców i można ją

szybkie rozładowanie kondensatora C2

zmieniać zmieniając pojemność C3. Czę−

po wyłączeniu zasilania układu (w prakty−

stotliwość ta nie powinna być zbyt mała,

bo w trakcie wygaszania żarówki będą

migać. Nie powinna też być za duża, bo

niepotrzebnie zwiększą się straty przełą−

czania tranzystora T2. Rezystor R5 został

dodany jako ochrona wejścia przed ujem−

nym napięciem pojawiającym się na wej−

ściu nieodwracającym podczas ujemne−

go impulsu na wyjściu U1B. (Dociekliwi

zaawansowani Czytelnicy mogą zastana−

Rys. 3

3 P

Przebiegi ii schemat b

blokowy ś

ście−

wiać się nad rolą R5 oraz nietypowym

mniacza iimpulsowego

Rys. 5

5 P

Przebiegi w

w układzie

ELEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 11/99

61

ce po zwarciu przełącznika S − rysunek

10...45W i odpowiedni zasilacz (12...15V,

punkt P ściemniacza jest dołączony do

3a). Aby szybciej rozładować zarówno

1...4A). Uwaga! Przy pracy w roli ście−

obwodu, gdzie zawsze występuje napię−

C2, jak i C1 dodano również rezystor R1.

mniacza nie podłączać potencjometru

cie akumulatora (ale wtedy w czasie ście−

Sprawa rozładowania tych pojemności

P1!

mniania prąd płynie przez bezpiecznik

jest ważna. Bez tych obwodów, zwarcie

Dzięki pracy impulsowej, straty

B2).

przełącznika S na krótko (kilka czy kilkana−

w tranzystorze T2 są

ście sekund), nie gwarantowałoby ich

niewielkie. Przy za−

rozładowania, i układ ściemniacza nie za−

stosowaniu

układu

cząłby pracy po ponownym rozwarciu S.

w roli ściemniacza

Przy podanych wartościach C1, C2, R1

wystarczy niewielki

czas potrzeby na rozładowanie wynosi

radiator, może nawet

3...4 sekundy. Na taki minimalny czas

mniejszy od pokaza−

trzeba zewrzeć S, by ściemniacz po roz−

nego na fotografii, i to

warciu pracował poprawnie.

nawet przy mocy ża−

Analiza rysunków 4 i 5 pokazuje, że

rówek rzędu 100W.

układ z powodzeniem może być także

Jedynie przy długich

wykorzystany w roli ręcznego regulatora

czasach ściemniania

Rys. 8

8 P

Podłączenie w

w samochodzie

jasności żarówek. W takim przypadku nie

(kilkadziesiąt sekund)

jest potrzebny kondensator C2 (oraz D1),

oraz przy pracy w roli regulatora radiator

Pomimo pracy impulsowej, układ nie

a za to trzeba dołączyć potencjometr P1.

może być bardzo gorący (temperatura po−

powinien wprowadzać zakłóceń. Jeśliby

Współczynnik wypełnienia będzie wtedy

nad +100°C) i być może trzeba go będzie

jednak takie wystąpiły, należy układ umie−

zależał od napięcia na nóżce 2 układu

wymienić na wiekszy. Okaże się to po

ścić w metalowym pudełku (z blachy sta−

U1A, czyli od pozycji suwaka potencjome−

wykonaniu i uruchomieniu układu.

lowej), połączonym z masą pojazdu i za−

tru P1. Układ może być włączony na dwa

Moc strat tranzystora T2 zależy nie tyl−

stosować typowy samochodowy filtr

sposoby pokazane na rysunkach 6a, 6b.

ko od mocy żarówek, ale także od często−

przeciwzakłóceniowy o odpowiednim

W takim przypadku maksymalny współ−

tliwości generatora (czym mniejsza czę−

prądzie.

czynnik wypełnienia nie może być więk−

stotliwość − tym lepiej). Przepływ prądu

Umieszczając układ w samochodzie

szy niż 95%. Można też podłączyć układ

10A (żarówki 120...140W) przez rezystan−

należy zadbać z jednej strony o zabezpie−

jak pokazuje rysunek 2

2b, usuwając diodę

cję w pełni otwartego tranzystora BUZ11

czenie przed wilgocią (zalać silikonem),

D2. Wtedy tranzystor T2 może być włą−

(40...55mΩ) daje moc strat nie przekra−

a z drugiej strony o odpowiednie warunki

czony na stałe (zewrzeć R10, usunąć R8).

czającą 5W. Jeśli chodzi o częstotliwość

pracy radiatora. Dobrze byłoby umieścić

generatora, to próby wykazały, że przy

płytkę w pudełku zlanym silikonem, a że−

Montaż i uruchomienie

współpracy z

typowymi żarówkami

browany radiator powinien wystawać po−

Układ można zmontować na płytce

12V/21W dopiero pojemność C3 równa

za pudełko. Mocowanie powinno być so−

drukowanej pokazanej na rysunku 7.

47nF całkowicie likwiduje efekt migota−

lidne, by wstrząsy nie spowodowały obe−

Montaż nie powinien nikomu sprawić

nia. Przy pojemnościach C3 większych

rwania końcówek i kabli.

trudności. W pierwszej kolejności należy

niż 100nF migotanie występuje w zauwa−

żalnym stopniu. Jedynie przy żarówkach

lamp przednich o większej mocy i więk−

Piotr G

Górecki

szej bezwładności cieplnej można zwięk−

Zbigniew O

Orłowski

szyć C3 do 100nF, a może nawet do

220nF, co zmniejszy częstotliwość i stra−

Wykaz elementów

ty przełączania T2.

Ostateczny sposób włączenia ście−

Rezystory

mniacza w samochodzie należy starannie

R1,R7 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .10kΩ

Rys. 6

6 P

Praca w

w roli rregulatora

przemyśleć. Jak wiadomo, w instalacji

R2,R4,R5,R9 . . . . . . . . . . . . . . . . .100kΩ

samochodowej można odróżnić dwa ro−

R3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . (47k...91kΩ) zmontować rezystory i kondensatory,

dzaje obwodów:

R6 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4,7kΩ

później półprzewodniki.

− te, w których napięcie pojawia się po

R8 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .22kΩ

Układ zmontowany ze sprawnych ele−

przekręceniu kluczyka w stacyjce,

R10 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1kΩ

mentów nie wymaga uruchamiania i od

− te, w których napięcie występuje ca−

R11 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1MΩ

razu będzie działał poprawnie. Warto go

ły czas.

P1 . . . . . . . . . . . . . .potencjometr 100kΩ

sprawdzić w warsztacie w układzie jak na

Jeśli ściemniacz dołączony byłby we−

Kondensatory

C1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .100uF/25V

rysunku 3a, stosując żarówkę o mocy

dług rysunku 8a, zaświecałby na krótko

C2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .220uF/25V

żarówki po każdym przekręceniu kluczy−

C3 . . . . . . . . . . . . . . . .47nF (47...220nF) ka w stacyjce, także gdy włącznik (prze−

C4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .100nF

kaźnik) świateł byłby rozwarty. Ście−

Półprzewodniki

mniacz mógłby poprawnie spełniać swo−

D1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1N4148

ją rolę jedynie wtedy, gdy kluczyk byłby

D2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1N4001

przekręcony, a światła zostałyby wyłączo−

T1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .BC558

ne. Nie zadziałałby natomiast przy wyłą−

T2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .BUZ11

czeniu stacyjki.

U1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .LM358

Sposób z rysunku 8a można uznać za

niezbyt fortunny, jednak nie wszystkie sa−

mochody mają tak rozwiązane obwody

Komplet p

podzespołów zz p

płytką

sterowania świateł − w niektórych wyłą−

jest d

dostępny w

w s

sieci h

handlowej

czenie stacyjki nie gasi świateł. W każ−

AVT jjako k

kit A

AVT−2

2386

dym razie warto wziąć pod rozwagę

Rys. 7

7 S

Schemat m

montażowy

układ połączeń według rysunku 8

8b, gdzie

62

ELEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 11/99