Stroboskop 3-kanałowy
P R O J E K T Y
Stroboskop 3-kanałowy
kit AVT-425
Tym razem chciałbym
zaproponowaĘ naszym
Czytelnikom wykonanie
niezwykle efektownego
w działaniu urządzenia -
stroboskopu, ktÛry moÅ‚e
znaleüĘ zastosowanie przy
wyposałaniu małych dyskotek
lub byĘ atrakcją na szkolnej
potaÒcÛwce czy domowym
przyjÍciu.
Zanim przejdziemy do opisu Å‚ania tego urzÄ…dzenia. Palnik wy-
naszego układu, powiedzmy sobie ładowczy lampy błyskowej wypeł-
parÍ sÅ‚Ûw o stroboskopach, ich niony jest bardzo rozrzedzonym
budowie i zastosowaniu. Strobo- gazem - najczÍÅ›ciej ksenonem.
skopy sÄ… urzÄ…dzeniami elektro- PodÅ‚Ä…czony do kondensatorÛw na-
nicznymi lub elektrycznymi, ktÛ- Å‚adowanych do napiÍcia ok.
rych zadaniem jest generowanie 300...700V (napiÍcie to zaleÅ‚y od
ciÄ…gÛw impulsÛw Å›wietlnych o du- rodzaju uÅ‚ytego palnika) nie prze-
Å‚ej energii i krÛtkim czasie trwa- wodzi prÄ…du i moÅ‚emy przyjąĘ, Å‚e
nia. Najprostszym stroboskopem jego rezystancja jest nieskoÒczenie
moÅ‚e byĘ Å‚arÛwka duÅ‚ej mocy, duÅ‚a. Aby nastÄ…piÅ‚o rozÅ‚adowanie
ktÛra jest cyklicznie zasÅ‚aniana kondensatorÛw potrzebne jest sil-
i odsłaniana za pomocą mecha- ne zjonizowanie cząsteczek gazu
nicznej przesłony. w palniku. Uzyskujemy to przy-
Stroboskop mechaniczny ma kładając do elektrody zapłonowej
w zasadzie same wady. ØarÛwki wysokie napiÍcie, rzÍdu kilku-
w nim stosowane muszÄ… mieĘ bar- dziesiÍciu tysiÍcy woltÛw. NapiÍ-
dzo duÅ‚Ä… moc, a osiÄ…gniÍcie krÛt- cie to uzyskujemy z wtÛrnego
Ogromne znaczenie dla bezpie- kiego czasu błysku jest dośĘ trud- uzwojenia transformatora zapłono-
czeÒstwa ma staranne wykonanie
ne. Dlatego obecnie buduje siÍ wego o bardzo duÅ‚ym przeÅ‚oÅ‚e-
stroboskopu. Pracujemy nie tylko
prawie wyłącznie stroboskopy niu. Kiedy do tyrystora zostanie
ze sprzÍtem poÅ‚Ä…czonym galwa-
elektroniczne, w ktÛrych bÅ‚ysk dostarczony impuls synchronizu-
nicznie z sieciÄ… energetycznÄ…, ale
światła generowany jest w specjal- jący zapłon lampy z migawką apa-
mamy takłe do czynienia z bardzo
nych palnikach przez rozładowa- ratu, zwiera on kondensator C do
niebezpiecznym dla Å‚ycia i zdro-
nie kondensatorÛw o duÅ‚ej pojem- masy i poprzez pierwotne uzwo-
wia wysokim staÅ‚ym napiÍciem.
ności, naładowanych do wysokie- jenie transformatora zapłonowego
Kondensatory w naszym układzie
go napiÍcia. Zasada dziaÅ‚ania ta- popÅ‚ynie prÄ…d rozÅ‚adowania. Na
naÅ‚adowane sÄ… do napiÍcia prze-
kiego stroboskopu zbliÅ‚ona jest do uzwojeniu wtÛrnym transformato-
kraczajÄ…cego 600VDC, co stanowi
konstrukcji fotograficznej lampy ra, a wiÍc na elektrodzie zapÅ‚o-
ogromne niebezpieczeÒstwo
bÅ‚yskowej, dobrze kaÅ‚demu zna- nowej powstaje wysokie napiÍcie,
w przypadku porałenie prądem.
nej. gaz w palniku zostaje zjonizowa-
Podczas uruchamiania urzÄ…dzenia
Na rys. 1 przedstawiono sche- ny i bateria kondensatorÛw rozÅ‚a-
i pÛüniejszej pracy musimy teÅ‚
mat blokowy lampy bÅ‚yskowej, dowuje siÍ poprzez palnik, emi-
pamiÍtaĘ, Å‚e emituje ono Å›wiatÅ‚o
ktÛry powinien pomÛc Czytelni- tujÄ…c wielkÄ… ilośĘ energii Å›wiet-
o sporej energii, w ktÛrego widmie
kom w zrozumieniu zasady dzia- lnej. W tym momencie prąd pły-
jest takłe ultrafiolet.
Elektronika Praktyczna 5/98
51
Stroboskop 3-kanałowy
jedynie pierwszym etapem rÛwnego ok. 620VDC. Warto teraz
pracy: w przygotowaniu zna- policzyĘ, jaka bÍdzie energia jed-
jduje siÍ ukÅ‚ad iluminofonii, nego bÅ‚ysku naszego stroboskopu.
w ktÛrym typowe Å‚arÛwki WzÛr na energiÍ zgromadzonÄ…
zastÄ…pione bÍdÄ… wÅ‚aÅ›nie na- w kondensatorze jest nastÍpujÄ…cy:
szymi trzema stroboskopami.
C F *U kV
[ ] [ ]2
Obydwa urządzenia mołna E
[W*s]= 2
bÍdzie poÅ‚Ä…czyĘ ze sobÄ… przy
pomocy przewodu taÅ›mowe- Taki wzÛr byÅ‚by prawdziwy,
go. gdyby kondensatory rozładowywa-
Å‚y siÍ do zerowego napiÍcia. Tak
Rys. 1. Uproszczony schemat układu Opis działania jednak nie jest, bo doświadczalnie
sterowania palnika.
układu stwierdzono, łe na kondensato-
Schemat elektryczny ukła- rach rozładowywanych przez pal-
nÄ…cy przez palnik zaleÅ‚y gÅ‚Ûwnie du zostaÅ‚ pokazany na rys. 2. niki typu IFK120 pozostaje za-
od rezystancji przewodÛw i Å›cie- Z pozoru wyglÄ…da on na bardzo wsze napiÍcie rzÍdu 60V (przy
Å‚ek doprowadzajÄ…cych zasilanie skomplikowany, ale na szczÍÅ›cie napiÍciu poczÄ…tkowym 620V).
do palnika. to tylko zÅ‚udzenie. UrzÄ…dzenie A wiÍc przeksztaÅ‚camy nasz wzÛr:
Prezentowany stroboskop dzia- skÅ‚ada siÍ z piÍciu blokÛw funk-
C µF * (U( pocz) kV )2 - (U(konc) kV )2
[ ] [ ] [ ]
( )
Å‚a na identycznej zasadzie z tym, cjonalnych: trzech identycznych
E =
W*s
[ ]
2
Å‚e zamiast z migawki aparatu fo- ukÅ‚adÛw lamp bÅ‚yskowych oraz
tograficznego sygnaÅ‚ wyzwalajÄ…cy z ukÅ‚adu sterujÄ…cego i zasilacza. Po wykonaniu obliczeÒ stwier-
bÅ‚ysk bÍdzie dostarczany z wyspe- DziaÅ‚anie ukÅ‚adÛw lamp bÅ‚ys- dzamy, Å‚e energia jednego bÅ‚ysku
"
cjalizowanego ukÅ‚adu elektronicz- kowych naszego stroboskopu omÛ- bÍdzie wynosiĘ ok. 0,952Ws. Czy
nego. wimy na przykładzie jednego blo- jest to duło, czy mało? Energia
Do jakich celÛw moÅ‚emy za- ku, widocznego w gÛrnej czÍÅ›ci bÅ‚ysku typowej lampy bÅ‚yskowej
stosowaĘ stroboskop? O jednym rysunku. Kondensatory C1..C20 wbudowanej w aparat fotograficz-
"
juÅ‚ wiemy: jest nim rozrywka, zostaÅ‚y poÅ‚Ä…czone szeregowo - ny wynosi ok. 10Ws, tak wiÍc
czyli uatrakcyjnienie przyjÍcia czy rÛwnolegle tworzÄ…c bateriÍ o po- pojedynczy bÅ‚ysk naszego strobo-
szkolnej zabawy. Istnieje jednak jemnoÅ›ci 5µF i mogÄ…cÄ… pracowaĘ skopu nie wystarczyÅ‚by do na-
jeszcze inne, powaÅ‚niejsze zasto- przy napiÍciu do 700VDC. Å›wietlenia zdjÍcia na materiale
sowania stroboskopÛw. Pierwszym WyjaÅ›nienia wymaga zastoso- o Å›redniej czuÅ‚oÅ›ci. PamiÍtajmy
jest uÅ‚ycie lampy stroboskopowej wanie aÅ‚ tylu kondensatorÛw za- jednak, Å‚e stroboskop generuje
przy wykonywaniu zdjÍĘ, w celu miast jednego o odpowiedniej po- serie bÅ‚yskÛw i Å‚e najczÍÅ›ciej pra-
uzyskania ciekawych efektÛw ar- jemnoÅ›ci i wytrzymaÅ‚oÅ›ci napiÍ- cujÄ… trzy stroboskopy jednoczeÅ›-
tystycznych. Z pewnością wszys- ciowej. Zostało to podyktowane nie. W kałdym razie subiektywnie
cy widzieliÅ›my piÍkne zdjÍcia, na koniecznoÅ›ciÄ… znalezienia kom- oceniony efekt pracy naszego ukÅ‚a-
ktÛrych zarejestrowano kolejne fa- promisu pomiÍdzy cenÄ… urzÄ…dze- du jest znakomity.
zy ruchu, np. rÍki serwujÄ…cego nia, a stopniem jego komplikacji. Wracajmy jednak do analizy
tenisisty, wykonane właśnie za Z łatwością mołemy nabyĘ kon- schematu. Jednocześnie z baterią
pomocÄ… takiej lampy aparatem densatory elektrolityczne o wyma- kondensatorÛw zasilajÄ…cych pal-
z ustawionym dÅ‚ugim czasem ot- ganych parametrach. Niestety, nik wyÅ‚adowczy Å‚adujÄ… siÍ jeszcze
warcia migawki. ZdjÍcia wykona- kondensatory takie, przeznaczone dwa kondensatory. Kondensator
ne w Å›wietle stroboskopu znajdujÄ… do pracy w obwodach prÄ…du sta- C70 Å‚aduje siÍ do napiÍcia ok.
zastosowania takÅ‚e w badaniach Å‚ego nie nadajÄ… siÍ zupeÅ‚nie do 310V za poÅ›rednictwem rezystora
naukowych, umoÅ‚liwiajÄ…c dokona- naszych celÛw. Przy pracy impul- R15. Natomiast czas Å‚adowania
nie rejestracji kolejnych faz ruchu sowej nagrzewaÅ‚yby siÍ do bardzo kondensatora C61 okreÅ›lony jest
poruszajÄ…cego siÍ przedmiotu lub wysokiej temperatury i najpraw- jego pojemnoÅ›ciÄ…, rezystancjÄ… R2
zwierzÍcia. dopodobniej szybko ulegÅ‚yby i napiÍciem ustawionym za pomo-
Prezentowane urządzenie to zniszczeniu. Z kolei kondensatory cą potencjometru montałowego
w zasadzie trzy stroboskopy zasi- bipolarne o wymaganej pojemnoÅ›- PR1. Za pomocÄ… tego potencjo-
lane ze wspÛlnego ürÛdÅ‚a i stero- ci sÄ… dośĘ trudne do nabycia metru moÅ‚emy regulowaĘ czÍstot-
wane z prostego ukÅ‚adu cyfrowe- i kosztowne. Tak wiÍc zastosowa- liwośĘ bÅ‚yskÛw, osobno dla kaÅ‚-
go. Wykonanie tego ukÅ‚adu bÍdzie Å‚em Å‚atwo dostÍpne i tanie kon- dego kanaÅ‚u stroboskopu.
densatory 1µF/350V uwaÅ‚ajÄ…c, Å‚e W momencie, kiedy napiÍcie
powiÍkszenie rozmiarÛw pÅ‚ytki na kondensatorze C61 stanie siÍ
Tabela 1.
obwodu drukowanego zostanie rÛwne napiÍciu przebicia diaka
Krok Q0 Q1 Q2 Q3
zrekompensowane ich niskÄ… cenÄ… Q2 kondensator ten rozÅ‚aduje siÍ
0 0 0 0 bez znaczenia
zakupu. poprzez diak i bramkÍ triaka Q1,
1 1 0 0 bez znaczenia
Bateria kondensatorÛw ladowa- co spowoduje wÅ‚Ä…czenie tego tria-
2 0 1 0 bez znaczenia
3 1 1 0 bez znaczenia na jest bezpośrednio z sieci ener- ka i rozładowanie kondensatora
4 0 0 1 bez znaczenia
getycznej za poÅ›rednictwem po- C70 poprzez obwÛd uzwojenia
5 1 0 1 bez znaczenia
dwajacza napiÍcia zbudowanego pierwotnego transformatora zapÅ‚o-
6 0 1 1 bez znaczenia
na diodach D1 i D2 do napiÍcia nowego TR2. Impuls wysokiego
7 1 1 1 bez znaczenia
Elektronika Praktyczna 5/98
52
Stroboskop 3-kanałowy
Rys. 2. Schemat elektryczny stroboskopu.
Elektronika Praktyczna 5/98
53
Stroboskop 3-kanałowy
pu. Do złącza tego mołe
byĘ dołączony trzykana-
Å‚owy sterownik ilumino-
foniczny, bÍdÄ…cy obecnie
w opracowaniu.
Niezalełnie od złącza
JP1, rezystory zasilajÄ…ce
diody LED optotriakÛw
zostały dołączone takłe
do trzech młodszych
wyjśĘ licznika binarnego
IC5A. Na wejście zegaro-
we tego licznika poda-
wany jest ciÄ…g impulsÛw
prostokÄ…tnych, generowa-
nych przez układ IC6,
ktÛrego czÍstotliwośĘ mo-
łemy zmieniaĘ w szero-
kim zakresie za pomocÄ…
potencjometru PR4.
W naszym układzie ak-
tywnym stanem wyjścia
tego licznika jest stan
niski, poniewał wtedy
dioda transoptora nie
świeci i odpowiedni ka-
nał stroboskopu pracuje.
Popatrzmy teraz na tabe-
lÍ 1, na ktÛrej pokazano
stany wyjśĘ licznika
IC5A w interesujÄ…cym
nas zakresie zliczania od
0 do 7.
Z analizy danych za-
wartych w tabeli wyraü-
nie wynika, Å‚e podczas
jednego cyklu zliczania
licznika (IC5A) modulo 7
wyczerpane zostanÄ…
wszystkie mołliwe kom-
binacje włączenia i wyłą-
czenia kanaÅ‚Ûw strobo-
skopu, od jednoczesnego
włączenia wszystkich
trzech w kroku 0, do
wyłączenia pracy wszys-
tkich kanaÅ‚Ûw w kroku
Rys. 3. Płytka drukowana układu zasilającego i wyzwalania (zmniejszona o 20%).
7. Uzyskany w ten spo-
sÛb efekt moÅ‚na zaliczyĘ
napiÍcia z uzwojenia wtÛrnego te- tach, kiedy dioda LED tego trans- do zadawalajÄ…cych, szczegÛlnie je-
go transformatora spowoduje zjo- optora nie jest wÅ‚Ä…czona. WystÄ…- Å‚eli weümiemy pod uwagÍ fakt,
nizowanie gazu w palniku, rozła- pienie wysokiego poziomu logicz- jakimi prostymi środkami został
dowanie baterii kondensatorÛw nego, lub po prostu doprowadze- osiÄ…gniÍty.
poprzez palnik i wyzwolenie du- nie do rezystora R10 napiÍcia PozostaÅ‚a czÍśĘ ukÅ‚adu nie jest
Å‚ej iloÅ›ci energii Å›wietlnej. Na- rzÍdu kilku - kilkunastu woltÛw juÅ‚ warta szczegÛÅ‚owego opisu.
stÍpnie caÅ‚y opisany wyÅ‚ej proces uniemoÅ‚liwia Å‚adowanie konden- Jest niÄ… typowo skonstruowany
powtarza siÍ i palnik bÅ‚yska satora C61 i powoduje wstrzyma- zasilacz stabilizowany, wykorzys-
z ustawionÄ… za pomocÄ… PR1 czÍs- nie pracy stroboskopu. Diody LED, tujÄ…cy dobrze wszystkim znany
totliwoÅ›ciÄ…. zawarte w strukturach trzech op- monolityczny stabilizator napiÍcia
Warto zauwaÅ‚yĘ, Å‚e Å‚adowanie totriakÛw, sÄ… doÅ‚Ä…czone za po- typu 7809 lub 7812. Zdziwienie
kondensatora C61 jest moÅ‚liwe Å›rednictwem rezystorÛw ograni- moÅ‚e jedynie budziĘ fakt wyko-
tylko wtedy, kiedy tranzystor za- czajÄ…cych prÄ…d do zÅ‚Ä…cza JP1, rzystania do zasilania dwÛch ukÅ‚a-
warty w strukturze transoptora IC3 przy pomocy ktÛrego bÍdziemy dÛw scalonych stabilizatora o do-
nie przewodzi, czyli w momen- sterowaĘ pracą naszego strobosko- puszczalnym prądzie 1A i trans-
Elektronika Praktyczna 5/98
54
Stroboskop 3-kanałowy
zastosowania kilku zworek, od
WYKAZ ELEMENTÓW
ktÛrych rozpoczniemy montaÅ‚.
Rezystory
Zworki naleły wykonaĘ uływając
PR1, PR2, PR3: miniaturowe
grubej srebrzanki lub odcinkÛw
potencjometry montażowe 470k&!
drutu miedzianego o średnicy
PR4: potencjometr montażowy
min. 1 mm. Montał wykonujemy
miniaturowy 1M&!
w typowy sposÛb, rozpoczynajÄ…c
R1, R4, R5: 5,6&!/10W
od rezystorÛw, a koÒczÄ…c na wlu-
Rys. 4. PÅ‚ytka drukowana palnika.
R2, R3, R6, R17: 120k&! towaniu 60 kondensatorÛw
C1..C60. Bardzo Wam wspÛÅ‚czujÍ,
R7, R8, R9: 1M&!
moi Drodzy Czytelnicy, Å‚e musi- sobie moÅ‚liwośĘ czÍstej regulacji
R10, R11, R12: 1,2k&!
cie wykonaĘ tÍ iÅ›cie galerniczÄ… parametrÛw pracy Waszego stro-
R13, R14: 100k&!
pracÍ, ale ja sam teÅ‚ jÄ… wykona- boskopu, to elementy te moÅ‚emy
R16, R17, R19: 120k&!
łem i to dwukrotnie (dwa proto- zastąpiĘ normalnymi potencjomet-
Kondensatory
typy przeznaczone do testowa- rami o identycznej wartości.
C1..C60: 1µF/350V monolityczny
nia)! Cały układ stroboskopu naleły
C61, C62, C63: 2,2µF/40V
Na rys. 4 jest widoczne roz- umieściĘ w solidnej obudowie,
C64: 1000µF/25V
mieszczenie elementÛw na maÅ‚ej najlepiej z tworzywa sztucznego.
C65, C67, C70, C71, C72: 100nF
płytce słułącej zamocowaniu pal- Praca układu bez obudowy lub
C66: 470µF/10V
nikÛw wyÅ‚adowczych, ktÛrych w obudowie prowizorycznej jest
C68: 10nF
montaÅ‚owi musimy poÅ›wiÍciĘ nie- absolutnie niedopuszczalna!
Półprzewodniki co uwagi. Montujemy je na ma-
BR1: 1A/50V układ Greatza łych płytkach, ale w ładnym wy- Na koniec jeszcze raz chciał-
padku nie mołemy ich do nich bym zaapelowaĘ do Waszego roz-
D1, D2, D3, D4, D5, D6: 1N4007
przylutowaĘ! Podczas pracy pal- sądku. Prawie cała płytka znajdu-
IC1, IC2, IC3: CNY17
niki nagrzewajÄ… siÍ i rÛÅ‚nica je siÍ pod napiÍciem sieci ener-
IC4: 7809
w rozszerzalności cieplnej szkła getycznej 220VAC, a ponadto na
IC5: 4520
i laminatu doprowadziÅ‚aby do po- kondensatorach wystÍpuje napiÍ-
IC6: NE555
wstanie niszczÄ…cych naprÍÅ‚eÒ. cie staÅ‚e przekraczajÄ…ce 600V!
Q1, Q4, Q5: BT136
NaleÅ‚y rozebraĘ na czÍÅ›ci dwa Zachowajcie wiÍc jak najdalej
Q2, Q3, Q6: diaki 30V
zÅ‚Ä…cza typu ARK3 (bÍdÄ… dostar- idÄ…cÄ… ostroÅ‚nośĘ i pamiÍtajcie
Różne
czone w kicie) i do metalowych o zasadzie pracy ìjednÄ… rÍkÄ…î
CON1..CON3, CON1'..CON3':
tulejek ze śrubkami przylutowaĘ przy urządzeniach dołączonych
ARK3
krÛtkie kawaÅ‚ki srebrzanki lub do sieci.
CON4: ARK2
drutu miedzianego o długości ok.
JP1: goldpin 5X2
2 cm. KoÒce srebrzanki wlutowu- I jeszcze jedna rada: roztarg-
L1, L2, L3: IFK120
jemy w pÅ‚ytkÍ, a do tulejek przy- nienie nie jest jedynie cechÄ… niÅ‚ej
F1: 1A bezpiecznik zwÅ‚oczny krÍcamy palniki. Podczas ich podpisanego. Dlatego teÅ‚ podczas
montaÅ‚u musimy zwrÛciĘ bacznÄ… pierwszego doÅ‚Ä…czenia ukÅ‚adu do
TR1: TS6/46
uwagÍ na ich biegunowośĘ: od- sieci warto zastosowaĘ ìrezystorî
TR2, TR3, TR4: transformator
wrotne zamocowanie palnika gro- zabezpieczajÄ…cy pod postaciÄ… Å‚a-
zapłonowy do lamp błyskowych
zi jego natychmiastowym uszko- rÛwki 100W, wÅ‚Ä…czonej w obwÛd
2 złącza ARK3 do demontażu
dzeniem! årodkowe elektrody pal- 220V.
Uwaga: w kicie będzie
nikÛw doÅ‚Ä…czamy (moÅ‚na luto- Zbigniew Raabe, AVT
dostarczana 1 płytka bazowa
waĘ) do wyprowadzenia transfor-
i 3 płytki do mocowania palników
matora zapłonowego.
PÅ‚ytki z zamontowanymi na
formatora o relatywnie dułej mo- nich palnikami najlepiej umieściĘ
cy. Zostało to spowodowane tym, w typowych obudowach od świat-
Å‚e z zasilacza naszego ukÅ‚adu bÍ- Å‚a cofania, dostÍpnych w kaÅ‚dym
dą takłe zaopatrywane w prąd sklepie z akcesoriami motoryza-
ukÅ‚ady z nim wspÛÅ‚pracujÄ…ce, np. cyjnymi.
wspomniany juł układ iluminofo- Zmontowany ze sprawdzonych
niczny. elementÛw ukÅ‚ad nie wymaga,
oczywiście, uruchamiania, ale je-
MontaÅ‚ i uruchomienie dynie prostej regulacji czÍstotli-
Na rys. 3 przedstawiono roz- woÅ›ci bÅ‚yskÛw w kaÅ‚dym z kana-
mieszczenie elementÛw na pÅ‚ytce Å‚Ûw stroboskopu i czÍstotliwoÅ›ci
drukowanej. Widok ściełek znaj- pracy generatora z IC6. Tu mała
duje siÍ na wkÅ‚adce wewnÄ…trz uwaga: w ukÅ‚adzie modelowym
numeru. zastosowałem jako PR1..PR4 po-
Płytka zaprojektowana została tencjometry montałowe i takie ele-
na laminacie jednostronnym, co menty bÍdÄ… dostarczane w kicie.
pociÄ…gnÍÅ‚o za sobÄ… koniecznośĘ JeÅ‚eli jednak chcecie zapewniĘ
Elektronika Praktyczna 5/98
55