Sterownik
Sterownik
żarówki UV
żarówki UV
2682
2682
R1,R2,T1. Elementy te pozwalają na syn- uzyskamy na nim spadek napięcia. Napięcie to
chronizację sterownika z przebiegiem siecio- będzie efektem przepływającego prądu bazy.
W urządzeniu występują wysokie napię-
wym. Na kolektorze T1 uzyskujemy prze-
cia, groz
ne dla życia i zdrowia. Osoby
bieg prostokątny o częstotliwości 100Hz po-
niepełnoletnie mogą wykonać i urucho-
kazany na rysunku 2.
mić układ wyłącznie pod opieką wykwa-
Każda z połówek sinusa pochodząca
lifikowanych opiekunów.
z mostka Å‚aduje kondensator C1 przez R2.
Ponieważ wartość R2 jest duża, odkłada się
na nim napięcie wystarczające do otwarcia
T1. Tranzystor T1 otwiera się i przez około
Do czego to służy? 5ms zasila prościutki generator piły. Dodany
Stopniowo zdobywa popularność wykony- rezystor R1 ma na celu ograniczyć prąd ba-
wanie płytek drukowanych metodą fotoche- zy T1, bo tak naprawdę C1 przez większość
miczną. Metoda ta, mimo że trudna i dosyć czasu ładuje się przez złącze bazy. Rozwią-
kosztowna, daje dobre efekty. Wiele osób zanie z ładowaniem C1 przez złącze bazy
obawia się tej metody, a grozę u nich budzi i rezystorem R2 o dużej wartości wybrane
problem naświetlania. Jest to ważny mo- zostało doświadczalnie. Tylko przy takich
ment. Warto ułatwić sobie życie, a jeśli uży- elementach na kolektorze T1 uzyskujemy
wamy żarówki UV, przedłużyć żywotność ładny przebieg zbliżony do prostokąta (rys. Rys. 2 Przebieg na kolektorze T1
tej, bÄ…dz
co bÄ…dz
, drogiej żarówki. Prezento- 2). Gdyby przenieść rezystor ograniczający
wane urządzenie odmierza czas naświetlania z emitera w miejsce połączenia bazy T1,C1, Rys. 1 Schemat ideowy
i dodatkowo zapewnia łagodny start, zwięk-
szając czas eksploatacji żarówki UV.
Jak to działa?
Schemat ideowy zaprezentowany został na
rysunku 1. Jak widać, urządzenie opiera się
na generatorze z licznikiem typu 4060 pracu-
jÄ…cym w roli timera oraz na wzmacniaczu
operacyjnym LM358. Pierwszy wzmacniacz
wykorzystywany jest w roli komparatora
przy sterowaniu fazowym żarówki. Na dru-
gim wzmacniaczu, zawartym w układzie
LM358, zbudowany został nietypowy, ale
w pełni funkcjonalny przerzutnik zbliżony
działaniem do przerzutnika RS. Z urządze-
niem będziemy mieli kontakt w różnych oko-
licznościach, dlatego w zasilaczu zastosowa-
ny został transformator sieciowy. Budowa
samego zasilacza jest nietypowa, a wszystko
dlatego, że zasilacz dostarcza nie tylko na-
pięcia dla pozostałych elementów układu, ale
i sygnału wykorzystywanego przy sterowa-
niu fazowym żarówką. Prąd z transformatora
po wyprostowaniu w mostku Å‚aduje konden-
sator elektrolityczny przez elementy
Elektronika dla Wszystkich
55
Przy największym prądzie potencjał bazy po- z opóz
nieniem, co dla przebiegu przemienne- nieodwracające wzmacniacza jest wejściem
dniesie się o 2V, podobnie napięcie na kolek- go przekłada się na przesunięcie fazy. S (ustawia przerzutnik), a wejście odwraca-
torze T1 i w efekcie uzyskamy przebieg z ry- Opóz
nienie jest duże, czas przewodzenia jące jest odpowiednikiem przerzutnikowego
sunku 2 z zaokrąglonymi wierzchołkami. triaka krótki (rys. 4) więc, nazwijmy to po R. Zaraz po załączeniu zasilania następuje
Podobne zaokrąglenia będzie mieć przebieg, książkowemu, uzyskujemy duży kąt (duże ustawienie przerzutnika dzięki obecności
gdyby zdecydowanie zmniejszyć wartość przesunięcie fazy) zapłonu triaka. Jest to kondensatora C6. Na wyjściu panuje stan
R2. Teraz układ będzie zasilany przez R2, ale około 150 w stosunku do około 180, kiedy to wysoki, który blokuje generator 4060, a tak-
spadek napięcia na nim będzie niewielki i T1 triak wyłącza się samoczynnie. Sytuacja ta że uniemożliwia rozładowanie się C8. Naci-
nie będzie otwierać się w pełni. Obwód nie trwa długo, napięcie na C8 obniża się sta- śniecie przycisku START sprawia, że na
z tranzystorami T2, T3 to prościutki genera- le, a triak załącza się na coraz to dłużej, aby wejściu R pojawia się napięcie wyższe od
tor piły. Zadaniem generatora piły jest do- wkońcu załączyć się na stałe. Fazę końcowe- obecnego na wejściu S i w efekcie przełą-
starczenie liniowo narastającego napięcia, go załączania pokazuje przebieg z rysunku 5. czenie przerzutnika. Dzięki silnemu sprzęże-
które porównywane jest w komparatorze Gdy C8 rozładuje się poniżej dolnego progu niu zwrotnemu stan taki utrzymuje się do
z napięciem z C8. Podstawą działania gene- przełączania komparatora, odbiornik zosta- momentu odliczenia ustawionego czasu
ratora jest powolne ładowanie pojemności nie załączony na stałe. Od momentu wyzwo- przez 4060. Wtedy opadające zbocze które-
C5 przez rezystor R5 i szybkie rozładowanie lenia układu pracuje generator 4060, odlicza- goś z wybranych wyjść Qukładu 4060 gene-
przez T3. T2 Pośredniczy w sterowaniu T3. jąc nastawiony czas. Po upływie czasu nastą- ruje za pośrednictwem C7 krótki ujemy im-
Zamyka T3 na czas ładowania pojemności pi przełączenie przerzutnika zbudowanego puls i ponownie ustawia przerzutnik. Jest to
C5 i otwiera T3 na końcu tej fazy. A
adowanie na U3B. Na wyjście U3B powróci stan wyso- równoważne z podaniem dodatniego impul-
pojemności przez rezystancję nie daje ideal- ki. C8 rozładuje się (rozładuje się, ponieważ su z diodowej bramki AND na wejście S, po
nie liniowego przebiegu, niemniej w pew- włączony jest do plusa zasilania) przez R14 wybraniu czasu 9min. Warto zauważyć, że
nym zakresie przebieg ten jest zbliżony do i D6. Napięcie na wejściu odwracającym taki przerzutnik ma wejścia reagujące na po-
piły, a poza tym obwód taki ma sporą zaletę; komparatora U3A podniesie się, a cała pro- laryzację sygnału wejściowego. Dodatni im-
jest prosty. Wyjaśnienia wymaga jeszcze rola cedura z fazowym sterowaniem przebiegnie puls na R resetuje przerzutnik, ale ujemy im-
dwu diod D1 i D2. Dioda D1 uniemożliwia w odwrotnej kolejności do startu. Tym razem puls na tym wejściu ustawi przerzutnik.
rozładowanie się pojemności przez bazę T2 wyłączanie nastąpi błyskawicznie; stała cza- Wczęści połączonej bezpośrednio z siecią
i zablokowanie pracy generatora. Dioda D2 sowa R14, C8 jest 10 razy mniejsza od R15, zastosowano prosty filtr LC. Rezystor R18
dodana została po próbach. Dzięki niej C5 C8. W całym urządzeniu do opisania pozo- ma na celu ograniczenie krótkotrwałego sa-
nie rozładowuje się całkowicie. Napięcie, stał jeszcze sposób połączenia generatora mozapłonu optotriaka występującego czasa-
które pozostanie na C5, będzie wyższe od te- 4060 z przerzutnikiem U3B. mi przy podłączaniu układu do sieci.
go, które pojawi się na R15. Nawet niewiel- Układ 4060 pracuje w typowej dla siebie
kie napięcie na R15 uniemożliwiłoby całko- konfiguracji. Częstotliwość pracy wewnętrz-
wite załączenie komparatora U3A, a jest to nego generatora została tak dobrana, aby na
warunek przekazania pełnej mocy do odbior- wyprowadzeniach Q12, Q13 i Q14 uzyskać
nika. Napięcie na R15 można określić, przebiegi o okresie 3min. 6min. i 12 minut.
w przybliżeniu będzie efektem prądu polary- Pewien kłopot był z uzyskaniem czasu pracy
zacji wejścia komparatora i upływność kon- równym 9min. Nie jest to wielokrotność
densatora C8. wcześniej wymienionych, a niekiedy stosuje
Przebieg na kondensatorze C5 przedsta- się taki czas naświetlania. Na całe szczęście
wia rysunek 3. właśnie 9 minut potrzeba, aby na wyprowa-
Samo sterowanie fazowe odbiornika jest dzeniach Q13 i Q14 jednocześnie pojawiły
aktywne tylko na krótko na początku i na się  1 . Fakt ten wykorzystany został przy bu-
końcu każdego załączenia odbiornika. Spo- dowie prostej bramki AND opartej o diody
kojne załączenie i wyłączenie odbiornika nie D3, D4, D5. Układ U3B pracuje jako prze-
jest tylko dodatkiem. Spełnia ważną rolę, rzutnik. Przyjmując, że wyjście (pin 7) bę-
szczególnie bezpośrednie załączenie tak dzie wyjściem typu Q zwyczajnego przerzut-
Rys. 4 - Przebieg na wyjściu
mocnej żarówki (typowo 250W) może być nika RS, uzyskujemy zależność: wejście
komparatora zaraz po starcie
dla niej śmiertelne. Prześledz
my przebieg
pełnego cyklu pracy. Zaraz po wyzwoleniu
Rys. 5 - Przebieg sterujÄ…cy triaka
układu klawiszem START przestaje funkcjo- Rys. 3 - Przebieg na kondensatorze C5
pod koniec  miękkiego startu
nować blokowanie komparatora U3A (ele-
menty D6, R14) i rozpoczyna siÄ™ powolne
rozładowanie (w zasadzie ładowanie) C8.
Stopniowo obniża się napięcie na wejściu od-
wracającym komparatora. Napięcie to na bie-
żąco porównywane jest z przebiegiem piło-
kształtnym. Początkowo tylko wierzchołki
piły mają wyższą amplitudę niż napięcie
z C8 i na krótko wyzwalają komparator,
przebieg wyglÄ…da jak na rysunku 4.
Mamy wtedy krótkotrwałe przewodzenie
triaka, żarówka świeci blado, w zasadzie ża-
rzy się. Ponieważ musimy odczekiwać pe-
wien czas, aby wystarczająco naładował się
C5 i przerzucił komparator, mamy do czynienia
Elektronika dla Wszystkich
56
Montaż i uruchomienie zmieniać czas, wystarczy przedłużyć klawisz
Schemat montażowy przedstawiony został START. W przypadku problemów z urucho-
na rysunku 6. Montaż należy przeprowa- mieniem układu pomocne będą zamieszczo-
dzić w typowej kolejności, rozpoczynając od ne przebiegi.
rezystorów i podstawek pod układy scalone. Na koniec chciałbym podzielić się uwaga-
Na końcu montujemy transformator siecio- mi co do samego naświetlania. Czas 3 minut
wy. W podstawki wkładamy układy scalone, w zupełności wystarcza przy naświetlaniu
poza optotriakiem. Triak powinno wyposa- przez pojedynczÄ… kartkÄ™ i po zastosowaniu
żyć się w niewielki radiatorek. Doświadcze- transparentu. Dowodem jest chociażby płyt-
nie pokazało, że dla żarówki 250W wystar- ka opisywanego sterownika. Czasem stosuje
czy kawałek blaszki aluminiowej o wymia- się ułamkowe czasy naświetlania typu 3min.
rach 15mm na 30mm. Przed pierwszym włą- 20 sek. Nie jestem przekonany do tego typu
czeniem w miejsce optotriaka w podstawce zabiegów. Jeśli nie wyjdzie nam płytka, po-
umieszczamy diodę LED. Umieszczamy ją wodów może być wiele, utrzymując jednako-
tak samo jak występuje dioda w optotriaku, wy czas i odległość naświetlania w dużym
tj. anoda 1, katoda 2. Załączamy zasilanie. stopniu wykluczamy błąd w tym etapie.
W tym miejscu należy przypomnieć, że
mamy do czynienia z urządzeniem zasila- Michał Stach
nym wprost z sieci i należy zachować
wszelkie środki bezpieczeństwa. Wybiera-
my czas np. 3 minuty i naciskamy przycisk
START. Dioda powinna stopniowo rozświe-
tlić się i świecić przez wybrany czas. Korek-
Wykaz elementów
cji czasu dokonujemy poprzez zmianÄ™ rezy-
Rezystory
stora R7. Dla opisywanych czasów należy
R1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .470&!
tak dobrać wartość R7, aby na nóżce 9 U2
R2,R4-R6,R8 . . . . . . . . . . . . . . . .47k&!
uzyskać przebieg 22Hz. Wkładamy optotriak
R3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .22k&!
w podstawkę i możemy powtórzyć test. Uru-
R7 . . . . . . . . . . . . . .270k&!* patrz tekst
chomiony układ należy koniecznie umieścić R9,R10,R11,R13 . . . . . . . . . . . .100k&!
R12 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1M&!
w plastikowej obudowie. Jeśli będziemy
R14 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .470k&!
często zmieniać czas naświetlani, to listwę
R15 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4,7M&!
goldpinów musimy wyprowadzić na ze-
R16 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1,5k&!
wnątrz. Jeśli jednak sporadycznie będziemy
R17 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .220&!
R18 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2,7k&!
Kondensatory
Rys. 6 Schemat montażowy
C1 . . . . . . . . . . . . . . . . . .1000µF/25V
C2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .100nF
C3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .47µF/16V
C4,C6 . . . . . . . . . . . . . . . . .100nF MKT
C5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . .220nF MKT
C7 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .10nF
C8 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1µF MKT
C9 . . . . . . . . . . . . . .100...220nF/630V
Półprzewodniki
M1 . . . . . . . . . .mostek prostowniczy 1A
D1-D6 . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1N4148
T1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .BC557
T2,T3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .BC547
Q1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .BT136
U1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .78L12
U2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4060
U3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .LM358
U4 . . . . . . . . . . . . .MOC3022, lub inny
bez detekcji przejścia przez zero
Pozostałe
L1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .300µH/1A
F1 .bezpiecznik 2A z podstawkÄ… do druku
TS1 . . . . . . . . . . .transformator TS2/56
J1,J2 . . . . . . .złącza śrubowe ARK2/500
J3,J4 . . . . . .pojedyncze złącza goldpin,
4 bolce + jumperek
S1 . . . . . . . . . . . . . . . . . .µswitch 6mm
Komplet podzespołów z płytką
p
z
jest dostępny w sieci handlowej
d
w
h
AVT jako kit szkolny AVT-2682
j
k
s
A
2
Elektronika dla Wszystkich
57