Конденсаторний блок живлення світлодіодів. Розрахунок конденсатора, що гасить. Є кілька істотних недоліків

Щось часто мене стали запитувати як підключити мікроконтролер або якусь низьковольтну схему безпосередньо в 220 не використовуючи трансформатор. Бажання цілком очевидне — трансформатор, хай навіть імпульсний, дуже громіздкий. І запхати його, наприклад, в схему управління люстрою розміщеної прямий у вимикачі не вийде за всього бажання. Хіба що нішу у стіні видовбати, але це ж не наш метод!

Проте просте і дуже компактне рішення є дільник на конденсаторі.

Правда конденсаторні блоки живлення не мають розв'язки від мережі, тому якщо раптом у ньому щось перегорить, або піде не так, то він запросто може довбати тебе струмом, або спалити твою квартиру, ну а комп загробити це взагалі за милу справу, загалом техніку Безпеки тут треба шанувати як ніколи - вона розписана наприкінці статті. Загалом, якщо я тебе не переконав, що безтрансформаторні блоки живлення це зло — то сам собі злий Буратіно, я тут не до чого. Ну гаразд, ближче до теми.

Помнете звичайний резистивний дільник?

Здавалося б, у чому проблема, вибрав потрібні номінали та отримав потрібну напругу. Потім випрямив і Profit. Але не все так просто - такий дільник може і зможе дати потрібну напругу, але зовсім не дасть потрібний струм. Т.к. опори дуже великі. А якщо опору пропорційно зменшувати, то через них наскрізь піде великий струм, що при напрузі в 220 вольт дасть дуже великі теплові втрати — резистори будуть гріти як піч і в результаті вийдуть з ладу, або пожежу влаштують.

Все змінюється якщо один із резисторів замінити на конденсатор. Суть у чому - як ви пам'ятаєте зі статті про конденсатори, напруга та струм на конденсаторі не збігаються по фазі. Тобто. коли напруга в максимумі - струм мінімальний, і навпаки.

Так як у нас змінна напруга, то конденсатор буде постійно розряджатися і заряджатися, а особливість розряду-заряду конденсатора в тому, що коли у нього максимальний струм (у момент заряду), то мінімальна напруга і наборот. Коли він вже зарядився і напруга на ньому максимальна, то струм дорівнює нулю. Відповідно, за такого розкладу, потужність теплових втрат, що виділяється на конденсаторі (P=U*I) буде мінімальною. Тобто. він навіть не спітніє. А рективний опір конденсатора Xc=-1/(2pi*f*C).

Теоретичний відступ

У ланцюзі бувають три види опорів:

Активне - резистор (R)
Реактивне - конденсатор (X с) та котушка (X L)
Повний опір ланцюга (імпенданс) Z=(R 2 +(X L +X с) 2) 1/2

Активний опір завжди постійно, а реактивний залежить від частоти.
X L = 2pi * f * L
Xc=-1/(2pi*f*C)
Знак реактивного опору елемента свідчить про його характер. Тобто. якщо більше нуля, це індуктивні властивості, якщо менше нуля то ємнісні. З цього випливає, що індуктивність можна компенсувати ємністю і навпаки.

f - Частота струму.

Відповідно, на постійному струмі при f=0 і X L котушки стає рівним 0 і котушка перетворюється на звичайний шмат дроту з одним лише активним опором, а Xc конденсатора при цьому йде в нескінченність, перетворюючи його в обрив.

Виходить у нас ось така схема:

Все, в один бік, струм тече через один діод, в інший через другий. У результаті, у правій частині ланцюга у нас вже не зміна, а пульсуючий струм - одна напівхвиля синусоїди.

Додамо конденсатор, що згладжує, щоб зробити напругу спокійнішою, мікрофарад на 100 і вольт на 25, електроліт:

В принципі вже готово, єдино що треба поставити стабілітрон на такий струм, щоб він не здох, коли навантаження немає взагалі, адже тоді віддуватися за всіх доведеться йому, протягуючи весь струм, який може дати БП.

А можна йому допомогти слігонця. Поставити резистор струмообмежувальний. Правда це сильно знизить здатність навантаження блоку живлення, але нам вистачить і цього.

Струм який ця схема може віддати можна, ЕМНІП, приблизно обчислити за формулою:

I = 2F * C (1.41U - Uвих / 2).

• F — частота мережі живлення. У нас 50Гц.
• С - ємність
• U - напруга в розетці
• Uвих - вихідна напруга

Сама формула виводиться з моторошних інтегралів від форми струму та напруги. В принципі можеш сам її нагуглити по кейворду «розрахунок, що гасить конденсатор», матеріалу достатньо.

У нашому випадку виходить що I = 100 * 0.46E-6 (1.41 * U - Uвих / 2) = 15мА

Не феєрія, але для роботи МК+TSOP+оптоінтерфейс якийсь більш ніж достатньо. А більше зазвичай і не потрібно.

Ще додати парочку кондерів для додаткової фільтрації живлення та можна використовувати:

Після чого, як завжди, все витрав і спаяв:

Схема багаторазово перевірена та працює. Я її колись пхав у систему управління нагріванням термоскла. Місця там було з сірниковою коробкою, а безпека гарантувалася тотальною остеклівкою всього блоку.

ТЕХНІКА БЕЗПЕКИ

У цій схемі немає жодної розв'язки за напругоювід живильного ланцюга, а значить схема ДУЖЕ НЕБЕЗПЕЧНАу плані електричної безпеки.

Тому треба вкрай відповідально підходити до її монтажу та вибору компонентів. А також уважно та дуже обережно поводитися з нею під час налагодження.

По-перше, зверніть увагу, що один із висновків йде до GND безпосередньо з розетки. А це означає, що там може бути фаза, залежно від того, як застромили вилку в розетку.

Тому неухильно дотримуйтесь ряду правил:

• 1. Номінали треба ставити із запасом на якомога більшу напругу. Особливо це стосується конденсатора. У мене стоїть на 400вольт, але це той що був у наявності. Краще взагалі б вольт на 600, т.к. в електромережі іноді бувають викиди напруги, що набагато перевищують номінал. Стандартні блоки живлення за рахунок своєї інерційності його переживуть запросто, а ось конденсатор може пробити — наслідки уявіть собі самі. Добре, якщо не буде пожежі.
• 2. Ця схема має бути ретельно ізольована від навколишнього середовища. Надійний корпус, щоб нічого не стирчало назовні. Якщо схема монтується у стіну, то вона не повинна торкатися стін. Загалом, пакуємо всю цю справу наглухо в пластик, засклюємо і закопуємо на глибині 20 метрів. :)))))
• 3. При налагодженні в жодному разі не лізти руками до жодного з елементів ланцюга. Нехай вас не заспокоює, що там на виході 5 вольт. Бо п'ять вольт там виключно щодо самої себе. А ось по відношенню до навколишньому середовищітам ті самі 220.
• 4. Після відключення вкрай бажано розрядити конденсатор, що гасить. Т.к. в ньому залишається заряд вольт на 100-200 і якщо необережно сунутися кудись не туди боляче чепне за палець. Навряд чи смертельно, але приємного мало, а від несподіванки можна й лиха наробити.
• 5. Якщо використовується мікроконтролер, прошивку його робити ТІЛЬКИ при повному вимкненні з мережі. Причому вимикати треба висмикуванням з розетки. Якщо цього не зробити, то з ймовірністю близькою до 100% буде вбито комп'ютер. Причому, швидше за все, весь.
• 6. Те саме стосується і зв'язку з комп'ютером. За такого харчування заборонено підключатися через USART, заборонено об'єднувати землі.

Якщо ж хочете зв'язок з комп'ютером, то використовуйте потенційно розділені інтерфейси. Наприклад, радіоканал, інфрачервону передачу, на крайній кінець поділ RS232 оптронами на дві незалежні частини.

Якщо у Вас колись виникало завдання знизити напругу до якогось рівня, наприклад з 220 Вольт то 12В, то це стаття для Вас.

Є безліч способів це зробити підручними матеріалами. У нашому випадку ми будемо використовувати одну деталь – ємність.

У принципі ми можемо використати і звичайний опір, але в цьому випадку у нас виникне проблема перегріву даної деталі, а там і до пожежі недалеко.

Якщо у вигляді понижуючого елемента використовується ємність, ситуація інша.

Ємність, включена в ланцюг змінного струму має (в ідеалі) тільки реактивний опір, значення якого знаходиться за загальновідомою формулою.

Крім цього в наш ланцюг ми ​​включаємо якесь навантаження (лампочку, дриль, пральну машину), яка має теж якийсь опір R

Таким чином загальний опір ланцюга буде перебувати як

Наш ланцюг послідовний, а отже загальна напруга ланцюга є сума напруг на конденсаторі та навантаженні

За законом ома, обчислимо струм, що протікає в цьому ланцюзі.

Як бачите легко знаючи параметри ланцюга, обчислити відсутні значення.

А згадавши як обчислюється потужність, легко розраховувати параметри конденсатора, ґрунтуючись на споживаній потужності навантаження.

Враховуйте, що в такій схемі не можна використовувати полярні конденсатори, тобто такі, що включаються в електронну схему у суворій відповідності до зазначеної полярності.

Крім цього, необхідно враховувати і частоту мережі f. І якщо у нас у Росії частота 50Гц, то, наприклад, в Америці частота 60Гц. Це теж впливає на остаточні розрахунки.

Приклади розрахунку

Необхідно запитати лампочку потужністю 36Вт, розраховану на напругу 12В. Яка ємність понижуючого конденсатора тут потрібна?

Якщо йдеться про електромережі в Росії, то вхідна напруга 220 Вольт, частота 50Гц.

Струм проходить через лампочку дорівнює 3 Ампера (36 ділимо на 12). Тоді ємність за вищенаписаною формулою дорівнюватиме:

На самому початку теми, щодо підбору конденсатора, що гасить, розглянемо ланцюг, що складається з резистора і конденсатора, послідовно підключених до мережі. Повний опір такого ланцюга дорівнюватиме:

Ефективна величина струму, відповідно, знаходиться за законом Ома, напруга мережі ділитиме на повний опір ланцюга:

В результаті для струму навантаження і вхідної та вихідної напруги отримаємо наступне співвідношення:

А якщо напруга на виході досить мала, ми маємо право вважати приблизно рівним:

Однак давайте розглянемо з практичної точки зору питання підбору конденсатора, що гасить, для включення в мережу змінного струму навантаження, розрахованої на напругу менше стандартного мережного.

Припустимо, у нас є лампа розжарювання потужністю 100 Вт, розрахована на напругу 36 вольт, і нам із якоїсь неймовірної причини необхідно запитати її від побутової мережі 220 вольт. Лампі необхідний ефективний струм, що дорівнює:

Тоді ємність необхідного конденсатора, що гасить, виявиться дорівнює:

Маючи такий, ми отримуємо надію отримати нормальне свічення лампи, розраховуємо, що вона принаймні не перегорить. Такий підхід, коли ми виходимо з ефективного значення струму, прийнятний для активних навантажень, таких як лампа чи обігрівач.

Але що робити, якщо навантаження нелінійне і включене через ? Допустимо, необхідно зарядити свинцево-кислотний акумулятор. Що тоді? Тоді зарядний струм виявиться для батареї пульсуючим, і його значення буде менше ефективного значення:

Іноді радіоаматору може бути корисним джереложивлення, в якому конденсатор, що гасить, включений послідовно з діодним мостом, на виході якого є в свою чергу конденсатор фільтра значної ємності, до якого приєднана навантаження постійного струму. Виходить своєрідне безтрансформаторне джерело живлення з конденсатором замість понижуючого трансформатора:

Тут навантаження в цілому буде нелінійним, а струм стане вже далеко не синусоїдальним, і вести розрахунки потрібно буде трохи інакше. Справа в тому, що конденсатор, що згладжує, з діодним мостом і навантаженням зовні проявлять себе як симетричний стабілітрон, адже пульсації при значній ємності фільтра стануть зневажливо малими.

Коли напруга на конденсаторі буде меншою від якогось значення — міст буде закритий, а якщо вище — струм піде, але напруга на виході мосту не зростатиме. Розглянемо процес докладніше з графіками:

У момент часу t1 напруга мережі досягла амплітуди, конденсатор C1 також заряджений в цей момент до максимально можливого значення мінус падіння напруги на мосту, яке дорівнює приблизно вихідному напрузі. Струм через конденсатор C1 дорівнює в цей момент нулю. Далі напруга в мережі почала зменшуватися, напруга на мосту - теж, а на конденсаторі C1 вона поки не змінюється, та й струм через конденсатор C1 поки що нульовий.

Далі напруга на мосту змінює знак, прагнучи зменшитися до мінус Uвх, і тоді через конденсатор C1 і через діодний міст спрямовується струм. Далі напруга на виході моста не змінюється, а струм у послідовному ланцюжку залежить від швидкості зміни напруги живлення, ніби до мережі підключений тільки конденсатор C1.

Після досягнення мережевої синусоїдою протилежної амплітуди, струм через C1 знову стає рівним нулю і процес піде по колу, повторюючись кожні пів періоду. Очевидно, що струм тече через діодний міст тільки в проміжку між t2 і t3, і величину середнього струму можна обчислити, визначивши площу зафарбованої фігури під синусоїдою, яка дорівнює:

Якщо вихідна напруга схеми досить мала, то ця формула наближається до отриманої раніше. Якщо ж вихідний струм покласти рівним нулю, то отримаємо:

Тобто при обриві навантаження вихідна напруга дорівнюватиме амплітуді мережевого!!! Отже, слід застосовувати такі компоненти у схемі, щоб кожен з них витримав би амплітуду напруги живлення.

До речі, при зниженні струму навантаження на 10%, вираз у дужках зменшиться на 10%, тобто напруга на виході збільшиться приблизно на 30 вольт, якщо маємо справу, скажімо, з 220 вольтами на вході і з 10 вольтами на виході. Таким чином, використання стабілітрона паралельно навантаженню суворо обов'язково!

А якщо випрямляч однополуперіодний? Тоді струм необхідно розраховувати за такою формулою:

При невеликих значеннях вихідної напруги струм навантаження стане вдвічі меншим, ніж при повному випрямленні мостом. А напруга на виході без навантаження виявиться вдвічі більшою, тому що тут ми маємо справу з подвоювачем напруги.

Отже, джерело живлення з конденсатором, що гасить, розраховується в наступному порядку:

Насамперед обирають, якою буде вихідна напруга.

Потім визначають максимальний та мінімальний струми навантаження.

Якщо струм навантаження передбачається непостійний, стабілітрон паралельно навантаженню обов'язковий!

Нарешті, обчислюють ємність конденсатора, що гасить.

Для схеми з двонапівперіодним випрямленням, для мережної частоти 50 Гц, ємність знаходиться за такою формулою:

Отриманий за формулою результат округляють у бік більшої ємності номіналу (бажано не більше 10%).

Наступним кроком знаходять струм стабілізації стабілітрону для максимальної напруги живлення та мінімального струму споживання:

Для однонапівперіодної схеми випрямлення конденсатор, що гасить, і максимальний струм стабілітрону обчислюють за такими формулами:

Вибираючи конденсатор, що гасить, краще орієнтуватися на плівкові і металообладнальні конденсатори. Конденсатори плівкові невеликої ємності - до 2,2 мкф на робочу напругу від 250 вольт, добре працюють у даних схемах при живленні від мережі 220 вольт. Якщо вам потрібна велика ємність (більше 10 мкф) - краще вибрати конденсатор на робочу напругу від 500 вольт.

Андрій Повний

Прочитавши цей заголовок, хтось, можливо, запитає: А навіщо? Так, якщо просто встромити в розетку, навіть увімкнувши його за певною схемою, практичного значення це не має, ніякої корисної інформаціїне принесе. А от якщо той же світлодіод підключити паралельно нагрівальному елементу, керованому від терморегулятора, можна візуально контролювати роботу всього приладу. Іноді така індикація дозволяє позбавитися безлічі дрібних проблем і неприємностей.

У світлі того, що вже було сказано, завдання здається тривіальним: просто поставив обмежувальний резистор потрібного номіналу, і питання вирішено. Але все це добре, якщо живити світлодіод випрямленою постійною напругою: як підключили світлодіод у прямому напрямку, так і залишився.

Працюючи на змінному напрузі все не так просто. Справа в тому, що на світлодіод, окрім прямої напруги, впливатиме ще й напруга зворотної полярності, адже кожен напівперіод синусоїда змінює знак на протилежний. Ця зворотна напруга не засвічуватиме світлодіод, але привести його в непридатність може дуже швидко. Тому доводиться вживати заходів щодо захисту від цієї «шкідливої» напруги.

У разі мережної напруги розрахунок резистора, що гасить, слід вести виходячи з величини напруги 310В. Чому? Тут все дуже просто: 220В це, амплітудне значення складе 220 * 1,41 = 310В. Амплітудна напруга в корінь із двох (1,41) разів більша за діючу, і про це забувати не можна. Ось така пряма та зворотна напруга додасться до світлодіоду. Саме з величини 310В і слід розраховувати опір резистора, що гасить, і саме від цієї напруги, тільки зворотної полярності, захищати світлодіод.

Як захистити світлодіод від зворотної напруги.

Майже для всіх світлодіодів зворотна напруга не перевищує 20В, адже ніхто не збирався на них робити високовольтний випрямляч. Як же позбутися такої напасті, як захистити світлодіод від цієї зворотної напруги?

Виявляється, все дуже просто. Перший спосіб - послідовно зі світлодіодом включити звичайний з високою зворотною напругою (не нижче 400В), наприклад, 1N4007 - зворотна напруга 1000В, прямий струм 1А. Саме він не пропустить високу напругу негативної полярності світлодіоду. Схема такого захисту показано на рис.1а.

Другий спосіб, не менш ефективний - просто зашунтувати світлодіод іншим діодом, включеним зустрічно - паралельно, рис.1б. При такому способі захисний діод навіть не повинен бути з високою зворотною напругою, достатньо будь-якого малопотужного діода, наприклад, КД521.

Більше того, можна просто включити зустрічно - паралельно два світлодіоди: по черзі відкриваючись, вони самі захистять один одного, та ще й обидва випромінюватимуть світло, як показано на малюнку 1в. Це вже виходить третій спосіб захисту. Усі три схеми захисту показані малюнку 1.

Рисунок 1. Схеми захисту світлодіодів від зворотної напруги

Обмежувальний резистор на цих схемах має опір 24КОм, що при діючій напрузі 220В забезпечує струм порядку 220/24=9,16мА, можна округлити до 9. Тоді потужність резистора, що гасить, складе 9*9*24=1944мВт, майже два вати. Це при тому, що струм через світлодіод обмежений на рівні 9мА. Але тривале використання резистора на граничній потужності нічого хорошого не приведе: спочатку він почорніє, а потім зовсім згорить. Щоб цього не сталося, рекомендується ставити послідовно два резистори з 12КОм потужністю по 2Вт кожен.

Якщо задатися рівнем струму в 20мА, то складе ще більше - 20 * 20 * 12 = 4800мВт, майже 5Вт! Природно, що таку потужність для опалення приміщення ніхто собі дозволити не зможе. Це з розрахунку на один світлодіод, а що якщо буде ціла?

Конденсатор - безватний опір

Схема, показана на малюнку 1а, захисним діодом D1 «зрізає» негативний напівперіод змінної напруги, тому і потужність резистора, що гасить, знижується вдвічі. Але все одно потужність залишається дуже значною. Тому, часто як обмежувальний резистор застосовують: струм він обмежить нітрохи не гірше резистора, а ось тепла виділяти не буде. Адже недарма часто конденсатор називають безватним опором. Цей спосіб включення показаний малюнку 2.

Малюнок 2. Схема включення світлодіода через баластний конденсатор

Тут начебто все добре, навіть є захисний діод VD1. Але не передбачено двох деталей. По-перше, конденсатор C1 після вимкнення схеми може залишитися в зарядженому стані і зберігати заряд до тих пір, поки хтось не розрядить його своєю рукою. А це, повірте, обов'язково колись станеться. Удар струмом виходить, звичайно, не смертельний, але досить чутливий, несподіваний та неприємний.

Тому, щоб уникнути такої неприємності, ці конденсатори, що гасять, шунтуються резистором з опором 200...1000КОм. Такий самий захист встановлюється і в безтрансформаторних блоківживлення з конденсатором, що гасить, в оптронних розв'язках і деяких інших схемах. На малюнку 3 цей резистор позначений R1.

Рисунок 3. Схема підключення світлодіода до освітлювальної мережі

Крім резистора R1, на схемі з'являється резистор R2. Його призначення обмежити кидок струму через конденсатор при подачі напруги, що допомагає захистити як діоди, а й сам конденсатор. З практики відомо, що за відсутності такого резистора конденсатор іноді обривається, ємність його стає набагато меншою за номінальну. Зайве говорити, що конденсатор повинен бути керамічний на робочу напругу не менше 400В або спеціальний для роботи в ланцюгах змінного струму на напругу 250В.

На резистор R2 покладається ще одна важлива роль: у разі пробою конденсатора він спрацьовує як запобіжник. Звичайно, світлодіоди доведеться теж замінити, але принаймні сполучні дроти залишаться цілими. По суті справи саме так спрацьовує плавкий запобіжник у будь-якому - транзистори згоріли, а друкована платазалишилася майже недоторканою.

На схемі, показаній малюнку 3, зображено лише один світлодіод, хоча насправді їх можна включити послідовно кілька штук. Захисний діод цілком впорається зі своїм завданням один, але ємність баластного конденсатора доведеться, хоча б приблизно, але все ж розрахувати.

Для того, щоб розрахувати опір резистора, що гасить, треба від напруги живлення відняти падіння напруги на світлодіоді. Якщо послідовно з'єднано кілька світлодіодів, то просто скласти їх напруги, і також відняти з напруги живлення. Знаючи цей залишок напруги і необхідний струм, за законом Ома розрахувати опір резистора дуже просто: R = (U-Uд) / I * 0,75.

Тут U - напруга живлення, Uд - падіння напруги на світлодіодах (якщо світлодіоди включені послідовно, то Uд є сума падінь напруги на всіх світлодіодах), I - струм через світлодіоди, R - опір резистора, що гасить. Тут як завжди, - напруга у Вольтах, струм в Амперах, результат в Омах, 0,75 - коефіцієнт підвищення надійності. Ця формула вже наводилася у статті.

Розмір прямого падіння напруги для світлодіодів різних кольорів різна. При струмі 20мА у червоних світлодіодів 1,6...2,03В, жовтих 2,1...2,2В, зелених 2,2...3,5В, синіх 2,5...3,7В. Найвищим падінням напруги мають білі світлодіоди, що мають широкий спектр випромінювання 3,0…3,7В. Неважко бачити, що розкид цього параметра досить широкий.

Тут наведено падіння напруги лише кількох типів світлодіодів, просто за кольорами. Насправді цих кольорів набагато більше, а точне значення можна дізнатися лише у техдокументації на конкретний світлодіод. Але найчастіше цього не потрібно: щоб отримати прийнятний для практики результат, достатньо підставити у формулу якесь середнє значення (зазвичай 2В), звичайно, якщо це не гірлянда із сотні світлодіодів.

Для розрахунку ємності конденсатора, що гасить, застосовується емпірична формула C=(4,45*I)/(U-Uд),

де C - ємність конденсатора в мікрофарадах, I - струм у міліамперах, U - амплітудна напруга мережі у вольтах. При використанні ланцюжка з трьох послідовно з'єднаних білих світлодіодів Uд приблизно 12В, U амплітудна напруга мережі 310В, для обмеження струму на рівні 20мА знадобиться конденсатор ємністю

C=(4,45*I)/(U-Uд)= C=(4,45*20)/(310-12)= 0,29865мкФ, майже 0,3мкФ.

Найближче стандартне значення ємності конденсатора 0,15мкФ, тому, для використання в даній схемі доведеться застосувати два паралельно з'єднані конденсатори. Тут треба зауважити: формула дійсна тільки для частоти змінної напруги 50Гц. Для інших частот результати будуть неправильними.

Конденсатор спочатку треба перевірити

Перед використанням конденсатора його необхідно перевірити. Для початку просто включити в мережу 220В, краще через запобіжник 3…5А, і хвилин через 15 перевірити на дотик, а чи немає помітного нагріву? Якщо холодний конденсатор, то можна його використовувати. А якщо ні, то обов'язково взяти інший, і теж попередньо перевірити. Адже все-таки це вже не 12, тут все трохи інакше!

Якщо ця перевірка пройшла успішно, конденсатор не нагрівся, то можна перевірити, чи не трапилася помилка в розрахунках, чи ємності конденсатор. Для цього треба включити конденсатор як у попередньому випадку до мережі, тільки через амперметр. Природно, що амперметр має бути змінного струму.

Це нагадування про те, що не всі сучасні цифрові мультиметри можуть вимірювати змінний струм: прості дешеві прилади, наприклад дуже популярні у радіоаматорів, здатні вимірювати тільки постійний струм, що покаже такий амперметр при вимірюванні змінного струму нікому не відомо. Швидше за все, це буде ціна на дрова або температура на Місяці, але тільки не змінний струм через конденсатор.

Якщо виміряний струм буде приблизно таким, як вийшло при розрахунку за формулою, можна сміливо підключати світлодіоди. Якщо ж замість очікуваних 20...30мА вийшло 2...3А, то тут або помилка в розрахунках, або неправильно прочитано маркування конденсатора.

Вимикачі з підсвічуванням

Тут можна загострити увагу ще одному способі включення світлодіода в освітлювальну мережу, використовуваного . Якщо такий вимикач розібрати, можна виявити, що ніяких захисних діодів там немає. Так що ж, все що написано трохи вище - марення? Зовсім ні, просто треба уважно придивитися до розібраного вимикача, точніше до номіналу резистора. Зазвичай, його номінал щонайменше 200КОм, може навіть трохи більше. При цьому очевидно, що струм через світлодіод обмежиться на рівні близько 1мА. Схема вимикача з підсвічуванням показана малюнку 4.

Малюнок 4. Схема підключення світлодіода у вимикачі з підсвічуванням

Тут одним резистором вбивають одразу кілька «зайців». Звичайно, струм через світлодіод буде малий, світитиметься він буде слабо, але цілком яскраво, щоб розглянути це свічення темною ніччю в кімнаті. Адже вдень це світіння зовсім не потрібне! Тож нехай собі світиться непомітно.

При цьому слабким буде і зворотний струм, настільки слабким, що аж ніяк не зможе спалити світлодіод. Звідси економія рівно на один захисний діод, про який було розказано вище. При випуску мільйонів, а може, навіть мільярдів, вимикачів на рік економія виходить чимала.

Здавалося б, що після прочитання статей про світлодіоди всі питання про їх застосування зрозумілі і зрозумілі. Але існує ще чимало тонкощів та нюансів при включенні світлодіодів у різні схеми. Наприклад, паралельне та послідовне з'єднання або, по-іншому, хороші та погані схеми.

Іноді хочеться зібрати гірлянду із кількох десятків світлодіодів, але як її розрахувати? Скільки можна послідовно ввімкнути світлодіодів, якщо є блок живлення з напругою 12 або 24В? Ці та інші питання будуть розглянуті у наступній статті, яку так і назвемо «Хороші та погані схеми включення світлодіодів».

Деякі радіоаматори при конструюванні мережевих блоків живлення замість понижуючих трансформаторів застосовують конденсатори як баластових,гасячих надлишок напруги (рис.1).

Неполярний конденсатор, включений у ланцюг змінного струму, веде себе як опір, але, на відміну від резистора, не розсіює потужність, що поглинається, у вигляді тепла, що дозволяє сконструювати компактний блок живлення, легкий і дешевий. Ємнісний опір конденсатора при частоті f описується виразом:

Величина ємності баластного конденсатора Cб визначається з достатньою точністю за такою формулою:

де U c - напруга мережі,;

I Н - Струм навантаження, А;

U H - напруга на навантаженні, В. Якщо U H знаходиться в межах від 10 до 20 В, то для розрахунку цілком прийнятний вираз:

Підставивши значення U c =220 і U H =15 В, при I н =0,5 А отримаємо значення Сб=7,28 мкФ (1) і Сб=7,27 мкФ (2). Для обох виразів виходить дуже пристойний збіг, особливо якщо врахувати, що ємність зазвичай округляють до найближчого значення. Конденсатори краще підбирати із серії К73-17 з робочою напругою не нижче 300 В.

Використовуючи цю схему, завжди потрібно пам'ятати, що вона гальванічно пов'язана з мережею, і ви ризикуєте потрапити під удар електричним струмом із потенціалом напруги. Крім того, до пристрою з без-трансформаторним живленням слід дуже обережно підключати вимірювальну апаратуру або які-небудь додаткові пристрої, інакше можна отримати зовсім не святковий феєрверк.

Для живлення навіть малопотужних пристроїв краще все-таки застосовувати понижуючі трансформатори. Якщо напруга його вторинної обмотки не відповідає необхідному (перевищує), то цілком безпечно застосувати конденсатор, що гасить, в ланцюгу первинної обмотки трансформатора для зниження напруги або для включення трансформатора з низьковольтною первинною обмоткою в мережу (рис.2) Баластний конденсатор в цьому випадку підбирається з розрахунку, щоб при максимальному струмі навантаження вихідна напруга трансформатора відповідала заданому.

Література

1. Бірюков С.А. Пристрої мікросхемах. – М., 2000.

І.СЕМЕНОВ,

м. Дубна Московської обл.