Експерименти с електронни и LED лампи
/kn34pc.com/конструкции/...

Съвременните LED лампи са с малка мощност и ток съизмерим с този на електронните лампи. Експериментите, които проведох, са чисто практически без теоретични размишления. Използваните лампи са обикновени недимируеми от 12, 9 и 1 W. Свързах ги като товар в анодната верига на електронната лампа 6Н1П двоен триод. Тази лампа не е мощна, анодния и ток е 7,5 mА. При нужда от по-голям ток могат да се свързват паралелно електродите на двете части на лампата. За захранване използвах трансформатор от лампово електронно устройство с две вторични намотки 280 V за анодно напрежение и 6,3 V за отопление на лампата. Изправянето на анодното напрежение е с мостова Грец схема без филтърен кондензатор.

Експерименталната схема има следния вид:

фиг.1

Първо проверих дали LED лампите ще светят достатъчно ярко при този начин на свързване и дали ще гаснат при запушване на електронната лампа. От волт-амперните характеристики (фиг.2) на 6Н1П се вижда, че при нула напрежение на управляващата решетка лампата е отпушена и се запушва с отрицателно напрежение от няколко волта. Всички проверявани лампи се оказа, че работят добре, като само най-мощната е с малко по-малка яркост в сравнение със захранване от променливо напрежение 220 V.

фиг.2

Следващия експеримент бе да подам правоъгълни импулси към управляващата решетка. Това направих с генератор с CMOS интегрални схеми захранвани с 5 V, което означава, че и импулсите са с приблизително такава амплитуда и честота около 1Hz. Тъй като импулсите трябва да са с отрицателна полярност генератора може да се свърже към лампата, както е показано на фиг.3а или чрез кондензатор фиг.3б.

И в двата случая лампите мигат в такт с подаваната честота, като най-добър резултат се получи с лампата от 12 W. При лампите с по-малка мощност се получи трепкане което може да се отстрани с паралелно свързване към нея на съпротивление или кондензатор. За 9W лампа стойността на съпротивлението е от 1-2 МΩ, а за лампата от 1 W може да се намали до около 100 kΩ. Мощността при по-ниските стойности е до 2 W. При използване на кондензатори стойността им е 0,1–0,22 µF с работно напрежение по- високо от анодното напрежение.

фиг.3а	фиг.3б

***

Мултивибратор с две LED лампи

Схемата е класическа, като вместо съпротивления в анодните вериги са свързани LED лампи. При посочените стойности на елементите честотата на превключване е около 1 Hz. Възможно е да се включи потенциометър между общата точка на решетъчните съпротивления и маса в опит да се регулира честотата , но не получих добри резултати. Ефектът от превключването на лампите се получи добър с плавно преминаване от едната към другата светлина.

Към схемата е добавен и един син светодиод (фиг.4), монтиран под цокъла на електронната лампа за по-красив вид на експерименталния макет.

фиг.4

***

Мултивибратор с три LED лампи

Схемата на мултивибратора е показана на фиг.5:

фиг.5

При тази схема използвах кондензатори свързани паралелно на LED лампите за отстраняване на евентуално трепкане. Допълнително, последователно на кондензаторите между анод и решетка са свързани съпротивления със стойност 100 kΩ. Тези съпротивления подобряват фронта на генерирания импулс. Светването на лампата става плавно с приятно преминаване от светлината на едната лампа към следващата. Без тези съпротивления светването е леко стъпаловидно и малко дразнещо.
 

***

Управление с CD4060

Интегралната схема CD4060 е двоичен брояч с вграден осцилатор. С осцилатора се генерират правоъгълни импулси и чрез 14-те тригера които са в нея могат да се получат различни честоти.

На фиг.6 е показан пример за използване на три от генерираните честоти за управление на схемата от електронни и LED лампи.

фиг.6

Частта от схемата обозначена със зелена линия е изпълнена 3 пъти. На практика се установи, че за добрата работа на схемата напрежението след стабилизатора изпълнен с TL431 и Tst трябва да бъде между 2,5 и 4V. Регулирането става с тример потенциометъра 1 kΩ.

Ефектът от приложението на схемата може да се види: 

***

Управление с Raspberry Pi

Използвана е същата схема както при CD4060:

фиг.7

В Raspberry Pi се зарежда кратка програма за управление на светодиоди:

#!/usr/bin/python3

from gpiozero import LED
from signal import pause
from time import sleep

led1 = LED(13)
led2 = LED(19)
led3 = LED(26)

try:
led1.blink(1, 2)
sleep(1)
led2.blink(1, 2)
sleep(1)
led3.blink(1, 2)

pause()

except KeyboardInterrupt:
pass

blink_led.py [py][1kb]

Пинове 13, 19 и 26 на Raspberry Pi са конфигурирани като изходи за управление на светодиоди, като всеки от тях свети в продъжение на 1 секунда и е изключен за 2 секунди. (ред 12, 14 и 16 от програмата).

На клипа се вижда действието да програмата в този вид:

Тъй като управлението на лампите е с ниско, логическо ниво се получи обратния ефект – всяка от тях свети в продължение на 2 секунди и е изключена за 1 секунда. Можем да променим времената в ред 12, 14 и 16 и да получим желания резултат.

#!/usr/bin/python3

from gpiozero import LED
from signal import pause
from time import sleep

led1 = LED(13)
led2 = LED(19)
led3 = LED(26)

try:
led1.blink(2, 1)
sleep(1)
led2.blink(2, 1)
sleep(1)
led3.blink(2, 1)

pause()

except KeyboardInterrupt:
pass

blink_led2.py [py][1kb]

В този вид на програмата лампите светват за 1 секунда и са изключени за 2 секунди:

Възможно е и използването на схеми с плавно изменение на управляващото напрежение. Например схемата от: [1] позволява да се експериментира с различни светлинни ефекти. Свързването към експерименталната схема може да стане по следния начин:

фиг.8

Най-интересното от експериментите с електронни лампи е,че има възможност да се изключи действието на вградения в LED лампите стабилизатор на ток. Ограничението на тока във веригата се определя от тока на електронната лампа, като максималния ток на електронната лампа трябва да е по-малък от тока на LED лампата. Изключването става като се дадат "накъсо" изводите на BP5131D, изводи 3 и 5 на BP5131 или 4 и 5 на BP5133 от възможни схеми на LED лампи:

фиг.9

Така преобразувана LED лампа НЕ трябва да се включва директно към електрическата мрежа.

Изключването на вградения стабилизатор се прави с цел по-плавно регулиране на излъчваната от LED лампата светлина. При моите експерименти не получих съществена разлика.

Идеята за комбиниране на електронни и LED лампи може да послужи за изработване на функциониращ сувенир с ретро елементи, цветомузика като допълнение към лампов усилвател и др.

Успех с експериментите.

Препратки:
1. RGB светильник на PIC12F629/675: Многоцветный светильник на микроконтроллере

Петко Петков, Бургас
4 декември 2023 година