Проверка блока питания через лампочку
Обновлено: 30.06.2024
Скромная лампочка накаливания больше не пользуется уважением. Находясь на грани исчезновения во многих странах и заменяясь более современными и эффективными альтернативами, такими как светодиоды, эти лампы накаливания в наши дни мало используются. Давний любитель электроники (как и я) часто остается с ящиками, полными лампочек, которым нет очевидной пользы. И все же, несмотря на все свои недостатки и неэффективность, лампы накаливания по-прежнему вызывают ностальгию в сердцах многих любителей электроники, которые до сих пор любят мягкое теплое свечение лампочки. Можем ли мы спасти их от участи и дать им новую жизнь?
Это история о том, как я спас несколько своих лампочек от вымирания, соорудив из них полезный лабораторный инструмент: регулируемую электронную нагрузку.
Потребность в регулируемых электронных нагрузках
Регулируемая электронная (мощная) нагрузка – это очень удобное испытательное оборудование при разработке проектов в области электроники. Например, когда вы создаете источник питания, наступит время, когда вам нужно «симулировать» нагрузку, чтобы увидеть, насколько хорошо работает ваша конструкция. Чтобы правильно протестировать источник питания, регулируемая нагрузка — это как раз то, что нужно. Он позволяет измерить ток, который источник питания может обеспечить при заданном выходном и входном напряжении, а также важные параметры, такие как КПД, регулирование и пульсации при различных условиях нагрузки.
Раньше я иногда использовал лампочку накаливания в качестве грубой нагрузки при тестировании блока питания. Лампочки было легко найти, и они могли потреблять много тока — что на самом деле является преимуществом в этом приложении. Однако я часто был ограничен выбором имеющихся под рукой лампочек.
РИСУНОК 1. Лампы накаливания.
Контроль величины тока, потребляемого тестируемым источником питания, в лучшем случае был методом проб и ошибок. Затем мне пришло в голову: что, если бы я мог сделать что-то вроде «переменной нагрузки постоянного тока накаливания?» Это был бы очень полезный инструмент для меня, и я бы использовал свои давно заброшенные лампы накаливания. беспроигрышная ситуация!
Традиционные и ШИМ-регулируемые нагрузки
Существует несколько различных способов создания регулируемой электронной нагрузки. Традиционный подход (и тот, который я разработал сам в более раннем проекте [1]) использует один или несколько мощных полевых МОП-транзисторов параллельно в качестве элемента(ов) нагрузки. Верхняя диаграмма на рисунке 2 показывает упрощенную версию этого традиционного устройства. Регулируя напряжение затвора MOSFET (обычно с помощью сигнала постоянного тока), сопротивление MOSFET от стока к истоку изменяется, поэтому вы эффективно получаете регулируемую нагрузку (сопротивление) с точки зрения «ВХОД».
Обратите внимание, что в этих типах схем полевые МОП-транзисторы рассеивают большую часть мощности и тепла, поэтому они должны быть оснащены соответствующими радиаторами. Возможно, вам даже понадобятся охлаждающие вентиляторы. (Схеме также может потребоваться резистор измерения мощности, если реализована какая-то петля обратной связи или измерение, но для простоты я буду придерживаться стратегии разомкнутой цепи.)
Нижняя схема на рис. 2 показывает стратегию, которую я использовал вместо этого.
РИСУНОК 2. Традиционные нагрузки и нагрузки с регулируемой ШИМ.
Лампы накаливания включены последовательно с полевым МОП-транзистором. Вместо того, чтобы подавать на затвор схему управления постоянным током, я применил ШИМ-сигнал с переменной скважностью. По мере увеличения рабочего цикла увеличивается и средний ток через лампы, так что вы, по сути, получаете «регулируемую нагрузку». Однако эта схема не была бы очень полезной, если бы мы не отфильтровывали резкие изменения тока от нагрузки при включении и выключении полевого МОП-транзистора. Это функция последовательных индуктора и конденсатора на рисунке, которые образуют LC-фильтр нижних частот. Эти компоненты здесь абсолютно необходимы.
Чтобы проиллюстрировать это, я измерил ток в этой цепи с последовательной катушкой индуктивности и без нее, используя небольшой последовательный измерительный резистор 0,1 Ом и осциллограф (конденсатор остался в цепи). Результаты показаны на рис. 3. Без катушки индуктивности размах пульсирующего тока составляет более 1 А (одно деление по вертикали на рис. 3 соответствует 1 А).
РИСУНОК 3. Ток нагрузки с катушкой индуктивности и без нее.
Как видно из этого рисунка, катушка индуктивности заставляет всю цепь нагрузки вести себя как переменный резистор с точки зрения ВХОДА «испытываемого источника» (помните, что катушки индуктивности имеют тенденцию «противостоять» внезапным изменениям тока). Измеренный входной ток представляет собой сигнал постоянного тока без заметных пульсаций, что и является нашей целью.
Важно отметить, что в отличие от традиционного подхода большая часть тепла в этой схеме рассеивается в лампах накаливания, а не в МОП-транзисторах. Поскольку МОП-транзистор либо выключен (близко к бесконечному сопротивлению), либо включен (близко к нулевому сопротивлению), мощность, рассеиваемая в устройстве, намного ниже, чем в традиционной схеме. Лампы накаливания делают здесь тяжелую работу и рассеивают большую часть тепла. Кроме того, в отличие от полевых МОП-транзисторов, для ламп накаливания не нужны большие радиаторы!
Кроме того, вы получаете визуальную индикацию того, что ток проходит через лампы, что, по моему мнению, является удовлетворительным и полезным для пользователей тестового оборудования такого типа.
Схема
На рис. 4 показана блок-схема цепи, а на рис. 5 — схематическая диаграмма.
РИСУНОК 4. Блок-схема.
Восьмиконтактный микроконтроллер PIC12F683 (U2) используется для подачи ШИМ-сигнала на затвор MOSFET. Внутренний АЦП (аналогово-цифровой преобразователь) считывает напряжение с многооборотного потенциометра (POT) и пропорционально регулирует рабочий цикл ШИМ. Вместо этого вы можете использовать два последовательных потенциометра (один для «грубой» регулировки, а другой для «точной» регулировки), но я считаю, что многооборотный потенциометр обеспечивает лучший пользовательский опыт при практическом использовании.
Одним из недостатков ламп накаливания является то, что они являются нелинейными устройствами; при изменении тока их сопротивление резко изменяется. Вот почему важно иметь ШИМ-сигнал хорошего разрешения (в данном случае 10-битный) и многооборотный потенциометр, чтобы вы могли точно управлять цепью в широком диапазоне выбираемых токов нагрузки.
Я также добавил кнопку (SW2), подключенную к микроконтроллеру, которая включает и выключает нагрузку каждый раз, когда пользователь нажимает ее. Микроконтроллер определяет, когда переключатель нажат, и соответствующим образом управляет реле, включенным последовательно с нагрузкой (программное обеспечение по умолчанию отключает нагрузку при первом включении схемы). Эта функция полезна, когда вы хотите быстро отключить нагрузку; скажем, в условиях перегрузки.
Поскольку я хотел, чтобы регулируемая нагрузка была портативной, чтобы я мог легко перемещать ее по лабораторному столу, я решил использовать питание от 9-вольтовой батареи. Линейный стабилизатор 78L05 (U1) преобразует напряжение батареи в 5 В, необходимые микроконтроллеру.
РИСУНОК 5. Схематическая диаграмма.
Соответствующая схема моей окончательной цепи показана на рис. 5. Я использовал три лампы накаливания того же типа, что и автомобильные стоп-сигналы, и соединил их параллельно (подробнее о выборе ламп позже). Эти лампочки могут выдерживать большие токи и рассчитаны на напряжение около 12 В, хотя я без проблем смог подключить их к напряжению до 20 В.
Мощный полевой МОП-транзистор, который я выбрал для этой схемы (Q2), — это IRF540N, который имеет очень низкое сопротивление в открытом состоянии (около 44 мОм), поэтому при включении он рассеивает небольшую мощность. IRF540N имеет пороговое напряжение затвора ниже 4 В, поэтому он может управляться непосредственно микроконтроллером 5 В с помощью только последовательного резистора (R3) для ограничения входного тока и скорости фронта. Подтягивающий резистор R5 гарантирует, что полевой МОП-транзистор по умолчанию выключен.
Выход GP1 микроконтроллера управляет транзистором 2N2222 (Q1), который, в свою очередь, активирует катушку реле, подключенную к источнику питания 9 В. Он также включает светодиод, сигнализирующий пользователю о подключении нагрузки. Диод D2 защищает транзистор от индуктивных обратных напряжений.
Я использовал параллельно три разных конденсатора (C5, C6 и C7), чтобы уменьшить эквивалентное последовательное сопротивление (ESR) в широком диапазоне частот. Низкое ESR важно в этом приложении для эффективной фильтрации нижних частот и для уменьшения тепла, рассеиваемого в самих электролитических конденсаторах (что со временем может привести к сбоям).
Снаббер RC, образованный R6 и C4, уменьшает скачки напряжения и шумы, возникающие при включении и выключении полевого МОП-транзистора (см. врезку, RC-демпфер).
Подавитель радиоуправления
Распространенная проблема при быстром переключении мощного полевого МОП-транзистора заключается в том, что это может привести к значительному шуму и звону, когда полевой МОП-транзистор резко включается и выключается. Это вызвано паразитной индуктивностью и емкостью в цепи, которая образует цепь RLC-бака, которая, по сути, реагирует на «ступенчатый» вход. Чтобы свести к минимуму результирующие пики и колебания напряжения VDS (от стока к истоку), можно поместить RC-демпфер между выводами стока и истока MOSFET.
На рисунке A показан пик переходного напряжения VDS, измеренный с использованием и без использования RC-демпфера, образованного резисторами R6 и C4. Хотя здесь еще есть место для оптимизации, вы можете видеть, что пик всплеска напряжения значительно уменьшен, как и колебательное поведение.Резистивно-емкостные демпферы защищают полевой МОП-транзистор от перенапряжения и снижают шум, который в противном случае мог бы повлиять на чувствительные цепи, подключенные к этой нагрузке.
Для получения дополнительной информации см. ссылку [2].
РИСУНОК А.
Выбор лампы накаливания
В этом проекте я повторно использовал автомобильные стоп-сигналы, которые уже были у меня в корзинах с запчастями. Однако для тех, у кого их еще нет под рукой, эти лампочки легко найти в любом магазине автомобильных запчастей. Лампочки для автомобильных приложений физически малы (по сравнению с мощностью, которую они могут выдержать), а также относительно недороги. Подойдет любая лампочка мощностью 12 В, 20 Вт или 50 Вт. Выбор в основном зависит от максимального тока, необходимого для напряжения питания, которое вы планируете тестировать. Чем выше номинальная мощность лампочки, тем больший ток вы сможете потреблять в своей нагрузке.
Например, одна лампа мощностью 20 Вт и напряжением 12 В номинально потребляет около 20/12 = 1,67 А при напряжении 12 В. Эта схема позволяет вам потреблять меньший ток, регулируя потенциометр, но не больше тока. Вот почему я запараллелил три лампочки, так как хотел потреблять не менее 4 А максимум при 12 В (и у меня было довольно много неиспользуемых лампочек). Однако, если вам не нужно регулярно тестировать источники питания с таким большим током, вам может понадобиться только одна или две лампочки.
Вы также должны быть осторожны, чтобы не сжечь лампочки, подавая напряжение выше их номинального (в данном случае выше 12 В) в течение длительных периодов времени при максимальном токе. Вы всегда можете разместить больше лампочек последовательно, если это необходимо, или использовать вместо них лампы на 24 В.
Предупреждение о безопасности: Лампы накаливания сильно нагреваются и могут обжечь вас! Убедитесь, что вы не прикасаетесь к лампам во время работы, и позаботьтесь о том, чтобы закрыть их, чтобы свести к минимуму риск случайного контакта.
Строительство
Поскольку это относительно простая схема, в которой используются только сквозные компоненты, я решил построить ее с помощью платы-прототипа (также известной как перфорированная плата). На рис. 6 показан вид сверху на собранную схему перфорированной платы с выделением основных компонентов. Несмотря на то, что использованный мною полевой МОП-транзистор не рассеивает большую часть энергии (рассеивают лампочки), я оснастил его небольшим радиатором, так как он может немного нагреваться при подаче больших токов (свыше 3 А).
РИСУНОК 6. Собранная схема на перфорированной плате.
На рис. 7 показана нижняя сторона платы. Обратите особое внимание на участки цепи, где протекает потенциально высокий ток нагрузки (это часть цепи, представленная в нижней части рисунка 3).
РИСУНОК 7. Задняя часть доски.
Убедитесь, что калибр провода достаточно толстый, чтобы выдержать ток через эти пути. Это также помогает укрепить (с помощью припоя) пути протекания сильного тока, поскольку это снижает общее электрическое сопротивление. Также старайтесь, чтобы эти соединения были как можно короче.
На рис. 8 показан ранний прототип, каким он был до того, как я поместил схему в подходящий корпус.
РИСУНОК 8. Ранний прототип.
Здесь вы можете увидеть многооборотный потенциометр и три лампы, подключенные к основной плате.
На рис. 9 показана схема внутри небольшого пластикового корпуса. Обратите внимание на батарею 9 В, установленную в нижней левой части коробки.
РИСУНОК 9. Цепь внутри небольшого пластикового корпуса.
На рис. 10 показана передняя панель конечного продукта и выделены основные элементы управления и индикаторы.
РИСУНОК 10. Передняя панель с элементами управления и индикаторами.
Программное обеспечение
PIC запускает программное обеспечение, разработанное с использованием компилятора ME Labs PICBASIC PRO©. Полный код доступен в загрузках. Доступны как исходный код, так и скомпилированные файлы. Если у вас есть программатор PIC и вам не нужно вносить какие-либо изменения в код, вы можете просто запрограммировать PIC с помощью файла .hex без необходимости перекомпилировать код.
На рис. 11 показана структура программы. Он начинается с определения некоторых констант и выполнения инициализации на уровне блоков.
РИСУНОК 11. Блок-схема программы.
Внутренний АЦП подключен к входу GP4 и настроен на 10-битный режим.ШИМ инициализируется и также устанавливается в 10-битный режим, чтобы его разрешение было максимальным и соответствовало разрешению АЦП. Как отмечалось ранее, это разрешение важно для точного управления в широком диапазоне токов нагрузки. К сожалению, в этом микроконтроллере существует компромисс между разрешением и частотой ШИМ (что не редкость).
Из-за этого компромисса — хотя я предпочел бы использовать частоту ШИМ выше 40 кГц, поскольку это упростило бы фильтрацию LC, — в итоге я установил ее примерно на 8 кГц. Однако при используемых значениях индуктивности и конденсатора эта скорость переключения достаточно высока для эффективной фильтрации.
В основной части программы мы входим в основной цикл, который начинается со считывания напряжения АЦП (подключенного к потенциометру). Для чтения АЦП я решил взять восемь выборок и отбросить крайние выборки, чтобы избежать проблем с шумом. Это делается путем сортировки восьми выборок и последующего усреднения только внутренних выборок (это можно назвать «усеченным средним»). Полученное (отфильтрованное) значение затем используется для регулировки рабочего цикла ШИМ пропорционально показаниям напряжения потенциометра/АЦП.
Затем программа опрашивает вход тумблера, чтобы определить, был ли он нажат. Обратите внимание, что здесь выполняется код устранения дребезга, чтобы избежать нестабильности. Если обнаружено нажатие переключателя, релейный выход переключается и нагрузка включается (или выключается).
Результаты
С тремя параллельными лампочками, которые я использовал, я смог потреблять более 3 А при напряжении 3,3 В и меньше 4 А при входном напряжении 5 В. Этого более чем достаточно для большинства моих применений. Как я объяснил в разделе «Выбор лампы накаливания», максимальный ток, который можно потреблять с этой регулируемой нагрузкой, определяется номинальной мощностью лампы и изменяется нелинейным образом с напряжением.
Для справки читателю я построил измеренный график зависимости максимального тока от входного напряжения на рис. 12.
РИСУНОК 12. Максимальный ток в зависимости от входного напряжения.
Я наложил линию тренда (используя Microsoft© Excel) и соответствующее уравнение, которое позволяет пользователю оценить максимальный ток для напряжений, отличных от измеренных мной.
Обратите внимание, что эта кривая была бы другой, если бы использовались разные лампочки, и представляет только максимальный ток, который нагрузка способна потреблять при каждом входном напряжении. Более низкие токи — от нуля до максимума — достигаются простой регулировкой потенциометра.
Выводы и будущие улучшения
Хотя я вполне доволен текущей реализацией, и она уже оказалась очень полезной в моем хобби, в любом проекте всегда есть возможности для улучшения. Вот некоторые мысли о будущих улучшениях, которые читатель может рассмотреть:
Привод затвора — при работе с высокой мощностью смещение уровня привода затвора MOSFET на 9 В приведет к более высокому напряжению VGS, что приведет к снижению сопротивления и, возможно, к еще меньшему рассеиванию мощности в MOSFET. Это следует учитывать, если требуются очень высокие токи нагрузки.
Частота ШИМ — если ридер использует другой микроконтроллер или даже специальную схему ШИМ, вы можете увеличить частоту ШИМ до 40 кГц или выше. Это должно улучшить фильтрацию и/или позволить вам использовать катушку индуктивности меньшего размера для тех же пульсаций тока.
Ограничитель пускового тока. Одним из недостатков ламп накаливания является то, что их сопротивление в холодном состоянии намного ниже, чем в «нормальном» режиме работы (коэффициент в 10 раз часто упоминается как эмпирическое правило). Это низкое «холодное сопротивление» приводит к всплеску тока (перерегулированию) при первом подключении нагрузки к тестируемому источнику. Хотя это не было серьезной проблемой для моих целей, читатель должен знать об этом, поскольку это может (в некоторых случаях) вызвать срабатывание схем защиты от перегрузки по току в тестируемых источниках питания.
Добавление небольшого последовательного резистора или даже более сложной схемы ограничения тока при запуске может улучшить эту ситуацию. Например, вы можете добавить еще одно реле, управляемое тем же микроконтроллером, который удерживает последовательный резистор в цепи в течение нескольких миллисекунд после активации нагрузки, а затем закорачивает их для работы в установившемся режиме.
РИСУНОК 13. Регулируемая нагрузка в действии.
Этот проект оказался полезным не только потому, что он оказался очень полезным на моем рабочем столе, но и потому, что он позволил мне спасти и перепрофилировать некоторые из моих старых ламп накаливания. Мне нравится видеть визуальную обратную связь, обеспечиваемую световым свечением, когда ток проходит по цепи (см. рис. 13).
Это уникальная функция, которой нет у подходов на основе полевых МОП-транзисторов; это похоже на сравнение старого доброго лампового усилителя с современным транзисторным усилителем. Надеюсь, вам тоже понравится.НВ
В тот момент, когда вы приносите домой «новый старый» радиоприемник или телевизор, возникает соблазн включить его и попробовать. Это всегда плохая идея.
Насколько вам известно, у телевизора может быть короткое замыкание в шнуре питания, неисправные электролитические конденсаторы в блоке питания или другие серьезные проблемы, не очевидные невооруженным глазом. Преждевременное включение может повредить дорогостоящие детали или даже вызвать пожар.
Многие опытные реставраторы заменяют все электролитические конденсаторы в комплекте перед попыткой запуска. Если ваше радио ценно или имеет большую личную ценность, это разумный курс. Дополнительные сведения см. в статье Замена конденсаторов в старых радиоприемниках и телевизорах.
Существуют и другие основные этапы, такие как осмотр поврежденных деталей, проверка пробирок и контроль очистки, которые также следует выполнять перед включением питания. Они подробно описаны в статье «Первые шаги в восстановлении». Если вы еще не выполнили эти действия, сделайте их сейчас. Бессмысленно включать радио с разряженными лампами.
Что такое тестер тусклых ламп?
Тестер с тусклой лампочкой позволяет опробовать радиоприемник или телевизор в безопасных условиях и определить, есть ли у него проблемы с питанием. Его можно построить за вечер.
Вот мой старый тестер для тусклых ламп, который я построил около 25 лет назад. Это несколько запасных электрических деталей, установленных на куске дерева, и в нем есть выключатель питания, хотя этот выключатель не является обязательным.
На эскизе показано, как я подключил тестер.
Как показано на диаграмме, тестер с тусклой лампочкой помещает лампочку между вашим радиоприемником и сетью переменного тока в стене. Таким образом, если в радиостанции произойдет короткое замыкание, она просто зажжет лампочку, а не повредит себя.
Примечание по технике безопасности. тестер тусклых ламп включает ток высокого напряжения. Если у вас нет опыта работы с бытовой электропроводкой или эта схема выглядит запутанной, обратитесь за помощью к кому-нибудь более опытному. Если вы не знаете никого подобного, попробуйте связаться с местным клубом коллекционеров; вы можете найти кого-то, кто готов помочь. На веб-сайте ARC есть список клубов в США и во всем мире.
Обратите внимание на мощность вашего радиоприемника!
При использовании этого тестера необходимо выбрать лампочку правильной мощности. Если ваш радиоприемник представляет собой типичный набор из пяти ламп, он, вероятно, потребляет от 30 до 35 Вт мощности. Мощность радиоприемника часто указывается на этикетке сзади, снизу или внутри. Например, вот этикетка моих радиочасов Zenith Z-733, показывающая, что они потребляют 30 Вт:
Более сложные радиоприемники имеют больше ламп и, следовательно, потребляют больше энергии. Например, мой коротковолновый радиоприемник Hallicrafters SX-88 имеет 20 ламп и потребляет 138 Вт. Большинство винтажных телевизоров рисуют еще больше. Чтобы использовать с ними тестер тусклых ламп, вам понадобятся лампы большей мощности.
Если мощность лампочки слишком низкая, она будет ярко светить, даже если у вашего радио нет проблем, и ваше радио вообще не будет играть. Мы продемонстрируем это на примере ниже.
Ваше радио должно работать нормально, не зажигая полностью лампочку, которая примерно в 1,5–2 раза превышает заявленную мощность радиоприемника.
Использование тестера
Давайте рассмотрим реальный пример. На следующем фото показан мой GE F-63. Это радио было полностью восстановлено и работает как новое. Рядом с ним мой тестер тусклых ламп и три лампы на 40, 75 и 150 Вт. Я подключил тестер к стене и подключил радио к тестеру.
Это радиоприемник GE с шестью лампами потребляет 70 Вт, как указано на этикетке. Обычно вы используете лампочку такого же или чуть большего размера, но давайте посмотрим, что произойдет, если вы поместите 40-ваттную лампочку в тестер и попытаетесь включить радио:
Лампочка на 40 ватт светится очень ярко, а радио не играет. Это не признак неисправности — лампочка просто слишком мала, чуть больше половины мощности, потребляемой радиоприемником. Этот пример показывает, что нет смысла использовать слишком маленькую лампочку: она не даст вам ничего полезного.
Теперь давайте заменим 75-ваттную лампочку, что примерно равно 70 ваттам радиоприемника.
Лампочка на 75 ватт светит тускло — обратите внимание на слабое розово-оранжевое свечение, — и радио работает нормально. Для прогрева требуется на несколько секунд больше, чем обычно, и в этот период лампочка светит немного ярче. Это нормальное поведение для хорошего радиоприемника, когда мощность лампы примерно равна мощности радиоприемника.
Если бы эта 75-ваттная лампочка светила ярко, а не тускло, это указывало бы на такую проблему, как короткое замыкание в радиоприемнике. Вы не должны больше включать радио, пока не изучите проблему.
В последнем примере используется лампочка мощностью 150 Вт, что чуть более чем в два раза превышает мощность радиоприемника.
Лампа на 150 ватт почти не светится. Магнитола быстро прогревается и играет нормально. Это то, что вы ожидаете от нормально работающего радио. Если бы эта большая лампочка светила ярко, это означало бы наличие проблемы.
Успешное прохождение теста при слабом освещении не означает, что ваше радио работает идеально, а только то, что в его блоке питания нет катастрофического короткого замыкания. Есть много других неисправностей, которые не могут быть обнаружены этим устройством. Но это позволяет вам безопасный запуск. Если в радиостанции происходит короткое замыкание, токовая нагрузка ложится на лампочку, а не на радиостанцию, что предотвращает повреждение радиостанции.
Проверка силового трансформатора
Вот полезная процедура, которую я нашел в старой сервисной книжке. Применяется для проверки трансформатора и конденсатора входного фильтра в трансформаторном блоке питания. (Это не будет работать с блоком питания типа «AC/DC», в котором отсутствует силовой трансформатор. Из двух радиостанций, упомянутых ранее в этой статье, Zenith Z-733 имеет блок питания типа AC/DC, а GE F- 63 имеет питание трансформаторного типа.)
Чтобы проверить силовой трансформатор:
- Удалите все лампы из радиоприемника. Обратите внимание, где находится каждая трубка, чтобы позже вы могли вставить ее в правильное гнездо.
- Поместите лампочку мощностью 25 Вт или 40 Вт в тестер тусклых ламп и подключите к нему радиоприемник.
- При использовании хорошего трансформатора лампа через несколько секунд будет тускнеть. Если лампа ярко светится, у вас короткое замыкание; затем следует отключить и проверить трансформатор.
- Если с трансформатором все в порядке, вставьте выпрямительную трубку, вставьте 100-ваттную лампочку в тестер тусклых ламп и повторите попытку. Если трубка выпрямителя горит и лампа светится ярко, у вас короткое замыкание в фильтрующем конденсаторе блока питания.
Заменяя лампы в радиоприемнике, обязательно вставьте их обратно в правильные гнезда! Хотя этот способ быстрый и удобный, есть, конечно, и другие способы проверки трансформатора и конденсаторов фильтра.
Создание тестера тусклых ламп
Есть много способов собрать это простое устройство. Одним из вариантов может быть использование трехсторонней розетки. Затем вы можете установить трехходовую лампочку и просто повернуть переключатель, чтобы изменить мощность лампы.
Пару лет назад Кай Лидестад поделился этими фотографиями своего тестера с тусклой лампочкой:
Как объяснил Кай:
Мне нравится компактный дизайн Кая. Если бы у меня еще не было тестера с тусклой лампочкой, я бы сделал такой.
Через несколько лет после написания этой статьи я наткнулся на коммерческий тестер, созданный компанией Christy Electronics в Чикаго. Он служит той же цели, что и мой простой тестер для тусклых ламп, и включает в себя дополнительные детали, такие как амперметр, что делает его более универсальным. Дополнительные сведения см. в статье Christy Electronic Tester.
Тестер тусклых ламп и Variac
В обсуждениях опробования невосстановленных радиоприемников или телевизоров иногда упоминается вариак. Вариак не эквивалентен тестеру с тусклой лампочкой, но каждое устройство имеет свое применение при тестировании винтажного лампового устройства. На этом фото я играю на восстановленном телевизоре с помощью вариака:
Короче говоря, вариатор позволяет изменять линейное напряжение, подаваемое на радио или телевизор. Это удобно для питания комплекта при заданном напряжении (скажем, 117 вольт вместо обычных 120) или для постепенного увеличения сетевого напряжения, пока вы пробуете невосстановленный комплект. Подробнее читайте в моей статье о Variacs.
Напротив, тестер с тусклой лампочкой не изменяет напряжение питания. Однако последовательное подключение лампочки к вашему устройству ограничивает величину тока, подаваемого на ваше устройство, что снижает риск повреждения в случае проблем с питанием и т. д.
Этот проект радиостроения, включая все описания, схемы, фотографии и основную электронную конструкцию, опубликован здесь для некоммерческого использования радиолюбителями. Вы можете распечатать и воспроизвести эти инструкции по проекту для личного использования. Коммерческое использование этого материала строго запрещено.
В первую очередь прочтите это предупреждение о безопасности. Вы делаете это на свой страх и риск и только в информационных целях.
Нагрузочная лампа – это обычная лампочка, включенная последовательно с тестируемым устройством. Моя цель здесь состоит в том, чтобы дать более подробный отчет о том, как его использовать. Здесь мы узнаем, как определить, какую лампочку мощности использовать и чего ожидать, когда что-то работает правильно, а что-то не так. Давайте рассмотрим и обсудим некоторые примеры из реальной жизни.
Рис. 1 показано, как подключена лампа. Предполагая 120 В переменного тока и стандартный электрический шнур с 3 контактами. «ГОРЯЧИЙ» (черный) будет идти на переключатель включения / выключения, который затем подключается к тому, что тестируется. Провода GRN-WHT (нейтральный и заземляющий) соединяются вместе и образуют общий провод, подключенный к «белому» или блестящему металлическому винту на цоколе лампы.
Тестируемый элемент затем подсоединяется к латунной стороне патрона лампы и выключателю (точки A и B).Если бы между вилкой и питанием был изолирующий трансформатор, я бы настоятельно рекомендовал его использовать.
Это работает так: нить накаливания лампы накаливания имеет низкое сопротивление в холодном состоянии, обычно менее 20 Ом. Когда начинает течь ток, нить нагревается, а сопротивление быстро растет, действуя как своего рода предохранительный клапан.
Если проверяемый элемент, на этом рисунке трансформатор, имеет короткое замыкание или потребляет чрезмерный ток, энергия поглощается лампой и не вызывает дальнейшего повреждения устройства или перегорания дорогих предохранителей.
Трансформатор можно даже подключить наоборот, и он все равно будет защищен, пока лампа светится красиво и ярко. Примечание: лампы с большей мощностью имеют меньшее сопротивление нити накала, чем лампы с меньшей мощностью!
Чтобы определить, какую мощность лампы использовать, проверьте номинальную мощность проверяемого устройства. 100-ваттная лампочка работает при силе тока 0,84 ампер. Например, если видеомагнитофон рассчитан на 30 Вт, это 0,25 А.
Вообще, я предпочитаю поддерживать соотношение тока лампы и тока видеомагнитофона в данном случае как минимум 3 к одному. Подойдет лампа на 75 или 100 Вт.
Также учтите, что видеомагнитофон в этом примере просто включен, а лента не воспроизводится. Источник питания внутри используемого видеомагнитофона будет иметь небольшой ток. Этот «холостой» ток очень низок, и лампа будет в лучшем случае тусклой.
Нажмите «Воспроизвести» и посмотрите фильм. Лампа немного засветится, это нормально. Если лампочка горит ярко после замены, скажем, перегоревшего предохранителя, то вероятная проблема в большинстве случаев связана с коротким замыканием или проблемой в импульсном блоке питания.
Рис. 2 (выше) показано, как получить более высокую мощность и ток. Скажем, что бы мы ни тестировали, это 65 Вт. Это линейный ток 65/120 = 0,51 Ампер. В три раза больше, чем потребовалась бы лампа мощностью около 200 Вт. (200/120 = 1,67 А.)
Если у вас есть лампа на 150 или 200 Вт, это нормально, но мы могли бы подключить две лампы на 100 Вт или две на 75 Вт и сделать то же самое. Давайте посмотрим на некоторые примеры из реального мира. Будьте сами себе судьей.
Учет трансформаторов и реактивного сопротивления
Скажем, например, у меня есть трансформатор Radio Shack, рассчитанный на 12 В переменного тока при 3 А. Трансформатор без нагрузки (вторичная обмотка отключена) рассчитан на максимальный ток холостого хода 140 мА (0,14 А). Если бы я использовал 15-ваттную лампочку (125 мА) и предположил, что ток трансформатора составляет 100 мА, лампочка загорелась бы наполовину. Лампа на 100 ватт будет темной. Это нормально. Если 100-ваттная лампочка светилась даже тускло, это могло быть проблемой.
Перейдем к другому примеру. В классе у нас было несколько больших силовых трансформаторов. При подключении к 40-ваттной лампочке они светились красноватым светом. Обмотка трансформатора имела очень малое сопротивление, поэтому большая часть тока была реактивной. Энергия не использовалась, хотя у нас был ток.
Реактивная мощность определяется большими значениями индуктивности и емкости. Чтобы проверить это, возьмите неполяризованный конденсатор 8 мкФ или 10 мкФ 200 В переменного тока и подключите его к 120 В переменного тока. (Это типы, используемые в качестве пусковых конденсаторов двигателя.)
Включите последовательно амперметр и замерьте ток. Энергия не используется, поскольку мощность, поглощаемая крышкой во время цикла зарядки, возвращается к источнику во время цикла разрядки.
Крышка никогда не нагревается и ничего не делает. Это пример полной мощности, выраженной в вольт-амперах (ВА). Подробнее об этом в моих видео:
В случае больших трансформаторов это была в основном реактивная мощность, производящая ток, от которого лампочка тускнеет. Это нормально. Если это небольшой трансформатор с некоторым омическим сопротивлением, а нить накала на большой лампочке светится, то, скорее всего, проблема в короткозамкнутых обмотках или просто в дрянном трансформаторе, который нагревается.
Пример из реальной жизни
У одного посетителя сайта возникла проблема с заказанным им комплектом аудиоусилителя, и в этом случае его спасет использование нагрузочной лампы. На рис. 3 у нас есть образец аудиоусилителя с прямой связью.
Это означает, что один транзистор напрямую подключен к следующему, и в случае отказа любого из них обычно выходят из строя несколько транзисторов. Замените один или два, но пропустите номер три, а затем включите два новых, которые будут повреждены.
Лампа нагрузки блокирует перегрузку по току и предотвращает повреждение, пока все проблемы не будут устранены.
Первое, что я попросил его проверить, — работает ли биполярный источник питания. В данном случае это плюс и минус 45 вольт и общая земля. При правильной работе точка B на схеме будет близка к нулю вольт. Если бы это был усилитель с одной полярностью, то точка B соответствовала бы половине напряжения источника питания.
С подключенной лампой нагрузки (100-ваттная лампочка) он обнаружил, что его отрицательная сторона биполярного источника питания отсутствует. На рис. 4 (вверху) показан блок питания, который он построил, но он был неправильно подключен. Он подключил питание, и усилитель заработал.
Без аудиовхода лампочка светилась тускло, а напряжение питания показывало 35 В для каждой полярности. Это нормально, потому что падение напряжения из-за тока холостого хода потреблялось лампой. Удалите нагрузку лампы 45 вольт возвращается и проблема решена.
< /p>
Рис. 5 (выше) является примером импульсного источника питания. Сегодня они используются почти во всем, заменяя дорогие и громоздкие трансформаторы. Как видно, даже в этом простом устройстве есть множество мелких деталей, которые, как и аудиоусилитель выше, соединены напрямую. Любая неисправная часть, скорее всего, уничтожит другие, даже если несколько из них будут заменены, новые могут быть уничтожены.
Лучший способ решить эту проблему — отключить все, что от него подается, и попробовать включить лампу нагрузки. Посмотрите, есть ли 15 вольт (или что-то еще). Если это так, то проблема может заключаться в том, на что устройство подает питание.
Выполняя любую электрическую задачу по дому, вы должны быть уверены, что можете уверенно выполнить ее от начала до конца.
Если у вас есть какие-либо сомнения, обратитесь к квалифицированному электрику, чтобы он выполнил работу за вас. Переходите ко второму шагу, только если вы уверены, что способны.
Важное примечание. В целях вашей безопасности убедитесь, что все электротехнические изделия установлены в соответствии с местными строительными нормами. Если у вас есть сомнения или это требуется по закону, сообщите об этом тому, кто зарегистрирован в программе самосертификации электротехники.
2. Отключите питание и убедитесь, что электричество отключено
Вы должны убедиться, что делаете это правильно, чтобы избежать удара током.
Прежде чем подключить свет, убедитесь, что никакие бытовые приборы не используются, прежде чем выключать все выключатели на потребительском блоке или блоке предохранителей. Это подает питание на вспомогательные цепи.
Затем проверьте изоляцию электричества с помощью детектора напряжения. Поднесите устройство к проводам, и предупреждающий символ (например, красный свет или мигающий красный свет и звуковой сигнал) обычно загорится, если цепь все еще находится под напряжением.
3. Снимите существующую лампочку и фитинг
Снимите лампочку вручную, а фитинг — отверткой. Если ваш коммутируемый провод под напряжением уже помечен рукавом или изоляционной лентой, не удаляйте его.
Если лампочки или арматуры нет (только провода отсоединены), пропустите этот шаг и перейдите к шагу 4.
4. Настройте свой домашний измерительный прибор соответствующим образом
Бытовой измерительный прибор позволит вам определить, какой из оголенных проводов является проводом, находящимся под напряжением, поскольку он не всегда маркируется.
Убедитесь, что ваш бытовой измерительный прибор настроен на сопротивление в омах и режим проверки звуковых сигналов — это позволит измерить сопротивление и целостность провода, когда к каждому проводу прикреплены красные и черные зажимы-крокодилы или щупы.
5. Найдите подключенный провод под напряжением
Независимо от того, имеется ли существующая арматура (например, потолочная розетка), вам необходимо прикрепить красные и черные зажимы-крокодилы или щупы домашнего измерительного прибора к каждому из трех наборов красных (или коричневых) и черных ( или синий) провода, чтобы найти подключенный провод под напряжением.
Каждый раз переключайте свет, чтобы проверить, не подается ли звуковой сигнал. Там, где есть звуковой сигнал, это коммутируемый провод под напряжением.
6. Отличить включенный провод под напряжением
Теперь, когда вы нашли провод под напряжением, вам нужно отличить его изоляционной лентой или оплеткой.
7. Правильно прикрутите все провода
Независимо от того, был ли у вас существующий светильник или нет, теперь вам нужно вкрутить все провода в соответствующие клеммные колодки на новом светильнике.
Вкрутите два нейтральных провода (черный или синий провод) в левый блок (нейтральный блок), три провода под напряжением (красный или коричневый провод) в центральный блок (под напряжением) и коммутируемый провод под напряжением в правый блок. (блок переключения).
В двух оставшихся отсеках для винтов будут размещаться нейтральные и живые провода, относящиеся к патрону лампы.
8. Прикрепите патрон и лампочку
Теперь ваш фонарь подключен правильно, установите патрон для лампы, вкрутив нейтральный и токовый провода в последние два пустых отсека для винтов. После этого установите лампочку вручную.
9. Снова включите питание
На этом этапе вы можете снова включить питание. Процесс подключения света завершен!
Чтобы узнать больше о том, как использовать новые светильники с диммером, прочитайте наше руководство по диммированию.
Читайте также: