Hoe een toorts wordt gebouwd
Een zaklantaarn is een onmisbaar instrument, zowel thuis als in de industrie. Overal waar een gebrek aan licht is, zal het u helpen het werk gedaan te krijgen, een probleem te vinden, een gevallen of gerold voorwerp te lokaliseren. Om een defecte lantaarn te repareren of op te waarderen, moet u het bedradingsschema kennen.
Hoe werkt een handlamp
De constructie van een handlamp is niet ingewikkeld. Hij bestaat uit een batterijvak en een vak met een emitter en reflector, alsmede een aan/uit-schakelaar.
Deze inhoud is niet veranderd sinds de uitvinding van de zaklantaarn, hoewel de componentenbasis drastisch is veranderd.
Schematische voorstelling van een eenvoudige toorts
Het elektrische schakelschema van een eenvoudige zaklamp bestaat uit slechts drie elementen:
- een batterij (of meerdere);
- stroomschakelaar;
- Een gloeilamp.
Schema van een Ledlamp
In moderne omstandigheden worden gloeilampen intensief vervangen door LED's. Zij hebben de concurrentie niet doorstaan vanwege hun lagere rendement en kortere levensduur. In draagbare handarmaturen wordt ook veel gebruik gemaakt van halfgeleiderlichtemitterende elementen. Maar het simpelweg vervangen van een gloeilamp door een LED (of een matrix van LED's) werkt niet. Je hebt een apparaat nodig dat de stroom door de halfgeleiderelementen beperkt. Dit wordt een bestuurder en het is een elektronische stroomregelaar.
Het nadeel van deze schakeling is de geringe repareerbaarheid van een dergelijke zaklantaarn - een gekwalificeerde technicus en geschikte laboratoriumapparatuur zouden nodig zijn om de elektronische schakeling te herstellen.
De bestuurder kan een gewone weerstanddie de stroom zal beperken en overtollige spanning zal uitdoven. Maar er gaat nogal wat stroom verloren aan de weerstand. Voor een lantaarn die op het lichtnet werkt is dit feit niet van belang, maar voor een lantaarn die op een accu of batterij werkt, kan dit nadeel van doorslaggevend belang zijn.
Belangrijk! In het ontwerp van de LED lantaarn is nog een element toegevoegd - een koellichaam. Hoewel de straling van LED's niet fundamenteel verbonden is met de verwarming, kan de wet van Joule-Lenz niet worden omzeild. Als er stroom door de stralingselementen loopt, ontstaat er warmte. Als dit niet gebeurt, zal oververhitting van de LED's hun levensduur aanmerkelijk verkorten.
Schematisch diagram van een koplamp
Een populaire uitvoering van een LED-zaklamp is een hoofdlamp. Met een dergelijke zaklamp hebt u uw handen volledig vrij en kunt u de lichtbundel op de gewenste plaats richten door uw hoofd te draaien: uw blik te volgen. Dit is handig bij het repareren van een auto, wandelen in verduisterde gebieden, enz.
Het schema van een dergelijke armatuur is opgebouwd volgens het volgende principe:
- regelcircuit (verantwoordelijk voor het omschakelen van de modes);
- buffer versterker;
- een transistorschakelaar om de LED aan te zetten.
Een van de varianten van een dergelijk apparaat is wanneer de besturingseenheid is gemaakt op een standaard microcontroller (bijvoorbeeld ATtiny85), met een programma om de modus van de emitter te regelen, de tussenversterker een operationele versterker OPA335 is, en een veldeffecttransistor IRLR2905 als schakelaar wordt gebruikt.
Deze schakeling is goedkoop en betrouwbaar, maar heeft een technologisch nadeel: de regelaar moet vóór de installatie worden geprogrammeerd. Daarom wordt bij de massaproduktie een gespecialiseerde chip FM2819 als besturingseenheid gebruikt (op de behuizing kan de afkorting 819L worden aangebracht). Deze chip kan het lichtemitterende element in- en uitschakelen en is geprogrammeerd met vier standen:
- maximale helderheid;
- medium helderheid;
- minimale lichtsterkte;
- stroboscooplicht (knipperlicht).
De standen worden cyclisch omgeschakeld door de toets kort in te drukken. Door lang op de knop te drukken schakelt de lamp over naar de SOS-stand. Het is niet mogelijk het programma te wijzigen (althans het gegevensblad vermeldt die mogelijkheid niet). Het apparaat heeft geen tussenversterker nodig, maar het is niet mogelijk zeer krachtige LED's rechtstreeks op de uitgang aan te sluiten - er is een belastingsbegrenzing (en bescherming tegen overschrijding van de belasting).
Daarom worden elementen met een hoog vermogen via een schakelaar aangesloten. In de meeste gevallen gaat het om een veldeffecttransistor die een continue werking met hoge stroom in het afvoerkanaal mogelijk maakt, zoals de FDS9435A van Fairchild of dergelijke, die kan worden gekozen uit de parameters van de FDS9435A-specificatietabel.
| Structuur | Maximale gate-bronspanning, V | Impedantie kanaal in open toestand | Maximale vermogensdissipatie, W | Hoogste drainstroom in continue modus, A |
| P-kanaal | 25 | 0,05 Ohm bij 5,3 A, 10 V | 2,5 | 5,3 |
Het circuit van de zaklamp bestaat uit slechts twee actieve elementen en een harnas van verschillende condensatoren en weerstanden (plus batterijcellen en een matrix van van LED'snatuurlijk).
Schematische weergave van een oplaadbare zaklamp met 220V opladen
Het is handiger en economischer om de zaklamp niet van batterijen te voorzien, maar van oplaadbare batterijen die kunnen worden opgeladen. Nog handiger is het om een zaklamp te hebben waarvan de cellen kunnen worden opgeladen zonder ze uit de behuizing te nemen. Het volstaat de toorts aan te sluiten op een 220V eenfasig lichtnet.
Hier zijn elementen toegevoegd aan de conventionele schakeling:
- half-golf gelijkrichter op diodes VD1, VD2 (kan ook in een brugschakeling worden gemonteerd);
- Ballastcondensator voor het blussen van overspanning C1 met ontladingsweerstand R1;
- weerstand R2 om de laadstroom van de batterij te beperken;
- R4VD5 keten om de aansluiting op de netvoeding aan te geven.
Belangrijk! Deze transformatorloze circuits hebben een belangrijk nadeel. Als een punt in het circuit per ongeluk wordt aangeraakt, bestaat het risico dat er spanning op komt. Het gebruik van een netverzwaktransformator daarentegen zal leiden tot een aanzienlijke toename van gewicht en afmetingen.
Daarom wordt deze regeling steeds zeldzamer. Externe voedingen met lage uitgangsspanning (inclusief opladen via een USB-compatibel apparaat) worden gebruikt om de batterijen op te laden zonder ze te verwijderen.
Opwaarderen van toortsen
Bij nadere bestudering van het schema van de zaklamp uit de vorige paragraaf wordt duidelijk dat LED VD5 altijd brandt als hij op 220V is aangesloten. Zijn gloed is onafhankelijk van de lading en zelfs van de aanwezigheid van batterijen. Om dit nadeel op te heffen, moet het indicatiecircuit worden opgenomen in het acculaadcircuit. Installeer daartoe een weerstand van 0,5 W R5, zodat bij een stroom van 100 mA ongeveer 3 V wegvalt (ongeveer 30 Ohm). Het indicatiecircuit moet parallel worden geschakeld, waarbij de polariteit in acht moet worden genomen.
Alle wijzigingen en toevoegingen zijn aangegeven met de blauwe lijn. Na modificatie zal de LED alleen oplichten bij laadstroom (met uitgeschakelde emitter matrix voeding!).
Functionaliteitscontrole
Als een Chinese toorts defect is, kunt u proberen het defecte element te vinden en het te vervangen of Reparatie. Het zoekalgoritme wordt getoond aan de hand van het voorbeeld van een zaklantaarn die op netstroom werkt.
- Als de lantaarn niet schijnt en het lampje niet gaat branden wanneer u de stekker in het stopcontact steekt, moet u controleren of er 220 V op het circuit komt. Om dit te doen, meet de wisselspanning op punt 1. Als er geen spanning is, controleer dan het netsnoer en de connector.
- Als alles in orde is, moet de LED oplichten. Zo niet, controleer het circuit en ook diode VD2 op kortsluiting.
- Verwijder vervolgens de batterijen en controleer de gelijkspanning op punt 2 - deze moet ongeveer gelijk zijn aan de batterijspanning. Indien niet, controleer of diodes VD1, VD2 OK zijn.
- Als alles in orde is, zijn de batterijen waarschijnlijk defect. Controleer de batterijspanning.
- Indien dit niet het geval is, moet de schakelaar worden gecontroleerd met een tester in de sonische teststand (met het apparaat losgekoppeld van het lichtnet en de batterijen losgekoppeld!).
- Als ook hier alles in orde is, zit de fout in de driver of in de LED matrix.
Met een beetje kennis van elektrotechniek is het niet moeilijk om een handlantaarn te upgraden of te repareren. Het belangrijkste is om de constructie te begrijpen.