Die im folgenden Artikel vorgestellten Schaltungen können verwendet werden, um nacheinander einen Strobed-Lichteffekt über 4 Xenon-Röhren zu erzeugen.
Der vorgeschlagene sequentielle Xenon-Lichteffekt könnte in Diskotheken, auf DJ-Partys, in Autos oder Fahrzeugen, als Warnindikatoren oder als Dekoration für dekorative Lichter während Festivals angewendet werden.
Auf dem Markt ist eine große Auswahl an Xenonröhren mit einem passenden Zündtransformatorsatz erhältlich (über den wir später sprechen werden). Theoretisch funktioniert nahezu jede Xenonröhre in der in der folgenden Abbildung dargestellten Blitzsteuerschaltung sehr gut.
Wie wird die Xenon-Röhrenbewertung berechnet?
Die Schaltung ist für eine Xenonröhre mit 60 Watt pro Sekunde ausgelegt und das ist alles, was sie aufnehmen kann. Leider werden die Nennleistungen von Xenonröhren normalerweise als 'x' Watt pro Sekunde angegeben, was häufig ein Problem darstellt!
Der Grund für die bestimmten Kondensatorwerte im Diagramm und den Gleichspannungspegel kann durch die folgende einfache Gleichung verstanden werden:
E = 1/2 C.U.zwei
Die von der Xenonröhre verbrauchte elektrische Energiemenge kann einfach durch Multiplizieren der Energie und der Xenon-Wiederholungsimpulsfrequenz bestimmt werden.
Bei einer Frequenz von 20 Hz und einer Leistung von 60 Ws kann die Röhre etwa 1,2 kW 'verbrauchen'! Aber das sieht riesig aus und kann nicht gerechtfertigt werden. Tatsächlich verwendet die Mathematik oben eine falsche Formel.
Alternativ sollte dies von der optimal akzeptablen Röhrendissipation und der resultierenden Energie in Bezug auf die Frequenz abhängen.
In Anbetracht dessen, dass die Xenonröhrenspezifikationen, von denen wir begeistert sind, in der Lage sein sollten, eine höchstmögliche Verlustleistung von bis zu 10 W zu bewältigen, oder dass ein optimales Niveau von 0,5 Ws Energie bei 20 Hz entladen werden sollte.
Berechnung der Entladekondensatoren
Das oben erläuterte Kriterium erfordert eine Entladekapazität mit einem Wert von 11 uF und einer Anodenspannung von 300 V. Wie zu sehen war, stimmt dieser Wert relativ gut mit den im Diagramm angegebenen Werten von C1 und C2 überein.
Die Frage ist nun, wie wir die richtigen Kondensatorwerte auswählen, wenn auf der Xenonröhre keine Bewertung aufgedruckt ist. Derzeit, da wir die Beziehung zwischen 'Ws' und W 'bei uns haben, könnte die unten gezeigte Faustregelgleichung getestet werden:
C1 = C2 = X. Ws / 6 [uF]
Dies ist eigentlich nur ein relevanter Hinweis. Wenn die Xenonröhre mit einem optimalen Arbeitsbereich von weniger als 250 kontinuierlichen Stunden spezifiziert ist, ist es am besten, die Gleichung über eine reduzierte zulässige Verlustleistung anzuwenden. Eine nützliche Empfehlung, die Sie in Bezug auf alle Arten von Xenonröhrchen befolgen sollten.
Stellen Sie sicher, dass die Polarität der Verbindung korrekt ist. Schließen Sie daher die Kathoden an Masse an. In vielen Fällen ist die Anode mit einem roten Fleck markiert. Das Gitternetz ist entweder als Draht an der Seite des Kathodenanschlusses oder einfach als dritte 'Leitung' zwischen der Anode und der Kathode erhältlich.
Wie Xenon Tube gezündet wird
In Ordnung, Inertgase können also bei Elektrifizierung eine Beleuchtung erzeugen. Dies kann jedoch nicht klarstellen, wie die Xenonröhre tatsächlich gezündet wird. Der zuvor beschriebene Stromspeicherkondensator ist in Abbildung 1 über ein paar Kondensatoren C1 und C2 angegeben.
Da die Xenonröhre an Anode und Kathode eine Spannung von 600 V benötigt, bilden die Dioden D1 und D2 in Verbindung mit den Elektrolytkondensatoren C1 und C2 ein Spannungsverdopplungsnetzwerk.
Wie die Schaltung funktioniert
Das Kondensatorpaar wird konstant auf den maximalen Wechselspannungswert aufgeladen, und als Ergebnis werden R1 und R2 eingebaut, um den Strom während der Zündperiode der Xenonröhre zu begrenzen. Wenn R1, R2 nicht enthalten wären, würde sich die Xenonröhre irgendwann verschlechtern und aufhören zu arbeiten.
Die Widerstandswerte R1 und R2 werden ausgewählt, um sicherzustellen, dass C1 und C2 bis zum Spitzenspannungspegel (2 x 220 V RMS) mit der maximalen Xenon-Wiederholungsfrequenz aufgeladen werden.
Die Elemente R5, Th1, C3 und Tr repräsentieren den Zündkreis für die Xenonröhre. Der Kondensator C3 entlädt sich durch die Primärwicklung der Zündspule, die eine Netzspannung von vielen Kilovolt über der Sekundärwicklung erzeugt, um die Xenonröhre zu zünden.
Auf diese Weise wird die Xenonröhre gezündet und hell beleuchtet, was auch bedeutet, dass sie jetzt sofort die gesamte in C1 und C2 enthaltene elektrische Energie zieht und diese durch einen blendenden Lichtblitz abführt.
Die Kondensatoren C1, C2 und C3 werden anschließend wieder aufgeladen, so dass die Röhre durch die Ladung einen neuen Blitzimpuls erhalten kann.
Der Zündkreis erhält das Schaltsignal über einen Optokoppler, eine eingebaute LED und einen Fototransistor, die zusammen in einem einzigen Kunststoff-DIL-Gehäuse eingeschlossen sind.
Dies garantiert eine hervorragende elektrische Isolation zwischen den Blitzlichtern und dem elektronischen Steuerkreis. Sobald der Fototransistor von der LED beleuchtet wird, wird er leitend und betätigt den SCR.
Die Eingangsversorgung für den Optokoppler erfolgt über die 300-V-Zündspannung an C2. Es wird jedoch durch die Dioden R3 und D3 für offensichtliche Faktoren auf 15 V abgesenkt.
Steuerkreis
Da die Arbeitstheorie der Treiberschaltung verstanden ist, können wir nun lernen, wie die Xenonröhre so konstruiert werden kann, dass sie einen sequentiellen Stroboskopeffekt erzeugt.
Eine Steuerschaltung zur Erzeugung dieses Effekts ist in Abbildung 2 unten dargestellt.
Die höchste Strobe-Wiederholungsrate ist auf 20 Hz begrenzt. Die Schaltung hat die Kapazität, 4 Strobe-Geräte gleichzeitig zu handhaben und besteht im Wesentlichen aus einer Reihe von Schaltgeräten und einem Taktgenerator.
Der Unijunction-Transistor 2J2646 UJT arbeitet wie ein Impulsgenerator. Das damit verbundene Netzwerk soll es ermöglichen, die Frequenz des Ausgangssignals mit P1 um die 8… 180 Hz-Rate zu optimieren. Das Oszillatorsignal wird dem Taktsignaleingang des Dezimalzählers IC1 zugeführt.
Abbildung 3 zeigt ein Bild der Signalwellenformen am IC1-Ausgang in Bezug auf das Taktsignal.
Die vom IC 4017-Schalter mit einer Frequenz von 1… 20 Hz kommenden Signale werden an die Schalter S1… S4 angelegt. Die Positionierung der Schalter bestimmt das sequentielle Muster des Blitzes. Hiermit kann die Beleuchtungssequenz von rechts nach links oder umgekehrt eingestellt werden.
Wenn S1 bis S4 vollständig im Uhrzeigersinn eingestellt sind, werden die Drucktasten in den Betriebsmodus versetzt, sodass eine der 4 Xenonröhren manuell aktiviert werden kann.
Die Steuersignale aktivieren die LED-Treiberstufen über die Transistoren T2. . . T5. Die LEDs D1… D4 wirken wie Funktionsanzeigen für die Blitzlichter. Die Steuerschaltung könnte getestet werden, indem nur die Kathoden von D1… D4 geerdet werden. Diese zeigen sofort an, ob die Schaltung richtig funktioniert oder nicht.
Ein einfaches Stroboskop mit IC 555
In dieser einfachen Stroboskopschaltung arbeitet der IC 555 wie ein astabiler Oszillator, der einen Transistor und einen angeschlossenen Transformator ansteuert.
Der Transformator wandelt 6 V DC in 220 V Niedrigstrom für die Stroboskopstufe um.
Die 220 V werden mit Hilfe des Diodenkondensatorgleichrichters weiter in eine Hochspannungsspitze von 300 V umgewandelt.
Wenn sich der Kondensator C4 über das Widerstandsnetzwerk bis zur Auslöseschwelle der SCR-Gate-Neonlampe auflädt, wird der SCR ausgelöst und die Treibergitterspule der Stroboskoplampe ausgelöst.
Diese Aktion speist die gesamten 300 V in die Stroboskoplampe ein und beleuchtet sie hell, bis der C4 für den nächsten Wiederholungszyklus vollständig entladen ist.
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