Circuito de controle de luz estroboscópica de xenônio

Os circuitos apresentados no artigo a seguir podem ser usados ​​para gerar efeito de luz estroboscópica em 4 tubos de xenônio de maneira sequencial.

O efeito de iluminação xenon sequencial proposto pode ser aplicado em discotecas, festas de DJs, carros ou veículos, como indicadores de alerta, ou como decoração de luzes ornamentais durante festivais.

Uma ampla gama de tubos de xenônio está disponível no mercado com um conjunto de transformador de ignição correspondente (sobre o qual falaremos posteriormente). Em teoria, praticamente qualquer tubo de xenônio funciona extremamente bem no circuito de controle estroboscópico apresentado na figura abaixo.

Como a classificação do tubo de xenônio é calculada

O circuito é projetado para um tubo de xenônio de '60 Watts por segundo 'e isso é tudo o que ele vai acomodar. Infelizmente, as classificações de potência dos tubos de xenônio são normalmente mencionadas como 'x' watts por segundo, o que geralmente significa um problema!

A razão por trás dos valores específicos do capacitor no diagrama e do nível de tensão DC pode ser compreendida através da seguinte equação simples:

E = 1/2 C.U^dois

A quantidade de energia elétrica utilizada pelo tubo de xenônio pode ser determinada simplesmente multiplicando a energia e a frequência de pulso de repetição de xenônio.

Com uma frequência de 20 Hz e uma potência de 60 Ws, a válvula pode 'consumir' cerca de 1,2 kW! Mas isso parece enorme e não pode ser justificado. Na verdade, a matemática acima está usando uma fórmula incorreta.

Como alternativa, isso deve depender da dissipação de tubo aceitável ideal e da energia resultante em relação à frequência.

Considerando que as especificações do tubo de xenônio pelas quais estamos entusiasmados devem ser capazes de lidar com a maior dissipação possível de até 10 W, ou um nível ótimo de 0,5 Ws, a energia deve ser descarregada em 20 Hz.

Calculando os Capacitores de Descarga

Os critérios explicados acima requerem uma capacitância de descarga com um valor 11uF e tendo uma tensão anódica de 300 V. Como pode ser testemunhado, este valor combina relativamente bem com os valores de C1 e C2 como indicado no diagrama.

Agora a questão é: como selecionamos os valores corretos do capacitor, em uma situação em que não temos classificação impressa no tubo de xenônio? Atualmente, uma vez que temos conosco a relação entre 'Ws' e W ', a equação da regra de tumba mostrada abaixo pode ser testada:

C1 = C2 = X. Ws / 6 [uF]

Na verdade, essa é apenas uma pista relevante. No caso de o tubo de xenônio ser especificado com uma faixa de trabalho ideal de menos de 250 horas contínuas, é melhor aplicar a equação sobre uma dissipação permitida reduzida. Uma recomendação útil que você pode querer seguir com relação a todos os tipos de tubos de xenônio.

Certifique-se de que a polaridade de conexão está correta, ou seja, fixe os cátodos ao terra. Em muitos casos, o ânodo é marcado com uma mancha vermelha. A rede de grade está disponível como um fio no lado do terminal do cátodo ou simplesmente como um terceiro 'condutor' entre o ânodo e o cátodo.

Como o tubo de xenônio é inflamado

Tudo bem, então gases inertes têm a capacidade de gerar iluminação quando eletrificados. Mas isso não esclarece como o tubo de xenônio é realmente inflamado. O capacitor de armazenamento de energia elétrica descrito anteriormente é indicado na figura 1 acima, por meio de um par de capacitores C1 e C2.

Dado que o tubo de xenônio precisa de uma voltagem de 600 V entre o ânodo e o cátodo, os diodos D1 e D2 constituem uma rede duplicadora de voltagem em conjunto com os capacitores eletrolíticos C1 e C2.

Como funciona o circuito

O par de capacitores é consistentemente carregado até o valor máximo de tensão CA e, como resultado, R1 e R2 são incorporados para restringir a corrente durante o período de ignição do tubo de xenônio. Se R1, R2 não fossem incluídos, o tubo de xenônio em algum ponto se degradaria e pararia de funcionar.

Os valores do resistor R1 e R2 são selecionados para garantir que C1 e C2 sejam carregados até o nível de tensão de pico (2 x 220 V RMS) com a frequência máxima de repetição de xenônio.

Os elementos R5, Th1, C3 e Tr representam o circuito de ignição do tubo de xenônio. O capacitor C3 descarrega através do enrolamento primário da bobina de ignição, que gera uma tensão de rede de muitos quilovolts através do enrolamento secundário, para acender o tubo de xenônio.

É assim que o tubo de xenônio dispara e ilumina intensamente, o que também implica que agora ele consome instantaneamente toda a energia elétrica mantida dentro de C1 e C2, e a dissipa por meio de um flash de luz deslumbrante.

Os capacitores C1, C2 e C3 subsequentemente recarregam de modo que a carga permite que o tubo vá para um novo pulso de flash.

O circuito de ignição obtém o sinal de comutação por meio de um optoacoplador, um LED embutido e um fototransistor encerrado em conjunto dentro de um único pacote de plástico DIL.

Isso garante excelente isolamento elétrico entre as luzes estroboscópicas e o circuito de controle eletrônico. Assim que o fototransistor é aceso pelo LED, ele se torna condutor e aciona o SCR.

A alimentação de entrada para o opto-acoplador é obtida da tensão de ignição de 300 V de C2. No entanto, é reduzido para 15 V pelos díodos R3 e D3 para fatores aparentes.

Circuito de controle

Uma vez que a teoria de funcionamento do circuito do driver é compreendida, agora podemos aprender como o tubo de xenônio pode ser projetado para produzir um efeito estroboscópico sequencial.

Um circuito de controle para produzir este efeito é demonstrado na figura 2 abaixo.

A maior taxa de estroboscópio de repetição é limitada a 20 Hz. O circuito tem capacidade para lidar com 4 dispositivos estroboscópicos ao mesmo tempo e é essencialmente composto por uma gama de dispositivos de comutação e um gerador de relógio.

O transistor unijunction 2N2646 UJT funciona como um gerador de pulso. A rede associada a isso se destina a permitir que a frequência do sinal de saída seja ajustada em torno da taxa de 8 a 180 Hz usando P1. O sinal do oscilador é alimentado à entrada do sinal de clock do contador decimal IC1.

A Figura 3 abaixo mostra uma imagem das formas de onda do sinal na saída IC1 em relação ao sinal de clock.

Os sinais vindos da chave IC 4017 em uma frequência de 1… 20 Hz são aplicados às chaves S1… S4. O posicionamento dos interruptores decide o padrão sequencial do estroboscópio. Permite que a sequência de iluminação seja ajustada da direita para a esquerda, ou o oposto, etc.

Quando S1 a S4 são ajustados totalmente no sentido horário, os botões passam para o modo operacional, permitindo que um dos 4 tubos de xenônio seja acionado manualmente.

Os sinais de controle ativam os estágios do driver do LED por meio dos transistores T2. . . T5. Os LEDs D1… D4 funcionam como indicadores funcionais para as luzes estroboscópicas. O circuito de controle pode ser testado apenas aterrando os cátodos de D1… D4. Eles mostrarão imediatamente se o circuito está funcionando corretamente ou não.

Um Estroboscópio Simples usando IC 555

Neste circuito de estroboscópio simples, o IC 555 funciona como um oscilador astável acionando um transistor e um transformador conectado.

O transformador converte 6 V CC em 220 V CA de baixa corrente para o estágio do estroboscópio.

O 220 V é posteriormente convertido em um pico de alta tensão de 300 V com a ajuda do retificador do capacitor de diodo.

Quando o capacitor C4 carrega até o limite de disparo da lâmpada de néon do portão SCR, por meio da rede resistiva, o SCR dispara e dispara a bobina da grade do driver da lâmpada do estroboscópio.

Esta ação despeja todo o 300 V no bulbo do estroboscópio iluminando-o intensamente, até que o C4 esteja totalmente descarregado para o próximo ciclo se repetir.