Osvětlení vozidel
<small>Z ZababaWiki</small>
Obsah |
Žárovky
Druhy:
- s paticí
- bez patice
Vlastnosti:
- + přirozená barva světla
- - velká spotřeba
- - z toho vyplývající oteplení
- - při analogovém provozu se mění intenzita světla v závislosti na rychlosti ve velkém rozsahu
- - rozměry (varianta s paticí)
Schéma se žárovkami a diodami pro změnu osvětlení podle směru jízdy
Digitální provoz
Pozor na různé napětí žárovek pro analogový a digitální provoz
LED - světlo emitující diody
Vlastnosti:
- + svítí při nízkém napětí
- + při analogovém provozu se stabilizátorem (proudu) mohou svítit dostatečně i při nízkých rychlostech, v případě pulzního zdroje po doplnění přiměřeně velkým kondenzátorem se intenzita osvětlení moc nemění
- + malé rozměry (průměry u kulatých provedení, velmi malé rozměry u SMD provedení)
- + různé tvary
- + různý tvar vyzařovaného světla (bodový/rozptylný)
- + velmi malé oteplení
- - musí mít v sérii odpor na omezení proudu nebo zdroj konstantního proudu
- - svítí pouze v jedné polaritě napětí
- - nelze je provozovat s obrácenou polaritou, je nutné předřadit obyčejnou diodu
- - nepřirozená barva světla - obyčejná žlutá je moc žlutá, bílá se hodí pouze pro moderní lokomotivy
- - diody s různou barvou se nedají řadit paralelně - mají různá prahová napětí
Proud diodou:
- provedení "normální" - potřebují cca 10-20 mA pro svícení
- provedení "vysocesvítivé" - potřebují 1-2 mA pro svícení
- nejlepší je ověřit si parametry LED podle katalogu
Barva světla:
- červená, oranžová, žlutá, zelená, modrá, bílá,
- diody s různou barvou světla a podobným proudem lze bez problémů řadit do série - zvyšuje se ale napětí potřebné k rozsvícení diod (to je vada týkající se ale pouze analogového provozu při nízké rychlosti)
- pozor - diody s různou barvou světla nelze ! řadit paralelně - každá dioda má jiné prahové napětí pro rozsvícení a tak bude svítit pouze ta s nejnižším prahovým napětím
Základní schéma s diodou (pro výpočet)
Zapojení obsahuje LED, odpor pro omezení proudu a ochrannou diodu proti přeplování
Velikost odporu vypočítáme:
R = (U - Uled - Ud) / I
kde
- R je vypočítaná velikost odporu
- U je maximální napájecí napětí
- Uled je úbytek napětí na LED (1,8 - 3,6 V podle typu a barvy světla)
- Ud je úbytek napětí na ochranné diodě (0,7 - 0,8 V)
Ztrátový výkon na odporu vypočítáme:
P = (U - Uled - Ud) * I
Na tento výkon musí být odpor dimenzován.
Základní zapojení osvětlení vozidel
Schéma s diodami pro změnu osvětlení podle směru jízdy
Schéma s můstkovým usměrňovačem pro osvětlení vozů nezávislé na směru jízdy
Připojení kondenzátoru způsobí omezení blikání při krátkodobé ztrátě kontaktu mezi kolem a kolejí. V případě analogového provozu a pulzního zdroje je možné dosáhnout osvětlení vozidel při minimálním nastavení regulátoru rychlosti (motor se ještě nezačne točit ale vozidla svítí).
Schéma se zdrojem proudu na stabilizaci intenzity světla
Nevýhodou předchozích zapojení jsou velké změny proudu LED při změnách napájecího napětí. Následující zapojení tento problém řeší pomocí stabilizátoru proudu.
Varianta se dvěma bipolárními tranzistory
klasické zapojení stabilizátoru proudu.
Proud LED je dán přibližně vztahem:
I = Ube / R1
kde
- I je proud diodou
- Ube je otevírací napětí tranzistoru Q2 (0,7 - 0,8 V)
- R1 snímací odpor
Varianta s jedním tranzistorem J-FET
Zapojení využívá vlastností tranzistoru J-FET, který se chová jako zdroj proudu. Velikost proudu je určena typem tranzistoru. V tomto případě platí pro BF256A proud 3 - 7 mA, pro BF256B proud 6 - 13 mA a pro BF256C proud 11 - 18 mA.
Varianta s integrovaným zdrojem proudu
V současné době asi nejdokonalejší a jednoduché zapojení s použitím integrovaného zdroje proudu. Obvod LM334Z je tzv. programovatelný zdroj proudu, který funguje již od napětí 1 V. Proud je závislý na odporu R a teplotě. Podle datasheetu přibližně platí pro R = 680 ohmů proud 0,1 mA, pro 68 ohmů proud 1 mA, pro 14 ohmů proud 5 mA, pro 6,8 ohmu proud 10 mA, pro 4,7 ohmu proud 15 mA.
Varianta se zdrojem proudu v můstku
Jako zdroj proudu lze samozřejmě použít i LM334Z.
Digitální provoz
Pro klasické napájení je lépe LED (stejné barvy) zapojovat paralelně, osvětlení svítí při nižším napětí.
Pro digitální provoz je možné zapojovat několik LED do série se zdrojem proudu - napětí pro ně není závislé na rychlosti vozidla a ušetří se jednak potřebný proud pro svícení např. pouze 10 mA místo 40 mA v porovnání s paralelním řazením 4 stejných diod a také se dosáhne nižšího oteplení (ztrátového výkonu) odporů nebo zdroje proudu
Parametry součástek
Parametry součástek si lze ověřit např. na adrese http://www.datasheetcatalog.net
