Зміст:
- Як влаштований світлодіодний світильник
- Джерело живлення для світлодіодного освітлення акваріума
- Блок живлення на мікросхемах перетворювачів напруги
- Конструкція світлодіодного освітлення акваріума
Давайте подивимося, як зробити світлодіодне освітлення акваріума своїми руками. Спочатку подивимося, чому саме це джерело обраний, а потім покажемо, що не завжди розумно платити в магазин за цей світильник, спеціально розроблений для рибок. Ви побачите, що саме світлодіоди є найкращим вирішенням цієї проблеми. І не тільки з-за економії. Приступимо.
Як влаштований світлодіодний світильник
Подивіться, з чого складається звичайний ліхтарик:
Конструкція ліхтарика
Принцип роботи представлений на електричній схемі:
- На колектор транзистора подається напруга живлення +3 В через запобіжник.
- Режим бази задається резистором номіналом близько 800 Ом.
- Світлодіоди в кількості 7 штук приєднані паралельно.
- Транзисторний ключ спрацьовує при перевищенні напругою його номіналу. У цьому випадку через резистор 800 Ом база відкривається, знижуючи опір p-n-переходу колектор-емітер.
- Транзисторний струм збільшується, закорачивая на себе все зайве і знімаючи з навантаження.
- При порівняно великому перевищення напругою його номіналу транзистор повністю переходить у відкритий стан, за рахунок чого струм різко зростає, і запобіжник в деякий момент згорає.
Таким чином, той, хто поставив батарейки іншого номіналу, нічим не ризикує. В результаті лише згорить запобіжник. А говорить це про те, що перед тим, як зробити світлодіодне освітлення, потрібно подумати про джерелі живлення. Згідно ПУЕ та деяким іншим документам (ДСТУ 50571.11) заборонено використовувати обладнання напругою понад 50 В змінного струму ближче 60 см від джерел води. Ми вважаємо, що акваріум входить у це визначення. Так, виробники випускають устаткування, але найчастіше воно працює від адаптера. В іншому випадку рибки, загалом-то, ризикують.
Блок як схемний мінус
З монтажу видно, що корпус є схемним мінусом. На плату він передається через металевий контакт, проходить всередині (уздовж батарейок) і стосується кільця, що йде по периметру (див. фото). Виходом буде використовувати низька напруга живлення. Не обов’язково використовувати саме 3 Ст. Давайте це обговоримо. (Див. також: Як зробити світлодіодний світильник своїми руками)
Джерело живлення для світлодіодного освітлення акваріума
Ми б рекомендували для цілей харчування світлодіодного освітлення акваріума застосовувати адаптери на 12 або 5 Ст. З тієї простої причини, що саме ці номінали простіше всього отримати. При цьому шнур, як правило, або довільної довжини, або як раз ті самі 0,6 метра, які нам і треба забезпечити. В цьому випадку можна використовувати:
Джерела живлення
Крім перерахованих варіантів існує ще безліч. Наприклад, можна штатно скористатися шинами блоками живлення персонального комп’ютера. Там є різні гілки. Це і 5 В, +12 і -12, а також 3,3 Ст. Крім того кожна рація має свій зарядник, а ламаються адаптери набагато рідше самого виробу. За рахунок цього можна знайти багато охочих (якщо знати, де шукати), хто може продати необхідне, причому, за відносно низькою ціною. Як і скрізь, в цьому плані править той, хто володіє інформацією.
Давайте подивимося, як можна зробити своє джерело. По-перше, для цього продаються спеціальні мікрочіпи перетворювачів. Причому конвертування йде в будь-яку сторону. Але найчастіше змінного струму утворюється постійний. Мало хто знає, але імпульсні блоки живлення фактично всередині себе містить мікросхему (інвертор), нарезающую спрямленное напруга (амплітудою до 700 В) імпульсами, які потім проходять трансформатор і згладжуються до потрібного рівня. За рахунок цього забезпечується гальванічна розв’язка по струму, а крім того формується необхідна потужність.
Блок живлення на мікросхемах перетворювачів напруги
У нашому випадку цього не потрібно, тому можна обійтися набагато більш простими засобами. Припустимо, наша схема взята (навіть дві) з офіційного керівництва по застосуванню мікросхем SR036 і SR037. Відмінність між ними в вихідному стабілізованому (регульованому) напрузі. У першому випадку це 3,3 В, а в другому 5 Ст. За всіма ознаками дані мікросхеми якраз і призначені для комп’ютерних блоків живлення. Не виключаємо, що десь і використовуються. Це видно за всіма ознаками. Наприклад, максимальне значення по входу становить 700 Ст. Це типове значення, яке виходить на електролітичних (полярних) конденсаторах після випрямляча (діодний міст).
Схеми до керівництва SR036 і SR037
Ми вважаємо, що не всі наші читачі ладнають з англійська, тому коротко пояснимо суть того, що відбувається на скріні. У першому випадку нам показаний джерело живлення для отримання напруги постійного струму 5 або 3,3 В залежності від застосовуваної мікросхеми, а також приблизно 18 не стабілізованого (з великим рівнем гармонік). Реалізується це все простим включенням згідно рекомендації. Не обов’язково знати, що таке MOSFET (МОП) транзистор. Головне, що він називається VN2460N8. Потім на спеціалізованих сайтах можна підібрати йому аналог, або ж замовити в магазині.
Ви побачите, що транзистор досить дорогий, наприклад, може йти по 50 рублів або близько того. Потрібен він для роботи? Так, він потрібен для роботи. Давайте подивимося, як діє мікросхема для перетворення напруги! Типові схеми ми вже навели, але що ховається всередині? З люб’язного дозволу виробника, ми взяли діаграму напруг і схему внутрішнього устрою мікросхеми SR036 (SR037: (Див. також: Ремонт світлодіодних світильників і люстр своїми руками)
- Компаратор.
На вході стоїть компаратор, причому вхідна напруга, що складається з колоколообразных імпульсів, подається на інверсний вхід. Це означає, що при перевищенні рівнем деякого порогового значення на виході з’явиться логічна одиниця, яка заборона транзистор VN2460N8. А до тих пір цей ключ відкрито, і через нього заряджається конденсатор на 220 мкФ. Можна, але від цього буде сильно залежати рівень пульсацій напруги +18 Ст. Компаратор бере опорне (reference) напруга у вигляді схемної землі, тобто нуля. Але поріг його знаходиться десь в області 20 Ст. Тому як тільки дзвін перевищує це значення, то транзистор закривається, а конденсатор починає розряджатися через стабілізатор (REGulator).
Схема і графік роботи
- Стабілітрон.
Для чого тут варто стабілітрон? Він двуханодный і працює в обох напрямках. Не забувайте, що потенціал підкладки весь час коливається десь в районі +18, а нам потрібно подати на затвор (gate) позитивний потенціал. Це наштовхує на думку, що логічний рівень одиниці компаратора мав би бути в районі 22 (судячи з вольт-амперній характеристиці транзистора). Тільки в цьому випадку може індукуватися канал n-типу. Ось для цього тут і варто двосторонній стабілітрон. Не написано, яка напруга він обмежує, але є всі підстави припускати, що це десь в районі 3,3 або 5 В залежно від типу мікросхеми. В результаті можна застосовувати компаратор зі звичайної логіки (ТТЛ тощо) зі стандартними рівнями напруг. Стабілітрон обмежує падіння напруги, обумовлене між витоком (source) і затвором наявністю конденсатора 220 мкФ. В результаті компаратор має лише трохи перевищити це значення, щоб падіння напруги зовсім змінив свій напрямок, що відкриє транзисторний ключ.
- Стабілізатор (REG)
Він видає напругу +5 Ст. Так само стабілізатор постійно підживлюється від конденсатора 220 мкФ, за рахунок чого на графіку V unreg постійно має від’ємний нахил. Саме звідси підживлюється основне стабілізовану напругу (+5 або +3,3 В).
Таким чином, транзистор і конденсатор є невід’ємною частиною схеми. Крім того після діодного моста напруга повинна бути колоколообразным. Не можна спрямлять його до кінця. В іншому випадку порушуються умови роботи компаратора. Ми впевнені, що світлодіодний прожектор, який працює від такого блоку живлення, буде відчувати себе просто чудово. Тому що стабільність гарантована. А далі вже потрібно вирішувати, застосовувати харчування +5 або +3,3 В. Вартість мікросхеми складає близько 4,5 доларів.
Ви можете запитати, навіщо нам все це. Пояснюємо. Не завжди виходить зробити світлодіодне підсвічування для акваріума з підручних засобів. Наприклад, USB світильник при живленні від адаптера легко виходить з ладу. Справа в тому, що зарядний пристрій має дещо більший номінал. А це значить, що потрібно жорстко прив’язуватися до використовуваного харчування. Навіть для персонального комп’ютера є порівняно великі допуски, які можуть привести до непрацездатності всієї системи. У нашому ж випадку гарантовано є певний номінал, а струм навантаження визначається за формулою:
P = Uвх х Uвх / 200 кОм + (16 – Uвих) х Івих.
Характеристики корпусу SO-8 slug
Пояснимо, як користуватися цією формулою. Тут під Uвх розуміється діюче значення випрямленої напруги, а Івих і є струм навантаження. При цьому під P розуміється розсіює потужність. Для корпусів MSOP-8 вона становить 300 мВт і 1,5 Вт для виконання в SO-8 slug (див. малюнок). В результаті робочі характеристики залежать не тільки від типорозміру мікросхеми, але і від напруги живлення (зі схеми видно, що годиться і 220, і 120 В, тобто рішення є універсальним для всіх країн і їх стандартів). Можна також поставити термореле (взяти з будь-якого пристрою чи купити). У нашому випадку температура не повинна перевищувати +150 градусів. Тут підійде захисне реле (типове на 135 градусів Цельсія) від більшості трансформаторів (у тому числі з домашніх кінотеатрів і відеоплеєрів).
Конструкція світлодіодного освітлення акваріума
Як бути в цьому випадку? Найпростіше облаштувати освітлення акваріума світлодіодною стрічкою. Досить нанести її зворотною стороною. Як? Для цього існує безліч клеїв. Зверніть увагу, що деякі світлодіодні стрічки бояться води, тому потрібно вміти читати маркування (див. попередні огляди). Коротенько, клас IP повинен бути якомога вище в цьому випадку. Але навіть при найгіршому розкладі постраждає тільки сама стрічка, тому напруга живлення не здатне завдати шкоди здоровій людині.
Світлодіодне освітлення для акваріума з рослинами абсолютно необхідно для утворення хлорофілу. Однак частота повинна бути ближче до денного світла. Комусь може здатися, що для кращого харчування потрібно освітлення акваріума світлодіодними лампами розмістити в товщі води, але це не зовсім так. Було б раціональніше оточити скло по периметру. Частота денного світла не так сильно поглинається склом, щоб вигадувати якісь особливі конструкції. Плюс в тому, що вся енергія може бути зосереджена в області потрібно. А саме, 430 нм для хлорофілу А і 470 нм для хлорофілу Ст.
Відповідні світлодіоди легко знайти у продажу. А які саме з них потрібні, можна дізнатися, почитавши літературу на предмет розміщених в акваріумі водоростей. У цьому випадку можна максимально ефективно живити свою рослинність. І навіть розрахунок світлодіодного освітлення для акваріума не знадобиться!