Neoninės lempos - darbo ir taikymo grandinės

Neoninė lempa yra šviečianti lempa, sudaryta iš stiklinio gaubto, pritvirtinta atskirų elektrodų pora ir turinti inertinių dujų (neono arba argono). Pagrindinė neoninės lempos paskirtis yra indikatorinės lempos arba bandomosios lempos.

Maitinant žemą įtampą, varža tarp elektrodų yra tokia didelė, kad neonas praktiškai elgiasi kaip atvira grandinė.

Tačiau, kai įtampa didinama palaipsniui, tam tikru konkrečiu lygiu, kai neoninio stiklo viduje esančios inertinės dujos pradeda jonizuotis ir yra ypač laidžios.

Dėl to dujos pradeda gaminti spindulinį apšvietimą iš neigiamo elektrodo.

Jei inertinės dujos būna neoninės, apšvietimas yra oranžinės spalvos. Argono dujoms, kurios nėra labai paplitusios, skleidžiama šviesa yra mėlyna.

Kaip veikia neoninė lempa

Neoninės lempos darbinę charakteristiką galima pamatyti 10-1 paveiksle.

Įtampos lygis, sukeliantis švytėjimo efektą neoninėje lemputėje, vadinamas pradine gedimo įtampa.

Kai tik pasiekiamas šis suskirstymo lygis, lemputė įjungiama į „šaudymo“ (švytėjimo) režimą, o įtampos kritimas neoniniuose gnybtuose išlieka praktiškai fiksuotas, neatsižvelgiant į tai, ar grandinėje padidėjo srovė.

Be to, didėjant maitinimo srovei lemputės viduje švytinti sekcija didėja, kol taškas, kuriame visas neigiamo elektrodo plotas bus užpildytas švytėjimu.

Bet koks papildomas srovės padidėjimas gali neoną paversti lankine situacija, kai švytėjimo apšvietimas virsta mėlynai baltos spalvos šviesa virš neigiamo elektrodo ir pradeda greitai degraduoti lempą.

Taigi, norėdami efektyviai apšviesti neoninę lempą, turite turėti pakankamai įtampos, kad lempa galėtų „užsidegti“, o tada grandinėje turi būti pakankamai daug varžų, kad būtų galima apriboti srovę iki tokio lygio, kuris garantuotų, kad lempa išlieka veikianti tipiškoje šviečiančioje dalyje.

Kadangi neoninis pasipriešinimas yra labai mažas netrukus po to, kai jis yra iššautas, jam reikia serijinio rezistoriaus, turinčio vieną iš jo tiekimo linijų, vadinamą balastiniu rezistoriumi.

Neono skilimo įtampa

Paprastai neoninės lempos įjungimo arba gedimo įtampa gali būti maždaug nuo 60 iki 100 voltų (arba kartais net didesnė). Nuolatinės srovės reitingas yra gana minimalus, paprastai nuo 0,1 iki 10 miliamperų.

Nuosekliojo rezistoriaus vertė nustatoma pagal įėjimo įtampą, prie kurios gali būti pritvirtintas neonas.

Kalbant apie neonines lempas, valdomas naudojant 220 voltų (tinklo) maitinimo šaltinį, 220 k rezistorius paprastai yra gera vertė.

Kalbant apie daugelį komercinių neoninių lempučių, rezistorius galbūt galėtų būti įtrauktas į konstrukcijos korpusą.

Nepateikus tikslios informacijos, gali būti manoma, kad neoninė lempa gali tiesiog neturėti jokio pasipriešinimo, kol ji šviečia, tačiau jos gnybtuose gali sumažėti apie 80 voltų.

Kaip apskaičiuoti neoninį rezistorių

Tinkamą neoninio balastinio rezistoriaus vertę būtų galima nustatyti atsižvelgiant į šį etaloną, kuris yra svarbus tiksliajai maitinimo įtampai, ir, kaip pavyzdį, laikant „saugią“, maždaug 0,2 miliamperio, srovę.

220 voltų maitinimo atveju rezistorius gali prarasti 250–80 = 170 voltų. Srovės rezistoriaus ir neoninės lemputės srovė bus 0,2 mA. Todėl galime naudoti šią Ohmo dėsnio formulę, kad apskaičiuotume tinkamą neono serijos rezistorių:

R = V / I = 170 / 0,0002 = 850 000 omų arba 850 k

Tai rezistoriaus vertė būtų saugu su dauguma komercinių neoninių lempų. Kai neoninis švytėjimas nėra gana akinantis, balasto rezistoriaus vertę galima sumažinti, kad lempa būtų aukštesnė tipiškame švytėjimo diapazone.

Be to, atsparumas jokiu būdu neturi būti per daug sumažintas, dėl to visas neigiamas elektrodas gali būti apsemtas karšto švytėjimo, nes tai gali reikšti, kad lempa dabar yra užtvindyta ir artėja prie lankinio režimo.

Dar viena problema, susijusi su neoninio švytėjimo galia, yra ta, kad paprastai ji gali atrodyti daug blizganti aplinkos šviesoje, palyginti su tamsoje.

Tiesą sakant, esant visiškam tamsumui, apšvietimas gali būti nenuoseklus ir (arba) reikalauti padidinti sugedimo įtampą, kad įjungtų lempą.

Kai kurie neonai turi mažą užuominą radioaktyviųjų dujų, sumaišytų su inertinėmis dujomis, kad paskatintų jonizaciją, tokiu atveju tokio pobūdžio poveikis gali būti nematomas.

Paprastos neoninės lemputės grandinės

Minėtoje diskusijoje mes išsamiai supratome šios lempos veikimą ir savybes. Dabar mes smagiai praleisime laiką su šiais prietaisais ir sužinosime, kaip sukurti paprastas neoninių lempų grandines, skirtas naudoti įvairiose dekoratyvinėse šviesos efektų programose.

Neoninė lempa kaip nuolatinės įtampos šaltinis

Dėl neoninės lempos pastovios įtampos savybių standartinėmis apšvietimo sąlygomis ji gali būti naudojama kaip įtampą stabilizuojantis įrenginys.

Todėl aukščiau pateiktoje grandinėje iš kiekvienos lempos pusės ištraukta išvestis gali veikti kaip nuolatinės įtampos pradžia, su sąlyga, kad neonas ir toliau dirbs tipiškame švytinčiame regione.

Tada ši įtampa būtų identiška minimaliai lempos gedimo įtampai.

Neoninės lempos posūkių grandinė

Naudojant neoninę lempą kaip šviesos žibintuvėlį relaksacinio osciliatoriaus grandinėje, galima pamatyti žemiau esančiame paveikslėlyje.

Tai apima rezistorių (R) ir kondensatorių (C), nuosekliai pritvirtintus prie nuolatinės įtampos maitinimo įtampos. Neoninė lempa pritvirtinta lygiagrečiai su kondensatoriumi. Šis neonas yra naudojamas kaip vizualus indikatorius, rodantis grandinės veikimą.

Lempa beveik veikia kaip atvira grandinė, kol pasiekiama jos įtampa, kai ji akimirksniu perjungia srovę kaip mažos vertės rezistorius ir pradeda švytėti.

Todėl šio srovės šaltinio įtampa turi būti didesnė nei neono skilimo įtampa.

Įjungus šią grandinę, kondensatorius pradeda kaupti krūvį, kurio greitį nustato rezistoriaus / kondensatoriaus RC laiko konstanta. Neoninė lemputė gauna įtampą, lygiavertę krūviui, susidariusiam per kondensatoriaus gnybtus.

Kai tik ši įtampa pasiekia lempos skilimo įtampą, ji įsijungia ir priverčia kondensatorių išsikrauti per neoninės lemputės viduje esančias dujas, todėl neonas šviečia.

Kai kondensatorius visiškai išsikrauna, jis slopina bet kokią tolesnę srovę, einančią pro lempą, ir vėl išsijungia, kol kondensatorius surenka kitą lygio įkrovą, lygų neono šaudymo įtampai, ir ciklas dabar kartojasi.

Paprasčiau tariant, neoninė lempa dabar vis mirksi arba mirksi tokiu dažniu, kurį nustato laiko konstanta komponentų R ir C vertės.

Relaksacinis osciliatorius

Šios konstrukcijos modifikacija nurodyta pirmiau pateiktoje diagramoje, naudojant įtampos įvesties šaltinį 1 megohmo potenciometrą, veikiantį kaip balastinis rezistorius, ir porą 45 voltų arba keturių 22,5 voltų sausų baterijų.

Potenciometras yra tiksliai sureguliuotas, kol lemputė užsidega. Tada puodas pasukamas priešinga kryptimi, kol neoninis švytėjimas tik išnyks.

Leidžiant potenciometrui būti šioje padėtyje, neonas turi pradėti mirksėti skirtingais mirksėjimo dažniais, nustatytais pagal pasirinkto kondensatoriaus vertę.

Atsižvelgiant į R ir C reikšmes diagramoje, grandinės laiko konstanta gali būti įvertinta taip:

T = 5 (megohmai) x 0,1 (mikrofaradai) = 0,5 sekundės.

Tai nėra tikrasis neoninės lempos mirksėjimo dažnis. Gali prireikti kelių laiko konstantų (arba mažiau) laikotarpio, kad kondensatoriaus įtampa susikauptų iki neono šaudymo įtampos.

Tai gali būti didesnė, jei įjungimo įtampa viršija 63% maitinimo įtampos, ir gali būti mažesnė, jei neono šaudymo įtampos specifikacija yra mažesnė nei 63% maitinimo įtampos.

Be to, tai reiškia, kad mirksėjimo dažnis gali būti pakeistas keičiant R arba C komponentų vertes, galbūt pakeičiant įvairias reikšmes, parengtas siekiant suteikti alternatyvią laiko konstantą, arba naudojant lygiagrečiai pritvirtintą rezistorių ar kondensatorių.

Pavyzdžiui, prijungus identišką rezistorių lygiagrečiai su R, greičiausiai mirksėjimo greitis padidėtų du kartus daugiau (nes lygiagrečiai pridedant panašius rezistorius, bendras pasipriešinimas sumažėja iki pusės).

Pritvirtinus identiškos vertės kondensatorių lygiagrečiai esamam C, greičiausiai mirksėjimo greitis taps 50% lėtesnis. Šis grandinės tipas vadinamas a relaksacinis osciliatorius .

Atsitiktinis daugybinis neoninis žibintuvėlis

R pakeitimas kintamu rezistoriumi galėtų padėti sureguliuoti bet kokį norimą mirksėjimo greitį. Tai taip pat galėtų būti dar labiau patobulinta kaip naujumo šviesos sistema, pritvirtinant kondensatoriaus neoninių grandinių masyvą, kurių kiekviena turi savo neoninę lempą kaskadoje, kaip parodyta žemiau.

Kiekvienas iš šių RC tinklų įgalins unikalią laiko konstantą. Tai gali sukelti atsitiktinį neono mirksėjimą visoje grandinėje.

Neoninių lempų tonų generatorius

Kitas neoninės lempos, kaip osciliatoriaus, variantas gali būti relaksacinio osciliatoriaus grandinė, parodyta toliau pateiktame paveikslėlyje.

Tai gali būti tikra signalo generatoriaus grandinė, kurios išvesties būtų galima klausytis per ausines ar galbūt mažą garsiakalbį, tinkamai sureguliuojant kintamo tono potenciometrą.

Neoninės blykstės galėtų būti suprojektuotos veikti atsitiktinai arba nuosekliai. Nuoseklios mirksinčios grandinės pavaizduota 10-6 pav.

Jei reikia, į šią grandinę gali būti įtraukti papildomi etapai, naudojant C3 jungtį iki pat paskutinio etapo.

Astabilus neoninių lempų posūkis

Galiausiai, 10-7 paveiksluose pavaizduota astabri multivibratoriaus grandinė, kurioje naudojama neoninių lempų pora.

Šie neonai mirksės arba mirksi įjungiami / išjungiami R1 ir R2 (kurių vertės turi būti vienodos) ir C1 nustatytu dažniu.

Kaip pagrindines instrukcijas apie mirksėjimo laiką, padidinus balastinio rezistoriaus vertę arba kondensatoriaus vertę relaksacijos osciliatoriaus grandinėje, galima sumažinti mirksėjimo greitį arba mirksėjimo dažnį ir atvirkščiai.

Tačiau norint apsaugoti tipinės neoninės lempos tarnavimo laiką, naudojama balastinio rezistoriaus vertė neturi būti mažesnė nei apytiksliai 100 k, o geriausius labai paprastų relaksacinių osciliatorių grandinių rezultatus dažnai galima pasiekti išlaikant kondensatoriaus vertę žemiau 1 mikrofarado.