Самодельные фонари: Расчёты, схемы, модификации серийных.

#1
А еще ведь бывают фонари со стабилизатором тока! Вот они подороже! От 50уй и выше.
Самопальный стабилизатор тебе обойдется в 50 рублей, из которых 30 (1$) за мотороловскую микруху, остальное на мелочи.
 
#2
Помнится у меня в начале тоже было три пальца и старый налобник и три диода. Без всяких сопротивлений.
Эта конструкция работает.
Но через некоторое время у меня все таки пара диодиков сгорела.
Мне было их жалко. Я пошел и купил три резюка по 40копеек, теперь никаких проблем.

Также я могу ОБЬЕКТИВНО рекомендовать использование четрыех пальчиковых батареек.
Почему? Посмотрите картинку:

Это графики падения напряжения в алкалайновых батарейках при постоянной нагрузке.
По форме такого графика алкалайновые батарейки можно разделить на два типа: "мощные подороже" и "слабые подешевле".
Первые - это Duracell, Energizer, Philips, Varta. Цена на них - 15-25руб.
Подешевле (но и послабже) - Энерлюкс, Космос, Макселл, ценою в 10-13руб. Что характерно, некоторые дешевые батарейки могут работать в фонаре долше, чем дорогие, но свет будет более слабым.
Образец "дорогой" батарейки обозначен синим, "пожешевле" - зеленым.
Горизонтальные цветные полосы - это границы того диапазона в котором общее напряжение "связки" батареек будет 3.6-3.0V
График прерывается в том месте, где общее напряжение падает менее 3V, светодиоды в этот момент уже почти не светят.
Часть графика, где общее напряжение выше 3.6V имеет более яркий цвет. В это время диоды светят с максимальной яркостью (даже излишней)
Из графиков наглядно видно, что если использовать в трехбатареечном светодиоднике дешевые батарейки, то значительная часть их энергии не используется. Поэтому в Petzl Tikka лучше всего ставить именитые батарейки. Причем если вы не хотите переплачивать за рекламу Розовых Зайцев по телевизору - берите Philips или Varta.
Обратите внимание и на форму графика в области 3.6-3.0V для трех батареек. Вот именно так стремительно и падает яркость в тикке и ее клонах. Причем на солевых батарейках картина еще хуже - используется не более 30%(!) запасенной в них энергии.
В Tikka Plus для исправления данного эффекта применяется специальная схема, которая со своей работой справляется. Также очень выгодно использовать три акумулятора вместо трех батареек свет будет ровным, а КПД - максимальным.
Что же касается четырехбатареечной конструкции, то по графику видно, что большую часть времени на диоды подается излишнее напряжение. И это напряжение тратится не слишком эффективно, т.к. диоды светят при изначальных шести вольтах почти так же, как и при 3.6V. Потери достигают при этом до 15%.
За это мы получаем постоянный яркий свет, и более полное (15%-50%) "вычерпывание" энергии из батареек.
Кроме того, становится возможным использовать более дешевые батарейки (без потери времени горения), среди которых лучшими следует признать GP Ultra, за их стабильное внутреннее сопротивление. Также, практически без потерь можно использовать даже самые гадкие солевые батарейки, если других невозможно достать.
Так же хочется рпедостеречь от использования батареек ААА, при той же цене они содержат ВТРОЕ меньше энергии, чем АА. Их использование в Тикке - позор фирмы Пецл.
 
#3
Dimy4 написал(а):
Подожди-подожди, как это четыре батарейки лучше трёх? Ёмкость собранной из них батареи никак не меняется при добавлении ещё одного элемента, была она, например, 2 а\Ч, таковой и останется, добавь туда хоть десять банок. Номинал вольтажа питания диода, к примеру, 3.6-4.0 вольта, всё, что сверху - сгорает на резисторе (мы ведь не говорим о фонарях со стабилизатором тока?), так какой смысл лепить больше банок, если всё равно излишки тратятся на обогрев (да и то незаметный) окружающего воздуха?
Ты невнимательно читал. Что такое "емкость одного элемента, например 2 а\Ч"? Это величина весьма условная. Поэтому я не говорил, что емкость становится больше.
Реально можно говорить о времени, за которое элемент разрядится до 1 вольта или 0.7вольта или 0.5 вольта при определенной нагрузке.
Посмотри еще раз картинку:

Сверху и снизу емкость не меняется, это один и тот же график, но он просто раскрашен подругому.
Смысл в том, что когда три батарейки сядут до 3 Вольт, то каждая из них будет посажена до 1Вольта, а когда четрые батарейки садятся до тех же 3 Вольт, то каждая из них садится до 0.74 Вольта.
Ну так вот, многие недорогие батарейки до напряжения 1Вольт разряжаются за 1 час (условно), а до напряжения 0.75 - за 2 часа.
Вот где выигрыш.
А потери "на обогрев" у меня обозначены более ярким цветом. Можешь сам сравнить площадь(!) "потерь" и площадь "выигрыша" за счет добавочного времени.
На первых (подороже) батарейках эти площади равны(!), а вот на батарейках подешевле - "потери" намного меньше "выигрыша".

Dimy4 написал(а):
Хотя я честно говоря не понимаю, что удерживает людей от покупки самого обычного тестера?
Полностью сограсен! Самый простой цифровой мультиметр за 120 рублей позволит узнать много нужной информации.

Dimy4 написал(а):
Возвращаясь к теме: в принципе, на сборку из 3-х пальчиковых акумов гасящий резистор ставить не обязательно - номинальное напряжение сборки и составляет как раз те 3.6-3.8 вольта, нужные большинству диодов...
Эва! Резистор то нужен, не чтобы напряжение падать до нужного уровня! А чтобы ток ограничить до 20-40 миллиампер при имеющемя напряжении!
А там неважно, хоть 3.6вольта, хоть 12...

Вот хороший калькулятор.
Например при сопротивлении 150 Ом и 6 вольтах ток будет составлять 40ма, при 4 вольтах - 27ма, а при 3 Вольтах - 20ма.
Это если сопротивление вешать на каждый диод. На все четыре диода - сопротивление нужно вчетверо меньше.

Лучше конечно проверять рассчетный ток тестером, чтобы не ошибиться (есть ведь еще и сопротивление батареек и т.д.)
 
#4
Ну, у меня вообще хитрая система... 24 кристалла, из них 2 - Luxeon'овские с фирменной оптикой.(типа того что я тут говорил про 350 мА 200 КД, только чуть послабее - 200 мА 150 КД).
Эти два включаются отдельно, причем есть два режима - 8 мА и 200 мА на каждый.
Кроме них еще 4 штуки(запланировано 8, но пока не доехал до Юноны, чтобы купить) 10 мм обычных светодиодов с углом 8 градусов - это дальний свет. Имеются также два режима - 3 мА и 20 мА на каждый.
Еще есть 6 (запланировано 8) 5-мм белых и 12(потом будет 15) цветных(красных, зеленых и синих) светодиодов с широким лучом для ближнего света. (Если синтезировать белый свет путем смешения трех цветов, то получается больший КПД, потому что на белых диодах часть энергии теряется из-за использования люминофора, однако метод смешения хорош только как дополнительный, ибо синтезировать идеально белый свет таким образом сложно, а на фоне уже имеющегося чистого белого "неправильность" синтезированного белого почти незаметна, если не разглядывать структуру луча в проекции на белую стену.)

А так, на своих экспериментах я заметил: синий и желтый цвет создают основной контраст, зеленый придает ощущение яркости, а красный помогает различать цвета.
Поэтому, в светодиодном фонаре не будет лишним добавить по паре синих и зеленых светодиодов для контраста и яркости. А если охота более четко различать цвета - можно и красных.

В качестве выносного аккумулятора я пока не нашел ничего удобнее(при цене 130 рублей), чем аккум Casil 6В 3.3Ач. Он тонкий и относительно легкий, при этом довольно емкий и надежный.

Единственное, что не есть хорошо во всей моей конструкции - это КПД. Притом, что светодиоды работают от 3-3,5 В, а аккум дает 6 В, почти половина падает на резисторах... Надо делать какой-нить преобразователь...

2 Linker:
АКБ помощнее - загляни сюда - www.casil.ru - почти весь модельный ряд аккумуляторов есть на Юноне.

Довольно долго я не мог найти решения проблемы разъемов между аккумулятором и фонарем - ведь просовывать под одеждой весь аккумулятор или фонарь неудобно, удобнеепросунуть провод и подключить его. К тому же, если фонарь намертво соединен с аккумулятором проводом, то если провод за что-то зацепится, он может порваться. А так, он просто выдернет разъем. Первой идеей было использовать пластиковые RCA разъемы, однако они оказались дерьмовыми. Потом перешел на металлические, золотистые RCA'шки - оказалось, тоже дерьмо. Они просто не выдерживают большого тока - лепесток, к которому припаивается провод экрана, всего лишь поджат к контактному кольцу разъема, и при токе больше 0,5 А этот лепесток оттуда просто отгорает из-за плохого контакта.
Потом я придумал доработать эти разъемы - просверлить в его металлическом кожухе отверстие, в которое пропустить провод и припаять его снаружи к кожуху, после чего припаять кожух к самому разъему. Получилась довольно надежная конструкция.

Другая проблема была - выключатели. Любые выключатели уже после полудня ползания по пещерам загаживались песком, после чего переставали работать.
Решение этой проблемы было найдено случайно. Как-то на работе, в очередной раз включая точило, я вдруг обратил внимание на силиконовый колпачок на выключателе, который защищал его от пыли. Оказалось, на Юноне тоже можно достать такой колпачок, причем не только на большой, но и на маленький клавишный выключатель.
Но если на большие выключатели колпачки продаются уже с крепежноя рамкой, то на маленькие он просто надеваются, причем, держатся очень фигово. Пришлось выпиливать эту рамку самому и прижимать ею одновременно все 4 колпачка на всех 4 переключателях.
Результат - за почти двое суток ползания по пещерам в Саблино ни в один из 4 переключателей не попало ни одной песчинки.
 
#6
Re:[\>] Самодельные фонари: Расчёты, схемы, моди&#

alzebra1 написал(а):
- Хм.. У меня другие сведения о разрядных характеристиках аккумуляторов.
Из книжки:
- "щелочные элементы характеризуются большим перепадом напряжений
в процессе разряда. Столь значительный перепад делает неоправданным
их применение в сетях резервного питания, где требуется наиболее полное использование емкости батареи... Особенно сильное падение напряжения происходит в начале разряда... Кислотные свинцовые батареи подвержены
этому недостатку в гораздо меньшей степени, что является одной из причин
использования их в бортовых системах летательных аппаратов, несмотря на
большую относительную массу..."
Ага, в начале эксплуатации они действительно хороши. А как только пластины сульфатироваться начинают хоть немного, разрядная характеристика сильно портится. А сульфатироваться они при жестко-экстремальном режиме эксплуатации начинают довольно быстро. Меня на моей фаре долго доставало это плавное угасание при работе от свинца...
А на НиКаде она работает почти до конца на полную, а потом довольно быстро угасает.

alzebra1 написал(а):
  Почему же  КР142ЕН12  непригодна для батарей 4,8 вольт? Как я понял, эта схема начинает работать при излишке напряжения около 2 вольт. То есть, это сравнимо с нормальной резисторной цепочкой, рассчитанной на перепадя питания - только стабильность полная ?
Имеется dU=0.4...1.2 В, нестабильность Uпит~20%, напряжение батареи Uпит=4.8 В и рабочее напряжение светодиода Uсид=3.6 В

Для поедания всей схемой стабилизатора остается только 0.4 В. А у вашей КРЕНки dU= 2.5 В, да еще и по той схеме ей нужно 1.2 В для контроля, итого3.7 В, что ну никак, хоть зазипуй, не укладывается в 0.4 В. Поэтому КРЕНка тут не годится. А делать батарею на элемент-два больше только ради того чтобы сэкономить три рубля на нормальном стабилизаторе никто не будет.


alzebra1 написал(а):
  Вот и выходит, что ЕН12  берет на свои нужды не так уж много напряжения
(2 вольта вроде бы), зато стабилизирует ток светодиодов как гвоздем прибив.
Ей все равно - изменилось напряжение аккумулятора, изменились
от разогрева или холода свойства излучающих диодов - ток держится
строго стабильно, что и требуется для счастья и долгой службы светодиодам.
2 В - это в нашем случае очень много. 2 от 4.8 - это около 40%. 40% потерь энергии. Я уж молчу про то что оставшихся 2.8 В ни одного нормальному светодиоду не хватит даже для зажигания, не то чтобы для работы.
А идеально стабилизировать ток светодиодам не обязательно. Они отлично работают и на пониженном токе.
 
#7
ВНИМАНИЕ! БРАКОВАННЫЙ СВЕТ!!!
Неделю назад купил HEADDLIGHT в простор2000 на авиамоторной. БРАК!!!
ОПИСАНИЕ: круглый налобник, 12 диодов, под осн. стеклом "рога" красных светодиодов (режим мигания). Брак схемы контроллера. Разряжает батарейки в выключенном режиме за 8-10 часов. Сейчас над схемой бьюсь. IMHO придёться новую мутить. Как что получиться выложу здесь схему с платкой. Ну и тест закину.
 
#8
Николай написал(а):
не. я о бытовых аккумах :)
таких зверей не встречал. хотя соббсно говоря и не интересовался, для таких амперчасов я всеже больше свинец. всеравно что никель что свинец такой емкости вруках не потаскаешь, а если возить то вес не критичен, а свинец дешевше
Пока что я хожу на пяти КНП-20, мне их как раз на три дня хватает. Но для фотосвета, когда я его сделаю, понадобится нечто более емкое, способное кормить не меньше 5 часов 30-40 ватт светодиодов... А НЖ-45 и НК-60, которые у меня есть, для этого слишком громоздкие и тяжелые. Свинец не катит, и вот почему:
1. свинец херово работает на морозе(НК и НЖ на морозе работают лучше)
2. свинец можно считать надежным только до первых 3-4 глубоких разрядов, а этого иногда не избежать.(НК и НЖ всё пофигу)
3. плотность энергии у "гелевых" свинцовых аккумуляторов меньше чем даже у НК, а таскать "жидкие" негерметичные рискованно, серная кислота не шуточки.
4. свинцовые аккумуляторы больших емкостей делаются в околокубических формах, что крайне неудобно. (НК и НЖ банки плоские)


Теперь о погасании света и индикаторах.
1. индикатор должен быть не просто сдох/не сдох, а должен показывать разные степень разряда батарей, порядка 5-7 ступеней.
2. В нижней трети при переходе на следующую, более низкую, ступень индикации, должен подаваться звуковой или вибросигнал, также желательно чтобы он периодически подавался во время работы "на пределе", т.е. когда осталось совсем мало энергии.
3. Свет ни в коем случае не должен гаснуть резко. Это, как уже писал Madm, может привести к разной степени тяжести авариям. Свет должен иметь несколько режимов яркости и при остатке заряда около 30% автоматически принудительно переключаться на ступень яркости ниже, а при 10% заряда - переходить в эконом-режим. Или, просто начинать медленно терять яркость при разряде ниже 30%, но так чтобы его хватило еще часа на два.
4. Для НЕответственных случаев(фотосъемка, использование НЕ_под землей и т.п.), но когда позарез нужна полная яркость, можно сделать режим с резким отключением, но при использовании этого фонаря под землей в качестве ходового света использование этого режима недопустимо.

Николай, вы в курсе подземной ТБ?
...Основной фонарь должен быть достаточно надежным, чтобы при любых обстоятельствах на нем можно было выйти из системы. Погасание основного ходового фонаря на маршруте - это уже ЧП, даже если в нем просто сдохли батарейки...
...Но, вне зависимости от основного фонаря, у каждого члена группы должен быть достаточно надежный запасной фонарь и батарейки(лампочки) к нему и основному фонарю...

Диггеры, конечно, на эти пункты не всегда обращают внимание, ибо у них как правило маршруты всего по несколько часов. А вот маршруты спелеологов и спелестологов порой занимают несколько дней.
 
#9
Re: [\>] Самодельные фонари: Расчёты, схемы, модиф

Да, у меня жесткие требования к свету. И режим эксплуатации жесткий. И зависеть от света может очень многое, в том числе и то, выберусь я из очередной системы или останусь там навсегда. Поэтому я не могу доверять ненадежному источнику света, мне необходим надежный светильник, в котором я могу быть уверен на все 100%.

Я могу доверять только тем источникам света, которые сделал сам.

Вы бы доверили свою жизнь выложенной вами схеме?

TEMP не подлежит редактированию и стиранию
 
D

Dhaitya

Guest
#10
Устройство управления галогенной лампой.

Представлена схема устройства, позволяющего производить плавный запуск галогенной лампы и защиту свинцово-кислотного трёхэлементного аккумулятора от переразряда.



R1: 220k
R2: 1k
R3: 3M
R4: R5x10
R5: 15R-43R
диоды - любые кремниевые
Т1: 2SK3296, 55N03L, IRLZ44 и подобные с порогом ~2V.
C1: 10uF-33uF
ИМС: 1171СП20

Настройка сводится к подбору значения R5, при котором отключение будет происходить при желаемом напряжении. Рекомендуемый д/сульфатных батарей порог составляет 5В6.
При использовании мониторов на напряжения большие 2В - 1171СП24-СП47, возможно, потребуется исключить диоды D4, D5.
При использовании 1171СП54-СП58 устройство в настройке не нуждается, компоненты D4, D5, R5 заменяются перемычкой, R4 из схемы исключается.
 
D

Dhaitya

Guest
#13
полистал форум - вижу DJ Сварщик очень плодотворно проектирует "высокоэффективные источники питания".
Кто реализовывал в жизнь его идеи для светодиодов - поделитесь впечатлениями плз
Думаю, ваш вопрос повиснет в воздухе. Мне ничего не известно о попытках сборки по представленным схемам. Полагаю, просьба о схеме сменяется ужасом и удивлением от её кажущейся сложности после публикации схемы.
кофликт исчерпан,надеюсь
Хорошо.
а как ты проверяешь свои схемы? как измеряешь кпд?
Публикуемые схемы, как правило, - чистая теория. Они могут нести элементы, функционирование которых опробовано в конкретных устройствах, на основании чего сделаны соответствующие выводы.
Проверка схемы производится визуально. На основании отсутствия обнаруженных ошибок делается вывод о пригодности схемы к публикации.
Эффективность схемы определяется расчётом модели в Mathcad 2000 (лиц. вер.) или сравнением с силовыми частями аналогичных устройств. Уменьшение числа вариативов, увеличивает, таким образом, предсказуемость поведения проектируемого устройства.

На изображении приведён момент расчёта силового трансформатора д/индуктивной нагрузки 900W, 100kHz.
Не стоит заблуждаться - д/себя я изготовляю устройства, имеющие абсолютно иную схемотехнику.
ладно, критиковать схемку, что я выложил вы не хотите
А зачем её критиковать?
Схема имеет некоторую температурную нестабильность из-за ухода опорного напряжения: ~2mV/C, что решается введением терморезистора в цепь делителя, возможна пониженная динамическая характеристика из-за работы ОУ на емкостную нагрузку, что решается П-фильтром в цепи питания, по той же причине возможно самовозбуждение ОУ, вероятность чего можно уменьшить экранирующим слоем. Удачным решением следует отметить включение ПТ в линейном режиме.
 
Последнее редактирование модератором:
D

Dhaitya

Guest
#14
идею пропустить паралельно жилам провода тросик, считаюю недостаточной защитой: при определённых изгибах такой тросик "передаст" часть механической нагрузки самому жилам.
Верно. Если длина тросика будет равна длине провода. Предлагается у одного из концов тросика сделать С-образную петлю из провода, так на него никогда не передасться нагрузка. Провод должен быть длиннее тросика на 3-5см.
К тому же в таком случае провд практически не защищён от перетирания
Но и тросик может быть ламинирован или помещён в кембрик.
Считаю. что провод от фонаря к выносному блоку питания (пусть даже, если этот блок вынесен на затылок) следует делать из экранированого антенного провода, закрепив его таким образом, чтобы металическая экранирующая оплётка передавал механические нагрузки корпусу фары\блока питания\штекера\разьёма.
Медная оплётка. Менее прочно, чем тросик. Есть ещё многожильные провода с внешним бронированием из медных лужёных или, иногда, стальных жил. Не помню название.
 
#15
берите микрофонный провод и не парьтесь
уже 11 месяц хожу и еще даже следов перетирания нет
к томуже на холоде провод остается мягким :)
 
#16
DIMETICON написал(а):
берите микрофонный провод и не парьтесь
уже 11 месяц хожу и еще даже следов перетирания нет
к томуже на холоде провод остается мягким :)
Во-во это его родные условия - холод и перегибы. Ты используешь кабель с одной или двумя центральными жилами?
 
D

Dhaitya

Guest
#17
берите микрофонный провод и не парьтесь
Прекрасная мысль. Это объясняет, почему в промышленности в последнее время стальные тросы стали заменять микрофонными кабелями.
Дайте сравнительную оценку разрывной нагрузки д/стального тросика 2.5 мм и микрофонного кабеля LUXMANN 5мм.
Во-во это его родные условия - холод и перегибы.
Микрофонный кабель д/арктического применения...
 
#18
Нет, просто они спроектированы для использования и вне помещений - концерты на открытой сцене, например. У некоторых в спецификациях указано -40 в качестве нижней температурной границы.
 
#19
DJ Сварщик написал(а):
Прекрасная мысль. Это объясняет, почему в промышленности в последнее время стальные тросы стали заменять микрофонными кабелями.
Дайте сравнительную оценку разрывной нагрузки д/стального тросика 2.5 мм и микрофонного кабеля LUXMANN 5мм.
Микрофонный кабель д/арктического применения...
тросик увеличивает жесткость конструкции я ношу аккумулятор на поясе и весит он около 2кг если провод будет жестким
в трудных условиях и замкнутых пространствах
(особенно когда лезешь в ствол например где вентилятор на всос работает и температура эдак -10 создается очень неприятное ощущение ::))
если уж и усиливать прочность провода то я предпочел бы искать легкие и гибкие материалы из органики
а не стальной трос ::)
 
D

Dhaitya

Guest
#20
тросик увеличивает жесткость конструкции я ношу аккумулятор на поясе и весит он около 2кг если провод будет жестким
У нас разные тросики. У меня - от цветного КА, из нержавеющей стали. Имеет гибкость провода МГТФ равного с ним диаметра, - 1.5мм.
если уж и усиливать прочность провода то я предпочел бы искать легкие и гибкие материалы из органики а не стальной трос
Вы можете дать рекомендации? Лини от РПО?
 
Сверху