Потужна новорічна гірлянда з китайськими мізками
От і Новий рік скоро! На прилавках магазинів поруч з мандаринами, цукерками і шампанським з'являються ялинкові іграшки: різнокольорові кулі, мішура, всілякі прапорці, намиста і, звичайно ж, електричні гірлянди.
Звичайну гірлянду з різнокольорових лампочок, мабуть, і не купити. Зате різних мигалок, в основному китайського виробництва, просто не злічити. Мікроскопічні лампочки можуть розташовуватися на шматку картону або вплітаються в килим з проводів, яким можна прикрасити відразу ціле вікно.
Ялинкові гірлянди теж відрізняються великою різноманітністю, передусім зовнішнім оформленням, дизайном. Вартість подібних гірлянд невелика, як, власне, і потужність лампочок.
Більшість гірлянд мають маленьку пластмасову коробочку з однією кнопкою, шнуром з мережевою виделкою і проводами, що йдуть на гірлянди різнобарвних лампочок. Оформлення гірлянди може бути найрізноманітнішим.
Найпростіший і дешевий варіант складається з мікроскопічних лампочок, вставлених у термоусадочну трубку. На звороті пакувальної коробки написана інструкція по заміні лампочок і правила техніки безпеки, хоча запасних лампочок не додається. Саме такі гірлянди продаються в мережі магазинів «Все по 38», правда, останнім часом уже по сорок рублів.
Малюнок 1. Гірлянда за сорок рублів
Гірлянди іншого фасону мають на лампочках невеликі пластикові плафончікі, наприклад, у вигляді прозорих квіток з пелюстками. Але коробочка з кнопкою залишається тією ж самою, хоча ціна гірлянди доходить рублів до двохсот. Спробуємо відкрити коробочку, і подивитися, що ж там всередині.
Малюнок 2. Зовнішній вид контролера гірлянди з трьома тиристорами
У нижній частині рисунка показано два дроти, це як раз підключення пристрою до мережі. Тут же знаходиться кнопка, за допомогою якої перемикаються режими роботи. У верхній частині можна побачити три тиристора і дроти, що відходять до гірлянд.
В середині плати знаходиться мікроконтроллер безкорпусною мікросхемі, - така чорна крапля, встановлена на маленькій друкованій платі. Плата має контактні майданчики, з допомогою яких контролер упаюється в основну плату.
Скільки тиристорів на платі
До виходів мікроконтролера підключаються керуючі електроди тиристорів, які включають гірлянди лампочок. Мікроконтроллер має чотири виходи, але часто, замість чотирьох тиристорів на платі встановлено лише три, а в деяких випадках всього два.
Необхідний візуальний ефект досягається підключенням гірлянд і розташуванням лампочок: в одній гірлянді запаяні лампочки двох, а то й трьох кольорів. Як раз така плата і показана на малюнку 2.
Якщо подивитися на цю плату з боку друкарського монтажу, то можна побачити, що три тиристора запаяні, а під четвертий є отвори з залуженными контактними майданчиками, як показано на малюнку 3. У деяких випадках отвори навіть не просвердлені, мовляв, кому заманеться, просвердлить сам.
Малюнок 3. Плата контролера гірлянди. Вільне місце для тиристора
Тут слід помітити таку особливість: якщо вихід контролера нікуди не підключений, це зовсім не означає, що він неробочий. Програма у всіх контролерах прошита, мабуть, одна і та ж, всі виходи контролера задіяні.
У цьому легко переконатися з допомогою стрілочного тестера. Якщо поміряти постійна напруга на вільній нозі, то стрілка буде скакати, сіпатися і відхилятися разом з миготінням інших гірлянд. Досить просто запаяти в плату відсутній тиристор, і, будь ласка, отримуємо повноцінну чотириканальну гірлянду.
Тиристор можна взяти зі старої несправної плати (буває, що приходить в непридатність контролер) або за сорок карбованців придбати додаткову гірлянду і звідти витягти тиристор. Для доброго діла витрати вкрай незначні!
Принципова схема гірлянди
За друкованій платі нескладно скласти принципову схему. Існують два різновиди схем, що трохи відрізняються один від одного. Перший, найбільш досконалий варіант показаний на малюнку 4.
Малюнок 4. Контролер китайської гірлянди. Варіант 1
Харчування всієї схеми здійснюється через діодний міст VD1...VD4. Гірлянди харчуються пульсуючим напругою і включаються контролером через тиристори VS1...VS4. Резистор R1 і мікроконтролер DD1 утворюють дільник напруги, на виході якого виходить напруга 12В.
Конденсатор C1 згладжує пульсації випрямленої напруги. Через резистор R7 мережеве напруга подається на вхід контролера 1 для синхронізації схеми з частотою мережі 220В, що дозволяє здійснювати фазове керування тиристорами. Ця синхронізація дозволяє здійснювати плавне запалювання і згасання гірлянд. Саме такі плати можна зустріти в дорогих гірляндах.
Плата, показана на малюнку 3, зібрана за дещо спрощеною схемою, яка показана на рисунку 5.
Малюнок 5. Контролер китайської гірлянди. Варіант 2
Відразу кидається в очі, що тиристорів всього три штуки, а від випрямного моста залишився всього один діод. Також зникли резистори з керуючих електродів тиристорів. Але, в цілому, споживчі властивості залишилися тими ж, що і в попередній схемі, незважаючи на те, що лампочки загоряються тільки тоді, коли на верхньому проводі схеми присутній позитивний напівперіод мережевої напруги. Без випрямного мосту виходить однополупериодное випрямлення.
Цей варіант схемотехнічного рішення притаманний тим гірляндам, які «все по сорок». Ось, власне, і все, що можна сказати про схемотехніці китайських ялинкових гірлянд.
Як підключити потужні лампи
Потужність гірлянд невелика, лампочки просто мікроскопічні, крім домашньої ялинки навряд чи куди ще підійдуть. Але іноді потрібно підключити гірлянду з потужними лампами розжарювання, наприклад, для декоративного підсвічування фасадів будівель. Схема доопрацьованій гірлянди показана на малюнку 8
Недоліком схеми можна вважати необхідність додаткового джерела живлення 12В, а також переробку самої плати контролера: тиристори пропонується замінити транзисторами КТ3102.
Якщо не хочеться переробляти плату
Набагато простіше обійтися без переробки плати контролера. Все, що доведеться зробити, це виготовити чотири потужних вихідних ключа з оптрони розв'язками і приєднати їх замість малопотужних гірлянд. Схема силового ключа показана на малюнку 6.
Малюнок 6. Потужний силовий ключ з оптронів розв'язкою
Власне, схема типова, працює безвідмовно, ніяких підводних каменів в собі не містить. Як тільки засвічується світлодіод оптрона MOC3021, відкривається малопотужний оптронный тиристор і через висновки 4, 6 і резистор R1 з'єднуються керуючий електрод і анод симістора BTA16-600. Сімістор відкривається і включає навантаження, в даному випадку гірлянду.
Оптрон слід застосувати без вбудованої схеми CrossZero (детектор переходу мережевої напруги через нуль), наприклад, MOC3020, MOC3021, MOC3022, MOC3023. Якщо оптрон має вузол CrossZero, то схема ПРАЦЮВАТИ НЕ БУДЕ! Про це забувати не слід.
Сімістор BTA16-600 володіє наступними параметрами: прямий струм 16А, зворотне напруга 600В. При струмі 5А і напрузі 220В потужність навантаження вже цілий кіловат. Правда, буде потрібно встановити симистор на радіатор.
Металева підкладка ізольована від кристала, про що говорить буква А в маркуванні симістора. Це дає можливість встановлювати сімістори на радіатор без слюдяних прокладок і ізоляторів для гвинта. До речі, саме ці сімістори стоять у регуляторах потужності побутових пилососів, при цьому радіатор обдувається потоком повітря на виході пилососа.
Якщо потужність навантаження не більше 400Вт, то можна обійтися і без радіатора. Цокольовка симістора показана на рисунку 7.
Малюнок 7. Цокольовка симістора BTA16-600
Цей рисунок буде зовсім не зайвим при складанні схеми силового ключа. Всі чотири силових ключа, краще зібрати на загальній друкованій платі. Резистор R краще зібрати з двох резисторів потужністю 2Вт, що дозволить уникнути їх надмірного нагрівання. Максимальний струм вхідного світлодіода оптрона 50мА, тому струм у 20...30мА забезпечить довготривалу безвідмовну роботу.
Отже, будемо вважати, що силові ключі виготовлені, залишається тільки підключити їх згідно зі схемою, показаною на рисунку 8.
Малюнок 8. Підключення силових ключів до платі контролера
В цілому все зрозуміло і просто. Від контролера отпаиваются гірлянди, а замість них запаюються вхідні ланцюги силових ключів. При цьому не потрібно ніякого втручання в друкований монтаж контролера. Виняток становить тільки запаювання додаткового тиристора, за умови, що його вдасться знайти. Також доведеться кілька умощнить мережний шнур з вилкою, оскільки оригінальний має дуже маленьке розтин.
При правильному монтажі і справних деталях схема не потребує налаштування. Конструкція пристрою довільна, краще всього в металевому корпусі, відповідних розмірів, який буде виконувати роль радіатора для симісторів.
З метою забезпечення електробезпеки пристрій слід включати через автоматичний вимикач, або хоча б плавкий запобіжник.
