Как сделать самодельный анемометр (измеритель скорости ветра)

Как сделать самодельный анемометр (измеритель скорости ветра)

Дельта принтеры крайне требовательны к точности изготовления комплектующих (геометрия рамы, длины диагоналей, люфтам соединения диагоналей, эффектора и кареток) и всей геометрии принтера. Так же, если концевые выключатели (EndStop) расположены на разной высоте (или разный момент срабатывания в случае контактных концевиков), то высота по каждой из осей оказывается разная и мы получаем наклонную плоскость не совпадающая с плоскостью рабочего столика(стекла). Данные неточности могут быть исправлены либо механически (путем регулировки концевых выключателей по высоте), либо программно. Мы используем программный способ калибровки.
Далее будут рассмотрены основные настройки дельта принтера.
Для управления и настройки принтера мы используем программу Pronterface.
Калибровка принтера делится на три этапа:

1 Этап. Корректируем плоскость по трем точкам

Выставление в одну плоскость трех точек — A, B, C (расположенных рядом с тремя направляющими). По сути необходимо уточнить высоту от плоскости до концевых выключателей для каждой из осей.
Большинство (если не все) платы для управления трехмерным принтером (В нашем случае RAMPS 1.4) работают в декартовой системе координат, другими словами есть привод на оси: X, Y, Z.
В дельта принтере необходимо перейти от декартовых координат к полярным. Поэтому условимся, что подключенные к двигателям X, Y, Z соответствует осям A, B, C.(Против часовой стрелки начиная с любого двигателя, в нашем случае смотря на логотип слева — X-A, справа Y-B, дальний Z-C) Далее при слайсинге, печати и управлении принтером в ручном режиме, мы будем оперировать классической декартовой системой координат, электроника принтера сама будет пересчитывать данные в нужную ей систему. Это условность нам необходима для понятия принципа работы и непосредственной калибровки принтера.

Точки, по которым мы будем производить калибровку назовем аналогично (A, B, C) и позиция этих точек равна A= X-52 Y-30; B= X+52 Y-30; C= X0 Y60.

Алгоритм настройки:

  1. Подключаемся к принтеру. (В случае “крагозяб” в командной строке, необходимо сменить скорость COM порта. В нашем случае с 115200 на 250000 и переподключится)

    После чего мы увидим все настройки принтера.
  2. Обнуляем высоты осей X, Y, Z командой M666 x0 y0 z0.
    И сохраняем изменения командой M500. После каждого изменения настроек необходимо нажать home (или команда g28), для того что бы принтер знал откуда брать отсчет.
  3. Калибровка принтера производится “на горячую”, то есть должен быть включен подогрев стола (если имеется) и нагрев печатающей головки (HotEnd’а) (Стол 60град., сопло 185 град.) Так же нам понадобится щуп, желательно металлический, известных размеров. Для этих задач вполне подойдет шестигранный ключ (самый большой, в нашем случае 8мм, он предоставляется в комплекте с принтерами Prizm Pro и Prizm Mini)
  4. Опускаем печатающую головку на высоту (условно) 9мм (от стола, так, что бы сопло еле касалось нашего щупа, т.к. высота пока что не точно выставлена.) Команда: G1 Z9.
  5. Теперь приступаем непосредственно к настройке наших трех точек.
    Для удобства можно вместо g- команд создать в Pronterface четыре кнопки, для перемещения печатающей головки в точки A, B, C, 0-ноль.

  • Последовательно перемещаясь между тремя точками (созданными ранее кнопками или командами) выясняем какая из них находится ниже всего (визуально) и принимает эту ось за нулевую, относительно нее мы будем менять высоту остальных двух точек.
  • Предположим, что точка A у нас ниже остальных. Перемещаем головку в точку B(Y) и клавишами управления высотой в Pronterface опускаем сопло до касания с нашим щупом, считая величину, на которую мы опустили сопло (в лоб считаем количество нажатий на кнопки +1 и +0.1)
    Далее командой меняем параметры высоты оси Y: M666 Y <посчитанная величина>
    M666 Y0.75
    M500
    G28
  • Ту же операцию проделываем с оставшимися осями. После чего следует опять проверить высоту всех точек, может получится, что разброс высот после первой калибровки уменьшится, но высота все равно будет отличатся, при этом самая низкая точка может изменится. В этом случае повторяем пункты 6-7.
  • 2 Этап. Исправляем линзу

    После того как мы выставили три точки в одну плоскость необходимо произвести коррекцию высоты центральной точки. Из за особенности механики дельты при перемещении печатающей головки между крайними точками в центре она может пройти либо ниже либо выше нашей плоскости, тем самым мы получаем не плоскость а линзу, либо вогнутую либо выпуклую.

    Корректируется этот параметр т.н. дельта радиусом, который подбирается экспериментально.

    Калибровка:

    1. Отправляем головку на высоту щупа в любую из трех точек стола. Например G1 Z9 X-52 Y-30
    2. Сравниваем высоту центральной точки и высоту точек A,B,C. (Если высота точек A, B, C разная, необходимо вернутся к предыдущей калибровки.)
    3. Если высота центральной точки больше остальных, то линза выпуклая и необходимо увеличить значение дельта радиуса. Увеличивать или уменьшать желательно с шагом +-0,2мм, при необходимости уменьшить или увеличить шаг в зависимости от характера и величины искривления (подбирается экспериментально)
    4. Команды:
      G666 R67,7
      M500
      G28
    5. Подгоняем дельта радиус пока наша плоскость не выровняется
    3 Этап. Находим истинную высоту от сопла до столика

    Третьим этапом мы подгоняем высоту печати (от сопла до нижней плоскости — столика) Так как мы считали, что общая высота заведомо не правильная, необходимо ее откорректировать, после всех настроек высот осей. Можно пойти двумя путями решения данной проблемы:
    1 Способ:
    Подогнав вручную наше сопло под щуп, так что бы оно свободно под ним проходило, но при этом не было ощутимого люфта,

    • Командой M114 выводим на экран значение фактической высоты нашего HotEnd’а
    • Командой M666 L получаем полное значение высоты (Параметр H)
    • После чего вычитаем из полной высоты фактическую высоту.
    • Получившееся значение вычитаем из высоты щупа.

    Таким образом мы получаем величину недохода сопла до нижней плоскости, которое необходимо прибавить к полному значению высоты и и записать в память принтера командами:
    G666 H 235.2
    M500
    G28

    2 Способ:
    Второй способ прост как валенок. С “потолка”, “на глаз” прибавляем значение высоты (после каждого изменение не забываем “уходить” в home), добиваясь необходимого значения высоты, но есть шанс переборщить со значениями и ваше сопло с хрустом шмякнется об стекло.

    Как сделать авто калибровку для вашего принтера и что при этом авто калибрует принтер вы узнаете из следующих статей.

    Как сделать анемометр на базе Arduino

    Автор этой самоделки однажды столкнулся с вопросом, как можно определить, есть ли ветер в том месте, где он живет. Такой вопрос возник из-за того, что он хотел поставить ветряк для генерации электричества. С помощью этого хитроумного приспособления можно сделать замеры, как часто бывает ветер, с какой средней скоростью он дует и так далее. В качество основы для сбора и обработки информации лежит плата Arduino.

    Материалы и инструменты для изготовления анемометра:
    – кусок квадратной трубы;
    – болгарка;
    – сварка;
    – подшипник;
    – развертка;
    – гвозди;
    – краска;
    – светодиодиодно-фототранзисторный датчик (можно вытащить из принтера);
    – схема Arduino;
    – минимальный набор инструмента.

    Шаг первый. Изготавливаем датчик анемометра
    Для изготовления датчика нужно взять кусок квадратной трубы и затем в ней вырезать окошко, через него потом будет происходить установка начинки. Внутри этой трубы нужно приварить металлическую пластину, она будет выступать в качестве держателя подшипника. Потом приваривается еще одна пластина для фиксирования нижнего подшипника.

    Верх автор решил сделать в виде скатной крыше. Для этого берется четыре треугольника, сперва прихватывается сваркой, а затем хорошо проваривается.

    Далее заготовка зажимается в тиски и диаметром сверла на 0.5 мм меньше, чем диаметр подшипника в нижней крышке и середине сверлится отверстие. Оба они нужны для подшипников. Чтобы подшипники встали на места с натяжкой, размер отверстий подгоняется разверткой. После того как подшипники были установлены, в них был вставлен гвоздь 100-ка. В середине окошка на него надевается пластмассовая шайба с четырьмя прорезями. Снизу гвоздя была нарезана резьба и затем на эту ось была накручена крыльчатка.

    Шаг второй. Процесс изготовления крыльчатки
    Чтобы изготовить крыльчатку нужно взять гайку и приварить к ней электродом на 2мм три гвоздя. Концы гвоздей обрезаются, и на них нарезается резьба. Затем на концы надеваются половинки от мячика.

    В качестве держателя к корпусу был приварен шестигранный пруток из нержавеющей стали. А чтобы корпус не ржавел, он был покрыт белой эмалью.


    Чтобы датчик мог считывать информацию, нужна шайба с прорезями. Автор достал ее из старой шариковой компьютерной мышки. Когда прорезь проходит перед светодиодно-фототранзисторным датчиком, он посылает сигнал электронике.

    Что касается лопастей крыльчатки, то они сперва были изготовлены из теннисных мячиков. При таком размере лопастей крыльчатка заводится при ветре от 5 м/с. Чтобы сделать крыльчатку чувствительнее, были приобретены мячики диметром 55 мм, в таком случае крыльчатка начинает крутится уже при м/с. При этом измерение ведется до 22 м/с.

    Шаг третий. Электронная часть
    В качестве электронной схемы автор сперва использовал самодельную ЛУТ схему с добавлением зеленой макси из Китая. Но система не могла показывать скорость ветра в метрах/секунду. Она лишь отображала количество оборотов.




    На данный момент идет сборка схемы на Arduino. Принцип работы анемометра автора точно такой, как и компьютерной мышки. Нужно теперь лишь соединить две схемы.

    Было решено передать импульсы с фототранзистора на Arduino, при этом схема стала воспринимать такие сигналы как нажатия на кнопку. Чтобы получить скорость ветра, нужно просто посчитать, сколько идет нажатий на кнопку в течение определенного времени, скажем, в секунду. Однако не все так просто, чтобы перевести частоту вращения крыльчатки в скорость движения ветра м/с, требуется специальная формула. Ей автор с удовольствием делится.

    Делаем анемометр на Arduino для измерения скорости ветра

    Анемометром называют устройство, использующиеся в метеорологии для показания скорости и направления ветровых волн. Составляющие компоненты: чашечная верхушка, крепко прицепленная к оси прибора, соединяется с механизмом измерения. Когда воздушный поток проходит сквозь приспособление, чашечки или лопасти активизируются и начинают вращаться вокруг осевого столба.

    Конструируют метеорологический инструмент, учитывая, для какого конкретного действия он будет предназначен. Анемометр измеряет количество оборотных действий чашечек или лопастей вокруг осевого центра в определенное время, что обычно равняется расстоянию, после этого считается скорость ветровых потоков в средней величине.

    В другом случае лопасти или чашечки присоединяются к индукционному тахометру, заряженному электричеством. Здесь скорость ветровых потоков показывается сразу: не нужно дополнительно просчитывать другие величины и наблюдать за меняющейся скоростью.

    Вышеописанный прибор можно с легкостью сконструировать в домашних условиях. Статья ниже расскажет читателю, как сделать автоматический Arduino анемометр в домашних условиях.

    Шаг 1: Инструмент и периферия для изготовления анемометра на базе Arduino

    В таблице ниже перечислены все необходимые компоненты для конструирования и их особенности.

    Внутрь встроен контроллер, работа которого заключается в отсеивании помех. Следовательно, исходящий сигнал будет надежным и увеличенным по громкости. Через секунду с момента появления ветра датчик запиликает, и на сенсоре высветится показатель.

    Ардуино-платформа «разговаривает» с компьютером с помощью юсб-кабеля. Чтобы микропроцессор работал в автономном режиме, придется приобрести блок питания до 12 В. Однако питание для Ардуино-платформы, кроме юсб адаптера, может осуществляться с помощью батареи. Определение источника производится автоматическим образом.

    Норма для питания платы варьируется между 6 и 20 В. Следует учитывать, что если напряжение в электрической сети меньше 7 В, работа микропроцессора становится неустойчива: возникает перегрев, после чего на плате появляются повреждения. Поэтому не стоит верить указанной в инструкции норме питания и выбрать диапазон, начиная с 7 В.

    Встроенная в микропроцессор флеш-память равна 32 кБ. Однако 2 кБ потребуется для работы бутлоадера, с помощью которого осуществляется прошивка Ардуино с использованием компьютера и юсб-кабеля. Предназначение флеш памяти в таком случае – сохранение программ и надлежащих статических ресурсов.

    Шаг 2: Схема подключения

    После того, как все компоненты куплены или собраны, переходим к схеме подключения ардуино анемометра:

    1. Соединяем все вышеперечисленные компоненты выше между собой, используя при этом соединительные провода и клеммники. Питание пока не включаем.
    2. Записываем на флешку 7 поочередных мелодий, придумываем соответствующие названия.
    3. Флешку подключаем к МП3-модулю.
    4. Подаем в устройство питание.
    5. В разделе ниже приведен код программы, которую нужно перенести на Ардуино микропроцессор.
    6. Испытываем прибор в действии.

    Шаг 3: Программирование Arduino для считывания данных с анемометра

    Алгоритм кода для осуществления работы анемометра:

    Шаг 4: Дополнительные примеры

    Еще один вариант реализации этого устройства продемонстрировали коллеги из компании ForceTronics. Они сделали видео о том как происходил процесс создания анемометра:

    Скетч для микроконтроллера от этой компании ниже:

    На этом пока всё. Желаем вам хороших проектов! Любые пожелания и комментарии вы можете оставить в нашей группе ВКонтакте.

    Анемометры сделанные своими руками (для детей подготовительной группы)

    Лариса Наместникова
    Анемометры сделанные своими руками (для детей подготовительной группы)

    «Ложечный анемометр»

    Для опыта нужны : взрослый помощник; чайная ложка; отвертка; проволока; большой винт; лист фанеры размером примерно 20 на 25 см. ; несмываемый фломастер; линейка; гвозди или шурупы.

    1. Вверни винт в левый верхний угол фанеры на расстоянии примерно 2,5 см. от краев.

    2. Обмотай проволокой ручку ложки и винт, как на рисунке. Ложка должна свободна качаться на проволоке.

    3. С помощью линейки нарисуй на фанере шкалу и попроси взрослого укрепить анемометр на заборе или шесте.

    4. Чем выше отклоняется ложка, тем сильнее

    «Чашечный анемометр».

    Для опыта нужны: взрослый помощник; 2 деревянные планки длиной 35 см. и шириной 1,25 см. ; длинный гвоздь; деревянные бусины; 3 белые пластмассовые чашки; одна цветная пластмассовая чашка; линейка; клей для дерева; шест или забор, чтобы укрепить анемометр; молоток; часы.

    1. Анемометр-прибор для измерения скорости ветра. Склей две перекрещенные деревянные планки посередине. Попроси взрослого сделать отверстие, в которое можно вставить гвоздь с бусинами.

    2. Три белые чашки и одну цветную приклеить к концам планок так, чтобы все чашки были направлены а одну сторону.

    3. Попроси взрослого прибить анемометр к шесту так же, как флюгер.

    4. Для того чтобы измерить скорость ветра, тебе достаточно посчитать, сколько раз цветная чашка промелькнет мимо тебя за одну минуту.

    «Ориентация с компасом на местности».

    Географическое направления можно определить не только по солнцу, но и с помощью специального прибора.

    Познакомься с описанием этого прибора и найти его среди картинок.

    Прибор имеет циферблат с буквами-С, Ю, В, З, которые обозначают главные географические направления или стороны горизонта, и магнитную стрелку. Синий конец стрелки всегда показывает на север, а красная- на юг.

    Компас помогает геологам, путешественникам, морякам, туристам.

    Установи компас на плоскости (столе или стуле) неподвижно. Медленно вращай в любую сторону, пока синяя стрелка не совпадет с буквой «С». Посмотри туда, куда показывает стрелка. Это север. Встань к нему лицом. Сзади будет юг, справа –восток, слева- запад.

    Если ты научился с помощью компаса определять географическое направление в помещении, то попробуй заняться этим во дворе, на улице.

    Научи своих друзей пользоваться компасом.

    «Измерение температуры воздуха на улице».

    Воспитатель (обращает внимание детей на приборы).Приборов, с которыми работают гидрометеорологи, достаточно много. Вот один из них (берет в руки термометр для измерения температуры воздуха). Вам знаком этот прибор? Что он определяет? Как им пользоваться (Детям знаком такой термометр, они определяют температуру воздуха в групповой комнате и на улице.) Какая температура сейчас?

    «Красота зимы». Украшение группы своими руками с детьми подготовительной группы Зима — самое холодное время года, пора трескучих морозов и снежных метелей. Но для многих детей зима — это любимое время года. Ожидание.

    Помощники в работе с детьми, сделанные своими руками Доброго времени суток, уважаемые коллеги! Творчество, как известно, обладает целительной силой. Когда что-то мастеришь ты отдыхаешь, размышляешь,.

    Дидактические игры для детей младшего дошкольного возраста, сделанные своими руками из нестандартного материала Дидактические игры для детей младшего дошкольного возраста, сделанные своими руками из нестандартного материала Игра «Весёлые бусины».

    Дидактические игры, сделанные своими руками для развития сенсорики и мелкой моторики рук у детей первой младшей группы В первом полугодии мы в группе проводили родительское собрание. Одним из пунктов этого собрания было «Развитие мелкой моторики рук у детей.

    Кукла-кувадка своими руками для детей старшей группы Конструирование из ткани куклы Кувадки для детей старшей группы Тема: Изготовление из ткани куклы Кувадки. Цель: Познакомить детей с народным.

    Мастер-класс «Дидактические игрушки своими руками для детей второй младшей группы» Дидактическая игрушка «Цветок». Цель: Способствовать закреплению умения различать понятия большой – маленький, один – много, название.

    Мои куклы-обереги из ткани, сделанные своими руками Друзья, коллеги, сегодня хочу представить вам свою коллекцию кукол. Когда началось моё увлечение точно не скажу, как-то так понемногу, при.

    Оформление группы своими руками Для уголка природы изготовили календарь природы-облако из потолочных плит с набором карточек для изменения дня, месяца, природными явлениями,.

    Оформление в подготовительной группе и новогодние поделки своими руками совместно родителей и детей Новый год праздник, который ждут все. А для детей новый год – это настоящая сказка. Ведь в новогоднюю ночь все получают подарки и дарят.

    Сказочные персонажи сделанные своими руками из пней и брёвен Здравствуйте дорогие коллеги. В нашем детском саду “Лебедушка”, довольно большая территория, на которой много зелёных насаждений,но среди.

    Самостоятельное изготовление анемометра: подробная схема сборки, монтажа и подключения

    Дата публикации: 23 мая 2019

    • Основные виды и варианты использования анемометра
    • Чашечный анемометр своими руками: схема устройства
    • Схема подключения и настройки анемометра

    Определить на глаз точную скорость ветра не представляется возможным. Но в этом есть насущная необходимость, тем более что сегодня сила ветра успешно применяется в качестве альтернативного источника электрической энергии. Поэтому для получения точных данных о скорости ветра разработан и сконструирован специальный прибор – анемометр. В зависимости от используемых материалов и выполняемых функций различают несколько моделей анемометров, находящих широкое применение в быту, в лабораториях и на промышленных предприятиях.

    Основные виды и варианты использования анемометра

    Наиболее распространенные модели анемометра – это:

    • Ручная модель с крыльчаткой, или так называемый лопастной анемометр. Его принцип действия напоминает работу вентилятора, что дало устройству еще одно название – вентиляционный анемометр. Попадая на широкую площадь поверхности лопастей, воздушная масса меняет интенсивность их вращения и позволяет легко рассчитать скорость ветра. От крыльчатки с помощью зубчатого колесного устройства запускается счетный механизм, отмечающий количество оборотов лопастей за единицу времени. Остается только вычислить скорость, которая будет равна произведению длины окружности траектории лопастей и количества оборотов. В числе главного преимущества данной модели – возможность определить не только скорость, но и направление ветра. Область применения лопастного анемометра – измерение параметров воздушных потоков в системах вентиляции и трубопроводах.

    • Чашечный анемометр. Первая модель, сконструированная человеком для измерения скорости ветра. Лопасти устройства напоминают небольшие чашки, последовательно размещенные на концах металлической конструкции и направленные в одну сторону. Принцип работы чашечного анемометра аналогичен действию лопастной модели. Счетчик, «зашитый» в пластиковый корпус, точно определяет количество полных оборотов лопастей за единицу времени. Такой анемометр можно легко сделать своими руками.
    • Термоанемометр – выполняет сразу две функции: определяет скорость и температуру воздушных масс. Принцип работы базируется на законах акустики: прибор улавливает звук, определяет его скорость и рассчитывает скорость ветра, одновременно отмечая его температуру. Электронная «начинка» гарантирует точность измерений и оперативную корректировку данных по мере изменения интенсивности перемещения воздушных масс. Термоанемометр находит широкое применение в ходе лабораторных исследований и контрольных замеров микроклиматических условий на рабочем месте в крупных промышленных цехах.

    Принцип действия анемометров всех перечисленных моделей практически одинаков. Закрепленное на высоком шесте устройство поднимают как можно выше и устанавливают в направлении, позволяющем точно уловить движение воздушных масс. Механические анемометры контролируют по поверочному устройству, входящему в комплект поставки. На индукционных моделях показания, выраженные в метрах в секунду, отображаются на встроенном циферблате.

    Чашечный анемометр своими руками: схема устройства

    Для изготовления самодельного анемометра в домашних условиях понадобится старая модель видеомагнитофона. Его блок вращения головок станет основой будущей конструкции. Для этого с узла снимают лишние детали, чтобы получить в остатке только каркас с осью, блок подшипников и шайбу для крепления двигателя. Всего перечисленного вполне достаточно для замеров и расчета энергии ветра. Для дальнейшей работы потребуются домашние электроинструменты и немного терпения:

    • Во вращающейся части высверливаются отверстия диаметром 4мм, на которых будут устанавливаться чашки лопастей. Три отверстия на одной из них уже есть – это места креплений внутренних узлов в разобранном магнитофоне. По ним стоит ориентироваться, выбирая места для оставшихся девяти отверстий.
    • В отверстия вставляют болты типа М4 длиной 10мм. Надежно закрепить чашки и исключить их вращение на оси лопасти помогут резиновые шайбы, вырезанные из старой велосипедной камеры.
    • Теперь нужно взять 4 пластмассовые кружки для воды одного размера и просверлить в дне отверстие 4мм. Ручки чашек срезают «под корень».
    • Чашки крепят на оси, разворачивая их в одном направлении и фиксируя с помощью болтов и резиновых шайб. Полностью собранная конструкция должна легко вращаться под воздействием даже легкого ветра.

    Теперь можно собрать конструкцию полностью. Для этого:

    • На вращающуюся часть узла устанавливается и крепится магнит, еще один элемент старого велосипеда. Затем проводится балансировка узла вращения, чтобы исключить одновременное вращение шеста вместе с движущимися лопастями.
    • В качестве счетного датчика можно использовать снятый с велосипеда мини-компьютер. Его приклеивают к неподвижной части узла, закрыв магнит листом картона. Обязательно стоит проверить датчик тестером на быстроту срабатывания.
    • Остается подключить кабель и закрепить на неподвижной части устройства кусок металлического уголка для последующего монтажа конструкции.

    Схема подключения и настройки анемометра

    Для точной настройки самодельного анемометра потребуется стандартная модель устройства, изготовленная в заводских условиях. В ходе одновременно выполняемых замеров показания обоих приборов должны полностью совпадать. В случае если достать готовую модель устройства не представляется возможным, самодельный анемометр можно проверить в ходе движения автомобиля в условиях полного отсутствия ветра. Количество вращений лопастей должно соответствовать показаниям спидометра. Остается только рассчитать радиус колеса в мм и сделать соответствующий перерасчет по геометрическим размерам анемометра.

    После проверки точности измерения можно приступать к установке конструкции на крышу дома. Для этого понадобится достаточно высокий прочный шест, чтобы измеряемый поток воздушных масс не ограничивали расположенные рядом деревья и постройки. И для полного завершения работ остается только подключить электронную часть прибора. Теперь анемометр полностью готов выполнять свою основную функцию – фиксировать точную скорость ветра за окном.

    Энергосберегающие лампы. Принцип работы, устройство и ремонт своими руками

    Энергосберегающие лампы. Принцип работы, устройство и ремонт своими руками

    По принципу работы энергосберегающия лампа (ЭСЛ) аналогична светильнику с обычной люминисцентной лампой. Как и светильник сберегающая лампа состоит из пускорегулирующего устройства и люминисцентной лампы (колбы). Основное отличие ЭСЛ от обычной люминисцентной лампы в том, что ЭСЛ имеет встроенное электронное пускорегулирующее устройство.

    Колба по форме может быть различной формы (U-образной, спиральной и т.п.). Стенки колбы покрыты изнутри люминофором, а на концах трубки запаяны две спирали. Раскаляясь, спирали обеспечивают эмиссию электронов на их поверхности. Под действием высокого напряжения, приложенного между спиралями, в колбе возникает тлеющий разряд в парах ртути. При этом атомы ртути излучают ультрафиолетовое излучение. Под действием УФ люминофор на стенках колбы излучает видимый свет (люминисценция). Цвет свечения лампы зависит от химического состава люминофора.

    Далее будет рассмотрен пример ремонта лампы фирмы Uniel, которая изображена на рисунке 1.

    Рисунок 1 – Энергосберегающая лампа Uniel (32 Вт).

    В большинстве случаев для вскрытия корпуса необходимо аккуратно подковырнуть отверткой или ножом место стыковки двух частей корпуса, при этом стараясь не повредить плату и колбу. После вскрытия следует отмотать оголенные медные провода колбы от штырьков на плате. После чего можно измерить сопротивление спиралей, которое должно быть примерно 8-10 Ом в холодном состоянии. Если одна из спиралей оборвана, следует заменить колбу. Если другой колбы нет, то можно закоротить между собой штырьки на плате, к которым присоединялась данная спираль. Если нарушена герметичность колбы, то ремонту она не подлежит. Если спирали целы, то причина неисправности скорее всего в плате пускорегулирующего устройства. Плату можно взять от другой лампы, а можно попытаться отремонтировать.

    Схема 32-Ваттной лампы Uniel ESL-S12-32 срисована с платы и представлена на рисунке 2.

    Рисунок 2 – Схема энергосберегающей лампы Uniel

    Схема работает по принципу автогенератора. Положительная обратная связь организована трансформатором (на плате он не обозначен) на ферритовом кольце с тремя “цветными” обмотками. Генератор работает на резонансной частоте контура, образованного конденсаторами С4, C5, и индуктивностями резонансного дросселя и трансформатора обратной связи. Ток в этом контуре поддерживает накал спиралей, а напряжение, снимаемое с конденсатора C5 поддерживает тлеющий разряд в лампе.
    По такому принципу работает большинство ЭСЛ и схемы их плат похожи между собой. В зависимости от мощности лампы, варьируются номиналы элементов и размеры плат. В лампах меньшей мощности могут отсутствовать некоторые защитные цепочки. На рисунке 3 изображена плата электронного пускорегулирующего устройства ЭСЛ.

    Рисунок 3 – Плата энергосберегающей лампы Uniel

    На практике наиболее частыми неисправностями являются пробои транзисторов К1/К2. При этом перегорает предохранитель, обрываются резисторы R5/R6, и иногда обрываются резисторы в цепях баз R3/R4. Часто встречаются вздутые электролиты C2, при этом лампа может работать, но с мерцанием и светиться немного тусклее. Если при запуске слышен писк или звон и лампа не горит, дело может быть в обрыве одной из управляющих обмоток трансформатора ОС, либо одного из резисторов в базах. При пробоях ключей возможно, что будет пробит динистор DB3, генерации при этом не будет.

    Ремонт платы обычно заключается в следующем:

    • при пробое одного или двух транзисторов, заменить оба на аналогичные;
    • при обрывах резисторов R5/R6, заменить на аналогичные, либо заменить перемычками;
    • в случае обрывов резисторов R3/R4 в базах, заменить на резисторы тех же номиналов;
    • предохранитель заменить на аналогичный;
    • если вздут электролит C2, заменить на аналогичный, рассчитанный на напряжение 400В;
    • если пробит динистор DB3, следует заменить его на соответствующий.

    Не смотря на то, что рассмотрена одна лампа, методика ремонта применима к большинству энергосберегающих ламп (если, конечно, они не светодиодные), так как принцип работы у них одинаковый.

    На момент написания статьи, все лампы (около 8 шт.) рассмотренного типа после ремонта работают более года без замечаний.

    Устройство энергосберегающей лампы. Схема и ремонт.

    Схема и ремонт люминесцентных энергосберегающих ламп

    В настоящее время всё большее распространение получают так называемые люминесцентные энергосберегающие лампы. В отличие от обычных люминесцентных ламп с электромагнитным балластом, в энергосберегающих лампах с электронным балластом используется специальная схема.

    Благодаря этому такие лампы легко установить в патрон взамен обычной лампочки накаливания со стандартным цоколем E27 и E14. Именно о бытовых люминесцентных лампах с электронным балластом далее и пойдёт речь.

    Отличительные особенности люминесцентных ламп от обычных ламп накаливания.

    Люминесцентные лампы не зря называют энергосберегающими, так как их применение позволяет снизить энергопотребление на 20 – 25 % . Их спектр излучения более соответствует естественному дневному свету. В зависимости от состава применяемого люминофора можно изготавливать лампы с разным оттенком свечения, как более тёплых тонов, так и холодных. Следует отметить, что люминесцентные лампы более долговечны, чем лампы накаливания. Конечно, многое зависит от качества конструкции и технологии изготовления.

    Устройство компактной люминесцентной лампы (КЛЛ).

    Компактная люминесцентная лампа с электронным балластом (сокращённо КЛЛ) состоит из колбы, электронной платы и цоколя E27 (E14), с помощью которого она устанавливается в стандартном патроне.

    Внутри корпуса размещается круглая печатная плата, на которой собран высокочастотный преобразователь. Преобразователь при номинальной нагрузке имеет частоту 40 – 60 кГц . В результате того, что используется довольно высокая частота преобразования, устраняется “моргание”, свойственное люминесцентным лампам с электромагнитным балластом (на основе дросселя), которые работают на частоте электросети 50 Гц. Принципиальная схема КЛЛ показана на рисунке.

    По данной принципиальной схеме собираются в основном достаточно дешёвые модели, к примеру, выпускаемые под брендом Navigator и ERA. Если вы используете компактные люминесцентные лампы, то, скорее всего они собраны по приведённой схеме. Разброс указанных на схеме значений параметров резисторов и конденсаторов реально существует. Это связано с тем, что для ламп разной мощности применяются элементы с разными параметрами. В остальном схемотехника таких ламп мало чем отличается.

    Разберёмся подробнее в назначении радиоэлементов, показанных на схеме. На транзисторах VT1 и VT2 собран высокочастотный генератор. В качестве транзисторов VT1 и VT2 используются кремниевые высоковольтные n-p-n транзисторы серии MJE13003 в корпусе TO-126. Обычно на корпусе этих транзисторов указываются только цифровой индекс 13003 . Также могут применяться транзисторы MPSA42 в более миниатюрном корпусе формата TO-92 или аналогичные высоковольтные транзисторы.

    Миниатюрный симметричный динистор DB3 (VS1) служит для автозапуска преобразователя в момент подачи питания. Внешне динистор DB3 выглядит как миниатюрный диод. Схема автозапуска необходима, т.к преобразователь собран по схеме с обратной связью по току и поэтому сам не запускается. В маломощных лампах динистор может отсутствовать вообще.

    Диодный мост, выполненный на элементах VD1 – VD4 служит для выпрямления переменного тока. Электролитический конденсатор С2 сглаживает пульсации выпрямленного напряжения. Диодный мост и конденсатор С2 являются простейшим сетевым выпрямителем. С конденсатора C2 постоянное напряжение поступает на преобразователь. Диодный мост может выполняться как на отдельных элементах (4 диодах), либо может применяться диодная сборка.

    При своей работе преобразователь генерирует высокочастотные помехи, которые нежелательны. Конденсатор С1, дроссель (катушка индуктивности) L1 и резистор R1 препятствуют распространению высокочастотных помех по электросети. В некоторых лампах, видимо из экономии 🙂 вместо L1 устанавливают проволочную перемычку. Также, во многих моделях нет предохранителя FU1, который указан на схеме. В таких случаях, разрывной резистор R1 также играет роль простейшего предохранителя. В случае неисправности электронной схемы потребляемый ток превышает определённое значение, и резистор сгорает, разрывая цепь.

    Дроссель L2 обычно собран на Ш-образном ферритовом магнитопроводе и внешне выглядит как миниатюрный броневой трансформатор. На печатной плате этот дроссель занимает довольно внушительное пространство. Обмотка дросселя L2 содержит 200 – 400 витков провода диаметром 0,2 мм. Также на печатной плате можно найти трансформатор, который указан на схеме как T1. Трансформатор T1 собран на кольцевом магнитопроводе с наружным диаметром около 10 мм. На трансформаторе намотаны 3 обмотки монтажным или обмоточным проводом диаметром 0,3 – 0,4 мм. Число витков каждой обмотки колеблется от 2 – 3 до 6 – 10.

    Колба люминесцентной лампы имеет 4 вывода от 2 спиралей. Выводы спиралей подключаются к электронной плате методом холодной скрутки, т.е без пайки и прикручены на жёсткие проволочные штыри, которые впаяны в плату. В лампах малой мощности, имеющих малые габариты, выводы спиралей запаиваются непосредственно в электронную плату.

    Ремонт бытовых люминесцентных ламп с электронным балластом.

    Производители компактных люминесцентных ламп заявляют, что их ресурс в несколько раз больше, чем обычных ламп накаливания. Но, несмотря на это бытовые люминесцентные лампы с электронным балластом выходят из строя довольно часто.

    Связано это с тем, что в них применяются электронные компоненты, не рассчитанные на перегрузки. Также стоит отметить высокий процент бракованных изделий и невысокое качество изготовления. По сравнению с лампами накаливания стоимость люминесцентных довольно высока, поэтому ремонт таких ламп оправдан хотя бы в личных целях. Практика показывает, что причиной выхода из строя служит в основном неисправность электронной части (преобразователя). После несложного ремонта работоспособность КЛЛ полностью восстанавливается и это позволяет сократить денежные расходы.

    Перед тем, как начать рассказ о ремонте КЛЛ, затронем тему экологии и безопасности.

    Опасность люминесцентных ламп и рекомендации по использованию.

    Несмотря на свои положительные качества люминесцентные лампы вредны как для окружающей среды, так и для здоровья человека. Дело в том, что в колбе присутствуют пары ртути. Если её разбить, то опасные пары ртути попадут в окружающую среду и, возможно, в организм человека. Ртуть относят к веществам 1-ого класса опасности .

    При повреждении колбы необходимо покинуть на 15 – 20 минут помещение и сразу же провести принудительное проветривание комнаты. Необходимо внимательно относиться к эксплуатации любых люминесцентных ламп. Следует помнить, что соединения ртути, применяемые в энергосберегающих лампах опаснее обычной металлической ртути. Ртуть способна оставаться в организме человека и наносить вред здоровью .

    Кроме указанного недостатка необходимо отметить, что в спектре излучения люминесцентной лампы присутствует вредное ультрафиолетовое излучение. При длительном нахождении близко с включенной люминесцентной лампой возможно раздражение кожи, так как она чувствительна к ультрафиолету.

    Наличие в колбе высокотоксичных соединений ртути является главным мотивом экологов, которые призывают сократить производство люминесцентных ламп и переходить к более безопасным светодиодным.

    Разборка люминесцентной лампы с электронным балластом.

    Несмотря на простоту разборки компактной люминесцентной лампы, следует быть аккуратным и не допускать разбития колбы. Как уже говорилось, внутри колбы присутствуют пары ртути, опасные для здоровья. К сожалению, прочность стеклянных колб невысока и оставляет желать лучшего.

    Для того чтобы вскрыть корпус где размещена электронная схема преобразователя, необходимо острым предметом (узкой отвёрткой) разжать пластмассовую защёлку, которая скрепляет две пластмассовые части корпуса.

    Далее следует отсоединить выводы спиралей от основной электронной схемы. Делать это лучше узкими плоскогубцами подхватив конец вывода провода спирали и отмотать витки с проволочных штырей. После этого стеклянную колбу лучше поместить в надёжное место, чтобы не допустить её разбития.

    Оставшаяся электронная плата соединена двумя проводниками со второй частью корпуса, на которой смонтирован стандартный цоколь E27 (E14).

    Восстановление работоспособности ламп с электронным балластом.

    При восстановлении КЛЛ первым делом следует проверить целостность нитей накала (спиралей) внутри стеклянной колбы. Целостность нитей накала просто проверить с помощью обычного омметра. Если сопротивление нитей мало (единицы Ом), то нить исправна. Если же при замере сопротивление бесконечно велико, то нить накала перегорела и применить колбу в данном случае невозможно.

    Наиболее уязвимыми компонентами электронного преобразователя, выполненного на основе уже описанной схемы (см. принципиальную схему), являются конденсаторы.

    Если люминесцентная лампа не включается, то следует проверить на пробой конденсаторы C3, C4, C5. При перегрузках эти конденсаторы выходят из строя, т.к приложенное напряжение превосходит напряжение, на которое они рассчитаны. Если лампа не включается, но колба светиться в районе электродов, то возможно пробит конденсатор C5.

    В таком случае преобразователь исправен, но поскольку конденсатор пробит, то в колбе не возникает разряд. Конденсатор C5 входит в колебательный контур, в котором в момент запуска возникает высоковольтный импульс, приводящий к появлению разряда. Поэтому если конденсатор пробит, то лампа не сможет нормально перейти в рабочий режим, а в районе спиралей будет наблюдаться свечение, вызываемое разогревом спиралей.

    Холодный и горячий режим запуска люминесцентных ламп.

    Бытовые люминесцентные лампы бывают двух типов:

    С холодным запуском

    С горячим запуском

    Если КЛЛ загорается сразу после включения, то в ней реализован холодный запуск. Данный режим плох тем, что в таком режиме катоды лампы предварительно не прогреваются. Это может привести к перегоранию нитей накала вследствие протекания импульса тока.

    Для люминесцентных ламп более предпочтителен горячий запуск. При горячем запуске лампа загорается плавно, в течение 1-3 секунд. В течение этих несколько секунд происходит разогрев нитей накала. Известно, что холодная нить накала имеет меньшее сопротивление, чем разогретая. Поэтому, при холодном запуске через нить накала проходит значительный импульс тока, который может со временем вызвать её перегорание.

    Для обычных ламп накаливания холодный запуск является стандартным, поэтому многие знают, что они сгорают как раз в момент включения.

    Для реализации горячего запуска в лампах с электронным балластом применяется следующая схема. Последовательно с нитями накала включается позистор (PTC – терморезистор). На принципиальной схеме этот позистор будет подключен параллельно конденсатору С5.

    В момент включения в результате резонанса на конденсаторе С5, а, следовательно, и на электродах лампы возникает высокое напряжение, необходимое для её зажжения. Но в таком случае нити накала плохо прогреты. Лампа включается мгновенно. В данном случае параллельно С5 подключен позистор. В момент запуска позистор имеет низкое сопротивление и добротность контура L2C5 значительно меньше.

    В результате напряжение резонанса ниже порога зажжения. В течение нескольких секунд позистор разогревается и его сопротивление увеличивается. В это же время разогреваются и нити накала. Добротность контура возрастает и, следовательно, растёт напряжение на электродах. Происходит плавный горячий запуск лампы. В рабочем режиме позистор имеет высокое сопротивление и не влияет на рабочий режим.

    Нередки случаи, что выходит из строя как раз этот позистор, и лампа попросту не включается. Поэтому при ремонте ламп с балластом следует обратить на него внимание.

    Довольно часто сгорает низкоомный резистор R1, который, как уже говорилось, играет роль предохранителя.

    Активные элементы, такие как транзисторы VT1, VT2, диоды выпрямительного моста VD1 –VD4 также стоит проверить. Как правило, причиной их неисправности служит электрический пробой p-n переходов. Динистор VS1 и электролитический конденсатор С2 на практике редко выходят из строя.

    Читайте также:  Электросамокат из подручных материалов своими руками
    Ссылка на основную публикацию