К написанию данной статьи меня сподвигло отсутствие в интернете простой но эффективной схемы налобного фонаря с изменяемой яркостью луча. Налобник, представленный здесь является полностью законченной конструкцией, основаной на использовании импульсного иточника питания и сверхяркого светодиода, вырускающегося фирмой LUXEON. В моей конструкции применён светодиод на 200 канделл, хотя в номенклатуре фирмы есть уже и 400 канделл и 600 канделл.

Как было сказано выше, основным элементом конструкции является импульсный источник питания. Вот его краткие характеристики.

 

Входное напряжение...............................................................6 Вольт

Выходное напряжение............................................................от 3 то 5 Вольт.

Частота преобразования......................................................от 100 до 200 КГц

Максимальный коммутируемый ток ......................................до 500мА.

Как видно из представленных характеристик данный источник питания является вполне подходящим для наших целей. Почему был избран источник питания именно импульсный, ответ прост. Импульсные источники питания с преобразованием вниз обладают одним неоспоримым преимуществом. Входной ток у него ВСЕГДА меньше, чем выходной. Это даёт преимущество в экономии источников питания (батареек). После вступления перейдём к рассмотрению схемы.

Данная схема представляет собой классический импульсный источник питания с регулировкой выходного напряжения. Собран на отечественных элементах, хотя его можно реализовать и на импортной элементарной базе (я его слепила из того что было).

Транзисторы работают в ключевом режиме. VT1 это КТ817Г. Выбран из-за того, что обладает маленькими габаритами и прямым током коллектора 3Ампера. Минус - высокая ёмкость перехода база-эммитер. Для этого паралельно, составным транзистором, стоит ещё один транзистор, противоположной полярности. Пара транзисторов n-p-n и p-n-p обладают очень маленькой проходной ёмкостью и высокой скоростью переключения. Это нам и надо, так как скорость переключения здесь от 100 до 200КГц.VT3 это тоже p-n-p КТ361 с любой буквой, так же как и VT2.

Диод, стоящий после VT1 и перед индуктивностью, возвращает отрицательную полуволну обратно в нагрузку. Подойдёт любой, с прямым током не менее 1Ампера. VT4, на схеме не надписан, можно взять КТ315Г, но лучше КТ3102 с любой буквой. Важно, чтобы Вст был не менее 150. Иногда, при возбуждении схемы между коллектором и эммитером транзистора приходится запаивать конденсатор на 3n3, но у меня возбуда не было! Схема работала стабильно. Транзистор VT1 можно поместить на радиатор, но можно этого и не делать. Так как схема работает в ключевом режиме, транзистор практически не нагревается.

Как это всё работает.

При подаче напряжения питания транзисторная сборка VT1-VT2 отпирается и через индуктивность L1 начинает течь ток. На выходе стоит конденсатор и светодиод. Так как при первом включении конденсатор ещё не заряжен, в индуктивности наводится ток, который накапливается в сердечнике ввиде магнитного поля. Но в какое-то время сердечник насыщается и на другом конце индуктивности возникает напряжение, которое растёт, пока не достигнет порога открывания транзистора VT4, подключенного через резистивный делитель к выходу. При открывании транзистора VT4 он открывает транзистор VT3, который в свою очередь запирает составной транзистор VT1-VT2. При запирании транзисторов вся запасённая энергия из индуктивности через открывшийся диод возвращается в схему. По исчерпывании магнитного поля в индуктивности процесс повторяется. Индуктивность представляет собой 25 витков провода 0.6мм на кольце диаметром 10мм. Намотка идёт внатяг, виток к витку. В качестве стабилизирующего элемента выбран светодиод с зелёным цветом свечения, падение напряжения на котором составляет 1.85Вольта. Светодиод работает в ультранизких токах, что позволяет использовать его как термостабилизатор. Переменный резистор нужно взять совмещённым с выключателем.

Настройка.

После сборки ещё раз тщательно проверьте монтажную плату и правильность монтажа. Припаяйте всё согласно схеме включая переменный резистор. ВНИМАНИЕ! СВЕТОДИОД НА ВЫХОДЕ НЕ ПОДКЛЮЧАЕМ! Вместо него подключаем резистор приблизительно 100Ом и мультиметр, стоящий на измерении напряжения. При провороте резистора от верха схемы до низа напряжение на выходе должно плавно изменяться от 2.6 Вольта до 4.5Вольт. Если это не так, то сверху в разрыв между светодиодом и снизу на место постоянного реезистора ставим подстроечные по 47кОм. Варьируя ими добиваемся нужных границ перестройки после чего заменяем на постоянные с нужным номиналом.Отпаиваем резистор с выхода, а вместо него подключаем к выходу LUXEON и наблюдаем за перестройкой яркости. Яркость должна плавно меняться от слегка заметного свечения до полной яркости.

Ниже приводится рисунок печатной платы. Размеры 45х17.5. Транзистор VT1 с отформоваными ногами лежит на одной из боковых граней. Все резисторы по 0.125ватт, а лучше по 0.025Ватта. Конденсаторы миниатюрные электролитические.

Если надо, то ЗДЕСЬ лежит файл в формате Sprint Layout.

 

А здесь можно посмотреть видеофайл с демонстрацией данного фонаря.