Serwisy partnerskie:
Close icon
Serwisy partnerskie

Jak zmodyfikować oświetlenie rowerowe? - schematy i montaż

W EdW było już kilka opisów rozwiązań oświetlenia rowerowego. Również i ja – gdy kupiłem nowy rower – pomyślałem o usprawnieniu jego oświetlenia. Z racji wieku oraz typu roweru (tzw. miejski) nie jeżdżę szybko – raczej spacerowo, a od oświetlenia oczekuję, żeby zapewniało wystarczającą widoczność szczegółów drogi przede mną oraz nie przygasało, a tym bardziej nie gasło, gdy zwalniam lub nawet zatrzymuję się. Oświetlenie fabryczne tego nie zapewniało.
Article Image

Dlatego układ oświetlenia został wyposażony w akumulatorek NiMH 3,6V/300mA, pochodzący ze słuchawki bezprzewodowej telefonu stacjonarnego.

W obudowie lampy przedniej udało się zmieścić płytkę z LED-ami, akumulatorek, wyłącznik oświetlenia i płytkę z laminatu jednostronnego (ok. 40x45mm). W lampie tylnej, na małej płytce jest tylko LED czerwona i źródło prądowe LDO. Do lampy przedniej zasilanie jest doprowadzone przewodami z dynama „w piaście”. Tylna zasilana jest napięciem wyprostowanym z lampy przedniej. „Wynalazek” nie jest do końca mój, bo w rozwiązaniu zastosowałem źródła prądowe LDO opisane w EdW 2/2017, w dziale „Jak to działa?”. Schemat przedstawiony jest na rysunku 1.

Rys.1 Lampka rowerowa - schemat

2SC3070 w stabilizatorze napięcia 4,5V to tranzystor 1-amperowy o mocy 1W, o bardzo dużym wzmocnieniu (>2000). W papierowym katalogu tranzystorów nazwany „super- Beta” (może to układ Sziklaiego?), ale można zastosować np. BC338- 40 lub podobny. Rezystory 47Ω i 5,6Ω ustalają prąd ciągłego podładowywania akumulatora na poziomie ok. 10mA, gdy jest on całkowicie naładowany (3,9–4,1V).

Dioda krzemowa uniwersalna dołączona równolegle do rezystora 47Ω zwiększy prąd ładowania, gdyby akumulator okazał się rozładowany. Dwie jednakowe diody Schottky’ego połączone równolegle (dla uzyskania nieco mniejszego napięcia przewodzenia) odcinają akumulator od obwodu zasilania LED, gdy wyprostowane napięcie z dynama jest większe od napięcia akumulatora.

Elementem regulującym prąd diod białych jest P1703BDG – MOSFET typu N w obudowie D PAK – zamontowany na leżąco po stronie przeciwnej do druku, wkładką radiatorową do góry, do której przylutowałem miedziany pasek o wymiarach 25x13x0,2 mm. Taki „radiator” zapewnia, jak sądzę, lepsze odprowadzanie ciepła niż w przypadku przylutowania tranzystora bezpośrednio do płytki drukowanej.

Napięcie otwierające tranzystor wynosi ok. 2,7V. Rezystor 15kΩ włączony między źródło i dren to „rezystor rozruchowy”. Decyduje on o napięciu, przy którym układ się uruchomi. Może być konieczne dobranie jego wartości. 2SA995 – to dwa tranzystory pnp w jednej, dość dużej obudowie połączone bazami (5 końcówek). Oczywiście można zastosować dwa zwykłe tranzystory tego samego typu, o zbliżonych parametrach (w lampie tylnej są dwa oddzielne).

Wartość rezystora „pomiarowego” można wyliczyć, dzieląc przyjęty spadek napięcia na nim przez prąd diod LED (50mV/270mA = 0,185Ω). Im większy spadek napięcia, tym lepsza stabilizacja prądu, ale większa strata napięcia. Następnie trzeba dobrać rezystor bramka-źródło, aby uzyskać ten spadek napięcia (prąd diod LED).

Białe 0,5W LED 2835 (kupione bardzo tanio w sklepie elektronicznym) zostały przylutowane do metalowej płytki drukowanej, pochodzącej z uszkodzonej „żarówki ledowej”. Diody nie nagrzewają się mocno, więc można je umieścić na zwykłej płytce laminatu o powierzchni kilku centymetrów kwadratowych (oczywiście pozostawiając jak najwięcej miedzi).

Akumulatorek został umieszczony we wnęce w tylnej części obudowy lampy przedniej, powstałej przez wklejenie między pionowymi przegrodami odpowiednio dociętych prostokątów z dość sztywnej pianki stosowanej w opakowaniach. Jako wyłącznik oświetlenia służy mały potencjometr z wyłącznikiem z radia CB (oczywiście wykorzystany jest tylko wyłącznik). Łatwo go zamocować w otworze obudowy i zabezpiecza przed deszczem wnętrze.

Lampa tylna (rysunek 2) ma oddzielny stabilizator prądu LED czerwonej, zmontowany na małej płytce drukowanej. Wartości elementów ustalają prąd diody na poziomie 25–27mA. MOSFET w obudowie SOT-223 o tajemniczym dla mnie oznaczeniu K1.OD ma napięcie otwierające ok. 1,9V. Tranzystory pnp, w małych obudowach, owinąłem paskiem cienkiej blaszki miedzianej, by polepszyć ich kontakt termiczny. W zasadzie ze względu na niższe napięcie działania LED czerwonej, źródło prądowe dla niej nie musi być typu LDO, ale powstało jako pierwsze – eksperymentalne i... zostało.

Rys.2 Lampka rowerowa (tylna) - schemat

Rysunków płytek drukowanych nie przedstawiam, bo układ jest prosty, a spotyka się obudowy lamp o różnych kształtach i wielkościach wymagające różnych rozwiązań. Stabilizacja prądu nie jest precyzyjna i w lampie przedniej przy zmianie napięcia od 4 do 10V prąd zmienia się od 220 do 270mA, ale nie zmienia to zauważalnie ilości światła. W lampie tylnej zmiany są mniejsze: z 25 na 28mA.

Próby „dynamiczne” (obracałem koło ręką tak szybko, jak potrafiłem) wykazały, że napięcie na kondensatorze 4700uF przy oświetleniu włączonym wynosiło 8 do 10V, a przy wyłączonym – 16 do 18V.

Obecna wersja oświetlenia powstawała ewolucyjnie: najpierw dołączyłem akumulatorek z obwodem ładowania, potem wymieniłem diody LED małej mocy na 2835, a po uszkodzeniu „fabrycznego” regulatora na skutek nieuwagi, podczas prób zwiększenia prądu diod, podłączyłem przetwornicę impulsową, która wcześniej służyła jako zasilacz diod LED podświetlających ekran LCD. Przetwornica działała rewelacyjnie, zasilając stabilnym prądem trzy diody 2835 połączone szeregowo.

Ale zrobiłem próbę, odłączając akumulator (symulacja awarii). Już nie było tak ładnie! Podczas powolnej jazdy lampa mrugała kilka razy na sekundę ostrym, jaskrawym światłem, a lampa tylna mocno przygasała. Dynamo nie nadążało – po podładowaniu kondensatora 4700uF do napięcia startu przetwornicy, następowało gwałtowne jego rozładowanie do napięcia zatrzymania i dalej cykl się powtarzał.

Próby przy użyciu zasilacza regulowanego wykazały, że przetwornica startuje przy napięciu ok. 2,9V, pobierając w tym momencie prąd ok. 0,7A i zatrzymuje się przy napięciu 1,5V. Uznałem, że nie jest to dobre rozwiązanie, bo gdy przy malejącej prędkości jazdy wydajność prądowa dynama maleje, to zapotrzebowanie na prąd przetwornicy bardzo rośnie. W zastosowaniu oryginalnym napięcie zasilania przetwornicy to 12V z zasilacza wtyczkowego i 10,5V z akumulatora litowego. I to pewnie są dla niej optymalne warunki pracy.

Akumulator działa już kilka lat (także we wcześniejszych wersjach układu) i nie wymagał doładowywania, nawet gdy rower w zimie, przez np. miesiąc, nie był używany. Wyczytałem gdzieś, że akumulatory NiMH dobrze znoszą ciągłe podładowywanie prądem 0,025 do 0,03C, a niektóre nawet 0,1C (jak NiCd).

Elementy zastosowane do budowy układu są może egzotyczne, ale o typowych właściwościach. Łatwo więc dobrać zamienniki. Prawie wszystkie pochodzą z demontażu.

Fotografie przedstawiają szczegóły konstrukcji (kilka innych umieszczonych jest w Elportalu wśród materiałów dodatkowych do tego numeru). Opisany układ oświetlenia działa niezawodnie już ponad rok, dając wystarczającą ilość światła i spełniając moje oczekiwania, co jest dla mnie źródłem satysfakcji.

Tematyka materiału: oświetlenie, rower
AUTOR
Źródło
Elektronika dla Wszystkich sierpień 2019
Udostępnij
Czytelnia kategorie
AI-Sztuczna Inteligencja
Aparatura
Arduino
Artykuły
Audio
Automatyka
Ciekawostki
CNC
DIY
Druk 3d
Elektromechanika Fotowoltaika
FPGA-CPLD-SPLD
GPS
IC-układy scalone
Interfejsy
IoT
Konkursy
Książki
Lasery
LED/LCD/OLED
Mechatronika
Mikrokontrolery (MCV,μC)
Moc Moduły
Narzędzia
Optoelektronika
PCB/Montaż Podstawy elektroniki
Podzespoły bierne
Półprzewodniki Pomiary i testy
Porady
Projektowanie
Raspberry Pi
Retro
RF
Robotyka
SBC-SIP-SoC-CoM
Sensory Silniki i serwo
Software
Sterowanie
Transformatory
Tranzystory
Wyświetlacze
Wywiady
Wzmacniacze Zasilanie
W tym numerze znajdziesz źródłową wersję artykułu publikowanego obok
Elektronika dla Wszystkich
sierpień 2019
Elektronika dla Wszystkich
Przejrzyj i kup
UK Logo