Мощный стробоскоп своими руками. Делаем стробоскоп для дискотек и концертных площадок Итак для стробоскопа нам понадобятся
Если в вашем распоряжении оказались детали от старой фотовспышки, то совсем несложно собрать автомат световых эффектов, который называют стробоскопом. Работа его в затемненном помещении создает эффект «застывших» или неестественно «дергающихся» людей, который, я думаю, наблюдали многие.
Основная деталь устройства – импульсная лампа ИФК-120. Это импульсный газоразрядный прибор, который состоит из баллона со впаянными в него тугоплавкими электродами – анодом и катодом. Сам баллон заполнен инертным газом. Третий электрод – металлизированное покрытие, которое в виде полоски нанесено на наружный слой баллона.
Если подать на электроды рабочее напряжение (для ИФК-120 – 300 В), а на поджигающий электрод импульс высокого (10 кВ) напряжения, то произойдет разряд, сопровождающийся яркой вспышкой света, который, если его не прекратить, перейдет в дуговой. Управляет импульсной лампой генератор, собранный на тиратроне тлеющего разряда МТХ90, а теперь разберем работу схемы.
В момент включения питания начинается зарядка конденсатора С1 напряжением, поступающим через предохранитель F1, токоограничивающий резистор R1 и выпрямительный диод VD1. Одновременно с ним начинается зарядка конденсатора С2, но через дополнительную цепочку R2, R3. Как только напряжение на нем достигнет напряжения 90 В тиратрон EL2 откроется и конденсатор разрядится через обмотку I импульсного трансформатора Т1.
На вторичной обмотке трансформатора появится импульс высокого напряжения, который поступит на поджигающий электрод импульсной лампы EL1. За счет энергии, запасенной конденсатором С1 произойдет электрический разряд, сопровождающийся яркой вспышкой, энергия конденсатора иссякнет и разряд прекратится, поскольку благодаря резистору R1 относительно большого номинала рабочее напряжение на лампе поддерживаться не сможет. После этого процесс повторится. Поскольку R3 переменный, то скорость зарядки конденсатора С2 можно регулировать в определенных пределах в процессе работы для получения максимального стробоскопического эффекта.
Длительность разряда-вспышки зависит от емкости конденсатора – чем больше емкость, тем больше длительность и визуальная яркость, но злоупотреблять этим не нужно – при чрезмерно большой емкости ресурс работы лампы сильно сократится. Для небольших залов я бы даже рекомендовал уменьшить емкость С1 до 20 и даже 10 мкФ. Рабочее напряжение конденсатора, конечно, не должно быть ниже 400 В, тип конденсатора – электролитический. При сборке стробоскопа не перепутайте полярность подключения диода VD1 и конденсатора С1, иначе последний может взорваться.
Трансформатор можно выполнить на обрезке ферритового стержня от магнитной антенны карманного приемника длиной 5-10 см. Подойдет и круглый, и плоский стержень, и даже обломок кольца или ферритового сердечника трансформатора импульсного блока питания, скажем, телевизора. При изготовлении трансформатора первой наматывается обмотка II, которая содержит 400 – 500 витков любого обмоточного провода диаметром 0.2 – 0.5 мм. Мотать нужно слоями, стараясь укладывать виток к витку, между слоями обязательно проложите слой изоленты или конденсаторной бумаги. В противном случае трансформатор может пробить высоким напряжением.
Поверх вторичной обмотки после очередного слоя изоляции нужно намотать еще 5 – 6 витков провода диаметром 0.5 – 0.8 мм. Это будет первичная обмотка. Обратите внимание на токоограничивающий резистор R1. Его рассеиваемая мощность – не менее 20 Вт. Если не удастся найти готового или составить его из нескольких меньшей мощности, то вместо резистора можно использовать спираль для электроплитки мощностью 500 Вт, намотанную на любой подходящий каркас – нагреваться спираль практически не будет.
Собранная из исправных деталей схема в наладке не нуждается, настройка сводится к регулировке частоты генератора резистором R3 для достижения эффекта «прерывистого движения».
Внимание! Прибор имеет бестрансформаторное питание и во время работы все его элементы находятся под опасным для жизни напряжением. Перед тем, как внести какие-либо изменения в схему, обязательно отключите конструкцию от сети и разрядите конденсатор С1.
Предлагаем вам схему мощного студийного стробоскопа, идеально подходящего для проведения дискотек, а так же для применения на всякого рода концертных площадках. Энергия вспышки лежит в пределах ста джоулей, это обеспечивает очень длительную эксплуатацию импульсной лампы ИФК-2000.
Для увеличения картинок - кликните на изображении левой кнопкой мышки.
Схема не сложная, но, тем не менее, есть некоторые нюансы, которыми не стоит пренебрегать при сборке данного устройства. Одним из таких важных нюансов является выбор высоковольтных конденсаторов (С4 и С5 по схеме). Эти емкости должны быть рассчитаны именно для работы в импульсных устройствах. Обычные конденсаторы в данную схему ставить бесполезно, обычно после нескольких сотен вспышек у них отгорают внутренние контакты. Из отечественных рекомендуется ставить импульсные К50-17 на напряжение не менее 400 вольт с током утечки не более 3 мА, они изначально разрабатывались для работы с импульсными лампами. Можно поэкспериментировать с К50-3Ф. Что касается импортных импульсных конденсаторов, в магазинах в наличии их можно встретить редко, обычно их возят на заказ.
Перед установкой конденсаторов С4 и С5, их следует обтянуть термоусадкой.
R2 и R3 - два “монстрообразных” зеленых резистора мощностью 100 ватт каждый, их номинал может лежать в пределах 150…200 Ом. Резисторы соединены параллельно, общее сопротивление получается порядка 75…100 Ом.
На маломощном трансформаторе и микросхеме 7812 собран блок питания. Он нужен лишь для того, чтобы запитать 12-вольтовый компьютерный вентилятор, который в дальнейшем при работе устройства будет охлаждать мощные резисторы.
В генераторе, поджигающем импульсную лампу, применен трансформатор строчной развертки ТВС-110П3, такие раньше стояли в черно-белых телевизорах, они обеспечивают уровень высокого напряжения на уровне 16…18 киловольт. Динистор КН102 можно поставить с буквенными индексами Е, Ж, И.
Для изготовления рефлектора подойдет тонкая нержавейка. На контакты ИФК-2000 одеваются втулки, изготовленные из фторопласта.
Как вы уже поняли, блок питания устройства и блок генератора с импульсной лампой монтируются в разных корпусах. Соединение между блоками осуществляется посредством провода, рассчитанного на высокое напряжение. В данном варианте использован провод с силиконовой изоляцией, его длина 15 метров. Этой длины, как правило, хватает для того, чтобы установить излучатель в верхней части сцены под потолком и направить его на танцплощадку.
Особых настроек никаких не требуется, для блока питания главное, чтобы он выдавал 620…630 вольт на выходе удвоителя сетевого напряжения, образованного диодами VD1, VD2 и двумя импульсными конденсаторами С4, С5 (контрольные точки обозначены на принципиальной схеме). Если R2 и R3 при включении начинают сильно калиться, проверяйте утечку С4 и С5, скорее всего они тоже будут горячие, а это может привести к взрыву конденсаторов. Еще раз напомним, ток утечки емкостей не должен превышать 3 мА.
Наличие исправных трансформатора ТВС-110, динистора и емкостей С10, С11 обеспечит стабильную работу генератора, здесь тоже ничего настраивать не нужно.
При установке импульсной лампы соблюдайте аккуратность, не хватайтесь пальцами за рабочую колбу, если на ней останутся отпечатки пальцев или жировые пятна, стекло в этой области покроется мелкими трещинами, и лампа выйдет из строя, ведь “пыхи” у нее достаточно мощные. Если заметили какие-либо загрязнения, промойте колбу лампы чистым спиртом. И еще один нюанс, не устанавливайте светофильтр перед лампой, зачастую он не выдерживает, деформируется или разрушается, лучше лампу закрыть крупной сеткой.
При изготовлении блоков обязательно соблюдайте правила электробезопасности, потому, что силовые цепи устройства не имеют гальванической развязки с сетевым напряжением, 630 вольт после удвоителя – это очень большое напряжение, и хотя устройство имеет импульсный характер, ток в цепи может достигать нескольких сот ампер.
И последний нюанс, в связи с тем, что лицевые и задние панели блоков изготовлены из металла, их необходимо электрически соединить с клеммой РЕ сетевой вилки, так же как и конденсаторы С2, С3.
Наряду с привычным световым оформлением дискотеки может быть использован так называемый стробоскоп - световое устройство для получения стробоскопического эффекта. Суть его в том, что при освещении, скажем, танцующих в затемненном помещении периодическими яркими вспышками движения наблюдаются не непрерывными, а как бы состоящими из отдельных, следующих один за другими, "застывших" положений.
Яркие вспышки проще всего получить, от специальной импульсной лампы ИФК-120, используемой в промышленных фотовспышках. Ее включают в цепь генератора (рис.1), выполненного на динисторе VS1. Непременное дополнение импульсной лампы - импульсный высоковольтный трансформатор, питающий поджигающий электрод.
Когда на устройство подают сетевое напряжение, начинает заряжаться конденсатор С1. При достижении на конденсаторе напряжения, равного напряжению включения динистора, через обмотку I трансформатора Т1 проходит импульс тока. Трансформатор повышающий, с большим коэффициентом трансформации (т.е. с большим соотношением витков вторичной и первичной обмоток), поэтому на обмотке II, а значит, и на поджигающем электроде лампы появляется импульс высокого напряжения. Лампа вспыхивает, и конденсатор С1 разряжается через нее. Затем процесс повторяется.
Частота вспышек зависит от номиналов деталей R1, R2, С1. Ее можно плавно регулировать переменным резистором R2. Энергию вспышки определяет емкость конденсатора C1, а также напряжение, до которого он успевает зарядиться. Оно, в свою очередь, ограничивается напряжением включения динистора. Если нужно увеличит энергию вспышки, достаточно поставить конденсатор С2 большей емкости и включить последовательно с динисгором стабилитрон на соответствующее напряжение стабилизации. Но сумма напряжений включения динистора и стабилизации стабилитрона не должна превышать номинального напряжения конденсатора С1, иначе конденсатор выйдет из строя.
Переменный резистор R2 может быть СПО-0,5 или СП-1, постоянные резисторы R1 и R3 - МЛТ-0,5. Конденсатор С1 - типа КЭ или другой оксидный, с номинальным напряжением не ниже 200 В, С2 - бумажный, например МБМ. Трансформатор может быть готовый от промышленной фотовспышки, но его можно изготовить самим на кольцевом сердечнике типоразмера К10х6х3 из феррита М2000НМ. Обмотка I должна содержать 4 витка провода ПЭЛШО 0,31, охватывающих возможно большую поверхность кольца, обмотка II - 60 витков ПЭЛШО 0,1.
Если вспышки неустойчивы или отсутствуют вовсе, попробуйте поменять полярность включения выводов любой из обмоток трансформатора. Убедившись в устойчивой работе стробоскопа, детали его монтируют в корпусе из изоляционного материала, а импульсную лампу устанавливают сверху корпуса. Чтобы вспышки были более яркими, а свет исходил в виде луча, за лампой нужно установить рефлектор, как это сделано в промышленной фотовспышке.
| Добавь статью в закладки | Похожие материалы |
Процесс регулировки начального момента зажигания в значительной мере упрощается при использовании специальных устройств. В основе их работы лежит стробоскопический эффект. Смысл этого физического явления заключается в следующем: если осветить движущийся объект короткой световой вспышкой, то возникнет визуальная иллюзия, что он остался в том же положении, в котором его застала эта вспышка.
Сделать своими руками стробоскоп на светодиодах очень просто. Есть схемы простых устройств, повторить которые сможет даже малоопытный радиолюбитель.
Светодиодный стробоскоп на таймере NE555
Главным компонентом в данной схеме стробоскопа является интегральный таймер NE 555. Это распространенная микросхема часто используемая в электронных самоделках.
В качестве светового излучателя применена готовая сборка из шести светодиодов от китайского фонарика.
Схема стробоскопа на таймере NE555
Потенциометром Р1 задается время пауз между импульсами, которые подаются на VT1. Открываясь в момент подачи сигнала, полевой транзистор «зажигает» стробоскоп.
Следует учитывать, что в момент вспышки, ток, проходящий через излучатель, превышает два ампера. Это обстоятельство заставляет использовать ограничительный резистор с мощностью рассеивания не менее 2Вт. Поводов для беспокойства относительно выхода из строя светодиодов нет. Сверхкраткое время работы в подобных режимах не причинит урон полупроводникам.
Вместо транзистора, указанного на схеме, можно применять его ближайшие аналоги: IRFZ44, IRF3205, КП812Б1 и другие.
Требования к диоду VD1 – высокое быстродействие. 1N4148 с успехом заменяется отечественным вариантом КД522. Также хорошо подойдут любые диоды Шоттке.
Емкость конденсаторов можно увеличивать на один порядок. Это никак не отразится на работоспособности схемы.
Вот так выглядит собранный прибор, с тремя сверхмощными светодиодами.
Стробоскоп в сборе Небольшое количество деталей позволяет выполнить стробоскоп из светодиодов навесным методом или при помощи специальных монтажных панелек. Если в процессе пайки не будет допущено ошибок, схема заработает сразу, без дополнительной наладки.
Другая вариация сбора своими руками автомобильного стробоскопа на светодиодах построена на базе драйвера ШИМ TL494. Стоимость микросхемы лежит в пределах 10 – 20 рублей за штуку, поэтому дефицитной ее не назовешь. Кроме этого, извлечь требуемый компонент можно из старого блока питания ATX от персонального компьютера.
Схема светодиодного стробоскопа на ШИМ-контроллере TL494 Как и в предыдущем случае, излучателем управляет MOSFET-транзистор. Здесь он может быть любого типа, отвечающего двум требованиям:
- Номинальный ток – от 2А;
- внутренняя структура – N-типа.
Примеры подходящих полевиков: AP15N03GH или IRLZ44NS.
Подстроечным резистором VR1 устанавливается скважность работы (длительность вспышек), а VR2 – их частота. Удобнее применять потенциометры с линейной зависимостью, так процесс настройки выполнять гораздо проще.
Источником света на данной схеме стробоскопа выступает один мощный светодиод. Чтобы подключить 12 вольтную светодиодную ленту, резистор R6 необходимо удалить, установив вместо него перемычку.
Остальные элементы схемы светодиодного стробоскопа могут быть любыми с указанными номиналами.
Печатная плата устройства
Минимизировать размер конструкции можно с помощью SMD-компонентов. Некоторые начинающие радиолюбители стараются избегать их применения, считая, что монтаж мелких деталей слишком трудозатратен. И напрасно! Немного практики поможет без труда справиться с этой задачей. Зато результат станет отличной наградой за проявленное терпение.
Образец реализации печатной платы светодиодного стробоскопа показан на рисунке.
Образец печатной платы для стробоскопа
Здесь применен двухсторонний метод разводки. Сверху устанавливаются крупные радиоэлементы: микросхема, клеммники и электролитические конденсаторы, снизу резисторы и конденсаторы типоразмера 1206, светодиоды типоразмера 0805, MOSFET-транзистор в корпусе DPAK. Регулирующие резисторы заменены на подстроечные. Это было сделано для уменьшения конструкции.
Внешний вид платы готового устройства с обоих ракурсов представлен ниже. Для переноса на фольгированный текстолит рисунка с дорожками, применялся метод ЛУТ. Травление производилось в водном растворе хлорного железа.
При желании своими руками повторить схему стробоскопа на светодиодах, можно воспользоваться проектом для трассировщика Sprint Layot, изменив его при необходимости по собственным потребностям. .
Рассмотрение в статье схемы стробоскопов отличаются простотой и низкой стоимостью электронных компонентов. Общая стоимость материалов обойдется в десятки раз меньше, если приобретать готовый стробоскоп на светодиодах. Кроме того, пользоваться самодельным прибором намного приятнее, а полученный в процессе работы опыт незаменим и бесценен.
Итак, на рисунке вы можете видеть принципиальную электрическую схему концертного дискотечного стробоскопа. Удвоенное напряжение поможет нам получить достаточно высокое напряжение для поджига лампы, около 600 В. Прикладывается оно между катодом и анодом. Выполняют роль удвоителя напряжения у нас диоды D2 и D1. Конденсатор С1 заряжается до самого большого значения сетевого напряжения, пока у нас будет положительный период. При этом диод D2 находится в закрытом состоянии и запрещает подачу напряжения на конденсатор С2.
Далее на импульсную лампу L1 у нас подаётся достаточно высокое напряжение, около 600 В. На внешний электрод подаётся высокое напряжение, что вызывает свечение. Что касательно яркости вспышки лампы, то она зависит от того количества энергии, что накопилось в конденсаторах С2 и С1. Это является функцией напряжения U на выходе, и ёмкости С. В общем, внимание на формулу:
Е = 0,5 х С х U2.
Ограничение мощностью Рmах ограничивают возможности применения лампы. В таком случае мы определяем максимальную ёмкость Сmах конденсаторов С2 и С1 по следующей формуле:
Cmax =(1/3102)x(Pmax/Fmax)
Fmax - максимальная частота разряда через импульсную лампу
В тот момент, когда мы наблюдаем вспышку, значение сопротивления между катодом и анодом достаточно небольшое. Потому резисторы R1 и R2 ограничивают мощность, что передаётся лампе, если запуск лампы начинается в момент амплитудного значения сетевого напряжения. Подобная защита продлевает срок эксплуатации лампы и облегчает условия работы.
Частота вспышек лампы задаётся релаксационным генератором. Основа его - динистор . На самом деле динистор D3 будет закрытым до тех пор, пока напряжение на выходах не достигнут своего максимального значение, которое обычно равно 32 В. При этом в этот промежуток времени он начинает вести себя как выключатель. Конденсатор С4 начинает заряжаться через потенциометр Р1 и резистор R7 в то время, пока закрыт симметрический динистор. Частоту колебаний генератора и ток заряда конденсатора С4 может регулировать потенциометр Р1.
Симметричный динистор переключается тогда, когда напряжение на контактах С4 конденсатор начинает достигать достаточной величины напряжения, при этом динистор переходит в проводящее состояние. После того, как произошёл новый заряд конденсатора С4, мы увидим следующий цикл.
Итак, после этого конденсатор С4 начинает периодически разряжаться по цепи электрода симистора, который становится проводящим. После того, как произошло замыкание симистора, разряд конденсатора С3 начинает протекать через первичную обмотку. В том случае, если симистор Q1 закрыт, конденсатор С3 будет заряжаться примерно до 310 В через первичную обмотку TR1 и резистор R5. Появление импульса в обмотке TR1 вызвано мгновенным разрядом конденсатора С3. На пусковой электрод импульсной лампы с учётом трансформации подаётся достаточно большое напряжение (около 6 кВ).
Газ, что содержится в лампе, в тот момент становится проводящим, а конденсаторы С2 и С1 разряжаются, а лампа начинает давать вспышку. Поток света при этом равен ёмкости конденсаторов С2 и С1, а также мощности лампы.
Необходимо проявить осторожность во время проведения испытаний, так как схема связана с сетевым напряжением. Также стоит отметить, что на плате происходит генерация ещё более высоких напряжений. Обязательно, перед включением питания, проверьте, правильно ли расположены полярные радиоэлементы, в том числе два диода D1 и D2.
Если мы обратим внимание на импульсный трансформатор ТR1, то именно по нему определяется ёмкость конденсатора С3. Нужно учитывать, что первичная обмотка типа TS8 может выдержать нагрузку вплоть до 4 Дж. Также вполне может подойти конденсатор на 400 В. При этом не стоит увеличивать значение ёмкости, т.к. этим можно повредить обмотку.
Будьте крайне осторожны, работая с импульсной лампой. Не рекомендуется касаться лампы руками. Подключать лампы нужно ближе к плате, дабы уменьшить потери. Выводы лампы лучше не сгибать. В крайнем случае сгибать следует аккуратно, при помощи плоскогубцев.
Разводка печатной платы, а также размещение радиодеталей.
Отражатель позволит направить максимум света на площадку дискотеки. Изготовить его можно из алюминиевой полоски либо картона. Во втором способе следует прикрепить лист фольги. Установить стробоскоп можно также в ненужной автомобильной фаре.
Несколько важных практических советов для успешной работы со стробоскопом:
1. Не стоит использовать стробоскоп долго. В таком случае вы существенно продлите срок жизни импульсной лампы.
2. У некоторых людей стробоскоп можно вызвать беспокойство и волнение. Будьте осторожны, и примите в отношении таких людей меры.
3. Не освещайте рядом стоящих людей вспышкой, а также не смотрите непосредственно на лампу.
5. Наденьте солнцезащитные очки, если желаете принять меры предосторожности.
6. Резисторы обязательно должны быть на 5 и более ватт.