Инвертор для неона своими руками

Arduino.ru

Вопрос к электронщикам: питание холодного неона

Добрый день, коллеги,

Вынужден обратиться в Вам с вопросом по электронике в которой, к сожалению разбираюсь значительно слабее, чем хотелось бы.

Общая задача: запитать т.н. «холодный неон» с возможностью настройки частоты. Это гибкий ПВХ шнур по центру которого проходит провод залитый люминофором, далее идёт второй провод (два на самом деле, с разных сторон) и сверху ПВХ оболочка. Провода внутри образуют своеобразный конденсатор. Если подать на него переменный ток с напряжением (как пишут) 60 – 250 вольт и частотой 1 – 30 кГц, люминофор начнёт светиться.

Желательно давать ему синусоиду или что-то синусоподобное (гладкое), т.к. от прямоугольного сигнала провод быстро деградирует из-за скачков тока.

Для начала я купил готовый инвертор «на посмотреть». Обнаружил, что внутри какая-то залитая компаундом микросхема и трансформатор. Всё это хозяйство выдаёт на гора ток с амплитудой прибл. 300В и частотой 7,2 кГц. Разумеется, трансформатор мерзко пищит.

Потребление у этой штуки зависит от частоты (т.к. от неё зависит сопротивление светящегося провода). Пишут,.что при частоте 2 кГц она кушает прибл. 1 ватт на погонный метр.

Кстати, вопрос №1 по ходу дела. Можно ли померить ток с частотой 7кГц обычным мильтиметром в режиме «AC Current» или будет «цена на овёс»?

Пишут, что светимость (и, отчасти, цвет) зависят от частоты. Решил поэкспериментировать с частотой. Среди готовых инверторов не нашёл ни одного с настраиваемой частотой, и потому возникла

Как такие вещи делают грамотные люди – не знаю. Нашёл такое решение:

1. спаял генератор сигнала с настраиваемой в нужном диапазоне частотой и амплитудой 10В на основе микросхемы ICL8038. Это есть и работает;
2. пытаюсь придумать подходящий усилитель амплитуды.

Вопрос №2. Нормальное ли это решение? Или это нужно делать совсем по-другому?

Вопрос №3. (если ответ на предыдущий вопрос «да, нормальное»), то вопрос по усилителю амплитуды.

Общая идея – выпрямить 220 (по ходу удвоив напряжение) и промодулировать это сигналом от моего генератора. Затем отрезать постоянную составляющую.

Высоковольтных конденсаторов и транзисторов пока под рукой нет, потому сделал модель в Electronics Workbench. Схема вот такая.

Синим слева обведен «левый» кусок схемы которым я просто смоделировал сигнал, который у меня уже есть (10В с настраиваемой частотой). Этот сигнал подаётся на базу транзистора Q1.

По схеме же (слева направо)

1. Выпрямитель с удвоением напряжения на диодах D1, D2 и конденсаторах C1, C2
2. Усилитель напряжения на транзисторе Q1 и резисторах R1, R2
3. Эмиттерный повторитель на транзисторе Q2 и резисторе R3.
4. Конденсатор C3 отрезает постоянную составляющую.
5. Наконец, нагрузка.

Всё это красиво работает, и выдаёт ровно то, что нужно. Вот что он мне намоделировал:

Но тут беда. При нагрузке в 360К (как на модели) всё здорово, но если мой провод жрёт 1Вт на метр при частоте 2кГц, то при частоте в 30кГц он будет жрать 15Вт на метр, а это 15/220 = 67мА, 220/0,067 = 3,3 килоома. А если нужно метра три, так и вовсе, скажем 1 килоом. Вот такая должна быть нагрузка.

А вот такую нагрузочную способность мне получить никак не удаётся. Напряжение проседает мгновенно. Пробовал каскадировать пачку эмиттерных повторителей – не получается пока.

Если у кого-то найдётся время и желание подсказать как мне быть в этой ситуации, буду весьма признателен.

Источник

Неон холодный своими руками: описание, подключение

Технологии, применяющиеся для создания осветительной техники, постоянно двигаются вперед и развиваются. Энергосберегающие и светодиодные лампы пришли на замену лампам накаливания и помогли существенно снизить счета за энергопотребление. Относительно новым видом подсветки является холодный неон, который начали активно использовать в дизайне и автомобильном тюнинге. Рассмотрим подробнее, что собой представляет такая новинка, какими преимуществами обладает и можно ли самостоятельно устанавливать подсветку на транспортное средство.

Общее описание

Современная неоновая подсветка представляет собой гибкий кабель, внутри которого расположен провод, покрытый электролюминофором. Контактные провода – электроды – герметично упакованы в оболочку из поливинилхлорида. Такой кабель имеет практически такие же физические качества, как и обычный провод. Его можно спокойно согнуть или даже завязать в узел. В последнем случае кабель не стоит затягивать: оболочка может треснуть и он станет непригодным для дальнейшего использования.

В рабочем режиме холодный неон довольно сложно отличить от обыкновенной неоновой трубки. Однако все сразу становится понятным после прекращения подачи питания. В выключенном состоянии он прекращает светиться, но остается окрашенным в цвет подсветки или же и вовсе приобретает матовый оттенок.

Свойства

Провод обладает водонепроницаемостью и герметичностью, поэтому его можно использовать для освещения помещений с повышенной влажностью. Кабель, в отличие от светодиодной ленты, светится полностью по всей своей длине и со всех сторон на 360°. Монтировать такой вид подсветки можно на любую поверхность. Провод можно разрезать на отдельные части. Для подключения шнура необходимо напряжение в 12 вольт или же несколько пальчиковых батареек. Их количество будет зависеть от длины провода.

Холодный неон не боится солнечных лучей, не выцветает при их постоянном воздействии. В процессе эксплуатации, даже при длительной работе, такой провод не нагревается. Электролюминесцентный шнур, применяемый для изготовления подсветки, потребляет незначительное количество электроэнергии. Огромным преимуществом является то, что в отличие от светодиодных лент, неоновый провод не нуждается в специфическом обслуживании.

Применение в тюнинге

Некоторые владельцы транспортных средств хотят придать необычный вид своему «железному коню». Именно для этих целей существует тюнинг. Он создает индивидуальный и оригинальный образ автомобиля. В последнее время среди автовладельцев стало популярным использование холодного неона. Подключение и установка подобного вида подсветки довольно просто осуществить самостоятельно.

Наверняка многие видели автомобили с красивой подсветкой днища. Вот это как раз и есть пример использования неона. И если раньше такой тюнинг казался редкостью, то в настоящее время встречается все чаще. Также неоновый провод можно устанавливать и в салон транспортного средства.

Принцип работы

Работает холодный неон по принципу эффекта электролюминесценции. На медный провод, находящийся внутри шнура, и контактные провода подается высокочастотный ток. Это привод к появлению электрического поля, которое заставляет светиться слой люминофора, а сам неоновый провод начинает излучать красивый мягкий, а главное, равномерный свет.

Разновидности

Большая цветовая гамма позволит подобрать наиболее подходящий свет для конкретного случая. В продаже можно встретить желто-зеленый, красный, синий, бирюзовый, зеленый, оранжевый, фиолетовый и розовый оттенок. Различается такой тип подсветки и по поколениям: CW (второе поколение), CWS (второе поколение холодного неона со шлейфом), CWH (третье поколение). Первое поколение уже давно не используется в практике, потому как свет от такого провода слишком тусклый и слабый.

Приобрести подсветку на основе технологии электролюминесцентного свечения можно в нескольких основных формах:

Из всех видов, как уже стало понятно, наибольшую популярность приобрел именно светящийся провод.

Что потребуется для установки?

Холодный неон в авто можно поставить как снаружи, так и изнутри. Светящийся шнур можно согнуть и придать ему абсолютно любую форму, а значит, его будет удобно использовать для отделки интерьера. Какие инструменты для этого потребуются? Для успешного монтирования неоновой подсветки понадобится набор отверток, предохранитель, ключи со звездочками (для раскручивания панелей в салоне), изоляционная лента, паяльник, термоусадка, инвертор и переходники. Последние, кстати, обычно прилагаются к набору с самим проводом.

Специалисты рекомендуют использовать для подсветки салона второе поколение неона со шлейфом. Следует обратить внимание и на сечение шнура. От него будет зависеть не только степень освещения, но и весь процесс монтажа. Чтобы выбрать подходящий провод, необходимо предварительно замерить величину зазоров между панелями.

Как установить на автомобиль?

Поставить холодный неон своими руками в салон транспортного средства сможет практически любой автовладелец. Если же есть какие-либо сомнения в собственных силах, лучше проконсультироваться со специалистом или тем, кто уже имел опыт установки такого рода подсветки. В некоторых случаях есть смысл доверить тюнинг автомобиля профессионалам.

Перед тем как подключать холодный неон, следует отсоединить аккумулятор. Выбрав место, где будут проходить провода, необходимо рассчитать длину неонового шнура. На одном конце провода следует срезать наружную оболочку на 10 мм от края и подготовить провода для соединения с питанием. Для этого нужно зачистить медный провод от слоя люминофора. С другой стороны провод закрывают герметиком или защитным колпачком.

С концов коннектора необходимо снять изоляцию и зачистить их. После этого нужно взять один конец коннектора и припаять его к медному проводу. Другой конец коннектора припаивают к тонким проводкам. После этих манипуляций необходимо закрыть место спайки термоусадками и прогреть феном.

Из-за применения переменного тока полярность проводов не имеет особого значения. Поэтому присоединять к инвертору можно любые неоновые провода. Сам инвертор подключают к источнику питания. Теперь остается только включить и проверить качество проделанной работы.

Выводы

Самостоятельно тюнинговать салон автомобиля подсветкой совершенно несложно. Следует только правильно подобрать диаметр шнура холодного неона, рассчитать длину, вооружиться набором инструментов и руководством к действию. Сложности могут возникнуть только при установке неона на днище транспортного средства.

Источник

Гибкий неон (EL-wire) на батарейках. Что это такое и как с ним бороться.

Началось все с того, что знакомая молодая особа рассказала мне про такую замечательную штуку как «гибкий неон», и даже поделилась планами нашить несколько шнуров на старую куртку, и в таком виде немного пошокировать окружающих. Кроме того, на «драйве» некоторые тамошние обитатели даже уже подсвечивали свои машины этой радостью… а я, как обычно, не в курсе новинок науки и техники.
Обидно. Заинтересовался.

Алиэкспресс предлагает шнурки разного цвета, в принципе- по конструкции они все совершенно одинаковы. Самое главное- это НЕ светодиодная лента. Как устроен гибкий неон- лучше почитать на профильных сайтах, но если вкратце- гибкая ПВХ-трубочка, покрытая люминофором, находится промеж двух спиралевидных электродов. Если на электроды подать высокое напряжение частотой в несколько килогерц- люминофор будет светиться в электрическом поле, возникающем между ними. Свечение, увы, достаточно тусклое, однако-же самое что ни есть «неоновое», бо в классических газоразрядных трубках применяется все тот же люминофор. Электрический эквивалент такого шнурка- последовательная RC-цепь, поскольку по конструкции шнурок представляет собой просто протяженный конденсатор.
Выглядит оно примерно вот так.

Покупателю предлагается несколько вариантов «инверторов»- то есть коробочек, к которым можно подключать шнурки: расчитаные на питание от 3 вольт (от батареек), от 5 вольт (USB), от 12 вольт (автомобилистам), от бытовой сети переменного тока (дизайнерам интерьеров).
Девочка уже купила инвертор на 5 вольт, с расчетом таскать в кармане павербанку, однако я решил сделать чего поменьше- и заказал коробочку под батарейки. Выглядит она так, причем сзади у нее удобная защипка для крепления на карман или ремень:

Кнопкой включается и выключается неон, светодиод горит одновременно с неоновым шнуром для контроля- разъемы шнуров, к сожалению, иногда не контачат.

Внутри маленькая печатная плата.

На фото плата с большой черной каплей, но в некоторых конструкциях могут стоять клопы SOT23-5 с маркировкой Е-3, это управляющая микросхема. Она заставляет работать неон в нескольких режимах: 1. выключен, 2. включен постоянно, 3. мигает с низкой частотой, 4. мигает с высокой частотой.
Схема возбуждения неона предельно проста, и, думаю, примерно одинакова во всех инверторах:

В общем, все просто и понятно. К сожалению, схема из-за своей примитивности неэффективна, и на холостом ходу потребляет аж 40 миллиампер!

Поскольку в конструкции используется трансформатор (маленький, на феррите)- все поголовно пользователи этих инверторов жалуются на писк. Писк дейсвительно присутствует и с ним придется смириться, либо пропитывать трансформатор всякими лаками и заливать парафином. Кроме того, частота писка зависит от нагрузки на трансформатор, чем длиннее неоновый шнур- тем она ниже.
Хочу отметить, что в мире существуют специализированные микросхемы для возбуждения гибкого неона, однако- эти разработки пока в зачаточном состоянии. 🙁 Я купил для эксперимента микросхему HV830, она мне честно выдавала заявленные в даташите +-100 вольт на выходе (200 вольт от пика до пика), на частоте, рекомендованной производителем шнура (около килогерца), однако, хоть микросхема и была нема аки могила, но шнурок светился еле-еле. 🙁
А вот китайская коробочка раскачивает его на-ура! Выходит ярко и красиво, как и положено светиться неоновой трубке. Кстати, на выходе коробочка выдает на холостом ходу размах колебаний вольт под триста (от пика до пика), при подключении нагрузки напряжение немного падает. Одним словом, достойной альтернативы пока нет.

Однако, питаться от батареек- это повышенный расход денежных средств на их покупку. 🙁 Посему я решил запитаться от литий-полимерного аккумулятора формата 14500. Сейчас я расскажу, почему решение было ошибочным:
1. Шнурок не отключался. Совсем. Никак. Горел себе и всё тут, стоило только вставить аккумулятор.
2. Производитель коробочки рекомендует подключать не более пяти метров шнура на коробку. Это же касается суммарной длины параллельно подключенных отрезков- емкости шнуров в этом случае суммируются. Мы сдуру подключили восемь. Аккумулятор протянул всего лишь полтора часа.
3. Коробка при этом расплавилась. Трансформатор нагрелся до такого состояния, что проплавил дырку в боку коробки. Кстати, сам трансформатор оказался бессмертнее самого Кащея- он и по сию пору живее всех живых.

Далее я поставил ряд экспериментов, погонял схему на разных эквивалентах нагрузки, и пришел вот к каким выводам:
1. Превышать расчетное напряжение питания схемы крайне нежелательно. Лишний вольт ведет как к отказу схемы управления, так и к избыточному нагреву трансформатора. Если кому охота запитываться от аккумулятора- рекомендую применять маленький DC-DC преобразователь напряжения, например, на микросхеме NCP1529 или ее аналоге SY8089A (значения резисторов для цепи обратной связи- 470 КОм и 120 КОм), на алиэкспрессе этих микросхем полным-полно. Его можно разместить в пустом гнезде для второй батарейки.
2. Превышать рекомендованую длину шнура так же не следует. Последствия те же самые- перегрев. 🙁
3. Питаться лучше всего от батареи бОльшей емкости- типа 18650, для чего надо перенести схему (в оригинальном, либо переделаном виде) в другую коробку. Собственно, я так и поступил. На фото- коробочка под 18650, на плате: защита, управление, два DC-DC, два трансформатора (с обратной стороны платы). Расчетное время работы от качественного аккумулятора на два шнура до пяти метров каждый- до 7,5 часов.

По просьбам трудящихся в каментах добавляю также фотографию «героя обзора- трансформатора». Он маленький зело, для сравнения- ноготь моего пальца (пальцы у меня не крупные) и бронзовая стоечка внешним диаметром 3.2 мм.

В любом случае- рекомендую эту штуку к приобретению, несмотря на все недостатки- крайне надежная, и играться с ней оказалось очень увлекательно. 🙂 Сделайте свою жизнь ярче! Но при этом не забывайте о технике безопасности- в схеме присутствует высокое напряжение.

Дополнение от 08.05.20. Только что были проведены полноценные полевые испытания конструкции. Коробка опять расплавилась! :))) А трансформаторы живее всех живых.
В общем, либо питающее надо сильнее снижать, либо нагружать меньше- сложный вопрос. Вердикт: «применять с аккуратностью».

Источник