Схема фонарика с регулировкой яркости света. Водонепроницаемый фонарик - KINFIRE KCH CREE T6 (18650) с регулируемой яркостью

В статье "Регулятор яркости фонаря", опубликованной в "Радио", № 7 за 1986 г., рассказывалось об электронном устройстве для управления яркостью карманного фонаря. Сегодня автор названной статьи предлагает усовершенствованный им вариант устройства, позволяющий придать фонарю дополнительную функцию светового маяка.

Регулировать яркость лампы карманного фонаря можно, конечно, переменным резистором, включенным последовательно с ней. Но, к сожалению, на резисторе при этом бесполезно теряется значительная мощность и КПД такого регулятора окажется невысоким. Более экономичным является ключевой регулятор, принцип его работы основан на том, что нагрузка подключается к источнику питания (батарее) не постоянно, а периодически - на промежутки времени, которые можно плавно изменять. В результате будет изменяться средний ток через лампу накаливания, а значит, и ее яркость.

Предлагаемый регулятор (рис. 1), как и упомянутый выше, встраивается в корпус фонаря и позволяет не только регулировать яр кость лампы накаливания от максимальной до слабого свечения. С его помощью фонарь легко превратить в световой маяк.

Основой такого регулятора является интегральный таймер DD1. На нем собран генератор импульсов. Частоту их следования (от 200 до 400 Гц) и скважность можно изменять. Транзистор VT1 выполняет роль электронного ключа - его работой управляет генератор. Принцип действия регулятора поясняют осциллограммы, приведенные на рис. 2.

В режиме регулирования яркости контакты переключателя SA1, совмещенного с переменным резистором R3, замкнуты. Перемещением движка резистора изменяют продолжительность зарядки и разрядки конденсатора С1, причем зарядка осуществляется через диод VD2, а разрядка - через VD3. Резисторы R1 и R2 сравнительно высокого сопротивления на работу генератора влияния практически не оказывают.

В одном из крайних положений движка резистора на выходе генератора (вывод 4) формируются короткие импульсы напряжения, открывающие транзисторный ключ (рис. 2, а). При этом лампа подключается к батарее на короткое время, яркость ее свечения минимальна.

В среднем положении движка резистора продолжительность времени, пока лампа подключена к батарее, равна продолжительности паузы (рис. 2,б). В итоге на лампе выделяется мощность, равная примерно половине максимальной, т.е. лампа станет гореть вполнакала.

В другом крайнем положении движка большую часть времени лампа остается подключенной к батарее и отключается только на короткое время (рис. 2, в). Поэтому лампа будет светить практически с максимальной яркостью.

На транзисторном ключе в открытом состоянии падение напряжения составляет примерно 0,2 В, что свидетельствует о достаточно высоком КПД такого регулятора.

В режиме светового маяка контакты выключателя SA1 разомкнуты, и зарядка конденсатора С1 осуществляется в основном через резистор R2 и диод VD1, а разрядка - через резистор R1. В таком режиме лампа подключается к батарее на несколько десятых долей секунды с интервалом в несколько секунд.

Выключатель SA2 - собственный выключатель фонаря, конденсатор С2 выполняет роль буферного накопителя энергии, облегчающего режим работы батареи GB1.

Испытания регулятора показали, что он нормально работает при снижении питающего напряжения до 2,2...2,1 В, поэтому его можно использовать в фонарях даже с батареями из двух гальванических элементов. Для указанного на схеме транзистора лампа накаливания может быть с током до 400 мА.

В устройстве допустимо использовать таймер КР1006ВИ1, диоды КД103А, КД103Б, КД104А, КД522Б, а также транзистор, специально предназначенный для работы в ключевых или импульсных схемах - с напряжением кол лектор - эмиттер в режиме насыщения 0,2...0,3 В, максимальным током коллектора не менее тока, потребляемого лампой накаливания, и коэффициентом передачи тока не менее 40. Для лампы накаливания с током до 300 мА подойдут, кроме указанного на схеме, транзисторы КТ630А - КТ630Е, КТ815А - КТ815Г, КТ817А - КТ817Г. Оксидные конденсаторы желательно использовать малогабаритные, например, серий К52, К53, К50 - 16, переменный резистор - СПЗ - 3 с выключателем, постоянные - МЛТ, С2 - 33. Резистор R3 можно применить и с большим в несколько раз номиналом, например 10, 22, 33, 47 кОм, но при этом придется пропорционально уменьшить емкость конденсатора С1, чтобы частота генератора практически осталась прежней.

Конструктивно регулятор проще установить в фонарь с так называемым "квадратным" корпусом, предназначенный для использования батарей 3336, "Рубин" и их зарубежных аналогов, а также - в "круглый", фонарь с разборными половинами пластмассового корпуса. В этом случае вначале на корпусе укрепляют резистор R3, а затем размещают остальные детали. Причем в любом варианте их удобнее устанавливать методом навесного монтажа: диоды и резисторы R1, R2 допустимо припаять к выводам резистора R3 и выключателя SA1. После монтажа и проверки детали надо закрепить и изолировать, к примеру, эпоксидным клеем.

Если режима светового маяка не требуется, регулятор можно упростить, исключив элементы R1, R2, VD1 и применив резистор R3 без выключателя SA1.

Налаживание устройства сводится к подбору резисторов R1, R2, R5. В режиме маяка подбором резистора R1 устанавливают продолжительность паузы между вспышками, а резистора R2 - длительность вспышки. Номинал резистора R5 зависит от типа и параметров транзистора, а также напряжения источника питания. Чтобы его подобрать, надо подать питающее напряжение примерно раза в два меньше максимального или минимальное, при котором регулятор работает устойчиво. После этого резистор R3 устанавливают в положение максимальной яркости и к выводам коллектора и эмиттера транзистора подключают вольтметр. Между базой транзистора и выводом 4 микросхемы временно устанавливают цепочку из последовательно включенных постоянного резистора сопротивлением 30 Ом и переменного - на 2,2 кОм. Изменяя сопротивление переменного резистора от максимального до минимального, контролируют напряжение на коллекторе транзистора. Отмечают положение движка, при котором дальнейшее уменьшение сопротивления резистора не приводит к заметному уменьшению напряжения на коллекторе. После этого измеряют получившееся общее сопротивление цепочки, и устанавливают постоянный резистор такого же номинала.

Чтобы регулятор мог работать с мощными лампами накаливания, потребляющими ток 1 А и более при питающем напряжении до 10...15 В, достаточно применить в качестве VT1 мощный составной транзистор с коэффициентом передачи тока несколько сотен (из малогабаритных подойдут КТ829А - КТ829Г КТ973А, КТ973Б). Необходимо только, чтобы напряжение питания не превысило максимально допустимое для микросхемы. Придется, конечно, использовать оксидные конденсаторы с соответствующим номинальным напряжением.

Предлагаю вашему вниманию простенькую схему LED фонарика с ШИМ регулятором яркости. На создание этой конструкции меня натолкнула необходимость регулирования яркости на налобном китайском фонарике. Так как светодиоды управляются не напряжением, а током, то просто включить в разрыв линии питания переменный резистор было нельзя, поэтому выбор пал на ШИМ. Вариант ШИМ регулятора на интегральном таймере мне не понравился, и я решил использовать КМОП логику. За основу схемы взят простейший генератор ШИМ на микросхеме К561ЛЕ5. От обычного генератора он отличается не сильно, лишь двумя диодами и переменным резистором. Именно эти три элемента и скважность следования импульсов. В качестве усилителя мощности я использовал эммитерный повторитель на транзисторе КТ315. Его с успехом хватает, так как он работает в импульсном режиме (в моем случае использованы маломощные светодиоды, при использовании мощных нужно брать транзистор помощнее, например полевой).

Вот схема моего регулятора:

Печатная плата разрабатывалась под SMD компоненты (кроме микросхемы, транзистора и переменного резистора). Вот рисунок печатной платы регулятора:

Что касается деталей, то они не критичны в подборе: транзистор можно использовать любой, структуры n-p-n(за исключением низкочастотных), диоды- любые кремниевые SMD, конденсатор в корпусе 0805, резистор тоже в 0805. Микросхему можно для экономии места взять в SMD варианте, но тогда придется переделывать печатную плату.

Список радиоэлементов