Потрапляли ви в ситуацію, коли вам згодилося б будь-який пристрій, застережливий про небезпеку, а його не було? Наприклад, ви вирили канаву навколо квітника або перекопали газон навесні і раптом згадали, що ввечері у вас гості. Може бути, ви будуєте басейн або на в’їзді на вашу ділянку утворилася велика вибоїна. Незалежно від конкретної ситуації бувають моменти, коли потрібно пристрій, застережливе про небезпеку.

Мета попереджуючої системи – привернути увагу; найефективніше увагу людини привертають спалахи світла, а не постійно палаючий світло, тому що людське око сприймає їх як рух (зміна). Всім нам добре відомо, що зір людини значно більш чутливо до рухомих об’єктів, ніж до нерухомих. Описаний в цій главі миготливий застережливий ліхтарик призначений саме для залучення уваги у випадку будь-якої небезпеки.

Охоронна схема побудована з використанням однієї інтегральної мікросхеми LM3909. Ця мікросхема є унікальним генератором імпульсів, який споживає дуже мало енергії і вимагає мінімуму додаткових елементів. Про простоті пристрою миготливого ліхтарика можна судити за схемою на рис. 1, що вимагає лише чотири навісних елемента.

Мікросхема по суті являє собою генератор з негативним опором, період проходження імпульсів в якому визначається внутрішніми елементами і ємністю конденсатора С1. У момент включення живлення конденсатор С1 починає заряджатися. Швидкість заряду і, отже, постійна часу встановлюються і контролюються за допомогою мікросхеми ІС1. Коли напруга на конденсаторі досягне встановленого рівня спрацьовування, ІС1 включається і розряджає конденсатор СІ на світлодіод СД1.

При розряді ємності через діод струм протікає через базу транзистора Q1, який переходить в режим насичення. Резистор R1 обмежує розрядний струм конденсатора С1 і визначає постійну часу розрядного циклу, яка в свою чергу визначає час відкритого стану транзистора. При великому опорі резистора конденсатор розряджається повільніше і постійна часу збільшується, а при малому опорі – зменшується.

Послідовно з перемикаючим транзистором включена лампа, що попереджає про небезпеку, отже, вона світить, коли транзистор проводить струм.

Коли напруга на конденсаторі впаде до встановленого нижньої межі, мікросхема ІС1 переходить в початковий стан і конденсатор С1 починає знову заряджатися. Цикл роботи повторюється.

Рис. 1

Ставлення тривалостей включеному і вимкненому стані (шпаруватість) визначається відношенням R1/С1. Наша схема розроблена так, що лампа включена протягом приблизно 6% часу повного періоду роботи. Це відповідає приблизно 15 спалахів світла за 1 хв.

Хоча схема ліхтарика живиться від сонячної батареї, основною його метою є попередження про небезпеку в нічний час, коли наш зір набагато менш ефективно і цілком можна натрапити на яку-небудь перешкоду. Отже, необхідно запасти енергію в денний час для наступного її використання в нічний час.

Для цього були відібрані нікель-кадмієві акумулятори, які переважніше свинцево-кислотних завдяки наявності відносно постійної напруги розряду. Було б дуже недоречно, якби яркоеть світла знижувалася вночі по мірі розряду акумулятора. При використанні нікель-кадмієвих акумуляторів освітлення залишається яскравим аж до глибокого розряду.

Всього для живлення схеми потрібно п’ять нікель-кадмієвих акумуляторних елементів типорозміру АА з припаяними висновками, в кожному з яких може бути запасено 0,5 А-г електроенергії.

Елементи припаюються один до одного протилежними висновками: позитивний висновок одного елемента припаюється до негативного наступного. Потім аркуш цупкого паперу, службовець в якості корпусу, обертається навколо батареї і весь виріб заливається підходящим полімерним складом з метою надійної волого-ізоляпіі.

Нікель-кадмієві акумулятори заряджаються від сонячної батареї. Для даної конструкції обрані серповидні елементи, одержувані при зрізі сегментів круглого елемента діаметром 10 см, з метою додання йому квадратної форми. Вихідний струм цих елементів лежить в межах 50 – 80 мА, хоча зустрічаються елементи, розвиваючі струм 125 мА і більш.

Основним завданням, розв’язуваної даною конструкцією сонячної батареї, є підтримання нікель-кадмієвих акумуляторів в постійно зарядженому стані без перезарядки. Як було показано в гл. 10, нікель-кадмієві акумулятори легко виходять з ладу при перезаряді. Дискові акумулятори, що використовуються в даній конструкції, Можна заряджати струмом 50 мА, не боячись пошкодити їх. Таким чином, ми виготовимо сонячну батарею, генеруючу струм близько 50 мА. Попереджає про небезпеку ліхтарик має малі габарити, тому краще виготовити невелику сонячну батарею. З цією метою слід відібрати серповидні елементи, розвиваючі ток 90-100 мА.

Розділіть серповидні елементи навпіл. Це легко зробити, різко натиснувши хрестоподібним лезом ножа на ділянку поблизу прямолінійного краю елемента. Вихідні круглі елементи, від яких були відколоти серповидні елементи, отримані з кристалічного матеріалу, в якому лінії сколу перпендикулярні прямолінійним краях серповидних елементів. Якщо натиснути на цей край, елемент розколеться на дві частини. Розміри одержуваних елементів визначаються тим, в якому місці проводиться натиснення. Якщо ви натиснете посередині, отримаєте два однакових елемента.

Як відомо з гол. 1, поділ елемента на сегменти не руйнує його, а лише зменшує вихідний струм. Отже, пріразделеніі елемента навпіл кожна половинка буде генерувати ток 45-50 мА.

Не обов’язково ділити елементи на частини, можна використовувати цілі серповидні елементи, що генерують струм тільки 50 мА. Для відбору таких елементів корисний тестер, описаний в гл. 2. При цьому необхідно пам’ятати, що слабкострумові елементи займуть більше місця в батареї.

З’єднайте 14 елементів послідовно – і ви отримаєте сонячну батарею. Додайте їх на невеликий пластинці з пластику або скла і загерметизуйте для оберігання від впливу навколишнього середовища. Блокуючий діод (D1) захищає акумулятори від розряду через сонячну батарею в нічний час. Він являє собою германієвий діод з низьким прямим напругою порядку 0,3 В і максимальним струмом 200 мА.

Електронна схема виготовляється із застосуванням друкованого монтажу. Друкована плата наведена на рис. 2, розміщення деталей-на рис. 3. У виготовленні немає нічого складного, тільки ретельно дотримуйте полярності виводів всіх напівпровідникових приладів і ретельно пропоювати з’єднання.

Рис. 2

Миготливу лампу необхідно помістити в будь скляний балон для захисту від впливу зовнішнього середовища. Крім того, скляний балон сприяє розсіюванню світла лампи в широкому діапазоні кутів. Для цієї мети прекрасно підійде сферичний розсіювач, раніше використовуваний в габаритних вогнях деяких автомобілів. Накрита подібним ковпачком лампа видно з усіх напрямків.

Можна також помістити лампу між двома лінзами, така конструкція зазвичай використовується в огороджувальних ліхтарях на дорогах. Лінзи необов’язково повинні бути круглими, підійде будь-яка форма. Не складе особливих труднощів захистити лампу у відповідності з наведеними рекомендаціями.

Мені самому тим не менше спеціально знадобився невеликий сигнальний ліхтарик, який світив би тільки в одному напрямку. В результаті пошуків я виявив у продажу дешевий освітлювач, точно відповідає моїм вимогам (див. докладніше список деталей). Він призначався для використання в автомобілі і був оснащений магнітним утримувачем (дуже зручно для закріплення на металевих поверхнях) і роз’ємом для підключення в гніздо прикурювача на 12 В.

Рис. 3

Щоб використовувати цей ліхтарик в якості сигнального, насамперед потрібно було обрізати з’єднувальний привід з 12-воль-товим роз’ємом так, щоб залишився приєднаним відрізок дроту довжиною близько 10 см. Збережіть при бажанні роз’єм прикурювача і з’єднувальний провід для майбутніх конструкцій. Тепер видаліть рукоятку для змотування проводу, відгвинтивши утримуючий неї гвинт.

Лампочка в цьому ліхтарику розрахована на 12 В і добре працювати в нашій схемі не буде. Для доступу до лампочки відверніть проти годинникової стрілки зовнішнє кільце, яке утримує переднє скло ліхтарика. Замініть лампу на лампу № 50 і зберіть ліхтарик.

Друкована плата, зображена на рис. 2, спеціально зроблена таких розмірів, щоб точно вміститися у виїмці від 12-вольта роз’єму. Плата і всі деталі на ній точно підходять за розмірами, крім конденсатора С1, який необхідно розташувати «лежачи».

Нарешті, припаяйте висновки лампи, акумуляторної і сонячної батарей до відповідних контактних площадок плати. При остаточній зборці ліхтарик закріплюється на акумуляторній батареї. Додатковий вага батареї додасть ліхтарику стійкість. Сонячна батарея, яка не кріпиться до ліхтарику, може розташовуватися в будь-якому освітлюваному сонцем місці.

Ліхтарик може не забезпечуватися тумблером для виключення його в денний час. У цьому немає необхідності. Мій досвід показує, що свежезаряженних комплекту акумуляторів цілком вистачає на тиждень роботи ліхтарика. Абсолютно виряджені нікель-кадмієві елементи повністю зарядили за 10 сонячних годин, іншими словами, за півтора дня роботи сонячної батареї.

Якщо такий режим роботи вас не задовольняє, слід збільшити розмір сонячної батареї, щоб вона генерувала струм 17 мА, і змінити колишні акумуляторні елементи на елементи з більшою ємністю (типу С). У цьому випадку буде запасатися приблизно в 3 рази більше енергії.

Область застосування цього невеликого портативного ліхтарика майже не обмежена. Звичайно, в голову одразу приходять вже згадані застосування: своєчасне світлове попередження про западинах і ямах, важко розрізняються огорожах і непомітних перешкодах. Непогано також встановити сигнальні вогні на човни, пристані і високі будівлі.

Якщо ви радіоаматор, можливо, ви захочете закріпити миготливий ліхтарик зі сферичною кришкою на щоглі вашої антени. Домогосподаркам сподобається використання подібного пристосування для попередження про тільки що натертих підлогах. Ліхтарик З магнітним утримувачем можна зміцнити на даху автомобіля, поставленого на стоянку на узбіччі шосе.

А яка кумедна вийде завдяки такому ліхтарику маска з мерехтливими очима!

   Список деталей

   Резистор

R1 -100 Ом, 1/2 Вт

   Конденсатор

С1 -1000 мкФ, 16 В

   Напівпровідники

   D1 — 1N34A

ІС1-LM3909 СД1-Jumbo red

   Q1-ECG 159

   Інші деталі

Лампочка № 50

14 сонячних елементів, 50 мА (див. текст)

5 нікель-кадмієвих акумуляторів АА

Корпус ліхтарика (Radio Shack 61 * 2502)

Література: Байєрс Т. 20 конструкцій з сонячними елементами: Пер. з англ. – М.: Мир, 1988 рік.