Jak podłączyć żarówkę do innego napięcia

Istnieje kilka sposobów zasilania żarówki o niskim napięciu z obwodu elektrycznego o wysokim napięciu. W artykule omówiono opcje podłączenia żarówki do innego napięcia poprzez wybranie dodatkowej rezystancji z drutu o wysokiej rezystancji i zastosowanie diod szeregowo w „kierunku do przodu”.

Załóżmy, że potrzebujemy żarówki o napięciu znamionowym 6 woltów i prądu 0,5 ampera włączonego z akumulatora 12 woltów. Najprostszy z obwodów przełączających składa się z żarówki połączonej szeregowo, dodatkowej rezystancji Rdop i źródła napięcia Ua, baterii.

Konieczne jest wybranie dodatkowej rezystancji w taki sposób, aby napięcie 6 woltów „spadało” na żarówkę o prądzie w obwodzie I = 0,5 ampera. Rezystancja jest wykonywana z dowolnego drutu o wysokiej rezystancji: nichrom, constantan itp.

Można obliczyć wartość rezystancji Rdop na podstawie rezystywności drutu o wysokiej rezystancji zgodnie ze wzorami z prawa Ohma. Ale jest jedna rzecz, ALE! Aby to zrobić, musisz wiedzieć, że drut jest wykonany z nichromu lub innego materiału i ma niezbędne parametry. Nie można tego ustalić na pierwszy rzut oka. I taki drut zwykle „nie leży w pobliżu”. Zrobimy dodatkowy opór „w praktyczny sposób”.

Konieczne jest stosowanie drutu o wysokiej rezystancji w izolacji. Ale uzyskanie takiego drutu i takiego prądu jest dość trudne. Dlatego korzystamy z tego, co jest pod ręką. Sklepy ze sprzętem sprzedają cewki do elektrycznych płyt grzewczych lub piekarników elektrycznych. Taki drut o wysokiej rezystancji jest całkiem odpowiedni dla naszego przypadku. Drut może mieć średnicę od 0,35 do 0,7 milimetra i może wytrzymać nasz prąd I = 0,5 ampera.

Złóżmy obwód do wyboru długości drutu.

Aby wybrać długość drutu i kontrolować napięcie w obwodzie, potrzebujemy woltomierza DC na napięcie do 15 woltów. Długość drutu spiralnego jest wybierana oczywiście dłużej niż to konieczne. Zaczynając od najdłuższego końca, sonda porusza się spiralnie.

Ponieważ spirala jest „goła”, bez izolacji, należy ją lekko rozciągnąć, aby krawędzie zwojów się nie stykały. Za pomocą woltomierza kontrolujemy napięcie na żarówce. Gdy napięcie Ul na żarówce będzie wynosić 6 woltów, będzie to odpowiadało wymaganej długości drutu spiralnego i jego rezystancji Rdop.

Ponieważ drut jest pusty, nawija się go na ramę z materiału izolacyjnego z przerwą między zwojami. Jeśli drut na ramie nie mieści się w jednej warstwie, połóż izolację, nawiń drugą warstwę itp.

Wadą tej metody zmniejszania napięcia na żarówce (obciążeniu) jest to, że w przypadku żarówki o tym samym napięciu, ale o różnej mocy, potrzebny jest dodatkowy opór o różnej wielkości, ponieważ prąd w obwodzie elektrycznym będzie inny.

Lub, jeśli podłączymy inną równolegle do tej żarówki, ich całkowita rezystancja wyniesie 6 omów, a całkowita rezystancja obwodu ulegnie zmianie. Nie podam tutaj obliczeń według wzoru prawa Ohma. Mogę tylko powiedzieć, że prąd w obwodzie wzrośnie z 0,5 ampera do 0,67 ampera, napięcie na rezystorze Rdop wzrośnie do 8,0 woltów, napięcie na dwóch lampach równolegle będzie równe U = 4,0 woltów, czyli 2,0 wolty mniejsze niż to konieczne. Żarówki będą palić się w świetle, co jest niedopuszczalne. Ta metoda zmniejszania napięcia obciążenia jest odpowiednia zarówno dla napięcia stałego, jak i przemiennego.

Istnieje inny sposób zmniejszenia napięcia na obciążeniu, ale tylko w przypadku obwodów prądu stałego.

Zamiast dodatkowego rezystora w obwodzie dołączamy łańcuch diod połączonych szeregowo w „kierunku do przodu”.Kiedy prąd przepływa przez diodę, spada na nią „napięcie bezpośrednie”, równe, w zależności od rodzaju diody, jej mocy i przepływającego przez nią prądu, od 0,4 do 1,2 wolta. Na diodzie germanowej „spada” z 0,4 do 0,7 wolta, na diodzie krzemowej od 0,6 do 1,2 wolta.

W zależności od liczby woltów potrzebnych do obniżenia napięcia przy obciążeniu uwzględnij odpowiednią liczbę diod. Porównaj dwa obwody przełączające: poprzedni z dodatkowym rezystorem i nowy z diodami.

W obwodzie z rezystorem w obwodzie związek między prądem w obwodzie a spadkiem napięcia Udop jest liniowy. Ile razy prąd wzrośnie przez rezystor, „spadek napięcia” Udop na nim wzrośnie o tę samą wartość. Jednak na żarówkach napięcie spada z 6 do 4 woltów.

Zupełnie inny obraz będzie, jeśli zamiast opornika włączymy łańcuch diod. Zależność między prądem przepływającym przez diodę a napięciem na nią padającym jest nieliniowa. Prąd może wzrosnąć kilka razy, spadek napięcia na diodzie wzrośnie tylko o kilka dziesiątych wolta.

Spójrzmy na charakterystykę woltowo-amperową diody. Jest to zakrzywiona linia między prądem a napięciem na diodzie. Linia między punktami 0–4 jest wyjściem diody w tryb prostownika.

Linia pomiędzy punktami 4–7 jest niemal prostym odcinkiem. Można zauważyć, że przy znacznej zmianie prądu przez diodę (kilka razy) napięcie na diodzie zmienia się niewiele (0,1 - 0,3 wolta). Ta sekcja służy do stabilizacji napięcia. Diody należy dobierać zgodnie z maksymalnym prądem w obwodzie.

Maksymalny dopuszczalny prąd diod musi być większy niż prąd w obwodzie obliczonym. Zgodnie z tym schematem włączyłem 9-woltowe przenośne radio z 12-woltowej baterii. Zastosowano łańcuch 4 diod D226.

Victor Egel