Neonlamput - työ- ja sovelluspiirit

Neonlamppu on hehkulamppu, joka koostuu lasikannesta, kiinnitetty parilla erillisiä elektrodeja ja joka sisältää inerttiä kaasua (neonia tai argonia). Neonlampun pääasiallinen käyttökohde on merkkivalot tai merkkivalot.

Pienjännitteisenä toimitettuna elektrodien välinen vastus on niin suuri, että neon käyttäytyy käytännössä kuin avoin piiri.

Kuitenkin, kun jännitettä kasvatetaan asteittain, tietyllä erityisellä tasolla, jossa neonlasin sisällä oleva inertti kaasu alkaa ionisoida ja johtaa erittäin johtavaksi.

Tämän vuoksi kaasu alkaa tuottaa säteilevää valoa negatiivisen elektrodin ympäriltä.

Jos inertti kaasu sattuu olemaan neon, valaistus on oranssia. Argonkaasulle, joka ei ole kovin yleistä, säteilevä valo on sininen.

Kuinka neonlamppu toimii

Neonlampun toimintaominaisuudet voidaan nähdä kuvassa 10-1.

Neonlampun hehkuvan vaikutuksen laukaisevaa jännitetasoa kutsutaan alkuperäiseksi rikkoutumisjännitteeksi.

Heti kun tämä rikkoutumistaso iskeytyy, polttimo laukaistaan ​​'polttotilaan (hehkuvaan), ja jännitehäviö neonliittimien yli pysyy käytännössä kiinteänä riippumatta piirin virran lisääntymisestä.

Lisäksi hehkuva osa polttimon sisällä kasvaa syöttövirran kasvaessa, kunnes piste, jossa negatiivisen elektrodin kokonaispinta-ala täyttyy hehkulla.

Mahdollinen ylimääräinen virran nousu voi sitten ajaa neonin kaarevaan tilanteeseen, jossa hehkuvalaistus muuttuu sinivalkoiseksi valoksi negatiivisen elektrodin yli ja alkaa tuottaa lampun nopeaa hajoamista.

Siksi, jotta voit valaista neonlampun tehokkaasti, sinulla on oltava riittävä jännite, jotta lamppu voi 'syttyä', ja sitten piirissä on riittävästi sarjavastusta pystyäksesi rajoittamaan virran tasolle, joka takaa, että lamppu pysyy käynnissä tyypillisessä hehkuvassa osassa.

Koska neonivastus itsessään on erittäin pieni pian sen laukeamisen jälkeen, se tarvitsee sarjavastuksen, johon kuuluu yksi sen syöttöjohdoista, nimeltään painolastivastus.

Neon-hajoamisjännite

Yleensä neonlampun sytytys- tai hajoamisjännite voi olla noin 60-100 volttia (tai joskus jopa suurempi). Jatkuva virran nimellisarvo on melko pieni, yleensä välillä 0,1-10 milliampeeria.

Sarjavastuksen arvo määritetään sen tulojännitteen mukaan, jonka yli neon voidaan kiinnittää.

Kun neonvalaisimia ohjataan 220 voltin verkkovirralla, 220 k: n vastus on yleensä hyvä arvo.

Mitä tulee moniin kaupallisiin neonlamppuihin, vastus voidaan mahdollisesti sisällyttää rakenteen runkoon.

Ilman tarkkoja tietoja voidaan olettaa, että neonvalaisimella ei ehkä ole yksinkertaisesti vastusta, kun se on valaistu, mutta sen pudotus voi olla noin 80 volttia napojensa yli.

Kuinka laskea neonivastus

Neon-painolastivastuksen oikea arvo voitaisiin määrittää ottamalla tämä vertailuarvo huomioon, mikä on merkityksellistä sen yli käytetyn tarkan syöttöjännitteen suhteen, ja olettaen esimerkkinä noin 0,2 milliampeerin 'turvallisen' virran.

220 voltin syöttöä varten vastuksen täytyy joutua menettämään 250 - 80 = 170 volttia. Sarjavastuksen ja neonlampun kautta kulkeva virta on 0,2 mA. Siksi voimme käyttää seuraavaa Ohmin lain kaavaa sopivan sarjavastuksen laskemiseksi neonille:

R = V / I = 170 / 0,0002 = 850 000 ohmia tai 850 k

Tämä vastuksen arvo olisi turvallista useimpien kaupallisten neonlamppujen kanssa. Kun neonhehku ei ole aivan häikäisevä, virranrajoittimen vastuksen arvoa voidaan pienentää lampun ajamiseksi korkeammalle tyypillisen hehkutusalueen yli.

Vastusta ei kuitenkaan missään tapauksessa saa laskea liikaa, mikä saattaa aiheuttaa koko negatiivisen elektrodin uppoutumisen kuumaan hehkuun, koska tämä voi osoittaa, että lamppu on nyt tulva ja lähestymässä kaarimoodia.

Vielä yksi kysymys neonhehkun voimasta on, että se voi tyypillisesti näyttää paljon kiiltävältä ympäröivässä valossa verrattuna pimeyteen.

Itse asiassa pimeässä valaistus voi olla epäjohdonmukaista ja / tai vaatia suurempaa rikkoutumisjännitettä lampun käynnistämiseksi.

Joillakin neoneilla on pieni vihje radioaktiivisesta kaasusta, joka on sekoitettu inertin kaasun kanssa ionisaation edistämiseksi, tällöin tällainen vaikutus ei välttämättä ole näkyvissä.

Yksinkertaiset neonlamppupiirit

Yllä olevassa keskustelussa olemme ymmärtäneet yksityiskohtaisesti tämän lampun toiminnan ja ominaisuudet. Nyt meillä on hauskaa näiden laitteiden kanssa ja opit rakentamaan yksinkertaisia ​​neonlamppupiirejä käytettäväksi erilaisissa koristeellisissa valotehosovelluksissa.

Neonlamppu vakiojännitelähteenä

Neonlampun vakiojänniteominaisuuksien vuoksi vakio-valo-olosuhteissa sitä voidaan käyttää jännitteen vakautusyksikkönä.

Siksi yllä esitetyssä piirissä lampun molemmilta puolilta saatu ulostulo voi toimia vakiojännitteen lähtöpaikkana edellyttäen, että neon jatkaa toimintaansa tyypillisellä hehkuvalla alueella.

Tämä jännite olisi tällöin identtinen lampun pienimmän rikkoutumisjännitteen kanssa.

Neonlampun vilkkuvapiiri

Neonlampun kuten valonheittimen käyttö rentoutumisoskillaattoripiirissä näkyy alla olevassa kuvassa.

Tämä sisältää vastuksen (R) ja kondensaattorin (C), jotka on kiinnitetty sarjaan tasajännitteen syöttöjännitteeseen. Neonlamppu on kiinnitetty rinnakkain kondensaattorin kanssa. Tätä neonia käytetään visuaalisena indikaattorina piirin toiminnan osoittamiseksi.

Lamppu toimii melkein kuin avoin piiri, kunnes sytytysjännite on saavutettu, kun se kytkee hetkellisesti virran sen läpi aivan kuten pieniarvoinen vastus ja alkaa hehkua.

Tämän virtalähteen jännitesyötön on sen vuoksi oltava korkeampi kuin neonin rikkoutumisjännitteen.

Kun tämä piiri saa virtaa, kondensaattori alkaa kerätä varausta nopeudella, jonka vastuksen / kondensaattorin RC aikavakio määrittää. Neonlamppu saa jännitesyötön, joka vastaa kondensaattorin napojen yli kehitettyä varausta.

Heti kun tämä jännite saavuttaa lampun rikkoutumisjännitteen, se kytkeytyy päälle ja pakottaa kondensaattorin purkautumaan neonpolttimon sisällä olevan kaasun kautta, jolloin neon hehkuu.

Kun kondensaattori purkautuu kokonaan, se estää ylimääräisen virran kulkemisen lampun läpi ja sammuu siten uudelleen, kunnes kondensaattori on kerännyt toisen tason varauksen, joka on yhtä suuri kuin neonin laukaisujännite, ja sykli toistuu jatkuvasti.

Yksinkertaisesti sanottuna neonlamppu vilkkuu tai vilkkuu nyt taajuudella aikavakio-osien R ja C arvojen päättämänä.

Rentoutumisoskillaattori

Tämän rakenteen muunnos on esitetty yllä olevassa kaaviossa käyttämällä 1 megahmin potentiometriä, joka toimii kuin painolastivastus, ja pari 45 voltin tai neljä 22,5 voltin kuivaparistoa jännitteen tulolähteenä.

Potentiometriä hienosäädetään, kunnes lamppu syttyy. Sitten kattilaa pyöritetään vastakkaiseen suuntaan, kunnes neonhohto vain häviää.

Annettaessa potentiometrin olla tässä asennossa, neonin on sitten aloitettava vilkkuminen eri vilkkumisnopeuksilla määritettynä valitun kondensaattorin arvolla.

Ottaen huomioon R: n ja C: n arvot kaaviossa, piirin aikavakio voidaan arvioida seuraavasti:

T = 5 (megohmia) x 0,1 (mikrofaradit) = 0,5 sekuntia.

Tämä ei ole nimenomaan neonlampun todellinen vilkkumisnopeus. Se saattaa vaatia useita aikavakioita (tai vähemmän), jotta kondensaattorin jännite kerääntyy neonpolttojännitteeseen asti.

Tämä voi olla suurempi, jos käynnistysjännite on yli 63% syöttöjännitteestä ja voi olla pienempi, jos neonpolttojännitteen spesifikaatio on alle 63% syöttöjännitteestä.

Lisäksi se tarkoittaa, että vilkkumisnopeutta voitaisiin muuttaa muuttamalla R- tai C-komponentin arvoja, mahdollisesti korvaamalla eri arvot, jotka on laadittu vaihtoehtoisen aikavakion aikaansaamiseksi, tai käyttämällä rinnakkain kiinnitettyä vastusta tai kondensaattoria.

Esimerkiksi samanlaisen vastuksen kytkeminen rinnakkain R: n kanssa saattaisi todennäköisesti vilkkumisnopeuden kaksi kertaa enemmän (koska vastaavien vastusten lisääminen rinnakkain johtaa kokonaisvastuksen pienenemiseen puoleen).

Identtiarvoisen kondensaattorin liittäminen rinnakkain nykyisen C: n kanssa aiheuttaisi todennäköisesti vilkkumisnopeuden 50% hitaammaksi. Tämän tyyppiseen piiriin viitataan nimellä rentoutumisoskillaattori .

Satunnainen moninkertainen neonlaskuri

R: n korvaaminen vaihtuvalla vastuksella voi mahdollistaa säätämisen mille tahansa halutulle vilkkumisnopeudelle. Tätä voitaisiin myös parantaa edelleen kuin uutuusvalojärjestelmä liittämällä joukko kondensaattorin neonpiirejä, joista jokaisella on oma neonlampunsa kaskadissa, kuten alla on esitetty.

Kukin näistä RC-verkoista mahdollistaa ainutlaatuisen aikavakion. Tämä voi aiheuttaa neonin satunnaisen vilkkumisen koko piirissä.

Neon-lampun äänigeneraattori

Toinen muunnos neonlampun sovelluksesta oskillaattorina voisi olla rentoutumisoskillaattoripiiri, on esitetty alla olevassa kuvassa.

Tämä voi olla aito signaaligeneraattoripiiri, jonka lähtöä voidaan kuunnella kuulokkeiden tai ehkä pienen kaiuttimen kautta säätämällä muuttuvan sävyn potentiometriä sopivasti.

Neon-salamat voidaan suunnitella toimimaan satunnaisesti tai peräkkäin. Peräkkäinen vilkkupiiri näkyy kuvissa 10-6.

Tähän piiriin voidaan tarvittaessa sisällyttää muita vaiheita käyttämällä C3-yhteyttä viimeiseen vaiheeseen.

Kestävä neonlamppu

Lopuksi kuvissa 10-7 paljastetaan astabiili multivibraattoripiiri, jossa käytetään pari neonlamppua.

Nämä neonit vilkkuvat tai vilkkuvat päälle / pois päältä peräkkäin taajuudella, jonka R1 ja R2 (joiden arvojen on oltava samat) ja C1 päättävät.

Vilkkuajastuksen perusohjeena painolastivastuksen arvon tai kondensaattorin arvon nostaminen rentoutumisoskillaattoripiirissä voi vähentää vilkkumistaajuutta tai vilkkumistaajuutta ja päinvastoin.

Tyypillisen neonlampun käyttöiän suojaamiseksi käytetyn liitäntälaitteen vastusarvo ei kuitenkaan saa olla alle noin 100 k, ja parhaat tulokset hyvin yksinkertaisissa rentoutusoskillaattoripiireissä voidaan usein saavuttaa pitämällä kondensaattorin arvo alle 1 mikromaradissa.