Самодельный электронный стартёр ES-440


Рубрика: 

В связи с обнаружившимся у нас в последнее время трендом рискую опубликовать здесь и эту свою разработку. Без преувеличения можно сказать, что это одно из самых первых моих самодельных электронных устройств, которые были рассчитаны на работу с сетевым напряжением 220В. Предыстория его появления такова: ещё в школьные годы я увлёкся люминесцентным освещением и активно внедрял его везде, где только было возможно. В частности, в нашем домашнем санузле, где я заменил допотопное «бра керамическое» на самодельный светильник, сделанный из половинки (по ширине) от корпуса светильника Л201, на которую была надета другая половинка (но уже по длине) от рассеивателя светильника СС1134. Получился этакий симпатичный пластмассовый светильник мягкого света, который светил намного лучше предшественника и при этом практически вдвое экономил электроэнергию. Казалось бы, о чём ещё можно было мечтать?

Но, как это часто бывает, тут не обошлось без «ложки дёгтя», и весьма серьёзной. А именно светильник был сделан по традиционной для двухламповых 20-ваттных моделей «тандемной» схеме, и в нём применялось 2 советских стартёра 20С-127. Которые, как известно, «соображают» ну ооооочень долго. Если я ещё как-то мог уговорить себя подождать после нажатия на выключатель, то домочадцев эта задержка просто выводила из себя. Стоически я постоянно пробовал менять стартёры на новые, и иногда они даже начинали работать быстро.... но увы, всегда это продолжалось недолго. Меня буквально достало каждые несколько недель лазить под потолок и ковыряться в этом светильнике, к тому же подобрать из имеющихся экземпляров стартёров нормально срабатывающую пару – тоже было небыстрой и утомляющей задачкой.

В этот момент я наконец решил вникнуть в принцип действия стартёров. Сразу скажу, что никакой литературы или тем более – интернета на тот момент не было, поэтому доходить до всего приходилось своим умом. Из доступных материалов имелась разве что пара инструкций к люминесцентным лампам, где вскользь было упомянуто о назначении и работе стартёра. Чисто на интуитивном уровне было понятно, что задача стартёра – единожды замкнуть и затем (через некоторое время, достаточное для прогрева спиралей лампы) – разомкнуть свои контакты, не замыкаясь вновь. Для меня, как начинающего электронщика, это без вариантов означало «одновибратор». Так появилась следующая схема:

При её составлении я в основном ориентировался на имеющиеся в хозяйстве детали, в частности реле РЭС22 на рабочее напряжение 24В. Работает схема следующим образом: при подаче напряжения питания через резистор R1 заряжается конденсатор C1. Так как в этот момент конденсатор представляет собой очень низкое напряжение, на базу транзистора VT1 через резистор R3 подаётся низкое напряжение, которое его открывает. Ток начинает протекать через обмотку реле K1, которое замыкает контакты, выполняющие функцию стартёра. Номиналы деталей R1, C1, R3 подобраны таким образом, чтобы время замыкания контактов составляло около 1-2 секунд. По его истечении конденсатор C1 заряжается, и на базу VT1 поступает напряжение высокого уровня. Реле отпускает якорь, контакты стартёра размыкаются и лампа зажигается. В таком состоянии схема находится до отключения напряжения питания. После отключения питания происходит разрядка конденсатора С1 через резистор R2. Этот процесс занимает несколько (около 5) секунд, в течение которых повторный запуск стартёра невозможен.

При «настольном» испытании с питанием от внешнего блока питания схема показала себя просто превосходно, однако при установке её в светильник ни о каком дополнительном питании не могло быть и речи. Поэтому я добавил простейший конденсаторный блок питания от сети 220В:

Как можно видеть из рисунка, блок питания представлял собой два балластных конденсатора С1, С2, диодный мост VD1, два стабилитрона VD2 и VD3, а также сглаживающий конденсатор С3. На выходе он давал примерно требуемое постоянное напряжение (24В) с током, достаточным для срабатывания реле. Общая схема светильника, оборудованного этим стартёром, получилась следующая:


Стартёр был собран навесным монтажом на текстолитовой плате без металлизации, и помещён в металлический корпус от накального трансформатора STG40 (ранее разобранного для изучения внутреннего устройства). В качестве «задела на будущее» я вывел с реле все 4 пары замыкающих контактов, сделав таким образом этот стартёр пригодным для четырёхламповых светильников вроде УСП-4х20 или Л201Б420:

Данный стартёр находился в эксплуатации более года и в целом зарекомендовал себя очень неплохо. Обе лампы в светильнике стали зажигаться чётко, быстро и без миганий. Фактически, когда после нажатия на выключатель я открывал дверь санузла, там уже горел свет. Дополнительным «бонусом» стало увеличение продолжительности работы ламп в модернизированном светильнике. Если до установки электронного стартёра они перегорали по 2-3 в год, то после эта периодичность увеличилась до 1 в два года, то есть практически в 4 раза.

Разумеется, по закону первого блина устройство получилось не без греха. Во-первых, я совершенно не задумывался о том, что срабатывать контакты стартёра должны в момент, когда мгновенное значение сетевого напряжения не равно нулю (а в идеале – когда оно максимально). Разумеется, данный вариант схемы этот момент никак не отслеживает. Тем не менее, на практике за всё время эксплуатации стартёра фальстарты не были замечены ни разу.

Во-вторых, с высоты нынешних дней не могу не покритиковать выбор реле – контакты РЭС22 никак не рассчитаны на коммутацию напряжения 220В (не говоря уже о более высоком, возникающем при размыкании цепей с дросселем), а также токов, характерных для люминесцентных светильников. Однако для этого решения у меня есть слабое, но всё же оправдание: именно эта модель реле активно рекомендовалась радиолюбителям в журналах и книгах тех лет, а серьёзной справочной литературы (и тем более интернета) в моём распоряжении не было.

В-третьих, по до сих пор не вполне понятной мне причине у схемы обнаружилось слабое место. А именно это оказались балластные конденсаторы С1 и С2 Shok. Первоначально я поставил их на напряжение 250В, считая его достаточным (с учётом, что конденсаторы включены ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНО!). Через несколько месяцев работы один из конденсаторов задымился прямо во время работы светильника (т.е. в разомкнутом состоянии реле!). Этот случай сподвиг меня заменить оба конденсатора на такие же, но с рабочим напряжением 400В. И тем не менее ещё через несколько месяцев случай с возгоранием конденсатора повторился. Здесь очень нелишней оказалась моя мера предосторожности, а именно то, что я сразу решил размещать устройство в металлическом корпусе. Собственно, устройство находилось в эксплуатации до тех пор, пока у меня не закончились запасные конденсаторы Smile

При ремонте в санузле светильник 2х20 был заменён на Pacific 195 (1x36Вт), доработанный установкой электронного стартёра ES08, который трудится там до сих пор. Знаменит этот светильник (а точнее, его доработанная схема) оказался тем, что не новая советская лампа ЛБ36 проработала в нём с 2000 по 2015 год в режиме частых включений(!) и при этом осталась жива и здорова. Впрочем, как говорится, «это уже совсем другая история»... Whistle 2

Автор: Dominique, опубликовано: 16.02.21
(3)

Комментарии

Ещё ты упустил (в то время, как начинающий электронщик), что перед стабилитронами должен быть ограничительный резистор.

А вот этого я как раз и не упускал. Роль этого резистора с успехом выполняют балластные конденсаторы Blum 3

Dominique писал(а):
А вот этого я как раз и не упускал. Роль этого резистора с успехом выполняют балластные конденсаторы Blum 3

Резистор всё равно ставить надо, т.к. в момент включения, пока конденсаторы разряжены, происходит значительный бросок тока.

Не знаю, я эту схему бестрансформаторного БП подсмотрел в каком-то радиожурнале, там никаких резисторов не было.

Значит там тоже ошибка была. Диод/стабилитрон нельзя включать параллельно источнику напряжения. Резистор обязательно должен быть.

Тем не менее и в таком виде всё прекрасно работало, и довольно долго.

При включении схемы, стабилитроны от броска тока спасал С3. А далее просто удачно совпало отношение величины нагрузки к ёмкости балластных конденсаторов, т.е. получился балланс, в результате чего ток стабилитронов не превышал допустимый.

Первое - я в детстве собырал схемку фотореле на ФС1, где гасящим тоже был конденсатор (0,05Мкф 400В). Менял их раз в пару месяцев (причём ставил приёмные с разных заводов), удивлялся их кончине, пока не понял, что они не "частотные", а МБГЧ такого номинала найти не смог (причём в описаний схемки автор ничего про МБГЧ вообще не заикался. Когда меня этот танец с бубном окончательно вынес, в схеме было сделано трансформаторное питание.
Второе - она тоже имела на выходе РЭС22. А так как я схемку городил для латерны над своим гаражом (в кооперативе), то включать ей пологалось ДРЛ 400. Каждый вечер. И схему я придумал расположить в самой латерне (ОРЗ-7), а там места для вторичного пускателя просто небыло. Пробовал менять РЭС22 на самолётные ТКЕшки или ДОДы, но их пусковые токи (из-за самолётных ТУ) так сильно отлиались, что схему колбасило. И тогда я вспомнил, что у РЭС22 есть и покруче паспорта, чем серебренные. Со златом не нашёл, а вот с ПЛИ контактоми проработала на индуктивную нагрузку 3,25А (плюс пусковые 6) лет 5, пока в начале лихих девяностых небыла УКРАДЕНА Shok с крышы гаража, находясь под напряжением и унеся с собой Поламп, для котороый я считал рабочие часы (счётчиком, который унесли вместе со светильником). Правда, саму латерну перед установкой себе над гаражом я тоже украл - на какой-то стройке. Rofl Но она была прастой, а тут - все мои причендалы...

Вообще я использовал кондёры, которые стояли в светильниках параллельно сети в качестве помехоподавляющих... Так что их "недостаточная Частотность" оправданием возгораний никак служить не может)

Скорее тут возникал некий эффект комплексного сложения напряжений, наподобие того, благодаря которому в схеме УБЕ напряжение на конденсаторе достигало 380В.. Правда там-то был "полурезонанс" с дросселем, а что было тут – хз.

Dominique писал(а):
Вообще я использовал кондёры, которые стояли в светильниках параллельно сети в качестве помехоподавляющих... Так что их "недостаточная Частотность" оправданием возгораний никак служить не может)
Да любые НЧ кондёры запросто работают до 1-2кГц. Поэтому 50Гц для них никакой угрозы не представляет.
Dominique писал(а):
Скорее тут возникал некий эффект комплексного сложения напряжений, наподобие того, благодаря которому в схеме УБЕ напряжение на конденсаторе достигало 380В.. Правда там-то был "полурезонанс" с дросселем, а что было тут – хз.
Правильно, это только с индуктивностью возникает резонанс и повышение напряжения. При последовательном включении только конденсаторов никаких резонансов не возникает, а вот рабочее напряжение удваивается.


Testament писал(а):
Правильно, это только с индуктивностью возникает резонанс и повышение напряжения. При последовательном включении только конденсаторов никаких резонансов не возникает, а вот рабочее напряжение удваивается.

Тем более странно тогда, из-за чего кондёры на 400В при таком включении всё-таки выгорали.

Dominique писал(а):
Тем более странно тогда, из-за чего кондёры на 400В при таком включении всё-таки выгорали.
При таком включении, ток через конденсаторы течёт не синусоидальный, а прерывистый, короткими пиками. Пики по амплитуде выше, чем синус. Именно тем конденсаторам, которые ты использовал, такой режим работы был вреден. И вот тут, опят таки, наличие гасящего резистора перед стабилитронами, спасло бы конденсаторы, т.к. амплитуда пиков гасилась на нём.

С другой стороны, если ставить гасящий резистор такого номинала, чтобы он один ограничивал ток на уровне не выше допустимого для стабилитронов, делает конденсаторы вообще ненужными.

Так конечно можно сделать, но активная мощность данной схемы будет дичайшая. Это всё равно, что ЛЛке ограничивать ток ЛОНкой.

Ну так а на какой ток тогда рассчитывать этот резистор? Если на больший, чем рабочий ток стабилитрона, то смысла тоже не будет.

Стабилитроны разные (по мощности) бывают. Либо же применять эмиттерный повторитель на транзисторе.
Есть формулы расчёта резистора для параметрического стабилизатора.

Testament писал(а):

Стабилитроны разные (по мощности) бывают. Либо же применять эмиттерный повторитель на транзисторе.
Есть формулы расчёта резистора для параметрического стабилизатора.

Здесь на схеме вроде бы вполне конкретные указаны. И формулы для резистора рассчитаны на питание постоянным напряжением (питание от сети через мост и балластный конденсатор таковым не является). Так что не так всё просто, как минимум.

На самом деле ничего сложного. Потребляемый ток нагрузкой измеряется от лабораторника. Далее высчитывается сопротивление, которое необходимо для ограничения тока до нужной величины. Затем большая часть этого сопротивления набирается конденсаторами. Сопротивление конденсаторов на частоте 50Гц посчитать проще паренной репы.

Продолжаю не понимать смысла резистора в таком варианте. Если он один не сможет ограничить ток стабилитронов до уровня допустимого, что как раз требуется при якобы "броске тока".

Давай может на примере? Скажем, напряжение сети 220В, на выходе требуется 24В, ток стабилизации 5мА. Какой бы ты поставил резистор?

Это действительно непросто. Надо, конечно, рассчитывать резистор на больший ток, чем рабочий ток стабилитрона. Возможно, на предельный неповторяющийся импульсный ток.

Был со мной такой случай. Принёс мне как-то знакомый убитое зарядное устройство для четырёх аккумуляторов размера AA. Там стоит балластный конденсатор, резистор этот, диодный мост и четыре колодки для аккумуляторов, соединённые последовательно. Параллельно каждой колодке включён стабилитрон, что позволяет заряжать не сразу четыре, а любое число аккумуляторов. Открываю, внутри всё черным-черно. Конденсатор не пробит. Все стабилитроны спеклись до состояния КЗ. Заменяю каждый из них тем, что нахожу под рукой - тремя диодами 1n4148, соединёнными последовательно. Но при этом понимаю, что причину случившегося я не вижу. И тут бросается в глаза окисленный вывод того самого ограничительного резистора, который пытались припаять к печатной плате, да, видно, не получилось. Таким образом, при плохом контакте и резистор не спасает от импульсных токов.

После этого случая я вскрыл такое же своё нехитрое устройство. Так и в нём, как оказалось, стабилитроны уже подпорченные. Хоть и не в КЗ, но из-за утечки аккумуляторы тут скорее разряжаются, чем заряжаются.

Интересный способ. Класс!
Про резистор правильно написали, Ом 51-100 в самый раз по сети, иначе стабилитронам достается ток заряда при включении на пике, с другой стороны если там были Д814 или прости Господи 815, то они дубовые и к тому-же обладают собственным сопротивлением, схема вполне работоспособна, если только специально не искрить выключателем. В кондюках наверно утечки были, вот одному и доставалось, причем гад с утечкой в схеме остается и будет убивать следующую жертву )), еще вариант - большой разброс емкостей, что опять приведет к разному напряжению на конденсаторах.

Ну-как, ну-ка поподробнее с этого места (про "утечку")?

Даже если полностью закоротить один из конденсаторов, максимальное напряжение на оставшемся не превысит 220В, или как? При рабочем 400.

Коллеги, вы тут электронщики (ну минимум некто из вас), так обьясните мне, энергетику, один феномен, который касаеться и здесь затронутой темы. Берём кондёр, скажем, МБГМ, 400В, 2 МкФ, включаем паралельно сети, тоесть, на сетевое напряжение 220В. Максимальное значение по напряжению, значит, около 310В, при длителном режиме кондёр холодный как жаба, чувствует себя прекрасно. Берём ТОТЖЕ кондёр, включаем его последовательно с накальной лампой на 40 ватт - кондёр начинает заметно греться. Как такое может быть?? Ведь режим кондёра стал "мягче"! Именно то происходило у меня с схемой фотореле. Там эти кондёры физически грелись (хотя были на честные 400В!), высыхали и кончались (именно так - я мерял, они теряли ёмкость, а в результате схема - вольты питания). Но паралельно сети они работали десятилетиями - это я тоже проверил ещё в детстве, набирая из них батареи для компенсций КМа у дневнушек, коими была переполнена вся моя квартира и мастерская. В чём тут дело?

Кстати, если на конденсаторе для переменного напряжения указано напряжение 400В, то это ДЕЙСТВУЮЩЕЕ, а не амплитудное напряжение, т.е. до 560В амплитуды должен держать легко.

Вот тут и подробнее - не на всех конденсаторах указано действующее напряжение переменного тока, запросто может быть максимальное, хоть амплитудное, хоть постоянного тока. А вот почему греется с активным сопротивлением (ЛН) самому интересно.

Насколько я слышал (из непроверенных источников), именно на МБГЧ писали действующее значение. На МБГО и т.п. - амплитудное. Не очень понимаю, зачем такая путаница, если на 50 Гц они в принципе все могут работать. Но сами явления, действительно, загадочные.

Я могу к этому добавить, что у меня был аккумуляторный фонарик "Люкс" на трёх дисковых аккумуляторах Д-026. Отличный девайс, если бы аккумуляторы выдерживали много зарядок. Но они почему-то не очень их выдерживали (впрочем, с аккумуляторами мне вообще редко везло). Однажды, в очередной раз разобрав этот фонарик, я увидел, что аккумуляторы в нём стоят в обратную полярность. "Теперь понятно, почему не заряжаются", - подумал я (давал в лагере на время одному пионеру, а он, видать, решил переставить по-своему). Поставил правильно, всё равно не заряжаются. Обнаружил утечку в диодной сборке, поменял на отдельные диоды, аккумуляторы всё равно не заряжаются. Догадался, наконец, прозвонить предохранитель - вот в чём дело. Заменил, уже устал разбирать и собирать, включаю в разобранном виде, жду, через некоторое время слышу хлопок... Подхожу и с удивлением обнаруживаю, что конденсатор КБГ нагрелся так, что страшно находиться рядом. Жду в стороне, пока немного остынет, потом измеряю его сопротивление омметром - всё ясно. Нахожу в запасах такой же, но гораздо более старый (выпущенный до моего рождения), проверяю тестером на утечку, впаиваю. Здесь уже нагрев происходит гораздо быстрее, и снова минус предохранитель.

Теперь уже в Сети я находил много видео о ремонте ламповых радиоприёмников, где говорится о том, что бумажные конденсаторы в них надо менять ещё до первого пробного включения (электролиты можно уже потом). В бумажных конденсаторах со временем бумага стареет и становится электропроводной. По крайней мере, такие конденсаторы уже не выдерживают тех напряжений, на которые рассчитаны исходно (в холодном состоянии у моих КБГ утечек нет). Но вот как может греться последовательный конденсатор и не греться конденсатор, включенный в сеть непосредственно - я тоже не понимаю.

Янис Лиепиньш писал(а):
Коллеги, вы тут электронщики (ну минимум некто из вас), так обьясните мне, энергетику, один феномен, который касаеться и здесь затронутой темы. Берём кондёр, скажем, МБГМ, 400В, 2 МкФ, включаем паралельно сети, тоесть, на сетевое напряжение 220В. Максимальное значение по напряжению, значит, около 310В, при длителном режиме кондёр холодный как жаба, чувствует себя прекрасно. Берём ТОТЖЕ кондёр, включаем его последовательно с накальной лампой на 40 ватт - кондёр начинает заметно греться. Как такое может быть?? Ведь режим кондёра стал "мягче"! Именно то происходило у меня с схемой фотореле. Там эти кондёры физически грелись (хотя были на честные 400В!), высыхали и кончались (именно так - я мерял, они теряли ёмкость, а в результате схема - вольты питания). Но паралельно сети они работали десятилетиями - это я тоже проверил ещё в детстве, набирая из них батареи для компенсций КМа у дневнушек, коими была переполнена вся моя квартира и мастерская. В чём тут дело?
Янис, это совпадение, не более того. Наличие активной нагрузки в цепи конденсатора никак не влияет на его работоспособность. Даже наоборот продлевает ему жизнь.

Отличная публикация получилась! Good Питание стартера осуществлялось, подозреваю, от сети в той же точке, где был подключен светильник, т. е. не перед его штатным выключателем? В таком случае конденсаторам могло постепенно доставаться от импульса самоиндукции дросселя в момент отключения питания его. И, понятно дело, поскольку не всегда отключение происходило на пике тока через данный элемент, то и не всегда ВВ импульс по схеме стартера "лупил". Установка варистора перед указанными конденсаторами могла бы здорово улучшить ситуацию. Но это, разумеется, только в случае верности моих предположений. Вспомнил, как у меня срабатывало реле в датчике движения включения освещения двора сразу после выключения ЛПО 30-40 на веранде. Проблема была решена установкой конденсатора параллельно питанию светильника. И солидарен с Testament выше - перед С1 и С2 бы надо проволочный резистор небольшого сопротивления - надежность ввиду убавления импульса тока через VD1 при подаче питания будет выше.

Спасибо Thank you

Стартёр этот можно подключать только параллельно светильнику, так как он срабатывает ровно 1 раз при подаче питания Smile. Т.е. если его запитать до выключателя, работать он фактически не будет.

Стоял он у меня в двухламповой схеме 2х20, где броски самоиндукции в принципе не такие сильные, как например с лампой 1х36. Я бы на самом деле ещё понял, если бы конденсаторы начинали гореть сразу после старта схемы, это бы как-то объяснялось пробоем из-за переходных процессов. Но всё происходило ровным счётом наоборот, после долгой работы схемы в "спокойном" состоянии. Например, примерно через час работы светильника в плафон начинал набираться дымок Shok

Зашунтируйте каждый конденсатор резистором килоом на сто. Для выравнивания напряжения на конденсаторах. Такие схемные решения используются давно. И резистор ом на сто, для ограничения бросков тока. А какой тип конденсаторов применяли?

Охх, давно дело было... что-то типа К73-11/К73-16.

А зачем выравнивать напряжение на конденсаторах? Если каждый из них с запасом выдержал бы прямое включение в сеть.

Есть такие, попробую эксперимент провести. Видел в разных устройствах конденсаторы такие и в таком включении стояли но на 630в. Только по одному. А в импортной технике какие-то специалные используются. На них маркировка 250 или 275 переменки обозначено.

Эти конденсаторы в конце 80-х... начале 90-х ставили как помехоподавляющие в люминесцентные светильники, они там были чуть ли не на 250В и при этом работали нормально в параллель сети.

Мне один знакомый электронщик как-то подкинул специальные импортные кондёры для бестрансформаторных БП, тип B81130. Синенькие такие, прямоугольные) Так вот, там на боку написано 250V~, а сверху 275V~ Grin