Néon Goofy Lite (3 / 8 étapes)

Étape 3: Examiner le schéma afin de vous familiariser avec la conception Goofy Lite

Vous avez une décision à prendre, qui est en fait assez cool, étant donné que la plupart des projets ne peuvent être construites qu’une façon et ne peuvent faire une chose. Mais le projet Neon Goofy Lite est plus souple que celle. Il est possible de configurer le projet pour flash 5 lampes néon dans un schéma Pseudo-aléatoire ou un modèle séquentiel. J’ai construit deux types de circuits et aimé le modèle Pseudo-aléatoires le meilleur (voir la vidéo sur la page Résumé) mais votre préférence peut être différente de la mienne. Le manuel de montage couvre les deux types en détail c’est entièrement à vous quel circuit vous construisez.

Le circuit Dingo Lite semble simple mais contient assez de théorie pour occuper un étudiant ingénieur de deuxième année. Le noyau du circuit est un dispositif de résistance négative : lampe néon de The NE2 (également connu sous le nom la lampe A1A). Il n’ya pas beaucoup de dispositifs en électronique qui présentent une résistance négative ; quelques diodes de micro-ondes, SCRs, le transistor à jonction uni et tubes à décharge gaz comme la lampe néon. La grande chose au sujet d’un dispositif de résistance négative est qu’il peut être utilisé pour construire un oscillateur simple avec seulement quelques composants passifs. Aucun amplificateurs ou réseaux de rétroaction nécessaires.

Résistance négative

Pour avoir une idée de ce que l'on entend par « résistance négative », revoir les deux V / j’ai tableaux ci-dessus. Le premier représente un V / j’ai graphique d’une diode et une résistance, les deux dispositifs de résistance positive vous êtes probablement déjà familier avec. Le deuxième représente le V / j’ai graphique d’une lampe au néon, un dispositif de résistance négative. Avis dans la résistance positive graphique que la pente de la V / j’ai la courbe est toujours positive (vers le haut et vers la droite). Augmentation actuelle à travers le dispositif toujours se traduit par une baisse de la tension croissante à travers le dispositif. Toutefois, Notez que la lampe néon a une partie de sa V / j’ai la courbe avec une pente négative à la tension de claquage de lampe (90 volts). Dans la région de pente négative, augmentation de courant à travers les résultats de la lampe à une baisse de tension à travers la lampe. Cette caractéristique est ce qui rend possible la lampe néon clignotant dans le projet Goofy Lite.

Dans les années 50 et 60, les lampes au néon ont servi à construire toutes sortes de circuits intéressants tels que les oscillateurs, horloges, compteurs binaires, binaires diviseurs, rhéostats et détecteurs de lumière. Le seul inconvénient avec les lampes au néon est aujourd'hui leur exigence de haute tension (60V à 150V). Mais dans le passé, ces tensions étaient communes pour les circuits de tube électronique (soupape) qu’il est très facile d’utiliser une lampe néon. Examiner les deux néon lampe schémas ci-dessus. L’un est un circuit oscillateur de Relaxation, et l’autre est un circuit de multivibrateur. L’oscillateur de Relaxation est utilisé dans la version aléatoire du projet Goofy Lite. Le multivibrateur est utilisé dans la version séquentielle du projet Goofy Lite. Voici une description du fonctionne de chaque circuit :

Oscillateur de Relaxation lampe néon

Afin de contrôler le taux de clignotement de la lampe néon, nous avons besoin d’un temps de retard. Un circuit de temporisation temps simple peut être construit avec une résistance et un condensateur en série, souvent désigné comme un circuit RC. Lorsque mis sous tension, le condensateur frais peu à peu à près la puissance tension d’alimentation. La vitesse à laquelle les frais de condensateur est déterminé par la valeur de la résistance et la valeur du condensateur selon la formule suivante :

TRC = R * C

Se référer à la Relaxation oscillateur schématique attachés au dessus. Quelle puissance telle qu’appliquée au circuit série C1/R1, condensateur C1 commencera à charger. Lorsque C1 tension atteint la lampe néon tir tension (90V), la lampe au néon s’allume et C1 se déchargent dans la lampe à néon. Résistance R1 sera essentiellement isolé du circuit en raison de la résistance relativement faible de la lampe néon. Lorsque C1 tension descend en dessous de la lampe néon, tenue de tension (50V), la lampe néon s’éteint et C1 commencera à charger à nouveau par le biais de R1. Ce cycle se répète pour aussi longtemps que l’alimentation est appliquée au circuit.

Consultez le tableau sous la schématique oscillateur de Relaxation. Le tableau contient la tension du condensateur au fil du temps. Notez que le condensateur ne se charge pas en ligne droite, mais dans une fonction d’une courbe exponentielle. L’équation de cette courbe est :

Vcapacitor = Vpower * [1 - e^(-t/RC)]

Vous pourriez reconnaître cette équation si vous avez eu une classe en statistique, physique ou en calcul. Cette équation est très facile à utiliser avec une calculatrice moderne alors ne le laissez pas vous intimider. Résolution de l’équation pour les valeurs de résistance et condensateur RC restituera il un peu plus utile lors de la conception des circuits comme le Dingo Lite :

RC = -t / ln ((Vf - Vh) / Vf)

Dans l’équation ci-dessus, ln est la fonction logarithme népérien sur une calculatrice, Vf est la lampe néon tension de tir, Vh est la lampe néon tenue de tension, t est le taux de clignotement lampe désirée et RC est le produit du condensateur et la résistance nécessaire pour produire un taux de clignotement du temps t.

Par exemple, j’ai voulu un taux de clignotement environ 1 seconde pour chaque lampe alors j’ai utilisé le texte suivant :

Lampe feu de tension = 90 VDC

Lampe prise tension = 50 VDC

RC = -1 / ln ((90-50) / 90) = 1,23

J’ai voulu garder les valeurs de condensateur .22uF utilisées par le kit P-Box original, alors tout ce que je devais faire était de diviser la valeur RC par Farads.00000022 afin d’obtenir la valeur de la résistance :

R = 1.23 /.00000022 = 5,5 mégohms

La valeur de résistance standard le plus proche, que j’ai eu dans l’inventaire a été 4,7 mégohms alors j’ai utilisé que pour les valeurs de résistance dans le circuit au hasard.

Ce circuit est dénommé « Random » parce que la fréquence de flash pour chaque lampe néon variera en fonction de la tolérance des condensateurs, résistances et lampes. Plusieurs condensateurs ont une tolérance de 10 % et 20 %. Les résistances que j’ai utilisé étaient tolérance de 5 %. Les lampes au néon semblent avoir mise à feu et maintenez les tensions qui varie autant que 20 %. Tous ces tolérances combinées peut varier la fréquence de flash lampe néon réelles entre.8 et 1,2 secondes. Parfois plus. Cela se traduit par ce qui apparaît à le œil à une séquence de clignotement aléatoire parmi les 5 lampes néon. Si vous vous concentrez sur une seule lampe, vous verrez que la fréquence de flash est en fait fixée pour cette lampe. Les autres lampes font feu à des rythmes différents qui crée l’illusion d’une séquence de clignotement aléatoire.

Multivibrateur séquentielle de lampe néon

Tous les principes décrits ci-dessus s’appliquent au circuit séquentiel. La seule différence, c’est où les condensateurs sont attachés. La version séquentielle de la Lite Goofy est composée de plusieurs circuits multivibrateur distribués parmi les 5 lampes néon. Examiner le schéma séquentiel ci-dessus et le tableau en annexe.

Est sous tension, lampes au néon est immédiatement activé tout d’abord en raison de tolérances de fabrication. Dans cette description, permet de supposer que lampe néon NE2-1 feux tout d’abord. Lorsque NE2-1 se déclenche, il crée un chemin conducteur pour condensateur C1 à charger. Lorsque la tension sur C1 atteint la tension de déclenchement de NE2-2, cette lampe se déclenche qui provoque la tension sur C1 d’éteindre la lampe néon NE2-1. C1 se chargera ensuite par le chemin conducteur fourni par NE2-2 jusqu'à ce qu’elle s’approche de la tension de déclenchement de NE2-1. NE2-1 se déclenche puis provoquant la tension sur C1 d’éteindre la lampe néon NE2-2. Ce cycle se répète pour aussi longtemps que l’alimentation est appliquée au circuit.

En distribuant des soigneusement le circuit de multivibrateur parmi les 5 lampes néon en trois exemplaires, le circuit séquentiel peut faire clignoter chaque lampe néon l’un après l’autre.

DC-DC Converter Step-Up

Si toute la théorie ci-dessus ne suffisait pas, nous encore besoin d’un moyen de produire 150V DC d’un jeu de piles AA. Le kit P-Box original utilisé un transformateur audio avec un ratio de 24:1 tourne à intensifier la tension de batterie 6 Vcc à environ 150 VDC pour les lampes au néon. Cependant ce transformateur audio n’est plus disponible de n’importe quelle source commerciale (j’ai essayé tous). Parfois quelqu'un sur eBay offrira un pour la vente d’une vente aux enchères de la succession, mais vous ne pouvez pas par ces en volume de toute société commerciale. Une solution acceptable à ce problème s’avère pour être très simple. N’importe quel transformateur abaisseur peut être utilisé comme un transformateur élévateur lorsque les enroulements primaires et secondaires sont transposées. Tout ce que je devais faire était de trouver le plus petit abaisseur transformateur disponible dans le commerce qui a fourni un rapport des spires du autour de 24:1 ou supérieur. Il s’avère que Hammond Power Solutions fait un petit transformateur avec un 115V 5V primaires et deux secondaires qui est tout simplement parfait pour le projet Goofy Lite. Le transformateur Hammond est environ deux fois la taille du transformateur audio original Radio Shack, mais est encore assez petit et effectue très bien comme produit de remplacement.

Convertisseur DC / DC Step-Up est en fait un oscillateur classique blocage qui utilise une inductance primaire taraudé pour les circuits sous tension et de rétroaction. Tout ce que je devais faire était connecter les enroulements secondaires du transformateur Hammond ensemble alors qu’ils sont apparus pour Q1 comme un inducteur taraudé. R6 est une limite de courant pour la base de Q1 tandis que C7 garantit que la base de Q1 obtient un « kick » lorsque l’alimentation est appliquée tout d’abord pour s’assurer que le circuit de convertisseur DC / DC commence oscillant. Le deuxième enroulement secondaire de T1 donne le signal de rétroaction positive à Q1 qui maintient le DC-DC converter circuit oscillant. C6 isole la rétroaction d’enroulement de T1 de la batterie 6V afin que seul le signal de rétroaction contrôle le fonctionnement de la Q1.

Lorsque l’alimentation est appliquée tout d’abord, la base de Q1 sera liée brièvement au V + qui immédiatement sature Q1 et commence le courant qui circule dans l’enroulement secondaire premier de T1. Commentaires de l’enroulement secondaire deuxième vont commencer à inverser le biais Q1 résultant en moins courant dans l’enroulement secondaire premier. T1 devient éteint, la combinaison de R6/C7 commencera allumer Q1 retour encore une fois et tout le cycle se répète tant qu’est sous tension.

La fréquence d’oscillation dépend de l’inductance des enroulements secondaires de T1 et de la capacité totale à travers les enroulements secondaires selon l’équation suivante :

FO = 1 / (2 * pi * sqrt (L * C))

Des tests approfondis du transformateur Hammond a déterminé que les enroulements secondaires étaient 152 mH chaque. Capacité d’enroulement, impédance réfléchie et autres effets magnétiques a entraîné une capacité parallèle d’environ 2,1 uF par enroulement. Capacité d’enroulement, dominée par les valeurs de C6 et C7 donc l’équation suivante a été utilisée pour déterminer la fréquence d’oscillation :

FO = 1 / (2 * pi * sqrt (.152 *.0000021)) = 288 Hz

Cette fréquence était plus élevée que je l’aurais souhaité, mais le seul moyen de réduire la fréquence était d’utiliser des condensateurs électrolytiques pour C6 et C7, dont je ne voulais pas faire. Mon but était de maintenir le circuit aussi simples que possible et autant de la valeur des composants du design original que possible. Tel que construit, le nouveau convertisseur DC-DC tourne à environ 240 Hz.

Le nombre de tours de fil dans la bobine primaire de T1 est 26 fois plus élevé que le nombre de tours dans les enroulements secondaires. Cela multiplie la tension appliquée à des bobines secondaires attachées à Q1 par 26 entraînant une tension aux lampes néon d’environ :

VSecondaire * Turns_Ratio = Vprimary

6 VCC * 26 = 156 VDC

C’est plus que suffisant pour exécuter les versions aléatoires et séquentielles du projet. La consommation moyenne actuelle est 18mA donc un ensemble de quatre piles AA doit exécuter au moins deux semaines ininterrompues.

J’espère que cet article vous a aidé à comprendre comment le circuit Dingo Lite a été conçu et comment il fonctionne.

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