Neoonlambid - töö- ja rakendusahelad

Neoonlamp on klaasist kaanest koosnev hõõglamp, mis on kinnitatud eraldatud elektroodide paariga ja sisaldab inertset gaasi (neoon või argoon). Neoonlampi peamine kasutusala on suunatulelaternate või katselampide kujul.

Madalpingega varustatuna on elektroodide vaheline takistus nii suur, et neoon käitub praktiliselt nagu avatud vooluahel.

Kui aga pinget suurendatakse järk-järgult, teatud kindlal tasemel, kus neoonklaasi sees olev inertgaas hakkab ioniseeruma ja mille tulemuseks on ülijuhtivus.

Seetõttu hakkab gaas negatiivse elektroodi ümbrusest kiirgavat valgust tootma.

Juhul kui inertgaas juhtub olema neoon, on valgustus oranž. Argoongaasi puhul, mis pole eriti levinud, on kiiratav valgus sinine.

Kuidas neoonlamp töötab

Neoonlambi tööomadusi on näha joonisel 10-1.

Pinge taset, mis käivitab neoonlambi hõõguva efekti, nimetatakse esialgseks purunemispingeks.

Niipea kui see lagunemistase on saavutatud, lülitatakse pirn „süütamise” režiimi ja neoonklemmide pinge langus jääb praktiliselt fikseerituks, olenemata voolu igasugusest suurenemisest vooluringis.

Lisaks suureneb pirni sees olev hõõguv sektsioon, kui toitevool suureneb, kuni punktini, kus negatiivse elektroodi kogupindala täidetakse hõõgumisega.

Mis tahes täiendav voolu suurenemine võib seejärel neooni viia kaarekujulisesse olukorda, kus hõõguv valgustus muutub negatiivse elektroodi kohal sini-valgeks valguseks ja hakkab lampi kiiresti lagunema.

Neoonlampi tõhusaks valgustamiseks peab teil olema piisav pinge, et lamp saaks „süttida“, ja seejärel vooluahelas piisav seeriatakistus, et piirata voolu tasemele, mis tagab, et lamp jääb töötama tavalises helendavas sektsioonis.

Kuna neoontakistus on iseenesest varsti pärast vallandamist äärmiselt väike, vajab ta seeriatakistit, millel on üks selle toiteliinidest, mida nimetatakse ballasttakistiks.

Neooni lagunemispinge

Tavaliselt võib neoonlambi süüte või purunemise pinge olla umbes 60 kuni 100 volti (või mõnikord isegi suurem). Pidev voolutugevus on üsna minimaalne, tavaliselt vahemikus 0,1 kuni 10 milliamprit.

Seeria takisti väärtus määratakse vastavalt sisendpingele, mille külge neoon võib olla kinnitatud.

Kui tegemist on neoonlampide juhtimisega 220-voldise toiteallikaga, on 220 k takisti tavaliselt hea väärtus.

Paljude kaubanduslike neoonpirnide osas võiks takisti olla konstruktsiooni korpusesse lisatud.

Ilma täpse teabeta võib oletada, et neoonlambil ei pruugi valgustuse ajal lihtsalt olla takistust, kuid selle klemmide langus võib olla umbes 80 volti.

Kuidas arvutada neoontakistit

Neoon-liiteseadise takisti õige väärtuse saab määrata, võttes arvesse seda võrdlusalust, mis on oluline selle täpse toitepinge suhtes, ja eeldades näiteks 'ohutut' voolu umbes 0,2 milliamprit.

220-voldise toiteallika jaoks võib takisti kaotada 250–80 = 170 volti. Seeria takisti ja neoonlambi kaudu on vool 0,2 mA. Seetõttu võime neooni jaoks sobiva seeriatakisti arvutamiseks kasutada järgmist Ohmi seaduse valemit:

R = V / I = 170 / 0,0002 = 850 000 oomi või 850 k

Seda takisti väärtus oleks ohutu enamiku kaubanduslike neoonlampidega. Kui neoonkuma ei ole päris pimestav, võib ballasttakisti väärtust vähendada, et juhtida lampi kõrgemale kogu tüüpilises helendusvahemikus.

See tähendab, et takistust ei tohi mingil juhul liiga palju langetada, mis võib põhjustada kogu negatiivse elektroodi kuuma hõõgumise, sest see võib viidata sellele, et lamp on nüüd üle ujutatud ja läheneb kaarerežiimile.

Neoonkuma võimsuse küsimus on veel see, et see võib ümbritsevas valguses tunduda pimedusega võrreldes palju läikiv.

Tegelikult võib pimedas valgustus olla ebajärjekindel ja / või nõuda lambi käivitamiseks kõrgemat purunemispinge.

Mõnel neoonil on ioniseerimise soodustamiseks väike vihje radioaktiivset gaasi, mis on segatud inertse gaasiga, sellisel juhul ei pruugi selline mõju olla nähtav.

Lihtsad neoonlambi ahelad

Ülaltoodud arutelus oleme üksikasjalikult mõistnud selle lambi tööd ja omadusi. Nüüd on meil nende seadmetega lõbus ja õpime ehitama lihtsaid neoonlampide ahelaid, mida saab kasutada erinevates dekoratiivsetes valgusefektide rakendustes.

Neoonlamp pideva pingeallikana

Neoonlambi pidevate pingeomaduste tõttu standardsetes valgustingimustes võib seda rakendada pinget stabiliseeriva üksusena.

Seetõttu võib ülaltoodud vooluringis lambi mõlemalt küljelt eraldatud väljund töötada nagu pideva pinge lähtepunkt, tingimusel et neoon töötab jätkuvalt tüüpilise hõõguva piirkonna piires.

See pinge oleks siis identne lambi minimaalse purunemispingega.

Neoonlambi vilkuri ahel

Neoonlambi kasutamist nagu välklampi lõdvestusosillaatori ahelas võib näha alloleval pildil.

See hõlmab takistit (R) ja kondensaatorit (C), mis on järjestikku ühendatud alalispinge toitepingega. Kondensaatoriga paralleelselt kinnitatakse neoonlamp. Seda neooni rakendatakse visuaalse indikaatorina, et näidata vooluahela toimimist.

Lamp töötab peaaegu nagu avatud vooluring, kuni selle süütepinge on saavutatud, kui see lülitab voolu koheselt läbi selle nagu väikese väärtusega takisti ja hakkab hõõguma.

Seetõttu peab selle vooluallika pingeallikas olema kõrgem kui neooni purunemispinge.

Kui see vooluahel on toiteallikas, hakkab kondensaator akumuleeruma kiirusega, mille määrab takisti / kondensaatori RC ajakonstant. Neoonpirn saab pinge, mis on võrdne kondensaatori klemmide kaudu arenenud laenguga.

Niipea kui see pinge jõuab lambi purunemispingeni, lülitub see sisse ja sunnib kondensaatorit neoonpirni sees oleva gaasi kaudu tühjenema, mille tulemusel neoon hõõgub.

Kui kondensaator tühjeneb täielikult, pärsib see lampi edasist voolu ja seiskub seeläbi uuesti, kuni kondensaator on kogunud teise taseme laengu, mis on võrdne neooni süütepingega, ja tsükkel kordub pidevalt.

Lihtsustatult öeldes vilgub või vilgub neoonlamp nüüd sagedusel, nagu on otsustanud ajakonstandi komponentide R ja C väärtused.

Lõõgastusoskillaator

Selle disaini modifikatsioon on näidatud ülaltoodud diagrammil, kasutades pingesisendina 1 megahmi potentsiomeetrit, mis töötab nagu ballasttakistit, ja paari 45-voldist või nelja 22,5-voldist kuivpatareid.

Potentsiomeeter on peenhäälestatud, kuni lamp süttib. Seejärel pööratakse potti vastassuunas, kuni neoonkuma lihtsalt kustub.

Kui potentsiomeeter on selles asendis, peab neoon hakkama vilkuma erineva vilkumissagedusega, mis on määratud valitud kondensaatori väärtusega.

Võttes arvesse R ja C väärtusi diagrammil, võib vooluahela ajakonstandi hinnata järgmiselt:

T = 5 (megohm) x 0,1 (mikrofarad) = 0,5 sekundit.

See ei ole konkreetselt neoonlambi tegelik vilkuvus. Kondensaatori pinge akumuleerumiseks kuni neooni süütepingeni võib vaja minna mitme ajakonstandi (või vähem) perioodi.

See võib olla suurem juhul, kui sisselülituspinge on üle 63% toitepingest, ja see võib olla väiksem, kui neooni süütepinge spetsifikatsioon on väiksem kui 63% toitepingest.

Lisaks tähistab see, et vilkumiskiirust saab muuta R- või C-komponendi väärtuste muutmisega, asendades alternatiivse ajakonstandi saamiseks välja töötatud erinevad väärtused või kasutades paralleelselt ühendatud takistit või kondensaatorit.

Näiteks identse takisti ühendamine paralleelselt R-ga muudaks vilkumissageduse tõenäoliselt kaks korda suuremaks (kuna paralleelselt sarnaste takistite lisamine vähendab kogutakistust poole võrra).

Identse väärtusega kondensaatori kinnitamine paralleelselt olemasoleva C-ga muudaks vilkumise kiiruse tõenäoliselt 50% aeglasemaks. Seda tüüpi vooluahelat nimetatakse a lõdvestuse ostsillaator .

Juhuslik mitu neoonvälklampi

R asendamine muutuva takistiga võib võimaldada reguleerimist mis tahes soovitud vilkumissagedusega. Seda saaks ka veelgi täiustada nagu uudse valguse süsteem, kinnitades hulga kondensaatori neoonahelaid, millel igaühel on kaskaadis oma neoonlamp, nagu allpool näidatud.

Kõik need RC-võrgud võimaldavad ainulaadset ajakonstandi. See võib põhjustada neooni juhusliku vilkumise kogu vooluahelas.

Neoonlampide toonigeneraator

Neoonlampi ostsillaatorina rakendamise teine ​​variatsioon võib olla lõdvestusosillaatori ahel, mis on näidatud allpool oleval joonisel.

See võib olla tõeline signaaligeneraatori vooluring, mille väljundit saab kuulata kõrvaklappide või võib-olla väikese valjuhääldi kaudu, reguleerides muutuva tooniga potentsiomeetrit.

Neoonvälklampe võiks kujundada nii, et need töötaksid juhuslikult või järjestikku. Järjestikune vilkurahel on näidatud joonistel 10-6.

Vajadusel võiks sellesse vooluringi lisada täiendavaid etappe, kasutades C3-ühendust kõige viimase etapiga.

Astabiilne neoonlamp

Lõpuks on joonistel fig 10-7 kujutatud astabaldatav multivibraatori vooluring, milles kasutatakse paari neoonlampe.

Need neoonid vilguvad või vilguvad järjest / sagedusel, mille määravad R1 ja R2 (mille väärtused peavad olema identsed) ja C1.

Vilkurite ajastamise põhijuhistena võib liiteseadise takisti või kondensaatori väärtuse suurendamine lõdvestusosillaatori ahelas vähendada vilkumiskiirust või vilkumissagedust ja vastupidi.

Tüüpilise neoonlambi tööea kaitsmiseks ei tohi kasutatav ballasttakisti väärtus olla väiksem kui ligikaudu 100 k ning väga lihtsate lõdvestusosillaatorahelate parimaid tulemusi on sageli võimalik saavutada, hoides kondensaatori väärtust 1 mikrofaradi all.