СТАБИЛИЗАТОР НАПРЯЖЕНИЯ ДЛЯ ВЕЛОФАРЫ

Иногда велосипедом приходится пользоваться в темное время суток. Поэтому желательно установить на него электрическое оборудование — велогенератор с приводом от колеса, фару, задние габаритные огни. Однако, напряжение, которое вырабатывает велогенератор, непостоянно. Быстро едешь — путь освещается отлично, но может перегореть лампа накаливания. Медленно крутишь педали — не хватает света. Если же использовать стабилизированное напряжение, то надежность работы, постоянство светового потока, безопасность и комфорт движения значительно возрастут.

На динамке, установленной на моем велосипеде, указаны следующие характеристики: 6 В/ 3 Вт. То есть максимальный отдаваемый ток составляет 0,5 ампера. Предлагаемый стабилизатор напряжения обеспечивает на выходе напряжение в 3 В и максимальный ток 0,3 А (он ограничен параметрами диодов VD1, VD2). Этого вполне достаточно для питания двух миниатюрных ламп накаливания МН 3,5-0,14, либо одной МН 3,5-0,26. При применении светодиодов повышенной яркости, потребляемый от стабилизатора напряжения ток практически в два раза меньше.

Переменное напряжение от велогенератора поступает на выпрямитель, выполненный по схеме удвоения напряжения на диодах VD1, VD2 и конденсаторах С1, С2, С3. Постоянное напряжение на входе стабилизатора напряжения изменяется в зависимости от скорости движения в значительных пределах — от 3,8 В до 20 В. Собственно, сам стабилизатор выполнен на микросхеме параллельного стабилизатора напряжения DA1 и составном транзисторе VT1, VT2 по схеме Шиклаи для увеличения выходного тока. Выходное напряжение +3 В задается делителем напряжения на резисторах R3, R4. Конденсатор С4 предотвращает самовозбуждение стабилизатора. Полученное стабилизированное напряжение питает светодиоды задних габаритных огней HL1 — HL5 и передней фары HL6 — НL10. Светодиоды очень критичны к напряжению питания, превышение его более 3 В приводит к выходу их из строя, поэтому в схему введена защита от превышения выходного напряжения, которое может возникнуть при пробое транзисторов VT1 и VT2. Она выполнена на элементах DA2, VT3, VS1.

Работает защитное устройство следующим образом. Пока выходное напряжение стабилизатора равно 3 В, компаратор на микросхеме DA2 закрыт, как и транзистор VT3 и тиристор VS1. Если выходное напряжение превысит значение 3,1 В, то сработает компаратор на микросхеме DA2, откроется транзистор VT3 и включится тиристор VS1, закорачивая выход стабилизатора напряжения. Обычно в такой схеме защиты перед входом стабилизатора напряжения устанавливают плавкий предохранитель [Л]. В данной схеме в этом нет необходимости, ведь при пропадании света волей-неволей придется останавливаться. Резистор R8 предназначен для отвода токов утечки транзистора VT3 и тиристора VS1, конденсатор С5 добавлен для того, чтобы схема защиты не срабатывала от безвредных коротких всплесков напряжения.

В стабилизаторе напряжения применены следующие радиодетали — постоянные резисторы МЛТ с допуском +/-5%; конденсаторы С1,С2 — К50-35, либо аналогичные импортные; конденсаторы С3 — С6 это К73-17, КМ-6, либо аналогичные импортные; транзистор VТ1 — любой из серии П302 — П306; транзистор VТ2 — любой из серии КТ315, КТ3102; транзистор VТ3 — любой из серии МП39 — МП42; диоды VD1, VD2 — Д226 с любым буквенным индексом или КД243А; тиристор VS1 — любой из серии КУ201, КУ202; микросхемы КР142ЕН19 можно заменить на TL431АС. Светодиоды повышенной яркости GNL-10003-UWC, белого цвета свечения, диаметром 9,9 мм, потребляемый ток 18 мА при напряжении питания 3 В (один светодиод).

Схема стабилизатора напряжения собрана на печатной плате из односторонне фольгированного стеклотекстолита толщиной 2 мм, размером 130×40 мм. Отверстия не сверлятся, весь монтаж выполнен на лицевой стороне платы. Учитывая, что конструкция будет испытывать постоянные механические воздействия (тряска, вибрации), выводы радиодеталей для пайки к контактным площадкам изгибаются под углом 90 градусов. Корпуса микросхем DA1, DA2 плоскими сторонами склеивают вместе суперклеем для получения одинаковых температурных колебаний пороговых напряжений. Монтаж выполняют «вразбежку», от центра платы к краям. Первыми паяют микросхемы DA1, DA2. Выводы транзистора VT1, тиристора VS1, две перемычки, выполняют медным многожильным проводом, концы которого также изгибают под углом 90 градусов. Крепление тиристора VS1 включает в себя: шайбу-лепесток для пайки, шайбу-гровер, шайбу обыкновенную и гайку. Шайба-лепесток изгибается также под углом 90 градусов и припаивается к площадке «+» таким образом, чтобы тиристор не выходил за размеры печатной платы. Силовой транзистор VT1 установлен на плоский радиатор из алюминия толщиной 3 мм и размером 130×40 мм. Печатную плату помещают в корпус подходящих размеров, желательно водонепроницаемый. Разводка питания к фаре и задним габаритным огням производится двухпроводным многожильным медным проводом в изоляции.

При отсутствии 6-вольтового велогенератора можно применить более распространенный и имеющийся в продаже 12-вольтовый. Тогда в схему добавляются два новых элемента — диоды VD3 и VD4, которые вместе с диодами VD1 и VD2 образуют мостовый выпрямитель. Общая точка соединения конденсаторов С1 и С2 при таком включении не задействуется! Диоды Д226 необходимо заменить на современные и малогабаритные КД243А или импортные 1N4001-1N4007. На печатной плате диоды VD3, VD4 подключаются параллельно диодам VD1, VD2; места для этого достаточно. Общая точка их соединения, уходящая к велогенератору, будет «висеть» в воздухе, но выводы у них достаточно жесткие — выдержат.

Правильно собранное устройство в налаживании не нуждается.

Литература: Хоровиц П., Хилл У, Искусство схемотехники, том 1 — М.; Мир, 1986.

Сергей СЕМИХАТСКИЙ, г. Ейск