מנורות ניאון - מעגלי עבודה ויישומים

מנורת ניאון היא מנורת זוהר המורכבת מכיסוי זכוכית, קבוע בזוג אלקטרודות מופרדות ומכיל גז אינרטי (ניאון או ארגון). היישום העיקרי של מנורת ניאון הוא בצורה של מנורות חיווי או מנורות טייס.

כאשר הוא מסופק במתח נמוך, ההתנגדות בין האלקטרודות כל כך גדולה שהניאון מתנהג כמעט כמו מעגל פתוח.

עם זאת, כאשר המתח מוגבר בהדרגה, ברמה מסוימת מסוימת שבה הגז האינרטי בתוך זכוכית הניאון מתחיל מיינן ומביא למוליכות רבה.

בשל כך הגז מתחיל לייצר תאורה קורנת מסביב לאלקטרודה השלילית.

במקרה שבמקרה הגז האינרטי ניאון, התאורה בצבע כתום. עבור גז ארגון שאינו נפוץ במיוחד, האור הנפלט הוא כחול.

איך עובד מנורת ניאון

ניתן לראות במאפיין העבודה של מנורת ניאון באיור 10-1.

רמת המתח שמפעילה את האפקט הזוהר בנורת הניאון מכונה כמתח הפירוק הראשוני.

ברגע שרמת ההתמוטטות הזו מושגת, הנורה מופעלת למצב 'ירי' (זוהר), ונפילת המתח על פני מסופי הניאון נשארת קבועה כמעט ללא קשר לעלייה כלשהי בזרם במעגל.

בנוסף, החלק הזוהר בתוך הנורה גדל ככל שמגדילים את זרם האספקה, עד לנקודה בה השטח הכולל של האלקטרודה השלילית מתמלא על ידי הזוהר.

כל הסלמה נוספת בזרם עשויה להוביל את הניאון למצב קשת, בו תאורת הזוהר הופכת לאור צבעוני כחול לבן מעל האלקטרודה השלילית ומתחילה לייצר השפלה מהירה של המנורה.

לפיכך, כדי שתאיר מנורת ניאון ביעילות, עליך שיהיה לך מתח מספיק כדי שהמנורה 'תדליק', ואז התנגדות סדרתית רבה במעגל כדי שתוכל להגביל את הזרם לרמה שתבטיח כי המנורה נשארת פועלת בתוך החלק הזוהר האופייני.

מכיוון שהתנגדות הניאון כשלעצמה קטנה ביותר זמן קצר לאחר הפיטוריה, היא זקוקה לנגד סדרתי עם אחד מקווי האספקה ​​שלו, הנקרא נגד נטל.

מתח התמוטטות ניאון

בדרך כלל מתח הירי, או ההתמוטטות של מנורת ניאון יכול להיות בין 60 עד 100 וולט (או לפעמים אפילו גדול יותר). הדירוג הנוכחי הרציף הוא מינימלי למדי, בדרך כלל בין 0.1 ל -10 מיליאמפר.

ערך הנגד הסדרה נקבע בהתאם למתח אספקת הקלט שעליו ניתן לחבר את הניאון.

כשמדובר במנורות ניאון הנשלטות עם ספק 220 וולט (נגד חשמל), נגד 220K הוא בדרך כלל ערך טוב.

ביחס לנורות ניאון מסחריות רבות, הנגד יכול להיכלל בגוף הבנייה.

ללא כל מידע מדויק שניתן, ניתן להניח שלמנורת ניאון פשוט אין התנגדות בזמן שהיא מוארת, אך עשויה להיות ירידה של כ -80 וולט על מסופים.

כיצד לחשב נגד ניאון

ניתן לקבוע ערך ראוי לנגד הנטל הניאוני על ידי התחשבות במבחן זה, הרלוונטי למתח האספקה ​​המדויק המנוצל על פניו, ובהנחה של זרם 'בטוח' של כ- 0.2 מיליאמפר, כדוגמה.

עבור אספקת 220 וולט, הנגד עשוי לאבד 250 - 80 = 170 וולט. זרם באמצעות סדרת ונורת ניאון תהיה 0.2 mA. לכן אנו יכולים להשתמש בנוסחת החוק הבאה של אוהם לחישוב הנגד הסדרה המתאים לניאון:

R = V / I = 170 / 0.0002 = 850,000 אוהם או 850 k

זֶה ערך הנגד יהיה בטוח עם רוב מנורות הניאון המסחריות. כאשר זוהר הניאון אינו מסנוור לגמרי, ניתן להפחית את ערך הנגד של הנטל כדי להניע את המנורה מעל טווח הזוהר האופייני.

עם זאת, אסור בשום אופן להוריד את ההתנגדות יותר מדי, מה שעלול לגרום לכל האלקטרודה השלילית להיבלע בזוהר החם, מכיוון שהדבר עשוי להצביע על כך שהמנורה מוצפת כעת ומתקרבת למצב הקשת.

נושא נוסף הנוגע לכוחו של זוהר הניאון הוא שהוא עלול להיראות הרבה מאוד מבריק באור הסביבה לעומת בחושך.

למעשה, בחושך מוחלט התאורה עלולה להיות לא עקבית ו / או לקרוא למתח פירוק מוגבר כדי להניע את המנורה.

בחלק מהניאונים יש רמז זעיר של גז רדיואקטיבי המעורבב עם הגז האינרטי כדי לקדם יינון, במקרה כזה ייתכן שהשפעה מסוג זה אינה נראית לעין.

מעגלי נורות ניאון פשוטים

בדיון לעיל הבנו בהרחבה את פעולתה ומאפייניה של מנורה זו. עכשיו נהנה קצת עם המכשירים הללו ונלמד כיצד לבנות כמה מעגלי מנורות ניאון פשוטים לשימוש ביישומי אפקט אור דקורטיביים שונים.

מנורת ניאון כמקור מתח קבוע

בשל מאפייני המתח הקבועים של מנורת הניאון בתנאי אור סטנדרטיים, ניתן ליישם אותה כיחידה מייצבת מתח.

לכן, במעגל המוצג לעיל, הפלט המופק מכל צד של המנורה עשוי לעבוד כמקור של מתח קבוע, בתנאי שהניאון ימשיך לעבוד באזור הזוהר האופייני.

מתח זה יהיה זהה למתח הפירוק המינימלי של המנורה.

מעגל פלאש מנורות ניאון

באמצעות מנורת ניאון כמו מנורת אור במעגל מתנד הרפיה ניתן לראות בתמונה למטה.

זה כולל נגד (R) וקבל (C) המחוברים בסדרה למתח אספקה ​​של מתח DC. מנורת ניאון מחוברת במקביל לקבל. ניאון זה מוחל כאינדיקטור חזותי כדי להראות את תפקוד המעגל.

המנורה כמעט מתפקדת כמו מעגל פתוח עד שמגיעים למתח הירי שלה, כאשר היא מעבירה דרכה זרם ממש כמו נגד בעל ערך נמוך ומתחילה לזרוח.

לכן אספקת המתח למקור הנוכחי צריכה להיות גבוהה יותר מזו של מתח ההתמוטטות של הניאון.

כאשר מעגל זה מופעל, הקבל מתחיל לצבור מטען בקצב הנקבע על ידי קבוע הזמן הנגד / הקבל RC. נורת הניאון מקבלת ספק מתח שווה ערך למטען שפותח על גבי מסופי הקבלים.

ברגע שמתח זה מגיע למתח הפירוק של המנורה, הוא נדלק ומכריח את הקבל להתפזר דרך הגז שבתוך נורת הניאון, וכתוצאה מכך הניאון זוהר.

כאשר הקבל מתפרק באופן מלא, הוא מעכב כל זרם נוסף שיעבור דרך המנורה וכך הוא נכבה שוב עד שהקבל אסף מטען ברמה נוסף השווה למתח הירי של הניאון, והמחזור ממשיך לחזור.

במילים פשוטות, מנורת הניאון ממשיכה כעת להבהב או להבהב בתדר בהתאם להחלטת ערכי רכיבי הזמן הקבועים R ו- C.

מתנד הרפיה

שינוי בתכנון זה מצוין בתרשים שלעיל, באמצעות פוטנציומטר 1 מגה אוהם הפועל כמו נגד נטל וכמה סוללות יבשות של 45 וולט או ארבע 22.5 וולט כמקור קלט המתח.

הפוטנציומטר מכוונן עד שהמנורה נדלקת. לאחר מכן מסובבים את הסיר בכיוון ההפוך עד שזוהר הניאון רק נמוג.

כדי לאפשר לפוטנציומטר להיות במצב זה, על הניאון להתחיל למצמץ בקצב הבזק שונה, כפי שנקבע על ידי הערך של הקבל הנבחר.

בהתחשב בערכי ה- R ו- C בתרשים, ניתן להעריך את קבוע הזמן של המעגל באופן הבא:

T = 5 (megohms) x 0.1 (microfarads) = 0.5 שניות.

זה לא ספציפית קצב ההבהוב האמיתי של מנורת הניאון. ייתכן שיידרש פרק זמן קבוע של זמן (או פחות) עד שמתח הקבל יצטבר עד מתח הירי הניאוני.

זה עשוי להיות גבוה יותר במקרה שמתח ההפעלה הוא מעל 63% ממתח האספקה ​​ועשוי להיות קטן יותר אם מפרט מתח הירי הניאוני נמוך מ- 63% ממתח האספקה.

בנוסף, זה מסמל כי ניתן לשנות את קצב המהבהב על ידי שינוי ערכי רכיב R או C, אולי על ידי החלפת ערכים שונים שעובדו על מנת לספק קבוע זמן חלופי או באמצעות נגד או קבלים מחוברים מקבילים.

חיבור נגד זהה מקביל ל- R, למשל, עשוי ככל הנראה להפוך את קצב ההבזק לפעמיים יותר (מכיוון שהוספת נגדים דומים במקביל גורמת להפחתת ההתנגדות הכוללת לחצי).

חיבור קבלים בעל ערך זהה במקביל ל- C הקיים עלול לגרום לקצב ההבהוב להיות איטי ב -50%. סוג זה של מעגל מכונה a מתנד הרפיה .

פלאש ניאון מרובה אקראי

החלפת R במנגד משתנה יכולה לאפשר התאמה לכל קצב מהבהב ספציפי. זה יכול להיות משופר עוד יותר כמו מערכת אור חידוש על ידי חיבור מערך של מעגלי ניאון קבלים, שלכל אחד מהם מנורת ניאון משלו במפל, כפי שמוצג להלן.

כל אחת מרשת ה- RC הללו תאפשר קבוע זמן ייחודי. זה עשוי ליצור מהבהב אקראי של הניאון על פני כל המעגל.

מחולל טון מנורת ניאון

וריאציה נוספת של יישום מנורת ניאון כמתנד יכולה להיות מעגל מתנד הרפיה מוצגת באיור להלן.

זה יכול להיות מעגל מחולל אותות אמיתי, שניתן להקשיב לפלט שלו באמצעות אוזניות או אולי רמקול קטן, על ידי כוונון מתאים של פוטנציומטר הטון המשתנה.

מהבהבי ניאון יכולים להיות מתוכננים לתפקד בצורה אקראית או ברצף. מעגל פלאש רציף מוצג באיור 10-6.

ניתן לכלול שלבים נוספים במעגל זה, אם נדרש, באמצעות חיבור C3 לשלב האחרון.

פלאש מנורת ניאון אסטטי

לבסוף, מתגלה מעגל רב-ויברטור מדהים באיור 10-7, המעסיק זוג מנורות ניאון.

ניאונים אלה יהבהבו או יהבהבו להפעלה / כיבוי ברצף בתדר שנקבע על ידי R1 ו- R2 (שערכיהם חייבים להיות זהים) ו- C1.

כהנחיות בסיסיות לתזמון הברקה, הגדלת ערך נגדי הנטל או ערך הקבל במעגל מתנד ההרפיה יכול להפחית את קצב ההבהוב או את תדר ההבזק ולהיפך.

עם זאת, על מנת להגן על חיי העבודה של מנורת ניאון טיפוסית, ערך הנגד של הנטל המנוצל לא יכול להיות נמוך מ- 100 k בערך והתוצאות הטובות ביותר במעגלי מתנד הרפיה פשוטים ביותר עשויות להתבצע בדרך כלל על ידי שמירה על ערך הקבל תחת מיקרופראד 1