Neonlampor - Arbets- och applikationskretsar

En neonlampa är en glödlampa som består av ett glasskydd, fixerat med ett par segregerade elektroder och innehåller en inert gas (neon eller argon). Huvudapplikationen för en neonlampa är i form av indikatorlampor eller pilotlampor.

När den levereras med låg spänning är motståndet mellan elektroderna så stort att neonet praktiskt taget beter sig som en öppen krets.

Men när spänningen ökar gradvis vid en viss specifik nivå där den inerta gasen inuti neonglaset börjar jonisera och resulterar i att den är extremt ledande.

På grund av detta börjar gasen producera en strålningsbelysning från den negativa elektroden.

Om den inerta gasen råkar vara neon är belysningen orange. För argongas som inte är så vanligt är det utsända ljuset blått.

Hur Neon Lamp fungerar

Funktionen hos en neonlampa kan ses i figur 10-1.

Spänningsnivån som utlöser den glödande effekten i neonlampan betecknas som den initiala nedbrytningsspänningen.

Så snart denna nedbrytningsnivå har nåtts utlöses glödlampan till 'avfyrande' (glödande) läge, och spänningsfallet över neonanslutningarna förblir praktiskt taget fast oavsett någon form av strömökning i kretsen.

Dessutom ökar den glödande sektionen inuti glödlampan när matningsströmmen ökar, tills en punkt där den totala ytan av den negativa elektroden fylls av glödet.

Varje ytterligare eskalering i strömmen kan sedan driva neonet i en bågsituation, där glödbelysningen förvandlas till ett blåvitt färgat ljus över den negativa elektroden och börjar producera snabb nedbrytning av lampan.

För att du ska kunna belysa en neonlampa effektivt måste du därför ha tillräcklig spänning för att lampan ska 'tändas' och, och sedan, gott om seriemotstånd i kretsen för att kunna begränsa strömmen till en nivå som garanterar att lampan fortsätter att gå inom den typiska glödande delen.

Eftersom neonmotståndet i sig är extremt litet strax efter det att det avfyras, behöver det ett seriemotstånd med en av dess matningsledningar, kallad ett ballastmotstånd.

Neon nedbrytningsspänning

Vanligtvis kan en neonlampas tändning eller nedbrytning vara mellan 60 och 100 volt (eller ibland ännu högre). Den kontinuerliga strömstyrkan är ganska minimal, vanligtvis mellan 0,1 och 10 milliampere.

Seriemotståndsvärdet bestäms i enlighet med ingångsspänningen över vilken neonet kan kopplas.

När det gäller neonlampor som styrs med 220 volt (nät) är ett 220 k motstånd vanligtvis ett bra värde.

När det gäller många kommersiella neonlampor kan motståndet eventuellt inkluderas i konstruktionen.

Utan någon exakt information kan det antas att en neonlampa helt enkelt inte har något motstånd medan den är upplyst, men kan ha en droppe på cirka 80 volt över sina terminaler.

Hur man beräknar neonmotstånd

Ett korrekt värde för neonballastmotståndet kunde bestämmas genom att ta hänsyn till detta riktmärke, vilket är relevant för den exakta matningsspänning som används över det, och antar en 'säker' ström på cirka 0,2 milliamp, som ett exempel.

För 220 volt matning kan motståndet behöva förlora 250 - 80 = 170 volt. Ström genom seriemotstånd och neonlampa kommer att vara 0,2 mA. Därför kan vi använda följande Ohms lagformel för att beräkna lämpligt seriemotstånd för neonet:

R = V / I = 170 / 0,0002 = 850 000 ohm eller 850 k

Detta motståndsvärde skulle vara säkert med majoriteten av kommersiella neonlampor. När neonglödet inte är helt bländande kan värdet på ballastmotståndet minskas för att driva lampan högre över det typiska glödområdet.

Med detta sagt måste motståndet inte på något sätt sänkas för mycket vilket kan orsaka att hela den negativa elektroden uppslukas av den heta glödningen, eftersom detta kan indikera att lampan nu är översvämmad och närmar sig bågläget.

Ytterligare en fråga om kraften i neonglödet är att det vanligtvis kan se mycket glänsande ut i omgivande ljus jämfört med i mörker.

Faktum är att i totalt mörker kan belysningen vara inkonsekvent och / eller kräva en ökad nedbrytningsspänning för att initiera lampan.

Vissa neoner har en liten antydan till radioaktiv gas blandad med den inerta gasen för att främja jonisering, i så fall kanske denna typ av effekt inte är synlig.

Enkla kretsar av neonlampor

I ovanstående diskussion har vi utförligt förstått hur lampan fungerar. Nu kommer vi att ha kul med dessa enheter och lära oss hur man bygger några enkla neonlampkretsar för användning i olika dekorativa ljuseffektapplikationer.

Neonlampa som en konstant spänningskälla

På grund av neonlampans konstanta spänningsfunktioner under vanliga ljusförhållanden kan den användas som en spänningsstabiliserande enhet.

Därför, i kretsen som visas ovan, kan utsignalen från varje sida av lampan fungera som ett ursprung av konstant spänning, förutsatt att neonet fortsätter att fungera inom det typiska glödande området.

Denna spänning skulle då vara identisk med lampans minimala nedbrytningsspänning.

Neon Lamp Flasher Circuit

Att använda en neonlampa som en ljusblinkare i en avslappningsoscillatorkrets kan ses på bilden nedan.

Detta inkluderar ett motstånd (R) och kondensator (C) anslutna i serie till en matningsspänning av en likspänning. En neonlampa är ansluten parallellt med kondensatorn. Detta neon används som en visuell indikator för att visa kretsens funktion.

Lampan fungerar nästan som en öppen krets tills dess eldspänning uppnås, när den omedelbart växlar ström genom den ganska som ett lågmotstånd och börjar glöda.

Spänningsförsörjningen för denna strömkälla måste därför vara högre än för neonens nedbrytningsspänning.

När denna krets drivs börjar kondensatorn ackumulera en laddning med en hastighet bestämd av motstånd / kondensator RC-tidskonstant. Neonlampan får en spänningsförsörjning som motsvarar laddningen som utvecklats över kondensatorterminalerna.

Så snart denna spänning når lampans nedbrytningsspänning slås den på och tvingar kondensatorn att tömas via gasen inuti neonlampan, vilket leder till att neonet lyser.

När kondensatorn laddas ur helt förhindrar den ytterligare ström att passera genom lampan och därmed stängs den av igen tills kondensatorn har samlat in en annan nivåladdning som är lika med neonens tändspänning, och cykeln upprepas nu.

Enkelt uttryckt fortsätter neonlampan att blinka eller blinka med en frekvens som bestäms av värdena för tidskonstantkomponenterna R och C.

Avslappningsoscillator

En modifiering av denna design indikeras i ovanstående diagram genom att använda en 1 megohm potentiometer som fungerar som ett ballastmotstånd och ett par 45 volt eller fyra 22,5 volt torra batterier som spänningsingångskälla.

Potentiometern är finjusterad tills lampan tänds. Krukan roteras sedan i motsatt riktning tills neonglödet bara bleknar ut.

För att möjliggöra att potentiometern befinner sig i detta läge måste neonet sedan börja blinka med olika blinkningshastigheter som bestäms av värdet på den valda kondensatorn.

Med hänsyn till värdena för R och C i diagrammet kan tidskonstanten för kretsen utvärderas enligt följande:

T = 5 (megohms) x 0,1 (mikrofarader) = 0,5 sekunder.

Detta är inte specifikt den sanna blinkningshastigheten för neonlampan. Det kan kräva en period på flera tidskonstanter (eller färre) för kondensatorns spänning att ackumuleras upp till neonspänningen.

Detta kan vara högre om tändspänningen är över 63% av matningsspänningen och kan vara mindre om specifikationen för neonspänning är lägre än 63% av matningsspänningen.

Dessutom betyder det att blinkningshastigheten kan modifieras genom att ändra R- eller C-komponentvärdena, eventuellt genom att ersätta olika värden som utarbetats för att ge en alternativ tidskonstant eller använda ett parallellt anslutet motstånd eller kondensator.

Att koppla upp ett identiskt motstånd parallellt med R, skulle till exempel sannolikt göra blinkningshastigheten två gånger mer (eftersom tillägg av liknande motstånd parallellt gör att det totala motståndet minskas till hälften).

Att fästa en identisk värdekondensator parallellt med den befintliga C skulle sannolikt orsaka att blinkningshastigheten blir 50% långsammare. Denna typ av krets benämns a avslappningsoscillator .

Slumpmässig multipel neonblinkare

Att ersätta R med ett variabelt motstånd kan möjliggöra justering för vilken som helst specifik önskad blinkningshastighet. Detta kan också förbättras ytterligare som ett nytt ljussystem genom att ansluta en rad kondensatorneonkretsar, var och en har sin egen neonlampa i kaskad som visas nedan.

Var och en av dessa RC-nätverk möjliggör en unik tidskonstant. Detta kan generera ett slumpmässigt blinkande av neon över hela kretsen.

Neonlampa tongenerator

En annan variant av en neonlampapplikation som oscillator kan vara en avslappningsoscillatorkrets visas i figuren nedan.

Detta kan vara en äkta signalgeneratorkrets, vars utgång kan lyssnas via hörlurar eller kanske en liten högtalare, genom att på lämpligt sätt justera potentiometern med variabel ton.

Neonblinkar kan utformas för att fungera på slumpmässigt sätt eller i följd. En sekventiell blinkarkrets visas i figur 10-6.

Ytterligare steg kan inkluderas i denna krets, om det behövs, genom att använda C3-anslutningen till det allra sista steget.

Astable Neon Lamp Flasher

Slutligen avslöjas en astabel multivibratorkrets i figur 10-7, som använder ett par neonlampor.

Dessa neon blinkar eller blinkar på / av i följd med en frekvens som bestäms av R1 och R2 (vars värden måste vara identiska) och C1.

Som en grundläggande instruktion om blinkningstiming kan en ökning av ballastmotståndsvärdet eller kondensatorvärdet i avslappningsoscillatorkretsen minska blinkningshastigheten eller blinkfrekvensen och vice versa.

För att skydda en typisk neonlampas livslängd får emellertid det använda motståndsvärdet inte vara lägre än cirka 100 k och de bästa resultaten i mycket enkla avslappningsoscillatorkretsar kan ofta uppnås genom att kondensatorvärdet hålls under 1 mikrofarad.