Схема аварийного освещения светодиодного с аккумулятором

Принесли светильник (рис.1), попросили посмотреть, можно ли что-нибудь сделать, чтобы заработал. Лампа в корпусе одна, на переключения выключателя не реагирует, при питании от сети тоже никакой реакции. Инструкции нет, схемы нет… Ладно, лезу в сеть искать хоть какую-то информацию… Ага, есть фото и описание – эта модель с тонкими люминесцентными лампами Т5 имеет маркировку 886, в паспорте к светильнику написано, что он предназначен для обеспечения эвакуационного и резервного освещения в случае прекращения подачи электроэнергии и способен поддерживать автономный режим от внутренней герметичной аккумуляторной батареи 6 В 1,6 А/ч (это почти цитата). Получается, что от сети 220 В он не работает, сеть только подзаряжает аккумулятор и, надо полагать, что если аккумулятор полностью разрядится, то никакого освещения не будет. Подключаю светильник к сети, оставляю на зарядке на вечер и ночь.

Рис.1

Утром следующего дня красный светодиод «CHARGE» («ЗАРЯД) на панели переключателя начал светиться. Но слабо – если не присматриваться, то почти и не заметно. Времени с начала зарядки прошло уже более 10 часов и он, теоретически, должен гореть намного ярче. Хотя, может быть, в светильнике есть какая-нибудь система отключения зарядного тока с индикацией – нет заряда, нет свечения. Пощёлкал переключателем влево, вправо, не горит. Отключаю от сети, щёлкаю – не горит.

Начинаю разбирать светильник. Сначала снимаю световой рассеиватель, чтобы осмотреть лампу. Нити накаливания целые, люминофор на обоих концах лампы имеет небольшие кольцевые потемнения (рис.2).

Рис.2

Ставлю рассеиватель на место, снимаю заднюю крышку (рис.3) и вынимаю «внутренности» (рис.4).

Рис.3

Рис.4

Всю разводку (рис.5) и все места пайки проводников к печатной плате зарисовываю (рис.6) и подписываю маркером прямо на плате – видно на рисунке 4.

Рис.5

Рис.6

Так как на плате стоит трансформатор с ферритовым сердечником, то схема, скорее всего, представляет собой преобразователь низковольтного постоянного напряжения в высоковольтное переменное. Никаких стартеров и дросселей в цепях питании ламп не видно, похоже, что лампы просто «поджигаются» при высоковольтном «пробое» газа.

На плате видны места вспучивания «зелёнки», но медная фольга под ней не деформированная, а это значит, что зелёный лак отвалился не от перегрева, а просто так. Видна свежая пайка как раз в местах подсоединения проводников, идущих к лампам, но, судя по отверстиям на плате, проводники были припаяны правильно. Так же заметен вздувшийся электролитический конденсатор (рис.7). Сразу меняю, номинала 220 мкФ/16 В не нашёл, поставил на 330 мкФ/25 В и к его выводам со стороны печати припаял керамический 0,1 мкФ. Конденсатор стоит около трансформатора и почти наверняка связан с импульсными токами (иначе бы не «вспух») и установка дополнительного керамического конденсатора, имеющего меньшее реактивное сопротивление для импульсных токов, облегчит ему работу в будущем.

Рис.7

Замер напряжения на клеммах аккумулятора не порадовал – потенциал был чуть менее 3 В. Отпаял аккумулятор, подключил проводники к лабораторному блоку питания с выставленным напряжением 6,5 В. Пощёлкал переключателем, никакой реакции. Включил осциллограф, потыкал щупом в разные места платы и, конечно же, на ножки низковольтных обмоток трансформатора – нигде никакой генерации нет. Значит, надо разбираться с целостностью деталей. Всё повыключал и отпаял от печатной платы все провода (рис.8 и рис.9) – они всё равно отвалятся при многократном переворачивании платы.

Рис.8

Рис.9

На рисунке 10 видна маркировка «MD886». Цифры совпадают с маркировкой светильника, буквы – нет. Ну, не важно.

Рис.10

Прозвонка тестером всех полупроводниковых деталей выявила «дохлый» транзистор (короткое замыкание между базой и коллектором). К транзистору прикручен радиатор и логично предположить, что он и есть силовой коммутирующий элемент в преобразователе (транзистор, а не радиатор). Маркировка не знакомая, но поисковики на запрос «транзистор 882» выдавали информацию по 2SD882. Ну, ладно, пусть будет так.

Дома такого транзистора не нашёл, почитал даташиты и поставил наш родной, советский КТ972 (рис.11). Понимаю, что замена не совсем равноценная (наш — составной), тем не менее, схема после возвращения всех проводов на место, заработала. Лампа засветилась, но не очень ярко. Хотя, может быть, так и должна светить 6-ти ваттная люминесцентная трубка при таком способе её зажигании. Изменение напряжения питания в пределах от 7 В до 5 В на яркость особого влияния не оказывало, но, наверное, менялась частота преобразователя, так как появлялся негромкий свист в трансформаторе. Транзистор тёплый, но не горячий.

Рис.11

Пока прозванивал детали «на целостность», попутно срисовывал их соединение (рис.12). Потом перерисовал всё это в нормальном «читабельном» виде и получилась схема (рис.13) (указанные напряжения измерены и проставлены во время очередной зарядки аккумулятора уже после ремонта светильника).

Рис.12

Рис.13

Схему можно условно разделить на две части – одна, высоковольтная, отвечает за заряд аккумулятора при подключении светильника к сети 220 В, другая – преобразовательная, питается только от аккумулятора и работает только тогда, когда на светильник не подаётся 220 В.

На рисунке 13 видно, что переменное сетевое напряжение проходит через токоограничительный конденсатор С1 и поступает на диодный выпрямительный мост VD1…VD4. Пульсации выпрямленного напряжения сглаживаются конденсатором С2. Уровень этого напряжения в основном зависит от того, насколько заряжена аккумуляторная батарея Bat1. Так как её зарядный ток проходит через диод VD6, то после того, как суммарное напряжение на Bat1 и на диоде VD6 приблизится к порогу открывания стабилитрона VD5, токи начнут перераспределяться – зарядный будет уменьшаться, а ток через стабилитрон – увеличиваться. Так происходит защита от перезаряда аккумулятора. К цепям с выпрямленным напряжением подключены ещё индикатор режима «CHARGE» («ЗАРЯД) на светодиоде HL1 (с токоограничительным резистором R3) и резисторный делитель R5R6, напряжение с которого поступает на базу транзистора VT1 тем самым «открывая» его. Открытый транзистор VT1 в свою очередь «запирает» транзистор VT2, «закорачивая» собой база-эмиттерный переход VT2, тем самым запрещая работу блокинг-генератора преобразователя. Если же напряжение в сети 220 В пропадёт, то конденсатор С2 разрядится, транзистор VT1 «закроется», преобразователь заработает, на высоковольной обмотке трансформатора Tr1 появится напряжение и лампы начнут светиться. Конечно, это произойдёт, если движковый переключатель S2 (2 направления, 3 положения) будет находиться в одном из крайних положений, т.е. в нормальном рабочем дежурном режиме. Для проверки работоспособности светильника подключенного к сети в схеме имеется кнопка S1 – нажатие на неё принудительно «закрывает» транзистор VT1 и запускает преобразователь.

По остальным элементам схемы. Резистор R1 разряжает через себя конденсатор С1 после отключения светильника от сети 220 В. R2 – токоограничительный для стабилитрона VD5. Маркировки на стабилитроне не было, но он, скорее всего, в данной схеме должен быть с большой рассеиваемой мощностью, например, 5 Вт. Цепочка из резистора R4 и светодиода HL2 «BATTERY» – индикация наличия напряжения питания преобразователя – включается при любом крайнем положении переключателя S2. Этот же переключатель выбирает режим зажигания одной или двух ламп и в случае работы с двумя лампами увеличивает базовый ток транзистора VT2, подключая резистор R7 параллельно резистору R8. Ток импульсов, приходящих на базу VT2 с обмотки трансформатора Tr1 ограничивается резистором R9. Ёмкостью конденсатора С4 выбирается рабочая частота преобразователя – при работе с одной лампой (после установки транзистора КТ972) лучше оказалось увеличить ёмкость С4 в полтора раза – уменьшился потребляемый от аккумулятора ток и одновременно увеличилась яркость свечения лампы). Конденсатор С5 нужен для работы блокинг-генератора (если можно так сказать, то стоит для «закорачивания» на «минус» импульсов на верхнем выводе базовой обмотки Tr1 и, соответственно, получения на базе VT2 импульсов оптимальных по уровню).

Пока нет нового нормального аккумулятора, можно «посмотреть» старый – понятно, что он не держит ёмкость, но нужно оценить степень его неработоспособности и попытаться «привести в чувства» несколькими последовательными циклами заряда и разряда.

Аккумулятор имеет размеры 100х70х47 мм и не имеет никакой маркировки, кроме букв и цифр на верхней крышке (рис.14). Поисковики говорят, что он скорее всего свинцово-кислотный, герметичный, необслуживаемый, с ёмкостью 4,5 А/ч (а в паспорте к светильнику говорится, что применяется аккумулятор ёмкостью 1,6 А/ч).

Рис.14

На рисунке 14 видно, что кто-то уже пытался поддеть крышечку, закрывающую доступ к внутренностям – процарапаны две щели. Вставляю тонкую широкую текстолитовую отвёртку в ту щель, что с правого края и с некоторым усилием вынимаю крышку (рис.15). Видны три резиновых герметизирующих колпачка, надетых на горлышки банок. А раз их три, то, надо полагать, каждая банка рассчитана на напряжение 2 В.

Рис.15

Пинцетом снимаю колпачки (рис.16).

Рис.16

Затем щуп положительного вывода вольтметра подключаю к плюсовой клемме аккумулятора, а «крокодилом» на минусовом щупе зажимаю медицинскую иглу. Осторожно, без усилий, опускаю иглу в банку и касаюсь её внутренностей в разных местах (рис.17). Задача — коснуться твёрдых токопроводящих поверхностей. Максимальное напряжение, которое показал тестер, было около 0,5 В. Затем при помощи второй иглы так же проверяю вторую банку (рис.18) – тестер также показывает 0,5 В.

Рис.17

Рис.18

И только при проверке третьей банки, наконец-то, появилось нормальное напряжение в 2 В. Итого, в сумме и получаются те самые 3 В, что были измерены на этапе осмотра внутренностей светильника.

Для «побаночного» заряда аккумулятора была собрана схема по рисунку 19. Здесь амперметр показывает протекающий в цепи ток (с учётом тока через лампочку La1), вольтметр – напряжение на заряжаемой банке. На блоке питания выставлялось такое напряжение, чтобы в начале заряда ток через банку не превышал 150 мА. Напряжение на банке контролировалось мультиметром ВР-11А. При достижении значения 2,3 В переключатель S1 размыкался, заряд прекращалась и начинался разряд до напряжения 1,8 В. Всего было проведено четыре таких цикла и после этого аккумулятор был заряжен «целиком». Светильник на нём проработал чуть более пяти минут – время, конечно, не впечатляющее, но, учитывая, что до этого аккумулятор совсем не работал, то результат тренировки виден. На рисунке 20 показано измерение напряжения на клеммах после очередного заряда.

Рис.19

Рис.20

После нескольких включений светильника и зарядки, лампа начала «расходиться» и светить всё ярче и ярче (рис.21). Ток потребления от аккумулятора не контролировал, но судя по тому, что транзистор греется так же, как и грелся, ток если и повысился, то на транзисторе это не сказывается — наверное, это правильно и хорошо.

Рис.21

На рисунке 22 – индикация при заряде в положении переключателя «OFF» (Выкл.), на рисунке 23 – в положении переключателя «Одна лампа». При отключении светильника от сети начинает светиться одна трубка и остаётся гореть только зелёный светодиод «BATTERY» (рис.24).

Рис.22

Рис.23

Рис.24

Понятно, что описанный случай ремонта можно отнести к «дилетантскому», но, как оказалось, электрическая схема достаточно простая и понятная, деталей мало, самое сложное, что может быть – это ремонт трансформатора. Хотя, наверное, тоже не проблема – выпаять, разобрать сердечник, предварительно нагрев его, посчитать витки и запомнить направление намотки, намотать новые, собрать всё и впаять.

Здравствуйте, дорогие читатели! В данной статье вы узнаете, что такое аварийное освещение. Разберём схемы с использованием, как отдельных, так и одного осветительных приборов для штатного и нештатного режимов. Любая система аварийного освещения включает в себя генератор электроэнергии или аккумуляторную батарею, само осветительное оборудование, а также дополнительные элементы. Автоматические переключатели соединяют две электросети – основная и аварийная. При этом для пользователей крайне важна автоматичность данных переключений, а также их своевременность.

Использование отдельных осветительных приборов для штатного и нештатного режимов

В большинстве случаев, системы применяются для обустройства нештатного освещения довольно низкой мощности. Эксплуатация отдельного осветительного оборудования во время нормальных условий и в случае непредвиденного сбоя в работе энергосети поможет улучшить уже имеющуюся конструкцию без серьезных ее нарушений.

Схема подключения аварийного освещения, в которой были использованы главный и дополнительный источник питания, а также раздельные оптические устройства для работы в штатном и аварийном режиме содержит следующие компоненты:

• две лампочки, одна из них работает в нормальном режиме, вторая включается во время возникновения нештатной ситуации
• аккумуляторная батарея для питания осветительного элемента при отключении электроэнергии
• предохранительный блок
• контакты реле
• выпрямитель

В нормальном режиме работы основная лампочка соединяется с электросетью посредством определенного контакта реле. Аккумулятор подсоединяется к выпрямителю и находится в состоянии перманентной подзарядки.

Аварийное освещение, раздельные источники для основного и аварийного света

Во время отключения электроэнергии происходит автоматическое замыкание второго контакта реле, после чего энергия от аккумулятора подается на аварийный осветительный элемент. Данная схема светильника аварийного освещения предполагает прокладку двух сетей энергоподачи. Одна из них обеспечивает электричеством основной осветительный элемент, а вторая работает исключительно в нештатной ситуации. В качестве главного элемента можно использовать лампочки какого-либо вида. Для нештатного режима применяются лампочки накаливания гораздо меньшей выходной мощности, нежели основной элемент.

Использование одного осветительного элемента(лампочка накаливания) для штатного и нештатного режимов

Если для обустройства нештатного освещения были использованы исключительно лампочки накаливания, а при возникновении аварийной ситуации переход на нештатный режим работы осветительного оборудования должен пройти моментально без миганий ламп, принято использовать один осветительный элемент, который работает в разных режимах. Подобная система способна обеспечить переключение режимов работы светильников без мигания лампочек.

Электрическая схема аварийного освещения, которая использует только один осветительный элемент для обоих режимов работы, состоит из следующих элементов:

• одна лампочка накаливания
• два контакта реле
• аккумулятор
• выпрямитель
• предохранитель

В данной системе лампочка накаливания подсоединена через два контакта реле к электросети.

Аварийное освещение, одна лампа накаливания для основного и аварийного освещения

Выпрямитель подсоединяется к источнику переменного тока, позволяя аккумулятору находиться в состоянии перманентной подзарядки. Во время непредвиденного отключения электроэнергии происходит размыкание контактов реле для нормального режима, в то время как замыкаются два других контакта. После этого электричество подается на осветительный элемент от аккумулятора. В данной схеме важно соблюсти равенство напряжения от батареи и электросети.

Главным преимуществом данной системы является отсутствие лишних осветительных элементов, а это значит, что переход от штатного режима до аварийного происходит без прерывания освещения. Именно поэтому данные системы используются в медицинских учреждениях.

Использование одного осветительного прибора (любой вид лампочек) для штатного и нештатного режимов

Данный тип системы нештатного освещения построен на принципе непрерывного питания осветительных элементов. В независимости от того, возникла ли аварийная ситуация, осветительное оборудование работает от переменного тока. Принципиальная схема аварийного освещения способна стабилизировать переменный ток в случае непредвиденных сбоев в работе энергосети.

Схема управление аварийным освещением, которая использует один осветительный прибор для всех режимов работы и осветительные элементы любого типа состоит из следующих компонентов:

• лампочка накаливания для обоих режимов работы
• два контакта реле
• выпрямитель
• инвертор
• аккумулятор

Аварийное освещение, один источник света для нормального и аварийного режима

Данная система очень похожа на предыдущую, но все-таки отличается от нее наличием инвертора. Этот элемент превращает заряд аккумулятора в переменный ток. В случае возникновения нештатной ситуации осветительный элемент запитывается от сети через инвертор и выпрямитель. При помощи данной системы можно добиться незаметного перехода из нормального режима работы в аварийный.

Схема аварийного освещения с АВР

Независимый тип в этой большой группе образуют системы, которые дополнительно оснащаются прибором самостоятельного запуска резерва.

Модули аварийного освещения схемы, которая использует прибор самостоятельного запуска резерва, представлены здесь следующими компонентами:

• первый ввод энергии
• второй ввод
• третий ввод
• группа автоматических выключателей
• четыре контакта реле
• реле, контролирующее напряжение в электросети
• две шины питания для разных режимов работы

Если электричество подается на первый ввод, то оно проходит через один контакт, один автоматический выключатель и через шину для нормального режима работы. Если произошел сбой в подаче электроэнергии на первый ввод, ранее используемый контакт размыкается, одновременно с этим замыкается контакт для аварийно работы, после чего электроэнергия поступает на потребители со второго ввода.

Если электроэнергия не поступает на оба первых ввода, система сигнализирует об этом и в автоматическом режиме запускается топливный генератор, после чего происходит замыкание третьего аварийного контакта. После чего электроэнергия поступает на третий ввод. В случае необходимости два реле стабилизируют напряжения на вводе и продолжают контролировать его.

Данные устройства не только оценивают значение напряжения, но и его динамику. То есть система контролирует скачки и провалы в поступлении электроэнергии. Благодаря этому можно не бояться пропаданий света или мигания ламп.

Аварийное освещение, схема аварийного освещения с АВР

Осветительный элемент подключается к шине для нормальной работы посредством автоматических защитных устройств, а к шине для нештатной ситуации через защитные устройства, в то время как сама шина подключает к первой посредством четвертого контакта реле.

Второй ввод электроэнергии может быть представлен отдельной фазой сети или просто независимой системой питания. Очень часто для таких целей используют инверторы, которые трансформируют заряд аккумулятора в переменный ток. Данные системы очень часто устанавливаются на стадионах и других местах скопления людей.

Основным плюсом данных систем является длительный срок эксплуатации осветительных элементов, поскольку они не подвержены разрушительному воздействию скачков напряжения, а также важна надежная резервация энергии.

Вывод

Вышеописанные системы нештатного освещения способны обеспечить на практике любой случай резервирования энергии. Также следует упомянуть о том, что необходимо позаботиться не только о нештатном освещении, но и подаче электроэнергии на технику, резкое прекращение работы которой может повлечь неприятные последствия.

Для корректного выбора, а также создания какой-либо схемы необходимо провести первичный анализ, в ходе которого выяснить необходимую мощность сети, условия использования светильников, а также время для резервирования. Очень важно учитывать еще методы установки линий электросети – воздушный или кабельный.

Кабельное подключение хорошо тем, что в этом случае практически исключены риски обрыва, в то время как воздушные подключения подвержены возникновению таких неприятностей. Очень часто воздушные провода обрываются во время спила деревьев, или же их цепляют слишком габаритные автомобили. Недостатком кабельного коммутирования является сложность ремонта.

В случае проведения каких-либо земляных работ существует риск повредить кабель. В таком случае крайне тяжело отыскать поломку и устранить ее.

Любая система нештатного освещения оснащается аккумуляторными батареями, а также преобразователями электрического тока. Как показывает практика, наиболее надежными на протяжении всего срока эксплуатации являются батареи, которые надежно герметизированы.

Любая система нештатного освещения обладает модульной структурой. Существует возможность монтировать ее на стены и на потолок, в некоторых случаях используются подвесные конструкции. В модулях находятся полупроводниковые инверторные компоненты, которые способны превратить до 90% заряда аккумуляторной батареи в переменный ток. Также благодаря модульной конструкции очень просто производить ремонт одного из элементов системы, а также быстро менять конфигурацию системы. Таким образом, система получается более надежной и долговечной.

Более дорогостоящие системы нештатного освещения могут дополнительно оснащаться сигнализирующим оборудованием, а также техникой для контроля основных функций. Данная техника в автоматическом режиме диагностирует состояние аккумуляторных батарей, а также работоспособность всей конструкции. Некоторые системы оснащаются даже устройствами для удаленного контроля.

Видео

Также есть много других параметров, которые необходимо учесть: размер, цена, цель – будет это просто указатель эвакуационного выхода, или же нужно полноценное освещение места при отключении электроэнергии.

Как собрать самому

Есть много различных схем таких светильников, но если нет очень высоких требований, можно попробовать несложную схему, которую легко собрать своими руками. Она разработана компанией YMYA electronics и пользуется популярностью из-за своей простоты и надежности.

Принцип работы очень прост: как только пропадает 220 В, автоматически зажигаются 12 ярких светодиодов, которые так же автоматически гаснут при появлении напряжения сети.

Эта схема состоит из двух частей: схемы зарядки батареи и управления лампами типа LED. Зарядное устройство состоит из понижающего трансформатора 220/9 В, диодного моста, сглаживающего конденсатора, регулирующего элемента на микросхеме LM317.

Ограничение зарядного тока осуществляется при помощи резистора 16 Ом, 5 ватт; потенциометром 2,2 Ком регулируется ток зарядки, а стабилитрон в цепи базы транзистора ВС547 служит для автоматического отключения заряда батареи.

Вторая часть схемы состоит из транзистора BD140, в коллекторной цепи которого установлена матрица из 12 светодиодов. Резисторы 100 Ом – токоограничивающие. Так как потребляемый ток матрицы может доходить до 1,5 А, транзистор обязательно должен стоять на радиаторе во избежание перегрева и выхода из строя.

Если это слишком сложно, можно взять другую схему, которую собрать своими руками еще проще:

Напряжение 220 вольт подключается к гнезду J1, выпрямляется диодным мостом, собранном на диодах 1N 4004, и поступает на контакты электромагнитного реле. При пропадании напряжения сети реле обесточивается. Нормально закрытые контакты подключают батарею, аварийное освещение включается в работу.

При желании можно подключить не 220 В, а 5 В через контакты J2, J3: теперь схема будет отслеживать наличие этого напряжения. Гнездо J4 используется для подключения зуммера, звонка или любого другого устройства, которое будет оповещать о том, что произошла авария.

Как видим, такие фонари – это не настолько дефицитно или сложно, чтобы отказываться от исполнения требований техники безопасности. Если купить их в нужном количестве дорого, всегда есть альтернативный вариант – собрать своими руками, что будет значительно дешевле.

«>