Трехзначный светофор.

Привет дачжелдорстроители!

Сегодня у нас пост из нового цикла  «по следам форума Стальная колея».

Материал поста  был опубликован на нашем форуме, но, в связи с закрытием оного и дабы не пропали интересные, на мой взгляд, материалы,  некоторые из его тем будут продублированы на блоге в соответствующих разделах.  Конечно, один в один не получается – формат блога и форума несколько разный, сами понимаете, поэтому мне приходится  написанное авторами несколько «причесывать». Надеюсь, что ни кто не обидится)))

И начинаем мы с темы Вячеслава о трехзначном светофоре. Слово автору:

Добрый день любители и создатели дачных дорог! Некоторое время назад прикупил линзы от цветомузыки для будущего светофора. Пока на улице не летная погода решил приступить к изготовлению.

Линзы покупал через интернет на aukro.ua в разделе «Светофильтры». Брал год назад по 15 гривен при курсе к доллару 1 к 13. Сейчас они подорожали и стоят от 25 в зависимости от размера. У этих линз есть особенность  —  кольцевое рифление выполнено снаружи. Линзы желательно снаружи гладкие, для легкой очистки.

Вырезал из гетинакса щит размером 670мм на 330мм и выпилил электролобзиком отверстия под линзы. Толщина щита 3мм. размер отверстий 125мм.

Продолжаем изготовление. Натолкнулся на даче на старый, с прежних времен сохранившийся,  профлист высотой примерно 57 мм. Решил из него изготовить корпус.

Заглушки и перегородки также изготовлены из кровельного железа. Предварительно вырезал шаблон из картона т.к. все детали практически одинаковые. Все отверстия просверлил предварительно. Соединение будет выполнено на вытяжных заклепках диаметром 3,2 мм, поэтому отверстия сверлим 3,3 мм.

Все заглушки и перегородки, кроме верхней, устанавливаются  внутрь короба. Верхняя заглушка крепится отбортовками, поверх корпуса, во избежание затекания воды во время дождя.

Готовый корпус светофора. Осталось просверлить отверстие под вывод для провода питания и покрасить. Теперь можно задуматься об установке осветителей. А пока займусь изготовлением креплений для монтажа линз.

В качестве мачты к светофору думаю 59-ти мм труба (двухдюймовка) подойдет.

Изготовил крепления для линз, девять штук. Крепление винтами М3. Отверстия сверлил строго по разметке измерителем (у него две иглы). Это необходимо для будущего крепления козырьков.

Для крепления козырька изготовлен фланец из алюминиевого уголка 15 на 15мм. В первую очередь уголок был отпущен с помощью пропановой горелки. Для гибки использовалась импровизированная оправка.

Козырьки было решено сделать из листового алюминия толщиной 1,5мм. Для прикидки размера и формы было изготовлено несколько шаблонов из писчей бумаги. Так как козырьков будет несколько, то изготовлен рабочий шаблон, он уже из плотного картона. По рабочему шаблону и будут делаться все козырьки.

А вот готовый и закрепленный козырек. Заготовка изгибалась в два приема на подручных оправках вручную. В качестве второй оправки использовалась двухлитровая банка с законсервированной айвой с дачного участка.

После изготовления козырьков и монтажа линз приступил к изготовлению осветителей. Их тоже нужно три штуки. Думаю, это будут отдельные светодиоды (матрица) или светодиодная лента наклеенная на дюралевую пластину.

Начав работу по изготовлению я не продумал вопрос, как им управлять, хотя бы на уровне выбора питающих напряжений. Сейчас экспериментирую и решаю вопрос выбора осветителей, а выбрать есть из чего: лампы накаливания, галогеновые лампы, Мощный одиночный светодиод, светодиодная панель, светодиодная лента. Также необходимо в случае светодиодов выбрать блок питания, их будет нужно три штуки. На сегодняшний момент в качестве питания выбрано 24в переменки от него и буду плясать.

Для выбора оптимального решения провел испытания и вот их результат.

В качестве осветителей испытывались несколько вариантов. Кроме ламп накаливания и галогенок на 12в, также одиночный 10ваттный светодиод и самодельная матрица, изготовленная из светодиодной ленты. У каждого варианта есть свои достоинства и недостатки. Разберем по порядку:

1. Лампа накаливания: была взята обычная автомобильная лампа на 12 вольт 21 ватт коих везде в избытке без отражателя освещенность удовлетворительная естественная рассеиватель светового потока желателен.
2. Галогеновая лампа: 12 вольт 20 ватт тип GU5.3 диаметр 50мм эта лампа уже идет в сборе с отражателем освещенность замечательная и равномерная, однако сильный нагрев и довольно большое потребление энергии, как и у лампы накаливания.
3. Одиночный светодиод: был выбран 10ваттный диод теплого свечения, ток в 750-850мА обеспечивается при 8-10в, диод сильно нагревается ему нужен хороший радиатор. На выбор либо пассивный это алюминиевая пластина толщиной не менее 6-8мм и площадью 100кв.см. с одной стороны либо радиатор от процессора с вентилятором. Под подобный тип светодиодов корпус необходимо проектировать заранее. Для питания нужен специальный драйвер ( блок питания поддерживающий определенный ток). Обычно также драйверы запитывают от 220вольт, но можно приобрести и на 24вольта. Рассеиватель обязателен. Освещенность очень высокая.
4. Самодельная матрица: в качестве самодельной матрицы выбран был самый простой вариант дюралюминиевая пластина с наклеенной лентой. Лента была разрезана на отрезки по 100мм, наклеена и соединена проводами на пайке. На площади матрицы 100мм на 97мм получилось 12 отрезков всего 72 светодиода. Испытания показали, что освещенность удовлетворительная, рассеиватель обязателен, потребляемый ток на уровне 300мА при напряжении 10,5 вольт, т.е. около 3 ватт. Кстати, покупалась недорогая лента без силиконовой защиты. Обещали 12ватт на метр при 12 вольтах напряжения при испытаниях 1,2 метра ленты дали максимум 6ватт, при этом последовательно вышли из строя два участка по три диода, пришлось менять. По температуре свечения выбирал теплую, прислали тепло-белую или белую. Такой свет не подходит по цветопередаче, зеленый светофильтр кажется голубым, сравнил с диодом теплого свечения, цвет зеленый. Эта неувязка решилась установкой дополнительного светофильтра желтого цвета.

С точки зрения энергопотребления наиболее экономичными являются, конечно, светодиоды и соответственно самыми финансово затратными, ведь к расходам необходимо отнести и покупку драйверов, которых у меня пока нет.
В качестве рассеивателя изначально предполагались стеклянные трубочки или палочки, но цена на новые остановила в итоге он был изготавлен из рифленого оргстекла купленного на барахолке по случаю. В качестве рассеивателя испытывалось также матовое молочное стекло и прозрачное стекло заматованное наждачной шкуркой, последнее оказалось выгоднее при малой мощности осветителя.

Под лампы накаливания (не галогенки) правильнее всего устанавливать отражатель, тогда освещенность будет выше, без отражателя она на уровне светодиодной матрицы. Не хотел его делать, правда,  можно изготовить простейший в форме усеченной пирамиды из плоской металлической заготовки. Покрасить из баллончика краской хром. Цветное стекло естественно в какой-то степени задерживает световой поток и яркость падает. На мой взгляд освещенности светодиодной матрицы достаточна.

В минувшее воскресенье выглянуло солнце и были проведены натурные испытания осветителя «светодиодная матрица» на предмет достаточной яркости. Яркость признана удовлетворительной по нижнему пределу при потребляемой мощности примерно 3 вата. Достаточной мощностью при любых условиях эксплуатации для светодиодов признана мощность 5-7 ватт. К моему великому сожалению диоды на данном этапе разработки решено не применять. Почему? Здесь несколько причин, прежде всего малая температурная стойкость светодиодов. Светофор, как правило установлен на улице в том числе и на солнечной стороне его корпус может нагреться от солнечных лучей до 70 гр.С. и более, светодиоды же предназначены для работы до 50 гр.С иначе их долговечность сокращается на порядок и все преимущества сходят на нет.

Из сказанного следует вывод о необходимости применения принудительного охлаждения (вентилятор или куллер), а это громоздкость, усложнение конструкции, пыль в корпусе и соответственно профилактика, чистка. Затратная финансовая часть проекта в случае усложнения конструкции, также возрастает. Также стоит вопрос о возможном повторении конструкции другими любителями. Все эти доводы привели меня к мысли о необходимости применения ламп накаливания галогенных или обычных и доступных конструкторских и элементных решений. Сейчас стоит вопрос выбора напряжения питания. Дело в том, что на даче уже есть сеть наружного освещения напряжением 24 вольта , также имеются галогенные лампы на 12 в 20 ватт и обычные на 12 и 24 вольта 20 ватт. Галогенные лампы вполне можно запитать напряжением в 10-10.5 вольт, яркость более чем достаточная, нагрев не велик, да и срок службы превысит базовые 2000-3000 тыс.часов при понижении напряжения питания, в составе лампы есть отражатель, что упрощает конструкцию, но нужен дополнительный трансформатор с 24 на 12 вольт и /или импульсный стабилизатор. У кого какие мысли  — присоединяйтесь, обсудим. Фотографии испытаний не выкладываю, они не информативны т.к. фотоаппарат исказил яркость и цвет сигнала.

Для придания конструкции щита жесткости и в связи с тем , что принято решение установить галогенные лампы была изготовлена рамка из древесины высотой 45мм и закреплена на щите. Перед креплением шурупами рамка была покрашена и место контакта промазано силиконом.

Для крепления корпуса к щиту были приобретены две небольших петли, которые пришлось переделать заменив одну из частей на более длинную т.к. не хватило размера для крепления к деревянной рамке щита. Дело в том, что между корпусом и рамкой необходимо проложить уплотнитель для защиты от дождя он занимает место по толщине 2-3мм, поэтому стандартные петли и пришлось переделывать. Петли прикрепил к корпусу на вытяжных заклепках.

Честно говоря, я проектировал корпус изначально для светодиодной матрицы,  хотелось чего-то инновационного, в духе времени. Под лампы накаливания всех видов нужен более глубокий корпус не меньше 100мм. с хорошей вентиляцией для охлаждения. Какие будут мнения? )))