Собсно, перепал мне сей фонарь с зарядкой, неработающей акб и порядком заброшенным. Акб заряжаться не стал, выход — заменить.
Акб есть, пора врубить фонарь! Включаю через уже переделанный ещё давно до меня тумблер вместо кнопки, и… Свет яркий, но то моргает, то слабее сильнее… Как переключится… Мнда… Яндексение в гугле, или гугление в Яндексе, по остаткам его наклеек привело к его названию Фонарь осветительный специальный фос 3/5-6… Он так и должен работать… Вы уху ели там? Мне нужен фонарь а не проблесковые маячки. Скорее всего, его поэтому и забросили, в чём я не сомневаюсь. Ок, на халяву и соль сладкая, переделаем. Для начала разбор до винтика, находим плату, к ней подходят и отходят провода, куда что не фотографировал как и плату, все равно она не нужна. Теперь схема проще, провода как и были идут от гнезда зарядки к акб, от + акб через выключатель идёт на лампу, минус напрямую к лампе.
| Соседние странички справочника | |||
| 42 | Специальные профессиональные фонари и осветители | ||
| 421 | Професиональные фонари, ручные фары и прожекторы ФОС | ||
| 4210201 | Светодиодный фонарь "Экотон-1" " | ||
| 4210202 | Светодиодный фонарь-фара ручная "Экотон-2" | ||
| 4210203 | Фара ручная взрывозащищенная ФР-ВС "ЭКОТОН-3" | ||
| 4210204 | Фонарь светодиодный инфракрасный "ЭКОТОН-4" | ||
| Стоимость > | |||
Фара ручная взрывозащищенная на светоизлучающих диодах ФР-ВС "ЭКОТОН-3" является компактным переносным индивидуальным осветительным прибором, предназначенным для использования во взрывоопасных зонах помещений и наружных установок согласно ГОСТ Р 51330.13-99. Область применения фары — взрывоопасные зоны, где по условиям эксплуатации возможно образование взрывоопасных смесей газов и паров с воздухом, относящихся к категории взрывоопасности IIA, IIB, IIC и группам взрывоопасности Т1, Т2, Т3, Т4, Т5, Т6, а также в зонах классов B-II, B-IIa, где по условиям эксплуатации возможно образование взрывоопасных смесей пыли и волокон с воздухом. Фара имеет взрывозащищённое исполнение с уровнем "особовзрывобезопасный" с видами взрывозащиты "взрывонепроницаемая оболочка" (d) по ГОСТ Р 51330.1-99 (МЭК 60079-1-98), "герметизация компаундом" (m) по ГОСТ Р51330.17-99 (МЭК 60079-18-92). Маркировка взрывозащиты по ГОСТ Р 51330.0-99 (МЭК 60079-0-98) следующая: 0ЕxdmIICT6X. Фара имеет герметичную неразборную водонепроницаемую оболочку и выдерживает работу в тропических условиях. Климатическое исполнение и категория размещения фары соответствует группам УХЛ1 и Т1 по ГОСТ 15150. Номинальное значение климатических факторов — по ГОСТ 15150 и ГОСТ 15543.1, за исключением нижнего значения рабочей температуры окружающего воздуха для исполнения УХЛ1, которое должно быть не ниже минус 20 o С. Пример записи обозначения фары при её заказе и в документации другого изделия: Фара ФР-ВС 0ЕxdmIICT6X ТУ 3466-002-17777767-2001( ГЮАР 676217001ТУ ).
Фара "Экотон-3" может применяться на предприятиях по производству и хранению взрывчатых веществ, на объектах газовой, нефтедобывающей и нефтехимической промышленности, на нефтеналивных танкерах и судах для перевозки взрывоопасных грузов, на пропиточно-пропарочных станциях железных дорог, на объектах топливно-энергетического комплекса, автозаправочных станциях, городских коллекторных коммуникациях и других взрывоопасных объектах.
На ручке и на корпусе чашки фары имеются металлические кольца для подвески фары на элементы одежды, крюках, гвоздях и т.п.
Источником питания фары является встроенная вовнутрь чашки батарея герметичных никель-металлгидридных аккумуляторов фирмы Panasonic. Фара не имеет внешних источников питания, соединительных проводов и кнопок. Включение фары производится встроенным внутрь чашки герметичным магнитоуправляемым контактом (герконом) при повороте фары на 90 o относительно ручки. Внизу фары имеется герметизированное гнездо для подключения зарядного адаптера. Фара выдерживает падение на бетон с высоты более 2 метров и устойчива к прямому воздействию ультрафиолетового излучения, потоков воды и атмосфорных осадков. Переносится фара на ремне в специальной сумке.
The compact portable individual headlight "Ecoton-3" is intended to be used at the explosive indoor zones and outdoors in accordance with Russian State standard specification (GOST) R 51330, 13-99. The headlight is intended for the utilization in the dangerously explosive zones where there is a possibility of forming of explosive mixtures of gases and air-vapor mixtures of explosion categories IIA, IIB and IIC and of explosion groups T1, T2, T3, T4, T5, T6 as well as in the zones of classes B-II, B-IIa, where in terms of operation dangerously explosive mixtures of dust and fibers with air can be formed. The headlight has a special explosion-proof construction with "explosion-proof casing"(d), in accordance with GOST R 51330.1-99 (IEC 60079-1-98), "hermetic sealing with a compound" (m), in accordance with GOST R 51330.17-99 (IEC 60079-18-92). In accordance with GOST R 51330.0-99 (IEC 60079-18-92) the explosion protection has the following code: 0ExdmIICT6X. The headlight has an airtight, integral, waterproof case and can be used in the tropics. Climatic version and the category of the headlight’s placing conform to groups УХЛ1 and T1 of GOST 15150. Nominal value of climatic factors is under GOST 15150 and GOST 15543.1, except the lowest working temperature of the surrounding air for УХЛ1, which must not be lower than minus 20 o C. Here is the example of the headlight’s designation in the order or in papers of another article: Headlight ФР-BC 0ExmdIIСT6X ТУ 3466-002-17777767-2001.
| Номинальное напряжение питания, В | 6,0 |
| Емкость аккумулятора, Ач | 4,5 |
| Осевая сила света, канделл | 2000 |
| Освещенность на расстоянии 1 м от фары, люкс | 2000 |
| Номинальный потребляемый ток, А | 0,4 |
| Время непрерывной работы без подзарядки, час | 12 |
| Максимальное время подзарядки аккумулятора, час | 2,5 |
| Средний ресурс аккумулятора (заряд-разряд), циклов | 3000 |
| Среднее время безотказной работы фары, час | 50000 |
| Срок службы фонаря, лет | 15 |
| Габаритные размеры (диаметр*глубина), мм | 120х115 |
| Масса фары не более, кг | 0,95 |
| Масса зарядного адаптера не более, кг | 0,5 |
Фара ФР-ВС –1 шт., зарядный адаптер ускоренного заряда ЗУ- 8/2С –1 шт., зарядный адаптер слаботочный ЗУ-8/0.3 –1 шт., ключ для подключения зарядного адаптера –1 шт., паспорт на фару ФР-ВС –1 шт., упаковочная коробка –1шт.
Фонарь не включается
Поработав около года, мой налобный фонарь LED Headlight XM-L T6 стал включаться через раз, а то и вообще отключаться без команды. Вскоре перестал включаться совсем.
Первым делом я подумал, что отходит аккумулятор в батарейном отсеке.
Сам бокс рассчитан на литий-ионные аккумуляторы типоразмера 18650 с платой защиты. А я использовал аккумуляторы без защиты и заряжал их универсальной зарядкой Turnigy Accucell 6 (аналог IMAX B6).
Поэтому пришлось нарастить контакты каплей припоя. Как известно, припой сплав мягкий и со временем напайка на контакте могла поистереться, а соединение с аккумулятором нарушиться.
Но, после проверки выяснилось, что причина неисправности кроется вовсе не в плохом контакте, а электронной начинке фонаря.
Любой ремонт начинается с диагностики и разборки. Разбирается фонарь легко. Вынимаем литиевый аккумулятор из батарейного отсека. Далее выкручиваем четыре шурупа.
Под поддоном для аккумуляторов смонтирована небольшая печатная плата.
На печатке всего десять элементов. Функцию управления выполняет миниатюрная микросхема в корпусе SOT-23-6 с маркировкой 819L 24 (U1). Как оказалось, это микросхема FM2819 — специализированный контроллер (не драйвер!) для светодиодов. Называть эту микросхему драйвером как-то язык не поворачивается.
Данная микросхема поддерживает четыре режима управления светодиодом, в том числе строб, от которого все хотят избавиться. Режимы переключаются циклически по команде с тактовой кнопки без фиксации.
Если бы мой фонарь не сломался, то о четвёртом режиме SOS, который активируется долгим нажатием кнопки (около 3 секунд), я бы и не узнал. Когда покупал, на странице продажи упоминалось только три режима.
Когда же стал изучать даташит на FM2819, то оказалось, что эта микросхема поддерживает четыре режима.
О микросхеме FM2819 я расскажу чуть позднее, а пока разберёмся, за что отвечают остальные элементы схемы.
Жёлтый керамический конденсатор запаян вместо родного, который отвалился, когда я разбирал корпус батарейного отсека. Судя по фото аналогичных фонарей ёмкость конденсатора, который установлен между выводом KEY и минусом "-" питания, может быть в довольно больших пределах. В моём был установлен чип-конденсатор на 10pF (100), а в других фонарях могут быть запаяны и на 10nF (103), и на 100nF (104), а то и вовсе отсутствовать.
Функцию силового ключа, который подаёт напряжение питания от литиевого аккумулятора на мощный светодиод, выполняет P-канальный MOSFET транзистор FDS9435A в корпусе SO-8. На фото видно, что на его корпусе указана сокращённая маркировка 9435A.
Плюс питания со стока транзистора FDS9435A подаётся на мощный светодиод не напрямую, а через три токоограничивающих резистора (R200 — 0,2 Ом; R500 — 0,5 Ом; 2R0 — 2 Ом). Они соединены параллельно. Их общее сопротивление меньше наименьшего сопротивления в цепи (т.е. меньше 0,2 Ом). Если посчитать, то оно равно 0,13 Ом.
О том, как соединять резисторы и рассчитывать их общее сопротивление я рассказывал тут.
Для подсветки тылового индикатора LED HEADLIGHT используется обычный SMD-светодиод красного цвета свечения. На плате обозначен, как LED. Он подсвечивает пластину из белого пластика.
Так как батарейный отсек находится с тыльной части головы, то в ночное время суток такой индикатор хорошо заметен.
Явно не помешает при велопрогулках и ходьбе вдоль дорожных трасс.
Через резистор в 100 Ом плюсовой вывод красного SMD-светодиода подключается к стоку MOSFET-транзистора FDS9435A. Таким образом, при включении фонаря напряжение поступает и на основной светодиод Cree XM-L T6 XLamp, и на маломощный SMD-светодиод красного цвета свечения.
С основными детальками разобрались. Теперь расскажу, что же сломалось.
При нажатии на кнопку включения фонаря было видно, что красный SMD светодиод начинает светить, но очень тускло. Работа светодиода соответствовала штатным режимам работы фонаря (максимальная яркость, низкая яркость и стробоскоп). Стало ясно, что управляющая микросхема U1 (FM2819) скорее всего исправна.
Раз она штатно реагирует на нажатие кнопки, то, возможно, проблема кроется в самой нагрузке – мощном белом светодиоде. Отпаяв провода, идущие на светодиод Cree XM-L T6, и подключив его к самодельному блоку питания, я убедился в его исправности.
Далее решил замерить напряжение на самой плате, чтобы узнать, где потерялись драгоценные вольты от аккумулятора.
При замерах оказалось, что в режиме максимальной яркости, на стоке транзистора FDS9435A всего 1,2V. Естественно, этого напряжения не хватало для питания мощного светодиода Cree XM-L T6, а вот красному SMD-светодиоду его было достаточно, чтобы его кристалл начал тускло светиться.
Стало ясно, что неисправен транзистор FDS9435A, который задействован в схеме как электронный ключ.
В замену транзистору ничего подбирать не стал, а купил оригинальный P-канальный PowerTrench MOSFET FDS9435A фирмы Fairchild. Вот его внешний вид.
Как видим, на этом транзисторе присутствует полная маркировка и отличительный знак фирмы Fairchild (F), выпустившей данный транзистор.
Сравнив оригинальный транзистор с тем, что установлен на плате, мне в голову закралась мысль о том, что в фонаре установлена подделка или менее мощный транзистор. Возможно, даже брак. Всё-таки фонарь не успел отслужить и года, а силовой элемент уже "отбросил копыта".
Цоколёвка транзистора FDS9435A выглядит следующим образом.
Как видим, внутри корпуса SO-8 находится всего лишь один транзистор. Выводы 5, 6, 7, 8 объединены и являются выводом стока (Drain). Выводы 1, 2, 3 также соединены вместе и являются истоком (Source). 4-ый вывод – это затвор (Gate). Именно на него приходит сигнал с управляющей микросхемы FM2819 (U1).
В качестве замены транзистору FDS9435A можно использовать APM9435, AO9435, SI9435. Всё это аналоги.
Выпаять транзистор можно как привычными методами, так и более экзотическими, например, сплавом Розе. Также можно применить метод грубой силы – подрезать ножом выводы, демонтировать корпус, а затем отпаять оставшиеся на плате выводы.
После замены транзистора FDS9435A налобный фонарь стал работать исправно.
На этом рассказ о ремонте закончен. Но, не будь я любопытным радиомехаником, то так и оставил бы всё, как есть. Работает и ладно. Но мне не давали покоя некоторые моменты.
Так как изначально я не знал, что микросхема с маркировкой 819L (24) это FM2819, то вооружившись осциллографом, я решил посмотреть, какой сигнал подаёт микросхема на затвор транзистора при разных режимах работы. Интересно же.
При включении первого режима на затвор транзистора FDS9435A с микросхемы FM2819 подаётся -3,4. 3,8V, которое практически соответствует напряжению на аккумуляторе (3,75. 3,8V). Естественно, на затвор транзистора подаётся отрицательное напряжение, так как он P-канальный.
При этом транзистор полностью открывается и напряжение на светодиоде Cree XM-L T6 достигает 3,4. 3,5V.
В режиме минимального свечения (1/4 яркости) на транзистор FDS9435A с микросхемы U1 приходит около 0,97V. Это если проводить замеры рядовым мультиметром без наворотов.
На самом же деле в этом режиме на транзистор приходит сигнал ШИМ (широтно-импульсная модуляция). Подключив щупы осциллографа между "+" питания и выводом затвора транзистора FDS9435A, я увидел вот такую картину.
Картинка ШИМ-сигнала на экране осциллографа (время/деление — 0,5; V/деление — 0,5). Время развёртки — mS (миллисекунды).
Так как на затвор поступает отрицательное напряжение, то "картинка" на экране осциллографа переворачивается. То есть сейчас на фото в центре экрана показан не импульс, а пауза между ними!
Сама пауза длится около 2,25 миллисекунд (mS) (4,5 деления по 0,5mS). В этот момент транзистор закрыт.
Затем транзистор открывается на 0,75 mS. При этом на светодиод XM-L T6 поступает напряжение. Амплитуда каждого импульса составляет 3V. А, как мы помним, мультиметром я намерил всего лишь 0,97V. В этом нет ничего удивительного, так как мультиметром я мерил постоянное напряжение.
Вот этот момент на экране осциллографа. Переключатель время/деление установил на 0,1, чтобы лучше определить длительность импульса. Транзистор открыт. Не забываем про то, что на затвор приходит минус "-". Импульс перевёрнут.
Теперь можно посчитать скважность импульсов (S).
S = (2,25mS + 0,75mS) / 0,75mS = 3mS / 0,75mS = 4. Где,
S — скважность (безразмерная величина);
Τ — период следования (миллисекунды, mS). В нашем случае период равен сумме включения (0,75 mS) и паузы (2,25 mS);
τ- длительность импульса (миллисекунды, mS). У нас это 0,75mS.
Также можно определить коэффициент заполнения (D), который в англоязычной среде называют Duty Cycle (часто встречается во всяких даташитах на электронные компоненты). Обычно он указывается в процентах %.
D = τ/Τ = 0,75/3 = 0,25 (25%). Таким образом, в режиме пониженной яркости светодиод включен лишь на четверть периода.
Когда делал подсчёты первый раз, то коэффициент заполнения у меня вышел 75%. Но потом, увидев в даташите на FM2819 строчку про режим 1/4 яркости, понял, что где-то облажался. Я просто перепутал паузу и длительность импульса местами, поскольку по привычке принял минус "-" на затворе за плюс "+". Поэтому и вышло всё наоборот.
В режиме "STROBE" мне не удалось посмотреть ШИМ сигнал, так как осциллограф аналоговый и довольно старый. Синхронизировать сигнал на экране и получить чёткое изображение импульсов мне не удалось, хотя было видно его наличие.
Типовая схема включения и цоколёвка микросхемы FM2819. Может, кому пригодится.
Не давали мне покоя и некоторые моменты, связанные с работой светодиода. Со светодиодными фонарями я раньше, как-то не имел дела, а тут захотелось разобраться.
Когда я полистал даташит на светодиод Cree XM-L T6, который установлен в фонаре, то понял, что номинал токоограничительного резистора маловат (0,13 Ом). Да, и на плате одно посадочное место под резистор было свободно.
Когда шерстил по интернетам в поисках информации о микросхеме FM2819, то видел фото нескольких печатных плат аналогичных фонарей. На одних были запаяны четыре резистора по 1 Ому, а на некоторых вообще SMD-резистор с маркировкой "0" (перемычка), что, на мой взгляд, вообще является преступлением.
Светодиод – это нелинейный элемент, и, поэтому, последовательно с ним необходимо включать токоограничивающий резистор.
Если заглянуть в даташит на светодиоды серии Cree XLamp XM-L, то можно обнаружить, что их максимальное напряжение питания составляет 3,5V, а номинальное 2,9V. При этом ток через светодиод может достигать величины в 3А. Вот график из даташита.
Номинальным током для таких светодиодов считается ток в 700 mA при напряжении в 2,9V.
Конкретно в моём фонаре ток через светодиод составил 1,2 A при напряжении на нём в 3,4. 3,5V, что явно многовато.
Чтобы уменьшить прямой ток через светодиод я запаял вместо прежних резисторов четыре новых номиналом в 2,4 Ом (типоразмер 1206). Получил общее сопротивление в 0,6 Ом (мощность рассеивания 0,125W * 4 = 0,5W).
После замены резисторов прямой ток через светодиод составил 800 mA при напряжении в 3,15V. Так светодиод будет работать при более мягком тепловом режиме, и, надеюсь, прослужит долго.
Поскольку резисторы типоразмера 1206 рассчитаны на мощность рассеивания в 1/8W (0,125 Вт), а в режиме максимальной яркости на четырёх токоограничивающих резисторах рассеивается мощность около 0,5Вт, то от них желательно отвести излишнее тепло.
Для этого зачистил от зелёного лака медный полигон рядом с резисторами и напаял на него каплю припоя. Такой приём частенько применяется на печатных платах бытовой электронной аппаратуры.
После доработки электронной начинки фонаря покрыл печатную плату лаком PLASTIK-71 (электроизоляционный акриловый лак) для защиты от конденсата и влаги.
При расчётах токоограничительного резистора я столкнулся с некоторыми тонкостями. За напряжение питания светодиода стоит принимать напряжение на стоке MOSFET транзистора. Дело в том, что на открытом канале MOSFET-транзистора теряется часть напряжения из-за сопротивления канала (R(ds)on).
Чем выше ток, тем большее напряжение "оседает" по пути Исток-Сток транзистора. У меня при токе в 1,2А оно составило 0,33V, а при 0,8А – 0,08V. Также часть напряжения падает на соединительных проводах, которые идут с клемм аккумулятора на плату (0,04V). Казалось бы, такая мелочь, а в сумме набегает 0,12V. Так как под нагрузкой напряжение на Li-ion аккумуляторе проседает до 3,67. 3,75V, то на стоке MOSFET’а уже 3,55. 3,63V.
Ещё 0,5. 0,52V гасит цепь из четырёх параллельных резисторов. В итоге на светодиод приходит напряжение в районе 3-ёх с небольшим вольт.
На момент написания этой статьи в продаже появилась обновлённая версия рассмотренного налобного фонаря. В нём уже встроена плата контроля заряда/разряда Li-ion аккумулятора, а также добавлен оптический датчик, который позволяет включать фонарь жестом ладони.
Оставить комментарий