Stroboskopy

Co to jest

Stroboskopy to urządzenia wytwarzające błyski światła z określoną częstotliwością. Częstotliwość błysków jest określana za pomocą generatora żądanej częstotliwości lub w takt jakiegoś sygnału sterujacego, np. pochodzącego ze sprzętu audio (miganie w takt muzyki). Stroboskopy są chętnie stosowane w dyskotekach i na różnych pokazach. Ze względu na dużą intensywność błysku lampy stroboskopowe używa sie także jako lampy ostrzegawcze na drogach, koguty na samochodach uprzywilejowanych oraz w sygnalizatorach alarmowych.

Jak to działa

Zasada działania każdego stroboskopu jest taka sama. Stroboskop składa się zawsze z palnika ksenonowego (lampy błyskowej), kondensatora gromadzącego energię oraz modułu sterującego wyładowaniami. Błysk światła powstaje na wskutek rozładowania przez palnik naładowanego kondensatora. Co prawda palnik jest na stałe połączony z kondensatorem, ale napięcie zromadzone na kondensatorze (najczęściej 300V lub 600V) jest za niskie aby przebić się przez palnik. Błyski światła występują tylko wtedy, gdy pojawi sie jonizujący impuls wysokiego napięcia na zewnętrznej, trzeciej, elektrodzie palnika. Impuls napięcia rzędu kilku kilowoltów wystarcza aby zjonizować znajdujący się w palniku gaz, który zaczyna gwałtownie przewodzić i przyjmuje energię kondensatora zamieniając ją na biało-niebieskie światło oraz ciepło.

Jak używać

Stroboskop podczas działania wydziela dużą ilość ciepła. Grzeją się w zasadzie tylko 2 elementy: palnik oraz opornik mocy. O ile opornik (jeżeli jest odpowiedniej mocy) poradzi sobie z oddawaniem ciepła, to jednak palnik ma z tym problemy. Przy stroboskopach większej mocy potrzebne jest chłodzenie (np. wentylatorem). Znane są przypadki zniszczenia palnika (stopienia... po ponad godzinnej pracy przy częstych wyładowaniach o energii ponad 30J/błysk i bez chłodzenia). Ponieważ błyski swiatła maja dużą intensywność, nie należy patrzeć się na działający palnik bez ochrony oczu, gdyż można sobie uszkodzić wzrok. W układzie występują groźne dla życia napięcia, dotknięcie niezaizolowanych elementów działającego stroboskopu grozi porażeniem.

Światło stroboskopowe umożliwia obserwację wielu rzeczy znajdujących się w ruchu, i to z zupełnie innej strony niż normalne postrzeganie w świetle ciągłym. Przy odpowiednim nastawieniu częstotliwości błysków można zaobserwować np:

pracujący wentylator

który wydaje się obracać bardzo powoli lub wręcz stać w miejscu

bąbelki w akwarium

które zamiast lecieć do góry, spadają do dołu i chowają się natleniaczu

wirująca moneta

która zdaje się lewitować tuż nad powierznią stołu
i wiele innych zdarzeń kinetycznych. Efekt jest o tyle ciekawy, że oczy widzą co innego, a uszy i/lub rozum twierdzi co innego.

Schemat i opis stroboskopu

Przedstawiony tutaj projekt, jak większość zamieszczanych na stronach serisu MYZLAB, jest prosty do wykonania. Stroboskop ten działa na napięcie 600V dzięki zastosowaniu podwajacza napięcia z sieci. Oba kondensatory są ładowane do 300V, a dzięki ich szeregowemu połączeniu, do palnika jest dostarczane napięcie 600V. Wyższe napęcie zasilania umożliwia zastosowanie większych palników jak również ułatwia wyładowania w tych mniejszych. Stroboskop potrafi generować błyski światła z częstotliwością 0,5 - 15Hz. Energia błysków zależy od pojemności kondensatorów, obecnie wynosi nieco ponad 4J. W tym projekcie zastosowano kondensatory 47uF/350V, co powoduje postanie całkiem oślepiającego błysku. Do tej pojemności zastosowano odpowiedni opornik 220omów, który powinien mieć przynajmniej 20W (można złączyć równolegle 2 oporniki 420omów/10W). Pojemność kondensatorów można jeszcze zwiększyć w celu zwiększenia mocy błysku, choć i tak ich pojemność została zwiększona 10-krotnie w stosunku do układu który można kupić jako kit J-23. Zwiększając pojemność kondensatorów należy również zmiejszyć opór opornika mocy i zwiększyć jego moc. Eksperymentalnie, w celach testowych, schemat został "podkręcony", użyto opornika drutowego 50omów/50W i kondensatorów o pojemności 680uF każdy. Dało to energię pojedyńczego błysku 60J, czyli ponad 3 razy więcej niż błysk dobrej lampy błyskowej. Przy częstotliwości błysków 1 Hz wydzielanie ciepła było na tyle duże, że wymagane było chłodzenie powietrzem. Do sterowania stroboskopem wykorzystane zostały (dla odmiany) 2 diaki i jeden kondensator (680nF). Po naładowaniu się kondensatora do 70V zaczyna przewodzić tyrystor i rozładowuje kondensator przez uzwojenie pierwotne miniaturowego transformatorka impulsowego. W ten sposób zostaje wytworzony impuls napięcia jonizującego rzędu kilku kV, który wyzwala rozładowanie kondensatorów głównych przez palnik, czyli wytworzenie błysku. Jako palniki mozna zastosować tanie radzieckie podkowiaste IKF120, lub lepsze zachodnie palniki proste, o długości do 7cm.

Dla bardziej ambitnych i pracowitych proponujemy inny schemat, stroboskop na dwóch płytkach (nisko i wysokonapięciowej). Układ jest izolowany optycznie oraz umożliwia on pracę w kilku trybach.
Kliknij na schemat aby ściągnąć spakowaną wersję dużego schematu i obrazów płytek drukowanych (280kB):

kliknij aby ściągnąć dokładny schemat i płytki

Warszawa 23.09.2002