[Explorers]

Металлогалогенный фонарь "Ультиматум-1"

Оригинал фотографий, увы, утерян

Идея создать металлогалогенный HID-прожектор вертелась у меня в голове уже давно, но окончательно я созрел во время исследования ТКК "Руставелли". Там мы с Diger'ом снимали видеоматериал, и мощности 30-ваттного диодника не всегда хватало при видеосъемке огромных залов в начале и конце системы тоннелей. Новый фонарь был бы полезен при сверхдальнобойной "прострелке" тоннелей и длинных коридоров. А как весело таким фонарем подсвечивать небо при низкой облачности...

В качестве основы для нового фонаря я выбрал 35-ваттный комплект автомобильного ксенона с блоком розжига от фирмы "J-Power" и лампой Н4 с цветовой температурой 4000К на ближний свет. Комплект я купил на радиорынке "ЮНОНА" всего за 2150 рублей. Основным преимуществом данного образца являются сравнительно невысокие цена и габариты балласта, и простота конструкции. Для источника питания я использовал свинцовокислотный аккумулятор от фирмы "Great Power" на 12 вольт и емкостью 7 Ач (размер – 152х100х68 мм, модель – PG 12-7.2). Емкость аккумулятора достаточно высока, так что время непрерывной работы достигает двух часов. В качестве корпуса были использованы фрагменты корпусов от приборов-приемников лазерного излучения, честно схабаренные из оптической лаборатории. Фрагменты корпусов я распилил при помощи предоставленной Titanic'ом болгарки, и собрал из них новый корпус определенного размера. В этом корпусе идеально помещаются аккумулятор, электронная схема, автомобильная фара и блок розжига (балласт). Автомобильную фару я купил на авторынке со скидкой ввиду трещины на стекле. К сожалению, фару с гладким отражателем дешево достать не удалось, поэтому я купил фару с "полосатым" отражателем (после сборки и отладки фонаря заменю на гладкую). Фару я с крайней жестокостью довел до ума, выбив из него остатки "родного" стекла, и заменив его новым, абсолютно целым. После такой модернизации фара фокусирует свет лампы в узкий нерассеяный луч. Из фары я вынул штатную галогенку типоразмера Н3, и заменил ее ксеноновой лампой. Так как крепления Н3 и Н4 несовместимы, мне пришлось немного над ними поработать. Ксеноновую лампу я прикрутил к креплению отражателя на два болта М3, и, что самое интересное, фокусировка полностью удалась. В верхнюю часть корпуса я установил гнездо BNC для зарядки аккумулятора, вольтметр М4228, кнопку КМ1-1 и тумблер ТП1-2. Очень много трудностей вызвала у меня установка вольтметра - металл, из которого сделан корпус очень тяжело пилится и точится, так что я провозился с ним весь день.Верхнюю половину корпуса я соединил с нижней при помощи трех аллюминиевых пластин, и прикрутил их на 20 болтов. В результате получилась очень крепкая и надежная конструкция, имеющая законченный вид. Индикатор состояния аккумулятора (вольтметр М422 выполнен в пыле, влаго и ударозащищенном корпусе. Лицевая часть вольтметра сделана из резины, что обеспечивает ей очень высокие эксплуатационные качества и механическую прочность. Шкала вольтметра имеет круглую форму, и очень гармонирует с органами управления фонаря. Для подсветки шкалы я использовал гибкую пластинку с тремя белыми светодиодами, извлеченную из дисплея от мобильного телефона Voxtel. Светодиоды расположены внизу шкалы, так чтобы их не было видно снаружи. Расположенные с трех сторон от магнито-электрической системы, эти светодиоды равномерно и очень ярко освещают шкалу. Для большей контрастности я покрасил стрелку в белый цвет, так что она стала прекрасно видна на фоне черной шкалы. Так как напряжение полного отклонения вольтметра меньше трех вольт, мне пришлось заменить простой резистор R1 на подстроечный с таким же сопротивлением (как показано на рисунке №4). Такая схема подходит для любого образца вольтметра. Все резисторы и стабилитроны я расположил на маленькой круглой гетинаксовой плате, которую припаял к выводам вольтметра. В результате удалось все прекрасно отрегулировать, и индикатор состояния аккумулятора дает максимально точные показания. В получившийся стакан я вставил аккумулятор, сверху которого разместился балласт. Для продольной фиксации аккумулятора я прикрутил внутри корпуса металлическую распорку, а в остальных степенях свободы АКБ упирается в стенки корпуса и балласт с вольтметром. Также распорка выполняет роль крепления для гнезда под предохранитель. Высоковольтный кабель я обернул вокруг цоколя лампы и закрыл корпус-стакан автомобильной фарой. Для удобства переноски я прикрутил к верхней части фонаря карболитовую рукоятку от лабораторного блока сопротивлений. Также я прикрепил наплечный ремень для длительного ношения вне рюкзака. Для крепления ремня я прикрутил к фонарю две заранее распиленные скобы от блочных модулей какого-то антикварного агрегата. Ремень я также использовал высшего сорта – его я срезал с нижней части комплекта промальп-обвязки. Как и обещал, после подгонки всех элементов корпуса, я заменил старую фару на новую. Теперь фонарь оснащен отличной фарой от фирмы "SIRIUS" (модель - NS-1155 H3-12V). Я даже не стал снимать с нее родное "полосатое" стекло, до того оно мало влияет на фокусировку луча. Новая фара дает овальный луч, что обеспечивает очень высокую дальнобойность фонаря, доходящую до маразма. Для зарядки аккумулятора я применяю автоматическое зарядное устройство от фирмы "Мегарон" (модель: ChAPb-220-12-400). Это устройство мне предоставил Priapulus. Время полного заряда не превышает 10 часов, после чего устройство автомотически отключается. Во время первого испытания в собственном дворе меня поразила дальнобойность фонаря, когда световое пятно было видно на небе, я тогда от неожиданности чуть фонарь не выронил... Создание фонаря я приурочил к двухлетнему юбилею клуба. Серия испытаний проводилась в таких знаменитых долгостроях, как "ЛОМО" и "Выборгский". Во время испытаний фонарь показал великолепные результаты, и все участники испытаний остались довольны. Эффективная дальнобойность фонаря превышает 400 метров, что позволяет применять его в самых разных и оригинальных целях.



Теперь немного об электрической схеме фонаря. На Рис.1 Вы можете видеть принципиальную схему фонаря. На схеме не указана ксеноновая лампа, ввиду того что ее предполагается подключать к балласту в штатном порядке. Далее пройдемся по деталям. Выключатель SA1 - мощный двухпозиционный выключатель, он может быть любым, лишь бы держал токи в 20 Ампер. Вольтметр - обыкновенная измерительная головка с напряжением полного отклонения - 3 Вольта. Стабилитроны VD1 и VD2 должны быть одинаковыми, подойдут диоды Д810 или Д814 (лучше купить импортные на 10 вольт, они даже лучше старых советских). Резистор R1 - 120 Ом 0,5 Ватт. Резистор R2 - 2500 Ом 0,125 Ватт. Светодиоды VD3 и VD4 - небольшие 3 мм китайские светодиоды с рабочим током 2 мА, белого, синего или ультрафиолетового свечения. Батарея GB1 - свинцово-кислотный аккумулятор повышенной мощности. Кнопка SB1 должна замыкаться при нажатии, подойдет абсолютно любая кнопка как отечественного, так и зарубежного производства. Предохранитель F1 - автомобильный плавкий предохранитель, его номинал должен чуть-чуть превышать ток запуска блока розжига, и подбирается он под конкретный образей комплекта автоксенона. Гнездо X1 - любой электрический разъем (в данном случае это коаксиальное гнездо BNC, коих у меня скопилось великое множество). GND - заземление на корпус фонаря (если он сделан из металла), защищающее владельца фонаря от удара высоким напряжением (до 30 000 Вольт при запуске лампы). Из вольтметра, резистора R1 и стабилитронов VD1 и VD2 собрана схема вольтметра с "растянутой" шкалой. Секрет схемы в том что стабилитрон VD2 обратимо пробивается, и при любом значении входного напряжения на нем всегда держится напряжение в 10 Вольт. VD1 служит для температурной стабилизации. В результате такого вмешательства вольтметр с очень большой точностью измеряет напряжения в пределах от 10 до 13 вольт, что как раз подходит для данного аккумулятора. Светодиоды VD3 и VD4 используются для подсветки шкалы вольтметра. Особый шик - нарисовать шкалу люменисцентными красителями и подсветить ее ультрафиолетовыми светодиодами, такая шкала будет эффектно выглядеть в темноте и производить впечатление на окружающих.

На рисунке 2 я нарисовал более простую схему без использования "растянутой" шкалы вольтметра. При использовании этой схемы вольтметр может быть абсолютно любым, лишь бы напряжение его полного отклонения не превышало 13 вольт. Номинал резистора R1 подбирается под используемый вольтметр, и должен быть подобран таким образом, чтобы напряжение полного отклонения было равно 13 вольт. Весьма удобным будет использование подстроечного резистора, позволяющего отрегулировать схему оптимальным образом. Светодиоды VD1 и VD2 такие же как и в схеме, описанной на рисунке 1. Резистор R2 такой же как и в первой схеме - 2500 Ом. Все остальные детали (GB1, SB1, F1, X1 и GND) также остались без изменений.

На рисунке 3 я изобразил возможный вариант "растянутой" шкалы для вольтметров с круглой и прямоугольной шкалой. Такая шкала подходит для вольтметра с напряжением полного отклонения 3 Вольта. Эта шкала печатается на принтере, вырезается и наклеивается на вольтметр поверх старой шкалы. На шкале моей разработки цветом отмечено состояние аккумуляторной батареи: зеленая зона - аккумулятор в норме, желтая зона - заряда осталось немного, красная зона - акумулятор пора заряжать, зона с красными полосками - аккумулятор критически разряжен, и дальнейшая эксплуатация опасна, надо зарядить. Если стрелка дходит до зоны "FULL", значит аккумулятор заряжен до отказа. При желании шкалу можно перекрасить в белый цвет в программе "Paint". Черным перекрестием на белом фоне обозначена ось вращения стрелки вольтметра. Подсвечивать такую шкалу лучше белыми или желтыми светодиодами, так все цвета будут хорошо видны.

Готовый фонарь имеет некоторые особенности. При включении фонаря блок розжига начинает издавать тихий писк, плавно исчезающий через 20 секунд. Также после включения красиво меняется цвет свечения от голубого к розовому, а от розового к белому. Цвет свечения, по меркам автоксенона, имеет слегка теплый оттенок, но я оценил его как идеально белый (в сравнении с простой лампочкой накаливания в люстре). Как правило, фонари с "теплым" светом (галогенные) светят дальше чем фонари с "холодным" светом (светодиодные), связано это с большей длиной волны светового излучения, и свойствами среды, в которой распространяется свет (подробнее читайте в специальной литературе). Металлогалогенная лампа достаточно сильно греется, и если она недостаточно хорошо очищена, от нее начинает тянуться дымок. После выключения фонаря рбочая часть колбы лампы еще 5 секунд светится, переходя из оранжевого в голубой цвета, что свидетельствует о том что на электродах сохраняется остаточный заряд. Ток старта комплекта ксенона держится в пределах от 5.5 до 6 Ампер, что положительно сказывается на сроке службы аккумулятора. Габариты фонаря также невелики: высота 150 мм, ширина 83 мм и длина 268 мм. Вес фонаря не превышает 5 кг. Мощность светового потока дошла до маразма, преодолев рубеж в 3 000 Люменов. Фонарь был оценен участниками UEC на отлично. Не исключено, что в ближайшее время я изготовлю "Ультиматум-2" по заказу диггеров UEC.

Если нет возможности собирать самодельный корпус, то можно использовать готовый корпус от галогенного "говнопрожектора", который некоторые индивидумы ласково именуют "милионник'ом" или "самоспал'ом". В таком корпусе иногда встречается достаточно много свободного места, куда можно запихать блок розжига и провода от него. Если это Нормальный фонарь, то там стоит настоящая галогенная лампа со стандартным автомобильным креплением. Отражатель также должен быть настоящим и обязательно металлическим (пластмассовый плавится спустя одну минуту). Если крепление штатной лампы фонаря соответствует автомобильному, то установка новой металлогалогенной лампы с таким же креплением не составит никаких трудностей, даже не придется ничего дорабатывать. Штатные аккумуляторы, как правило, не очень мощные, поэтому нелишним будет заменить батарею на новую, желательно большей мощности. Также нелишним будет заменить "родной" выключатель на более мощный, ибо токи там будут протекать гигантские. Существенным недостатком использования готового пластмассового корпуса является его электрическая "пробиваемость". Высокое напряжение от толстого провода, соединяющего лампу с балластом, может легко пробить тонкий пластмассовый корпус и ударить счастливого владельца фонаря. Схему вольтметра с подсветкой в фонарь ставить необязательно, это лишь слегка повышает удобство использования фонаря. А в остальном такой вариант достаточно легок в изготовлении и прекрасно подходит для бюджетного варианта, который не жалко разбить и пересадить "потроха" в новый корпус.

Напоследок хотелось бы рассказать о некоторых нюансах использования металлогалогенных ламп. HID-лампы загораются не сразу после включения, обычно между моментом включения и выходом лампы на номинальную мощность проходит от 10 до 30 секунд. В течение этого времени блок розжига практически накоротко замыкает аккумулятор. Токи в цепи питания могут достигать 50 А, так что аккумулятор надо брать как можно мощнее и подключать его как можно более толстыми проводами. Блок розжига при включении может издавать шум, но после выхода системы на расчетную мощность шум пропадает. Ни в коем случае не включайте блок розжига без лампы, это может привести к пробою вторичной обмотки выходного трансформатора. Цвет свечения может значительно меняться после включения, это вызвано прогревом лампы. Бывает и так что если выключить фонарь, а потом снова включить, фонарь отказывается работать. Это связано с работой системы защиты в балласте. Надо подождать пару минут и снова включить фонарь. Все электрические соединения должны быть очень надежными, иначе может произойти нагрев, и как следствие выгорание электропроводки. Ни в коем случае нельзя прикосаться к блоку розжига, лампе и высоковольтному проводу во время работы комплекта, это может привести к удару током и летальному исходу. Перед установкой лампы в отражатель протрите ее мягкой тканью, смоченной спиртом, иначе жирные пятна и отпечатки пальцев ухудшают оптические свойства стеклянной клбы и снижают точность фокусировки. Не светите фонарем в глза как себе, так и окружающим людям. Не включайте и не выключайте фонарь без особой надобности, это отрицательно сказывается на сроке службы лампы. На рисунке снизу можно видеть как цветовая температура источника света влияет на силу его светового потока. Как видно из графика, ярче всех светит ксеноновая лампа с цветовой температурой 4200К, достигая 3300 люменов. Для по-настоящему мощных фонарей я рекомендую лампы с цветовой температурой от 4000К до 5000К, так как только они могут как достигать, так и превосходить рубеж в 3000 люменов. Помимо этого данная линейка ламп испускает свет, прекрасно распространяющийся на больших дистанциях, что также способствует повышению дальнобойности фонарей.



Автор отдельно благодарит Olgrai Vbr за финансовую поддержку, Titanic'а за предоставленные детали корпуса и инструмент, и Priapulus'а за предоставленное зарядное устройство.












Автор: Satan Klauss
http://uec.ru

[alpg88]

очень даже не плохо,