Gutdver.ru

Отделка и ремонт
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Схема индикатора тока

Схема индикатора тока

В роли датчика тока в этом устройстве применены два соединенных в прямом направлении диода. Падения напряжения на них хватает для того, что бы засветился светодиод-индикатор. Последовательно с светодиодом включено сопротивление, номинал которого должен быть выбран таким, что бы при максимальных значениях тока нагрузки, ток через светодиод не превысил допустимый. Максимальный прямой ток диодов должен быть как минимум в два раза больше максимального тока нагрузки. Светодиод подойдет абсолютно любой.

Благодаря малым габоритам, низкому потреблению электричества и невысокой потери мощности в цепи переменного напряжения 220В, радиолюбительская конструкция может быть легко встроено в стандартную бытовую розетку, удлинител, автоматический выключатель. Индикация позволяет отследить не только наличие превышения тока но и быстро зафиксировать пробой обмоток электродвигателей или повышенную механическую нагрузку на электроинструмент.

Датчик тока построен на самодельных герконовых реле К1 — К3, обмотки которых имеют разное количество витков, поэтому, контакты герконов срабатывают при разных номиналах протекающего тока. В этой схеме обмотка первого реле имеет наибольшее количество витков, поэтому, контакты К1.1 замкнуться раньше других контактов. При потребляемой нагрузкой токе от 2 А до 4 А будет гореть только светодиод HL1. При замкнутых К1.1, но разомкнутых контактов остальных герконов, ток питания светодиода HL1 будет идти по диодным цепочкам VD9 — VD12 и VD13 — VD16. При увеличении контролируемого параметра более 4 А начнут срабатывать контакты геркона К2.1 и загориться еще HL2 Обмотка КЗ имеет минимальное количество витков, поэтому контакты К3.1 замыкаються при I в нагрузке более 8 А.

Так как, обмотки самодельных герконовых реле имеют малое количество витков, нагрев обмоток практически отсутствует. Узел светодиодного индикатора тока получает питание от бестрансформаторного блока питания, выполненного на конденсаторе С1, токоограничительных сопротивлениях R1, R2, мостовом выпрямителе VD1 -VD4. Емкость С2 сглаживает пульсации выпрямленного напряжения.

Катушки герконов изготовлены из обмоточного провода диаметром 0,82 мм в один ряд. Чтобы не испортить стеклянный корпус геркона, витки обмоток лучше наматывать на гладкой части стального сверла диаметром 3,2 мм. Расстояние между витками 0,5 мм. Катушка реле К1 — 11 витков, К2 — 6 витков, К3 — всего 4 витка. Ток срабатывания контактов зависит не только от количества витков, но и от конкретного типа геркона и места расположения катушки на баллоне, когда катушка расположена по центру корпуса геркона, чувствительность наилучшая.

Изменяя число витков катушек можно подобрать другие значения индикации тока подключенных нагрузок, при которых будут светиться светодиоды. Для небольшой коррекции можно изменять положение катушки на корпусе геркона. После настройки катушки фиксируются каплями полимерного клея.

Предлагаемая радиолюбительская конструкция подойдет для световой индикации потребляемого тока (и мощности) нагрузкой, подсоединенной к переменной сети 220 В. Устройство включают в разрыв одного из сетевых проводов. Особенности конструкции — отсутствие источника питания и гальваническая развязка. Этого удалось достичь использованием ярких и токового трансформатора.

В состав схемы токового индикатора входят трансформатор Т1, два однополупериодных выпрямителя на VD1 и VD2 со сглаживающими емкостями С1 и С2. К первому выпрямителю подсоединены светодиоды HL1 и HL4, ко второму — HL2 и HL3. Параллельно HL2 — HL4 установлены подстроечные сопротивления R1 — R3. С помощью них можно регулировать выходной ток выпрямителя, при котором определенные светодиоды начинают гореть.

Когда ток нагрузки следует через первичную обмотку токового трансформатора Т1, во вторичной появляется переменное напряжение, которое выпрямляют выпрямители. Индикатор отрегулирован так, что при токе нагрузки ниже 0,5 А напряжения на выходах выпрямителей нехватает для свечения светодиодов. Если ток превысит этот уровень, начнётся слабое, но вполне заметное свечение светодиода HL1 (красного цвета). С ростом нагрузочного тока выходной ток выпрямителя также увеличивается. Если ток нагрузки достигнет уровня в 2 А, загорится светодиод HL2 (зелёного цвета), при токе выше 3-х А — HL3 (синего), а если ток будет более 4 А, начнёт гореть белый светодиод HL4. Домашние опыты показали, что устройство работоспособно до тока в нагрузке 12 А, для бытовых нужд этого вполне хватит, при этом ток протекающий через светодиоды не более 15-18 мА.

Читайте так же:
Красивый выключатель с подсветкой

Все радиокомпоненты, кроме токового трансформатора, смонтированы на печатной плате из стеклотекстолита, чертёж которой показан на рисунке выше. В схеме индикатора используются подстроечные сопротивления СПЗ-19, емкости — оксидные, диоды можно взять любые маломощные выпрямительные, светодиоды — только повышенной яркости.

Токовый трансформатор сделан своими руками из понижающего трансформатора малогабаритного источника питания (120/12 В, 200 мА). Активное сопротивление первичной обмотки состовляет 200 Ом. Обмотки трансформатора намотаны в разных секциях. Для указанных выше параметров схемы число витков первичной обмотки трансформатора — три, провод должен быть в хорошей изоляции и рассчитан на сетевое напряжение и ток, потребляемый нагрузкой. Для изготовления трансформатора можно взять любой маломощный серийный понижающий трансформатор, например, ТП-121,ТП-112.

Для градуировки шкалы можно использовать амперметр переменного тока и понижающий трансформатор с напряжением вторичной обмотки 5-6 В и током до пары ампер. Изменяя номинал нагрузочного сопротивления, задают требуемый ток и подстроечными сопротивлениями добиваются зажигания соответствующего светодиода.

Правильная работа автомобильного аккумулятора — залог длительного срока ее эксплуатации и безопасной работы. Контроль режима зарядки-разрядки АКБ дает возможность вовремя предпринять меры, а также следить за правильной работой генератора, стартера и электропроводки автомобиля.

Индикатор контролирует падение напряжения на проводнике, соединяющем минусовой вывод АКБ с «Массой» автомобиля. Этот проводник подсоединен в классический резистивный измерительный мост R1—R5, что даает возможность снимать с него разнополярные сигналы и усиливать их с помощью операционного усилителя с однополярным питанием. В цепь отрицательной ОС ОУ DA1 подключены диоды VD1—VD4, которые расширяют пределы измеряемого тока, позволяя измерять даже ток потребления стартером при пуске двигателя автомобиля.

Регистрирующим инструментом является любой магнитоэлектрический миллиамперметр с шкалой с нулем посредине,например М733 с током полного отклонения стрелки в 50мкА. На шкале удобнее всего равномерно расположить три метки справа и слева от нуля: 5 А, 50 А и 500 А. Питает индикатор параметрический стабилизатор напряжения 6,6 В. Правый вывод сопротивления R5 оставляют постоянно подсоединенным к минусовому выводу батареи.

Для градуировки шкалы сначала подают питание непосредственно от батареи аккумуляторов и подстроечным сопротивлением R4 устанавливают стрелку микроамперметра на нуль. Затем при выключенном ключе зажигания подключаем плюсовой вывод батареи через мощное (около 60 Вт) сопротивление номиналом 2,4 Ом соединенное с корпусом автомобиля и подстроечным сопротивлением R7 устанавливают стрелку амперметра на отметку 5 А. После градуировки плюсовой вывод питания индикатора подсоединяем к плюсовому выводу бортовой сети автомобиля.

Иллюстрированный самоучитель по схемотехнике

Иллюстрированный самоучитель по схемотехнике › Контроль и индикация параметров источников питания
Рис. 1.13. Схема индикатора включенной нагрузки

Диод VD1 Д211 можно заменить на слаботочный диод, например, типа КД102Б.

Устройство легко модифицировать, сделав его чувствительным к силе тока.

Для визуального контроля наличия тока в нагрузке предназначено устройство с повышающим трансформатором (рис. 1.14) [1.11]. Его первичная обмотка включена последовательно с нагрузкой сети. Ко вторичной обмотке Т1 подключен простейший выпрямитель по схеме удвоения напряжения, нагруженный на светодиод HL1. Если ток нагрузки превысит определенный порог (минимальная мощность нагрузки, при которой становится заметным свечение светодиода – 40 Вт), светодиод начинает неярко светиться. Чем больше ток нагрузки – тем ярче свечение светодиода.

Читайте так же:
Выключатель юнг с подсветкой

Трансформатор Т1 может быть намотан на ферритовом кольце диаметром 30…40 мм марки 2000НН. Его токовая обмотка содержит 20…25 витков толстого провода (диаметр 1.5 мм). Вторичная обмотка имеет 1500 витков тонкого провода (0.08…0.1 мм). Для уменьшения потерь в схеме выпрямителя использованы германиевые диоды. Светодиод рекомендуется подобрать по максимальной яркости свечения при малом токе.

Иллюстрированный самоучитель по схемотехнике › Контроль и индикация параметров источников питания
Рис. 1.14. Схема устройства для контроля тока в нагрузке

Иллюстрированный самоучитель по схемотехнике › Контроль и индикация параметров источников питания
Рис. 1.15. Схема ваттметра переменного тока

Для ориентировочного количественного измерения потребляемой нагрузкой мощности из сети можно применить схему по рис. 1.15 [1.12].

Датчиком тока является проволочный резистор R2. Параллельно ему подключен простейший вольтметр переменного тока с выпрямителем на диодах VD1 и VD2. К его выходу подключен измерительный прибор РА1 – микроамперметр М2003 с током полного отклонения 100 мкА.

Резистор R3 снижает чувствительность головки измерительного прибора до 1 мА. Подстроенным резистором R1 устанавливают стрелку измерительного прибора на реперную (контрольную) отметку, соответствующую, например, мощности в 100…125 В.

Для измерения мощностей порядка 250 (500) Вт сопротивление датчика тока следует уменьшить до 1 (0.5) Ом, соответственно.

Описанный прибор имеет несколько недостатков. Во-первых, его шкала нелинейна. Во-вторых, прибор только косвенным образом реагирует на изменение сетевого напряжения – в нем нет элементов, напрямую фиксирующих это изменение.

Иллюстрированный самоучитель по схемотехнике › Контроль и индикация параметров источников питания
Рис. 1.16. Схема ваттметра переменного тока с линейной шкалой

Для измерения тока и мощности (с учетом ограничений, см. выше) в цепи переменного тока может быть использована схема ваттметра [1.13] на основе трансформатора тока, показанная на рис. 1.16. Он представляет собой ферритовое кольцо, сквозь которое пропущен проводник, подающий ток потребителю. Этот проводник является своеобразной первичной (токовой) обмоткой трансформатора. Вторичная обмотка выполнена тонким проводом, равномерно намотанным по ферритовому кольцу до заполнения. Напряжение, снимаемое со вторичной обмотки, выпрямляется диодным мостом и поступает на фильтр и стрелочный измерительный прибор. Чувствительность прибора задает резистор R2. При внутреннем сопротивлении измерительного прибора 520 Ом и токе полного отклонения 500 мкА сопротивление резистора R2 составит примерно 270 кОм.

Шкала прибора – линейная, ее градуируют в единицах тока и мощности, потребляемой нагрузкой.

Первичная обмотка токового трансформатора может содержать и несколько витков провода в тефлоновой изоляции.

Индикатор потребляемого тока или мощности

Предлагаемое устройство предназначено для световой индикации потребляемого тока (и соответственно мощности) нагрузкой, подключённой к осветительной сети 220 В. Его включают в разрыв одного из сетевых проводов. Особенности устройства — отсутствие какого-либо дополнительного источника питания и гальваническая развязка от сети. Этого удалось добиться применением светодиодов повышенной яркости свечения и трансформатора тока.

Схема индикатора приведена на рис. 1. В его состав входят трансформатор тока Т1, два однополупериодных выпрямителя на диодах VD1 и VD2 со сглаживающими конденсаторами С1 и С2. К первому выпрямителю подключены последовательно соединённые светодиоды HL1 и HL4, ко второму — HL2 и HL3. Параллельно светодиодам HL2- HL4 установлены подстроечные резисторы R1-R3. С помощью этих резисторов можно установить выходной ток выпрямителя, при котором соответствующие светодиоды начинают светить.

Когда ток нагрузки протекает через первичную обмотку трансформатора Т1,во вторичной возникает переменное напряжение, которое выпрямляют оба выпрямителя. Индикатор настроен так, что при токе нагрузки менее 0,5 А напряжения на выходах выпрямителей недостаточно для свечения светодиодов. Когда ток превысит это значение, начнётся слабое, но заметное свечение светодиода HL1 (красного цвета). По мере роста тока нагрузки выходной ток выпрямителя также возрастает. Если ток нагрузки достигнет 2 А, включится светодиод HL2 (зелёного цвета), при токе более 3 А светится HL3 (синего), а когда ток превысит 4 А, начнёт светить белый светодиод HL4. Эксперименты показали, что индикатор работоспособен до тока нагрузки 12 А, для бытовых условий этого вполне достаточно, при этом ток через светодиоды не превышает 15. 18 мА.

Читайте так же:
Выключатель для освещения трехполюсный

Все элементы индикатора, кроме трансформатора, установлены на печатной плате из фольгированного с одной стороны стеклотекстолита, чертёж которой показан на рис. 2. В устройстве применены подстроечные резисторы СП3-19, конденсаторы — оксидные импортные, диоды можно использовать любые маломощные выпрямительные, светодиоды — обязательно повышенной яркости свечения.

Трансформатор тока изготовлен из понижающего трансформатора малогабаритного блока питания (120/12 В, 200 мА). Активное сопротивление первичной обмотки — 200 Ом. Обмотки этого трансформатора намотаны в отдельных секциях, что упрощает доработку. Его первичная обмотка станет вторичной обмоткой трансформатора тока Т1, а вторичную удаляют и взамен неё наматывают провод первичной обмотки. Для указанных выше параметров индикатора число витков первичной обмотки — три, провод должен быть в надёжной изоляции и рассчитан на сетевое напряжение и ток, потребляемый нагрузкой. Для изготовления трансформатора также подойдёт любой маломощный серийный понижающий трансформатор, например, из серий ТП-121, ТП-112.

Для градуировки шкалы индикатора можно применить амперметр переменного тока и понижающий трансформатор с напряжением вторичной обмотки 5.6 В и током до нескольких ампер. К этой обмотке последовательно подключают налаживаемое устройство, амперметр и нагрузку — переменный резистор сопротивлением 10.15 Ом и мощностью 25 Вт. Изменяя сопротивление нагрузочного резистора, устанавливают требуемый ток и подстроечными резисторами добиваются зажигания соответствующего этому току светодиода.

Внешний вид смонтированной платы показан на рис. 3. Трансформатор и плату допустимо размещать на большом удалении друг от друга. Изменяя число витков первичной обмотки трансформатора тока, можно перестроить индикатор на другой интервал индикации тока. Это устройство позволяет также индицировать потребляемую нагрузкой мощность в интервале от 100 Вт до нескольких киловатт, для этого светодиодную шкалу следует проградуировать в единицах мощности.

Автор: И. Нечаев, г. Москва

Мнения читателей
  • Pavels / 07.07.2019 — 18:05

Классная штука! Можно использовать в "ЭлектроПечке" с простым тиристорным регулятором. Не нужно никаких цифровых "дел". Себестоимость = "три копейки"

Вы можете оставить свой комментарий, мнение или вопрос по приведенному выше материалу:

Как сделать светодиодный индикатор напряжения?

Сигнальные светодиоды (в англоязычной литературе – LED, light-emitting diode) потребляют ток величиной 10-15 мА. В зависимости от цвета прямое падение напряжения на светоизлучающем диоде составляет от 1,5 до 2,5 В. Небольшие размеры, малый ток потребления и низкое рабочее напряжение LED позволяют радиолюбителям изготовить множество полезных приборов.

Используя минимальный набор деталей, можно изготовить индикатор напряжения на светодиодах своими руками.

Назначение элементов и принцип работы схемы

У многих читателей в доме установлены выключатели света со светодиодной подсветкой. Схема светодиодной подсветки выглядит следующим образом:

  1. Параллельно контакту выключателя включается цепочка, состоящая из гасящего резистора, светодиода и простого кремниевого диода.
  2. При разомкнутом выключателе электрический ток протекает через гасящий (токоограничивающий) резистор, включенные встречно-параллельно светодиоды и лампу накаливания.
  3. Во время одной из полуволн, когда положительное напряжение приложено к аноду LED, светоизлучающий диод светится. Тем самым не только обеспечивается подсветка выключателя, но и осуществляется светодиодная индикация напряжения.
Читайте так же:
Как сделать освещение от розетки

Индикатор на светодиодах в действии

Если убрать из схемы выключатель, лампочку и провода, у нас останется цепочка, состоящая из резистора и двух диодов. Эта цепочка представляет собой простейший индикатор (указатель) переменного тока 220 В.

Остановимся подробнее на назначении элементов схемы. Выше мы указывали, что рабочий ток сигнального LED составляет около 10-15 мА. Понятно, что при непосредственном подключении светоизлучающего диода к сети 220 В через него будет протекать ток, во много раз превышающий предельно допустимое значение. Для того чтобы ограничить ток LED, последовательно с ним включают гасящий резистор. Рассчитать номинал резистора можно по формуле:

R = (U max – U led) / I led

  • U max – максимальное измеряемое напряжение;
  • U led – падение напряжения на светодиоде;
  • I led – рабочий ток светоизлучающего диода.

Выполнив простейший расчет, для сети 240 В мы получим номинал резистора R1 равный 15-18 кОм. Для сети 380 В нужно применить резистор, имеющий сопротивление 27 кОм.

Кремниевый диод выполняет функцию защиты от перенапряжения. Если он отсутствует, при отрицательной полуволне U на запертом светодиоде будет падать 220 В или 380 В. Большинство светоизлучающих диодов не рассчитано на такое обратное напряжение. Из-за этого может произойти пробой p-n перехода LED. При встречно-параллельном подключении кремниевого диода, во время отрицательной полуволны он будет открыт и U на светодиоде не превысит 0,7 В. LED будет надежно защищен от высокого обратного напряжения.

На основе рассмотренной схемы можно сделать индикатор напряжения 220/380 В. Достаточно дополнить радиоэлементы двумя щупами и поместить их в подходящий корпус. Для изготовления корпуса индикатора подойдет большой маркер или толстый фломастер. Можно разместить радиодетали на самодельной печатной плате или выполнить соединения навесным способом.

Материалы для сборки индикатора

В маркере проделывают отверстие, в которое вставляют светодиод. На одном конце корпуса закрепляют металлический щуп. Через второй конец корпуса пропускают провод, идущий ко второму щупу или изолированному зажиму «крокодил».

Несмотря на простоту конструкции, устройство позволит проверять наличие напряжения на выходе автоматического выключателя или в розетке, найти сгоревший предохранитель в распределительном щите. Заметим, что приведенная схема индикатора применяется и в промышленных изделиях.

Нюансы в работе индикатора напряжения

Собранный своими руками светодиодный индикатор, так же как и промышленные приборы данного типа, может применяться для проверки наличия напряжения. Измерительным прибором он не является, а лишь указывает на наличие или отсутствие напряжения. Приобретя некоторый опыт работы с указателем, можно по яркости свечения светоизлучающего диода определить величину напряжения между двумя проводниками. Однако для точных измерений нужно применять стрелочные или цифровые вольтметры.

В отличие от указателей с газоразрядными лампами светодиодный индикатор нельзя применять для поиска «фазы», прикасаясь к одному из щупов пальцем. Прибор имеет малое внутреннее сопротивление, и такой способ поиска фазного проводника грозит поражением электрическим током.

Проверка постоянного напряжения

Рассмотренная нами схема индикатора может применяться не только в цепях переменного, но и в цепях постоянного тока. В случае если мы прикоснемся к «плюсу» щупом, присоединенным к аноду светодиода, а другим щупом будем касаться «минуса» электроустановки, индикатор будет светиться. При противоположном подключении указателя LED «не загорится». Таким образом, мы не только сможем проверить наличие напряжения, но и определим полярность источника.

Читайте так же:
Включение светодиодной ленты с пульта или с выключателями

Простейшая схема индикатора напряжения на светодиодах может быть улучшена. Для этого в нее нужно внести одно изменение: заменить кремниевый диод на светодиод. После этой замены у индикатора, подключенного к переменному напряжению, будут светиться оба светодиода одновременно. При проверке наличия постоянного напряжения будет светиться один из светодиодов. Какой из LED будет светиться, зависит от полярности подключения индикатора.

Схема для проверки постоянного напряжения

Если индикатор может светиться разными цветами, то по умолчанию зеленые светодиоды означают нормальный режим работы, например правильную полярность.

Индикатор для микросхем – логический пробник

Научившись создавать простейший пробник электрика своими руками, на основе LED также можно сделать простой логический пробник, который поможет отыскать неисправности в цифровых устройствах.

Логические пробники появились на заре вычислительной техники. При помощи них специалисты анализировали логические уровни на входах и выходах цифровых микросхем. Высокому уровню (напряжению) на выходе логического элемента присваивается значение логической «единицы», а низкому уровню – логического «нуля». Сопоставляя уровни на входе и выходе цифровой микросхемы, можно судить о ее исправности.

Для индикации «0» или «1» достаточно двух светодиодов. Поэтому светодиодные логические пробники имеют простую конструкцию. Для сборки простейшего логического пробника понадобятся:

  • 2 транзистора VT1 и VT2 n-p-n структуры;
  • 2 светоизлучающих диода;
  • несколько резисторов.

На транзисторах собирают 2 усилительных каскада с общим эмиттером. Усилительные каскады должны иметь непосредственную связь. В цепь коллектора транзисторов включают светодиоды красного и зеленого цвета.

Схема логического пробника

Логический пробник работает следующим образом:

  1. При подаче логической единицы на вход пробника открывается транзистор VT1 и загорается красный светодиод. При этом VT2 оказывается запертым и зеленый светодиод не горит.
  2. При подаче на вход логического нуля VT1 запирается, при этом открывается транзистор VT2 и загорается зеленый LED.

Если на выходе проверяемого устройства с большой скоростью чередуются логические «0» и «1», то визуально будет казаться, что оба светодиода горят одновременно.

Рассмотренный пробник можно применять для проверки устройств, собранных как на микросхемах ТТЛ логики, так и на КМОП-микросхемах. При использовании прибора его питают от проверяемой схемы.

Индикатор напряжения на двухцветном светодиоде

Кроме простых светодиодов, промышленность выпускает светодиодные сборки, состоящие из двух и более приборов. Двухцветные светодиодные излучатели могут иметь 2 или 3 вывода. В сборках с тремя выводами катоды светодиодов соединены вместе, а аноды диодов имеют отдельные выводы. В случае с двумя выводами светодиоды соединены встречно-параллельно. Двухвыводные LED можно применить в индикаторе напряжения, а светодиоды с тремя выводами- в логическом пробнике.

Вариант для автомобиля

Раньше в различных «контрольках» автоэлектриков в качестве индикатора применялась маломощная лампочка 12 Вольт. С ее помощью осуществлялась проверка напряжения в различных частях бортовой сети автомобиля. Сейчас в большинстве промышленных и самодельных индикаторов 12 В используются светодиоды.

Конструкция таких приборов практически ничем не отличается от первого рассмотренного индикатора. Чтобы переделать первый указатель на 12 В, нужно исключить простой диод или заменить его на двухцветный LED. Гасящий резистор при 12 В должен иметь сопротивление 680 Ом.

Так выглядит применение светодиодов в индикаторах различного назначения. Однако на основе LED можно сделать множество других устройств, которые будет отличать простота, экономия и надежность. Индикаторные и сверхъяркие светодиоды можно применить для освещения или подсветки разных объектов. Используя LED в качестве источника опорного напряжения, можно построить параметрический стабилизатор напряжения.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector