Простой индикатор протекающего переменного тока
Нередки задачи — определить наличие протекающего в цепи переменного тока сетевого напряжения. Индикаторы напряжения – лампочки или светодиоды, подключенные параллельно нагрузке могут указать только на приложенное напряжение, но не на протекание тока. Они просты, дешевы и компактны но малоинформативны. Такой индикатор тока может быть применен для дистанционного определения невыключенных приборов в удаленных помещениях, для индикации работоспособности особо ответственных электрических цепей.
Естественной и логичной идеей будет установить в разрыв цепи резистор и использовать падение напряжения на нем для свечения маломощного индикатора, лампочки или светодиода. Однако расчеты показывают, что резистор придется взять изрядной мощности, он будет сильно греться, падение напряжения на нем – практически бесполезная трата энергии. Например. Имеем три независимых проволочных нагревателя (3 фазы), каждый мощностью 500 Вт. Нужно во время работы печи иметь представление о целостности каждого. Вспомнив, что I=P/U выясним, что в цепи каждого нагревателя протекает ток 2.3 А. Чтобы получить падение напряжения на резисторе 5 вольт (для зажигания светодиода), придется рассеять на этом резисторе более 10 Вт. Т.е. мощность резистора должна быть несколько выше расчетной (габариты, масса), нагрев элемента предполагает его специальную установку – неплавящуюся изоляцию, вентиляцию и.т.д. Кроме того, как уже говорилось – теряем 5 вольт от, хорошо если 220.
Итак, последовательно включенный резистор применять неудобно. Существующие схемы индикаторов тока с цепочкой мощных диодов ничем не лучше, кроме прочего, придется учитывать и допустимые токи через диоды.
Значительно лучшими эксплуатационными показателями обладает трансформаторный датчик. Сопротивление его измерительной обмотки ничтожно, никакого нагрева, потери минимальны. Да, он дороже стоит (как все моточные изделия), больше весит. К счастью, кустарное техническое творчество не предполагает серийного производства с высокой окупаемостью. В качестве датчиков можно применить доработанные маломощные сетевые трансформаторы из старой износившейся или морально устаревшей бытовой техники. Здесь были применены трансформаторы питания от импортных пластиковых переносных кассетных магнитофонов с FM радио. Небольших размеров, моно, невысокого класса. Подобрал три почти одинаковых трансформатора. Еще один источник миниатюрных сетевых трансформаторов – старые сетевые «адаптеры» в небольшом корпусе-вилке. Старые их модели часто были с низкочастотным трансформатором.
Что понадобилось для изготовления.
Набор инструмента для электромонтажа, паяльник с принадлежностями, мультиметр, фен технический для работы с термотрубками. Набор инструментов для мелкой слесарной работы, измерительный инструмент, ножницы по металлу, дрель электрическая или шуруповерт со сверлами, пара струбцин для гнутья, мелочи.
Доработка облегчилась благодаря удачной конструкции трансформаторов – в них обмотки расположены рядом, на сборном пластиковом каркасе (технологичность изготовления), а не поверх друг друга (выше эл. параметры). Доработка свелась к перемотке вторичной, низковольтной обмотки. Из-за особенности конструкции трансформаторов удалось сделать это без муторной сборки-разборки проклеенного сердечника из Ш-пластин.
Удалив внешнюю изоляцию вторичной обмотки, выяснил направление намотки провода. Отметил его спиртовым фломастером на магнитопроводе трансформатора.
Спилив выступающие части катушки ножовкой по металлу, вытолкнул, выбил внутренние ее части, удалил остатки изоляции, острым ножом срезал пластиковые заусенцы.
Намотал (продел в окно) провод новой вторичной обмотки. Для потребляемой мощности 500 Вт (2.3 А) применил гибкий монтажный провод сечением 0,5 мм2 в хорошей силиконовой изоляции. Без особенного труда влезло 3.5 витка.
При протекании указанного тока через измерительную обмотку, на высоковольтной обмотке получается около 90 вольт. Для индикации применил маленькую неоновую лампочку импортного производства, последовательно с токоограничивающим резистором. Резистор подобрал по яркости (не максимальной, но удобной) свечения. Получилось около 500 кОм.
В своем родном применении трансформаторы удерживались только специальным пластиковым крепежом — элементами корпуса. Этаким специальным гнездом. Здесь, для надежного крепления пришлось сделать хрестоматийные металлические обоймы. Для их изготовления применил оцинкованную сталь толщиной 0,45 мм.
Вычертил эскиз с размерами, с учетом поправок на сгибы. Перенес разметку на подходящий кусок листового материала. В углах сгибов накернил и просверлил тонким сверлом отверстия (не будет складки), зенковал отверстия крупным сверлом. Вырезал развертку ножницами по металлу.
Для сгибания развертки зажал ее на краю ровной железки – станины самодельного токарного станка по дереву. Прижал подходящей деревяшкой, то, что должно быть отогнуто выступает. Легкими ударами резиновой киянки отогнул лепестки, перевернул заготовку, отогнул лепестки на второй стороне. Остальное легко и точно сгибается руками.
Сердечник трансформатора набирается из отдельных изолированных друг от друга пластин, чтобы поумерить вредный его нагрев из-за вихревых токов (тов. Фуко), замыкать их нельзя. Для изоляции жестяной обоймы от магнитопровода потребуется еще одна аналогичная деталь из плотной бумаги. Применил ватманскую. Линии сгиба предварительно частично прорезаются или лучше – проминаются тупым ножом или чем-то подобным.
Датчик тока в сборе.
Два из трех датчиков тока в блоке управления трехфазным нагревателем печи. Индикаторные лампочки вынесены на переднюю панель, токоограничивающие резисторы смонтированы вместе с отходящими проводами, затянуты в термотрубку и скреплены вместе с остальным монтажом нейлоновыми ремешками и пластиковой спиралью.
Для размещения отдельного датчика тока вместе с индикатором, например, для сигнализации о невыключенном электроприборе в удаленном помещении удобно будет применить подходящую стандартную электрическую коробку.
Источник
4 простых схемы для изготовления индикатора фазы на светодиодах своими руками
В любой технике в качестве отображения режимов работы используют светодиоды. Причины очевидны – низкая стоимость, сверхмалое энергопотребление, высокая надёжность. Поскольку схемы индикаторов очень просты, нет необходимости в покупке фабричных изделий.
Из обилия схем, для изготовления указателя напряжения на светодиодах своими руками, можно подобрать наиболее оптимальный вариант. Индикатор можно собрать за пару минут из самых распространённых радиоэлементов.
Все подобные схемы по назначению делят на индикаторы напряжения и индикаторы тока.
Работа с сетью 220В
Рассмотрим простейший вариант – проверка фазы.
Эта схема представляет собой световой индикатор тока, которым оснащают некоторые отвёртки. Такое устройство даже не требует внешнего питания, поскольку разность потенциала между фазовым проводом и воздухом или рукой достаточна для свечения диода.
Для отображения сетевого напряжения, например, проверки наличия тока в разъёме розетки, схема ещё проще.
Простейший индикатор тока на светодиодах 220В собирается на ёмкостном сопротивлении для ограничения тока светодиода и диода для защиты от обратной полуволны.
Проверка постоянного напряжения
Нередко возникает необходимость прозвонить низковольтную цепь бытовых приборов, либо проверить целостность соединения, например, провод от наушников.
В качестве ограничителя тока можно использовать маломощную лампу накаливания либо резистор на 50-100 Ом. В зависимости от полярности подключения загорается соответствующий диод. Этот вариант подходит для цепей до 12В. Для более высокого напряжения потребуется увеличить сопротивления ограничивающего резистора.
Индикатор для микросхем (логический пробник)
Если возникает необходимость проверить работоспособность микросхемы, поможет в этом простейший пробник с тремя устойчивыми состояниями. При отсутствии сигнала (обрыв цепи) диоды не горят. При наличии логического ноля на контакте возникает напряжение около 0,5 В, которое открывает транзистор Т1, при логической единице (около 2,4В) открывается транзистор Т2.
Такая селективность достигается, благодаря различным параметрам используемых транзисторов. У КТ315Б напряжение открытия 0,4-0,5В, у КТ203Б – 1В. При необходимости можно заменить транзисторы другими с аналогичными параметрами.
Вариант для автомобиля
Простая схема для индикации напряжения бортовой сети автомобиля и заряда аккумулятора. Стабилитрон ограничивает ток аккумулятора до 5В для питания микросхемой логики.
Переменные резисторы позволяют выставить уровень напряжения для срабатывания светодиодов. Настройку лучше проводить от сетевого стабилизированного источника питания.
Источник
Схема индикатора переменного тока
Иногда возникает необходимость контроля переменного тока через нагрузку. Решению этой проблемы посвящено немало схем. Читателям предлагается еще одна. В основу схемы (см. рисунок) положено авторское свидетельство [1].
Принцип действия схемы основан на известном соотношении AU = фт ln(lkDA1.1 / IkDA1.2), где AU — разность падений напряжения на эмиттерных переходах согласованной пары транзисторов; фт -температурный потенциал, раный 26 мВ при +20°С; IkDA11, ‘kDa12 — коллекторные токи соответствующих транзисторов.
Допустим, что в рассматриваемый момент времени ток протекает через нагрузку от клеммы 1 к клемме 4. Если через датчик тока — резистор Rобр протекает ток, меньший предельного 1п, то на нем падает напряжение не более нескольких милливольт, т.е. UбЭDA1.1 = u63da1 .2-Поскольку эти транзисторы одной пары, их коллекторные токи одинаковы, однако из-за большого сопротивления в цепи коллектора DA1.2 этот транзистор оказывается в насыщении. Транзистор VT1 закрыт, и светодиод HL1 погашен.
При увеличении тока нагрузки падение напряжения на Rобр достигает DU, транзистор DA1.2 закрывается, а VT1 открывается, следовательно, светодиод светит и индицирует протекание тока через нагрузку. Ток коллектора DA1.2 можно определить как ^стаб — UбэVT1)/Rобр. Задавшись AU = UбэDA1.2/10, можно записать AU = ф-^п^/т). (1)
Учитывая, что AU = 60 мВ, из формулы (1) следует R2 = 10R1. При протекании тока через нагрузку от клеммы 4 к клемме 1 транзистор DA1.2 находится в насыщении, и светодиод HL1 погашен. Так как частота сети близка к частоте 50 Гц, то свечение светодиода воспринимается как непрерывное.
Питание выполнено по бестрансформаторной схеме с помощью гасящего конденсатора С1. Резистор R1 ограничивает бросок тока через схему в момент ее включения, когда конденсатор С1 еще не заряжен. Однополупериодный выпрямитель выполнен на диодах VD2, VD3. Конденсатор С2 сглаживает пульсации выпрямленного напряжения, a VD1 стабилизирует напряжение питания рассматриваемой схемы. Минимальный индицируемый ток, протекающий через нагрузку, 0,11 А (действующее значение), соответствует мощности нагрузки, равной 25 Вт. Так как нагрузка может быть значительно большей, то падение напряжения на резисторе Rобр может превысить максимальное допустимое для перехода база-эмиттер. Для предотвращения этого рекомендуется включить параллельно Rобр два кремниевых диода (как показано на схеме пунктиром) с максимальным допустимым прямым током, превышающим ток нагрузки. Тогда AU не превысит падения напряжения на диоде.
В схеме использована транзисторная пара DA1 типа КР159НТ1Б. Ее можно заменить на К159НТ1Б или другие в интегральном исполнении. Необходимо, чтобы UбЭDA11 -UбЭDA12 > 0, в противном случае погрешность вычислений по формуле (1) будет значительной.
Транзистор VT1 любой кремниевый маломощный (КТ312, КТ301, КТ3102). Стабилитрон VD3 любой на напряжение стабилизации 9.15 В. Диоды VD2, VD3 типа КД522, КД102, КД103 и т.д. Конденсатор С1 типа К73-17, К73-16. Электролитический конденсатор С2 типа К50-35 на 16 В, но может быть любого типа с рабочим напряжением выше напряжения стабилизации VD3.
Резисторы R1, R2, R3 типа МЛТ, С2-23, С2-33 мощностью 0,125 Вт, резистор R4 мощностью не меньше 0.5 Вт. Так как потенциал jT линейно зависит от температуры, резистор Rобр рекомендуется изготовить из медного провода, температурный коэффициент сопротивления которого примерно такой же, как и jT. Для того чтобы получить сопротивление Rобр = 0,53 Ом, необходимо 1,5 м провода ПЭВ-2 диаметром 0,28 мм. Намотку его на оправку желательно проводить бифилярным способом. Ток плавления провода такого диаметра равен 11 А. Если не устраивает величина сопротивления Rобр, можно задаться иным значением DU и по формуле (1) определить R2/R1.
Автор: О.В. Белоусов, г Ватутино, Черкасская обл.
Литература: 1.А.С. СССР 1026130 (Бюллетень «Открытия, изобретения, товарные знаки», 1983, №24).
Источник
Схема индикатора переменного тока
Иногда возникает необходимость контроля переменного тока через нагрузку. Решению этой проблемы посвящено немало схем. Читателям предлагается еще одна. В основу схемы (см. рисунок) положено авторское свидетельство [1].
Принцип действия схемы основан на известном соотношении AU = фт ln(lkDA1.1 / IkDA1.2), где AU — разность падений напряжения на эмиттерных переходах согласованной пары транзисторов; фт -температурный потенциал, раный 26 мВ при +20°С; IkDA11, ‘kDa12 — коллекторные токи соответствующих транзисторов.
Допустим, что в рассматриваемый момент времени ток протекает через нагрузку от клеммы 1 к клемме 4. Если через датчик тока — резистор Rобр протекает ток, меньший предельного 1п, то на нем падает напряжение не более нескольких милливольт, т.е. UбЭDA1.1 = u63da1 .2-Поскольку эти транзисторы одной пары, их коллекторные токи одинаковы, однако из-за большого сопротивления в цепи коллектора DA1.2 этот транзистор оказывается в насыщении. Транзистор VT1 закрыт, и светодиод HL1 погашен.
При увеличении тока нагрузки падение напряжения на Rобр достигает DU, транзистор DA1.2 закрывается, а VT1 открывается, следовательно, светодиод светит и индицирует протекание тока через нагрузку. Ток коллектора DA1.2 можно определить как ^стаб — UбэVT1)/Rобр. Задавшись AU = UбэDA1.2/10, можно записать AU = ф-^п^/т). (1)
Учитывая, что AU = 60 мВ, из формулы (1) следует R2 = 10R1. При протекании тока через нагрузку от клеммы 4 к клемме 1 транзистор DA1.2 находится в насыщении, и светодиод HL1 погашен. Так как частота сети близка к частоте 50 Гц, то свечение светодиода воспринимается как непрерывное.
Питание выполнено по бестрансформаторной схеме с помощью гасящего конденсатора С1. Резистор R1 ограничивает бросок тока через схему в момент ее включения, когда конденсатор С1 еще не заряжен. Однополупериодный выпрямитель выполнен на диодах VD2, VD3. Конденсатор С2 сглаживает пульсации выпрямленного напряжения, a VD1 стабилизирует напряжение питания рассматриваемой схемы. Минимальный индицируемый ток, протекающий через нагрузку, 0,11 А (действующее значение), соответствует мощности нагрузки, равной 25 Вт. Так как нагрузка может быть значительно большей, то падение напряжения на резисторе Rобр может превысить максимальное допустимое для перехода база-эмиттер. Для предотвращения этого рекомендуется включить параллельно Rобр два кремниевых диода (как показано на схеме пунктиром) с максимальным допустимым прямым током, превышающим ток нагрузки. Тогда AU не превысит падения напряжения на диоде.
В схеме использована транзисторная пара DA1 типа КР159НТ1Б. Ее можно заменить на К159НТ1Б или другие в интегральном исполнении. Необходимо, чтобы UбЭDA11 -UбЭDA12 > 0, в противном случае погрешность вычислений по формуле (1) будет значительной.
Транзистор VT1 любой кремниевый маломощный (КТ312, КТ301, КТ3102). Стабилитрон VD3 любой на напряжение стабилизации 9.15 В. Диоды VD2, VD3 типа КД522, КД102, КД103 и т.д. Конденсатор С1 типа К73-17, К73-16. Электролитический конденсатор С2 типа К50-35 на 16 В, но может быть любого типа с рабочим напряжением выше напряжения стабилизации VD3.
Резисторы R1, R2, R3 типа МЛТ, С2-23, С2-33 мощностью 0,125 Вт, резистор R4 мощностью не меньше 0.5 Вт. Так как потенциал jT линейно зависит от температуры, резистор Rобр рекомендуется изготовить из медного провода, температурный коэффициент сопротивления которого примерно такой же, как и jT. Для того чтобы получить сопротивление Rобр = 0,53 Ом, необходимо 1,5 м провода ПЭВ-2 диаметром 0,28 мм. Намотку его на оправку желательно проводить бифилярным способом. Ток плавления провода такого диаметра равен 11 А. Если не устраивает величина сопротивления Rобр, можно задаться иным значением DU и по формуле (1) определить R2/R1.
Автор: О.В. Белоусов, г Ватутино, Черкасская обл.
Литература: 1.А.С. СССР 1026130 (Бюллетень «Открытия, изобретения, товарные знаки», 1983, №24).
Источник
2 Схемы
Принципиальные электросхемы, подключение устройств и распиновка разъёмов
Цифровой индикатор переменного тока
Небольшой цифровой амперметр AD101-22AMS позволяет провести бесконтактное измерение переменного тока в линии. Питание идёт от переменного напряжения, с максимальным значением 380 В. В данном случае запитан от 220 В. Прибор позволяет измерять переменный ток в пределах 0-100 А.
Размеры амперметра достаточно скромные, что даёт возможность встроить его в переднюю панель даже небольшого прибора.
Дисплей выполнен из одиночных SMD светодиодов. Тут нет какой-либо доступной корректировки показаний.
Теперь сделаем несколько тестов и измерений, сравнивая показания с эталонными, хорошо настроенными мультиметрами.
Произведена попытка намотать провод на кольцо которым измеряем ток, 4 витка, чтобы измерить меньший ток. Результат на дисплее в этом случае должен быть разделен на 4. Витки также были намотаны на контрольном измерителе, с которым сравним показания.
Последний тест заключается в намотке 10 витков на ободе, результат на дисплее делится на 10, то есть как бы добавим запятую к индикатору — это может быть полезно если хотим измерить меньшие токи. Давайте посмотрим что получится.
Интересно что индикатор в последнем методе показал значения превышающие заявленные производителем 100 Ампер. Конечно это вызвано намоткой.
Сделаем выводы про амперметр
Цифровой индикатор AD101-22AMS не является особо точным из-за его диапазона, разработанного для измерения более высоких токов. Тестирование с обмотками 10 витков может быть полезно если хотите измерить меньший ток с ним. К сожалению неточности индикации, например, при токах 5-10 А, достигают около 1 А.
Амперметр не разбирался и о схеме судить можно лишь теоретически. Внутри стоит преобразователь, вероятно 8 бит, следовательно с низким разрешением. Отсюда низкая точность и линейность. Масштабируется только для синусоидных токов, поэтому в эпоху импульсных источников питания и светодиодного освещения может давать много искажений.
Питание, вероятно, осуществляется от последовательного реактивного сопротивления, поэтому его нельзя использовать, например, на выходе преобразователей с модифицированным синусом.
Этот индикатор по-хорошему должен иметь измерение с точностью 0,1 А и диапазоном 0-99,9 А. Конечно аналого-цифровой преобразователь должен быть 10 бит. В обычных ситуациях лучше использовать стрелочный амперметр с электромагнитной системой. Потому что может оказаться и так, что обычный, несмотря на класс точности 2.5, будет измерять ток более надежно.
Источник