Искать включатель освещения или розетку в темноте - занятие малоприятное. Гораздо приятнее, когда видишь в темноте светящийся индикатор и ориентируешься на него. Особенно полезно оснастить таким индикатором те розетки, от которых питаются устройства, не имеющие индикаторов включения и предохранителей. Предлагаю усовершенствованный вариант устройства, оснащенный индикатором перегорания предохранителя.
Когда между вилкой подключаемой нагрузки и розеткой отсутствует контакт, индикатор не светится, извещая об отсутствии "отбора мощности" нагрузкой. Если нагрузка "берет мощность", светится синий индикатор, а когда нагрузка потребляет чрезмерную мощность, сгорает предохранитель, и включается красный мигающий светодиод.
Индикатор подключения нагрузки (ИПН) состоит из (рис.1):
- предохранителя FU1 с индикатором перегорания на элементах VD1, VD2, R1, HL1, C1;
- силовой обводной цепи на диоде VD6;
- датчика тока нагрузки на диодах VD4, VD5 и детектора VD7, R2, С2;
- ключа на полевом транзисторе VT1;
- блока индикации на элементах VD8, HL2, R4, R3, VD3.
При перегорании предохранителя FU1, если нагрузка подключена к розетке XS1, ток протекает через ранее шунтировавшиеся нулевым сопротивлением предохранителя элементы индикатора перегорания. Выпрямительный диод VD1 пропускает только отрицательные
полуволны сетевого напряжения, которые поступают через токоограничительный резистор R1 на накопительный конденсатор С1 и подключенную параллельно ему нагрузку - мигающий светодиод HL1. VD1 защищает HL1 от обратного напряжения, а стабилитрон VD2 предохраняет HL1 от перегрузки прямым током.
Когда к розетке XS1 не подключена нагрузка, через диоды VD4.VD6 ток не протекает, накопительный конденсатор С2 разряжен и полевой транзистор VT1 закрыт.
Сопротивление канала (исток-сток) очень велико, и индикатор HL2 не светится.
При подключении нагрузки к розетке XS1 ток нагрузки протекает через встречно-параллельно включенные диод VD6 и цепочку диодов VD4, VD5. Отрицательные полуволны сетевого напряжения с нижнего по схеме сетевого провода проходят через VD6, а положительные - через VD4 и VD5.
Прямое падение напряжения на диодах VD4 и VD5 через резистор R2 и диод VD7 поступает на С2 и заряжает его до величины, превышающей напряжение отсечки (+0,6 В) полевого транзистора VT1. Транзистор VT1 открывается и через его канал, параллельно включенные VD8, HL2, R4 и далее через R3 и VD3 протекает ток. Светодиод HL2 ярко светится, сигнализируя о подключении нагрузки. Резистор R3 - токоограничительный, диод VD3 запрещает протекание тока при обратных полупериодах сетевого напряжения. Резистор R4 устраняет подсветку HL2 при закрытом VT1 и при необходимости подбирается в пределах от 3 до 8,2 кОм.
Прямое падение напряжения на датчике тока (VD4, VD5) зависит от мощности подключенной нагрузки. Чтобы индикатор "реагировал" даже на маломощные (менее 1 Вт) устройства, в схеме применен сравнительно дефицитный полевой транзистор. КП504А. Он имеет максимальное напряжение исток-сток 240 В и позволяет коммутировать ток в цепи стока до 0,25 А. Управляющее напряжение на затворе относительно истока - от 0 до 10 В. Напряжение отсечки. КП504А составляет +0,6 В. Максимальная мощность нагрузки, подключаемой к розетке XS1, определяется предельным прямым током диодов VD4.VD6 (1,7 А) и не должна превышать 500.700 Вт.
В схеме применены резисторы типа ОМЛТ. Конденсатор С1 - типа К50-35 или зарубежного производства с рабочим напряжением не менее 16 В, С2 - КМ. Диоды VD1, VD3, VD8 - КД105Б, КД102А или другие миниатюрные с допустимым обратным напряжением не менее 200 В, VD4.VD6 - КД226В, КД226Г, КД226Д, VD7 - германиевый. Д2 или. Д9 с любой буквой. Стабилитрон VD2 - маломощный, с напряжением стабилизации 3,9...5,6 В, например, КС139, КС147А, КС447А, КС156А. Светодиод HL1 можно заменить 5-миллиметровым красным МСД ARL-5013URC-B или немигающим повышенной яркости, например, желтым ARL-5213UYC. В последнем случае конденсатор С1 можно исключить. Светодиод HL2 можно заменить любым низковольтным зеленого (ARL-5213PGC), белого (ARL-3214UWC) или голубого (ARL-3214UBC) цвета, желательно повышенной яркости.
Почти все элементы устройства размещаются на печатной плате, чертеж которой приведен на рис.2. Плата встраивается в сетевую розетку либо в переходник-разветвитель ("тройник"), включаемый непосредственно в розетку. Возможен вариант его размещения в корпусе блока розеток на конце удлинителя- "переноски". Предохранитель FU1 на ток. ЗА - керамический, миниатюрный. Он устанавливается в головке держателя предохранителя типа. ДПБ и выносится на переднюю панель розетки так, чтобы не мешал включению вилок. При установке индикатора в розетку сетевые провода, подходившие к контактам розетки, аккуратно отсоединяются и через клеммные зажимные колодки подключаются к плате.
Устройство предназначено для дискретной индикации тока, потребляемого нагрузками, работающими в сети переменного тока 220 В. Индикация осуществляется с помощью трёх светодиодов, сигнализирующих о том, что потребляемый нагрузками ток превысил заданные для них значения включения. Благодаря компактным размерам, малому потреблению электроэнергии, малым потерям мощности в цепи 220В, может быть легко встроено в сетевую электророзетку, удлинитель-разветвитель, автоматический термо/электромагнитный выключатель. Индикация потребляемого тока от сети 220 В позволяет отследить не только наличие большого тока в цепи питания сетевых устройств, что может быть опасным для электропроводки, электророзеток, но и быстро зафиксировать случившийся пробой обмоток электродвигателей или повышенную механическую нагрузку на используемый электроинструмент.
Датчик потребляемого тока выполнен на самодельных герконовых реле К1 - КЗ, обмотки которых содержат разное количество витков, следовательно, контакты герконов будут замыкаться при разных значениях тока, протекающего через обмотки. В этой конструкции обмотка реле К1 имеет большее количество витков, следовательно, контакты геркона К1.1 будут замыкаться раньше контактов других герконов. При потребляемом нагрузками токе более 2 А, но меньше 4 А будет светиться только светодиод HL1. При замкнутых контактах К1.1, но разомкнутых контактов остальных герконов, ток питания светодиода HL1 будет протекать по диодным цепочкам VD9 - VD12 и VD13 - VD16. При увеличении потребляемого тока более 4 А начнут замыкаться контакты геркона К2.1, совместно со светодиодом HL1 будет светить светодиод HL2. При разомкнутых контактах геркона КЗ ток питания светодиодов HL1, HL2 будет протекать через диодную цепочку VD13 - VD16. Обмотка реле КЗ содержит наименьшее количество витков, число которых подобраны так, чтобы контакты геркона К3.1 замыкались при токе нагрузки более 8 А, что соответствует потребляемой нагрузкой от сети мощности около 1760Вт. Диодная цепочка VD5 - VD8 предотвращает неконтролируемый рост напряжения на обкладках конденсатора С2 при разомкнутых контактах герконов, для этой же цели служат и последовательно включенные диоды VD9 - VD16. Поскольку светодиоды в этой конструкции включены последовательно, то это дало возможность установить конденсатор С1 небольшой ёмкости, это делает конструкцию более экономичной, что актуально, поскольку весьма вероятна возможность её круглосуточной эксплуатации. Благодаря тому, что обмотки самодельных герконовых реле содержат малое количество витков, нагрев обмоток практически отсутствует при токе нагрузки до 12... 16 А, на нагрузку поступает полное напряжение питания. Узел светодиодного индикатора тока получает питание от бестрансформаторного источника напряжения постоянного тока, выполненного на балансном конденсаторе С1, токоограничительных резисторах R1, R2, мостовом диодном выпрямителе VD1 -VD4. Конденсатор С2 сглаживает пульсации выпрямленного напряжения.
Все детали устройства кроме светодиодов могут быть смонтированы на печатной плате размерами 55x55 мм, рис.2. Светодиоды подсоединяют с помощью гибких многожильных проводов необходимой длины в ПВХ или фторопластовой изоляции. Все печатные дорожки, по которым протекает ток подключенной нагрузки, усилены медным одножильным проводом диаметром 1,2 мм, припаянным к дорожкам большим количеством припоя. Контакты герконов К1.1, К2.1 припаяны к печатным дорожкам тонкими гибкими проводами в ПВХ изоляции. В индикаторе тока использованы герконы типа КЭМ-2 со свободно разомкнутой группой контактов. Длина такого геркона около 21 мм, диаметр около 3,2 мм. Катушки герконов намотаны обмоточным проводом диаметром 0,82 мм в один ряд. Чтобы не раздавить стеклянный корпус геркона, витки обмоток удобнее формировать на гладкой части стального сверла диаметром 3,2...3,3 мм. Расстояние между витками провода около 0,5 мм. Катушка реле К1 содержит 11 витков, катушка реле К2 - 6 витков, катушка реле КЗ - 4 витка. Ток срабатывания контактов реле зависит не только от количества витков катушки, но и от конкретного экземпляра геркона и места расположения катушки на баллоне геркона, когда катушка расположена посередине корпуса геркона, чувствительность максимальная. Резисторы можно применять любого типа общего применения, например, МЛТ, РПМ, С1-4, С2-22, С2-23. Конденсатор С1 плёночный на рабочее напряжение постоянного тока 630 В, например, типа К73-17, К73-24, К73-29 или импортный на рабочее напряжение 275 В переменного тока. Вместо одного конденсатора на 630 В 0,047 мкФ при его отсутствии можно установить два аналогичных на напряжение 250 В ёмкостью 0,1 мкФ, включенных последовательно. Конденсатор С2 типа К50-35, К50-68, К53-19 или импортный аналог. Диоды 1N4148 можно заменить любыми из 1 N914, 1SS176, 1SS244, КД510, КД521, КД522. Вместо трёх цепочек последовательно включенных диодов VD5 - VD8, VD9 - VD12, VD13 - VD16 можно установить по одному маломощному стабилитрону, например, BZV55C-2V7, TZMC-2V7, при этом, выводы катодов стабилитронов должны быть подключены к выводам анодов соответствующих светодиодов. Светодиоды АЛ307КМ красного цвета свечения можно заменить любыми аналогичными с прямым рабочим напряжением не более 2,0 В при токе 20 мА, например, АЛ307 Л-М, КИПД66Т-К, КИПД66Е2-К, КИПД24Н-К, L-63SRC, DB5-436DR, RL50-UR543. Все эти светодиоды красного цвета свечения. При применении аналогичных светодиодов жёлтого или зелёного цвета свечения из упомянутых серий может потребоваться вместо 4 последовательно включенных диодов в соответствующих цепочках устанавливать по 5 диодов. Предпочтительнее устанавливать светодиоды с повышенной светоотдачей.
Изменяя число витков катушек самодельных герконовых реле, можно подобрать другие пороговые значения индикации предельного тока подключенных нагрузок, при которых будут зажигаться светодиоды. Для небольшой коррекции тока срабатывания можно изменять положение катушки на корпусе соответствующего геркона. После настройки катушки герконовых реле фиксируются каплями любого полимерного клея, например, «Момент».
Для настройки светодиодного индикатора применяют амперметр переменного тока, например, мультиметр М890С+, способный измерять переменный ток до 20 А. В качестве имитации нагрузки применяются лампы накаливания и электронагревательные приборы. Настроенный таким образом индикатор будет достаточно точно показывать ток, потребляемый электронагревательными проборами, лампами накаливания, асинхронными, синхронными и коллекторными электродвигателями переменного тока. Но при подключении к нему в качестве нагрузки устройств, в которых на входе в цепи питания 220 В переменного тока установлен мостовой диодный выпрямитель с конденсатором фильтра выпрямленного напряжения, например, компьютер, современный телевизор, светодиоды будут зажигаться при меньшем среднем токе нагрузки, потребляемом в течение одного полупериода сетевого напряжения переменного тока. При настройке и эксплуатации устройства следует учитывать, что все его элементы находятся под опасным напряжением сети 220 В. При установке этой конструкции в корпус металлического стакана для электророзетки, вмонтированной в стену, для монтажной платы применяют изоляторы из асбестовой бумаги или стеклоткани. Не применяйте для изоляции горючие материалы. Во время работы этого устройства, при достаточно большом токе нагрузки герконы издают слабое гудение, поэтому не рекомендуется его устанавливать в электророзетки, расположенные в жилых комнатах. Эта особенность не актуальна, если устройство будет работать на кухне, в прихожей, в подсобных помещениях, в гараже, в редко используемом удлинителе сети 220 В.
Зачастую, уходя из дома, приходится вспоминать, а затем и проверять, не оставлены ли какие-либо электроприборы включенными. А ведь некоторые из них могут не только «накрутить» счетчик, но и стать причиной пожара. Исключить подобное помогут индикаторы потребляемой мощности, описанные-ниже.
Что такое трансформатор тока
Основой этих индикаторов является трансформатор тока. На один из сетевых проводов, входящих в квартиру, надевают кольцевой магнитопровод с обмоткой, образующие трансформатор тока . В нем сетевой провод работает как первичная обмотка трансформатора, а обмотка на магнитопроводе - вторичная. Когда включена какая-либо нагрузка, по сетевому проводу протекает ток и на вторичной обмотке появляется переменное напряжение, по значению которого можно судить о включенных в данный момент электроприборах. Чем больше это напряжение, тем больше потребляемая мощность.
Индикатор нагрузки со световой сигнализацией
На рис. 1 показана схема варианта сигнализатора потребляемой мощности со световой сигнализацией включенной нагрузки. Переменное напряжение с вторичной обмотки поступает на усилитель, собранный на элементе DD1.1, а с его выхода через конденсатор С2 — выпрямитель на диодах VD1, VD2. Выпрямленное напряжение поступает на компараторы на элементах DD1.2—DD1.4 на выходах включены светодиоды HL1—HL3, сигнализирующие о включенных электроприборах.
Если суммарная мощность потребления не превышает 100 Вт, то напряжение на входах компараторов соответствует низкому уровню, поэтому ни один из светодиодов гореть не будет. Когда потребляемая мощность превысит 100 Вт (но не более 300 Вт), на выходе выпрямителя напряжение окажется достаточным для срабатывания только первого компаратора на элементе DD1.2 — загорится светодиод HL1.
Если потребляемая мощность находится в пределах 300... 1000 Вт, то срабатывает компаратор на элементе DD1.3 и загорается светодиод HL2, а светодиод HL1 гаснет, так как в этом случае на вход элемента через диод VD4 поступает напряжение низкого уровня.
Когда же потребляемая мощность превышает 1000 Вт, то срабатывает компаратор на элементе DD1.4, загорается светодиод HL3, а светодиод HL2 гаснет, так как на вход элемента DD1.3 поступает напряжение низкого уровня. Конечно, градации индицируемой мощности можно выбрать и другие.
Конструкция трансформатора тока и его вольт-амперная характеристика показаны на рис. 2. Его магнитопровод — ферритовое кольцо 2000 НМ типоразмера К20Х10Х5, которое аккуратно разламывают на две части и на одну из них наматывают 1500 витков провода ПЭВ-2 0,08 - это вторичная обмотка 3. Затем, надев вторую часть кольца 2 ,на сетевой провод 1, обе половины оклеивают клеем БФ-2 или эпоксидным клеем.
Рис. 1. Схема индикатора потребляемой мощности со световой сигнализацией трех уровней нагрузки.
Рис. 2. Конструкция (а) и вольт-амперная характеристика (б) трансформатора тока.
Рис. 3. Печатная плата и схема размещения элементов индикатора потребляемой мощности со световой сигнализацией.
При этом магнитные свойства кольца, склеенного без зазора, ухудшаются незначительно. Выводы обмотки трансформатора соединяют изолированными проводами с монтажной платой устройства (рис. 3), размещенной в корпусе подходящего размера. Выключатель питания SA1 - может находиться на корпусе индикатора и включаться вручную или устанавливаться на косяке двери таким образом, чтобы питающее напряжение поступало на индикатор при ее открывании.
Налаживают индикатор в следующей последовательности. К электросети подключают нагрузку мощностью около 300 Вт и подбором резистора R1 добиваются свечения светодиода HL2. Затем подключают нагрузку мощностью 100 Вт и подбором резистора R7 добиваются свечения светодиода HL1, а при уменьшении нагрузки на 20...30 Вт этот светодиод должен погаснуть. После этого в сеть включают нагрузку мощностью 1000 Вт и подстроечным резистором R5 добиваются свечения светодиода HL3.
Трансформатор тока лучше всего разместить в распределительной коробке, находящейся обычно в прихожей квартиры.
Индикатор нагрузки со звуковой сигнализацией
Схема и монтажная плата еще одного варианта индикатора потребляемой мощности показаны на рис. 4, а, б. Этот индикатор имеет звуковую сигнализацию и, кроме того, обладает «памятью».
Как и в предыдущей конструкции, переменное напряжение трансформатора тока выпрямляется диодами VD1, VD2, но в отличие от предыдущего варианта, в этом установлен конденсатор С2 значительно большей емкости, кроме того, увеличено входное сопротивление компаратора и генератора на элементах DD1.1. DD1.2, что и используется для сохранения информации о значении потребляемой мощности в течение нескольких минут.
Это необходимо в тех случаях, когда нагрузка подключена к сети не постоянно (например, утюг с терморегулятором). Если мощность превышает заранее установленный порог, то начинает работать генератор на элементах DD1.1 и DD1.2 и в телефоне раздается звуковой сигнал с частотой около 1 кГц. Этот прибор, чувствительность которого сравнительно невелика, следует использовать для индикации мощности потребляемой электроэнергии 1000 Вт и более.
Рис. 4. Схема (а) и монтажная плата (б) индикатора потребляемой мощности со звуковой сигнализацией.
Трансформатор тока - аналогичной конструкции, его описание смотри в первом варианте. Налаживание сводится к подбору резистора R1 и для индикации включения нагрузки определенной мощности. Телефон BF1 должен быть обязательно высокоомным.
Литература: И. А. Нечаев, Массовая Радио Библиотека (МРБ), Выпуск 1172, 1992 год.
Приблизительно год назад загорелся идеей собрать преобразователь напряжения 12-220 вольт. Для реализации понадобился трансформатор. Поиски привели в гараж, где был найден усилитель Солнцева, собранный мною лет 20 назад. Просто извлечь трансформатор и таким образом уничтожить усилитель не поднялась рука. Родилась идея его реанимировать. В процессе оживления усилителя многое подверглось изменениям. В том числе индикатор выходной мощности. Схема прежнего индикатора была громоздкой, собрана на К155ЛА3 и т.д. Найти ее не помог даже интернет. Зато была найдена другая очень простая, но от того не менее эффективная схема индикатора выходной мощности.
Схема LED индикатора
Данная схема достаточно хорошо описана на просторах интернета. Здесь лишь вкратце расскажу (перескажу) о ее работе. Индикатор выходной мощности собран на микросхеме LM3915. Десять светодиодов подключены к мощным выходам компараторов микросхемы. Выходной ток компараторов стабилизирован, поэтому отпадает необходимость в гасящих резисторах. Напряжение питания микросхемы может находиться в пределах 6...20 В. Индикатор реагирует на мгновенные значения звукового напряжения. У микросхемы делитель рассчитан так, что включение каждого последующего светодиода происходит при увеличении напряжения входного сигнала в v2 раз (на 3 дБ), что удобно для контроля мощности УМЗЧ.
Сигнал снимается непосредственно с нагрузки - акустической системы УМЗЧ - через делитель R*/10k. Указанный на схеме ряд мощностей 0,2-0,4-0,8-1,6-3-6-12-25-50-100 Вт соответствует действительности, если сопротивление резистора R*=5,6 кОм для Rн=2 Ом, R*= 10 кОм для Rн=4 Ом, R*= 18 кОм для Rн=8 Ом и R*=30 кОм для Rн=16 Ом. LM3915 дает возможность легко менять режимы индикации. Достаточно лишь подать на вывод 9 ИМС LM3915 напряжение, и она перейдет с одного режима индикации в другой. Для этого служат контакты 1 и 2. Если их соединить, то ИМС перейдет в режим индикации "Светящийся столбик", если оставить свободными - "Бегущая точка". Если индикатор будет эксплуатироваться с УМЗЧ с иной максимальной выходной мощностью, то нужно подобрать лишь сопротивление резистора R*, чтобы светодиод, подключенный к выводу 10 ИМС, светился при максимальной мощности УМЗЧ.
Как видите, схема проста и не требует сложной настройки. Благодаря широкому диапазону питающих напряжений для ее работы использовал одно плечо импульсного двухполярного блок питания УМЗЧ +15 вольт. На входе сигнала вместо подбора отдельных резисторов R* установил переменное сопротивление номиналом 20 кОм, что сделало индикатор универсальным для акустики разного сопротивления.
Для смены режимов индикации предусмотрел установку перемычки или кнопки с фиксацией. В финале замкнул перемычкой.
Индикатор на 220В. Казалось - что может быть проще: обычный светодиод и резистор. Но и здесь творческая радиолюбительская натура способна всё усложнить:) Представляю схему простого, но довольно функционально индикатора питания аппаратуры от сети 220 вольт, которая была найдена в недавнем журнале радио.
Данный светодиодный индикатор выполнен на небольшой печатной платке и двухцветном (зелёный - красный) светодиоде, и установленный в какой-нибудь бытовой прибор может показывать следующее:
- Наличие сети 220В;
- Исправность цепи подключенного устройства;
- Включенное состояние прибора.
Как видите, этот индикатор не так уж и прост. А если использовать его в приборах или местах, где контроль надо проводить даже без её включения (например освещение, которое не видно из места его включения), то эта схема просто незаменима. Представьте себе, что есть лампочка (нагреватель, насос), периодически включаемая и выключаемая автоматом. Вы уходя из дома подали на неё питание, но контроллер включит нагрузку позже. А лампа то сгоревшая! Но вы об этом не знали.
Теперь же, вы всегда будете визуально контролировать исправное состояние даже отключенного прибора. За счёт небольшого тока в доли миллиампер, что протекает через активную нагрузку.
При разомкнутом выключателе питания (и конечно наличии 220В в сети), - будет светиться зелёный индикатор, а если нагрузка подключена (кнопка замкнута), то красный.
Красная часть двухцветного будет светиться, за счёт падения напряжения на диодах VD3, VD4, VD6. От них зависит и максимальная мощность подключенной нагрузки - 700 Ватт. Поставив более мощные диоды, можно поднять её хоть до нескольких киловатт.
Конечно если вы не достанете двухцветный светодиод, ничего не стоит заменить его двумя одноцветными. Резисторами R1 и R2 выставляется желаемая яркость свечения кристаллов. Все детали для удобства и безопасности монтируем на плате. Следует иметь ввиду, что слабая индуктивная нагрузка может плохо работать с данным индикатором питания, поэтому лучше использовать его совмесно с активной - лампа, нагреватель, мотор.
Обсудить статью ИНДИКАТОР ПИТАНИЯ