схема. Индикатор напряжения цифровой :: SYL.ru

Вы, наверное, не раз видели индикатор напряжения в форме ручки. Его удобно носить в нагрудном кармане рубашки или спецовки. Некоторые современные модели таких индикаторов могут обнаружить напряжение даже без металлического контакта с токоведущим проводником. Этому виду электрозащитных средств и посвящена наша статья.

Терминология

В многочисленных статьях, размещенных в Сети, можно встретить термины «указатель напряжения», «указатель низкого напряжения», «индикатор напряжения». При этом зачастую никакого разграничения между областями их использования не приводится, а иногда они даже отождествляются. Попробуем разобраться в этом вопросе.

Многочисленные правила применения электрозащитных средств, которые постоянно изменяются и переиздаются, всегда оперируют термином «указатель напряжения». При этом все подобные приборы разделяются на двухполюсные, состоящие из двух корпусов, соединенных гибким изолированным проводником; и однополюсные, содержащие один корпус. Первые работают на активном токе, протекающем через оба корпуса, а вторые – на емкостном, протекающем через тело пользователя.

Широко используемый в обиходе термин «индикатор напряжения» относится именно ко второму типу указателей. Их ранние модели выпускались в виде отвертки с индикатором-лампочкой в рукоятке. Современные устройства больше похожи на строительный маркер (правда, с металлической контактной частью на конце).

Несколько слов об окружающих нас емкостях

Как работает емкостный индикатор напряжения? Чтобы понять это, давайте вернемся на мгновение к электрической теории цепей и вспомним, как функционирует конденсатор. Он имеет два проводника, или пластины, разделенные диэлектриком. Многие думают, что конденсаторы – это отдельные элементы электронных схем, но в действительности мир заполнен конденсаторами, присутствия которых мы обычно просто не замечаем. Вот пример. Предположим, что вы стоите на ковре, покрывающем бетонный пол прямо под горящим светильником с напряжением 220 В. Хотя вы этого и не ощущаете, но ваше тело проводит очень небольшой (порядка микроампера) переменный ток, так как оно является частью цепи, состоящей из двух последовательно включенных конденсаторов. Двумя пластинами первого конденсатора являются нить накала в электролампочке и ваше тело. Диэлектриком – воздух (и, возможно, ваша шляпа) между ними. Пластинами второго конденсатора являются ваше тело и бетонный пол (он достаточно хороший проводник).

Диэлектрик второго конденсатора – это ковер плюс ваши ботинки и носки. Поскольку бетонный пол хорошо заземлен, как и нулевой провод питающей сети, к цепи из двух этих последовательных конденсаторов приложено напряжение в 220 В.

А где же здесь индикатор напряжения?

Понимание того, как напряжение сети делится между двумя последовательными конденсаторами, имеет решающее значение для выяснения, как работает емкостной индикатор.

Вернемся к теории электрических цепей. В последовательной цепи напряжение будет распределяться по величине сопротивления (закон Ома). У конденсатора, чем меньше его емкость, тем больше так называемое емкостное сопротивление переменному току. Таким образом, когда два конденсатора соединены последовательно, наибольшая доля приложенного к ним напряжения будет падать на меньшем приборе.

В приведенном выше примере только несколько вольт находится между ногами и полом (на большой емкости), а остальная часть из 220 В приложена между вашей головой и нитью накала лампочки (к меньшей емкости). Теперь, если вы держите большой палец на контактной площадке на торце рукоятки емкостного индикатора и прикасаетесь им к оголенному участку провода, питающего светильник, то вместо малой емкости в цепь протекания емкостного тока оказывается включенной чувствительная к малым токам схема индикатора напряжения. Ток этот, конечно, возрастает, но высокоомный резистор внутри индикатора ограничивает его до неопасной величины. В результате протекания тока в индикаторе светится неоновая лампа или светодиод либо звучит зуммер.

Традиционный емкостный индикатор

Индикаторы напряжения сети в виде отвертки, показывающие, на какой контактный штырек электророзетки выведена фаза, а на какой – нуль, появились еще в 60-х годах прошлого века. Их электросхема включает последовательно соединенные металлическое щуп-жало, высокоомный резистор в диапазоне сопротивлений от 0,47 до 1 МОм с малой собственной емкостью между его выводами (например, типа МЛТ-1,0, ВС-0,5, МЛТ-2,0), неоновую лампочку и контактную площадку на торце рукоятки. При касании жалом отвертки «фазного» проводника и замыкании цепи емкостного тока через контактную площадку и тело пользователя неоновая лампочка светится, что является признаком напряжения в рабочем диапазоне индикатора от 90 до 380 В (иногда – от 70 до 1000 В) при частоте тока 50 Гц.

Почему именно неоновая лампочка?

Можно ли ее заменить на другой индикатор? Долгое время считалось, что нет. Действительно, при емкости человеческого тела порядка сотен пФ и напряжении U = 220 В максимальный емкостной ток частотой f = 50 Гц через него на «землю» составляет U/(1/ωC) = U2πfC = 220 х 6,28 х 50 х n100 пФ = n7 мкА. А чтобы засветился светодиод, через него должен пройти ток порядка миллиампера. Тем не менее, были найдены особые схемные решения, позволившие создать индикатор напряжения на светодиодах, пьезокерамических зуммерах и других элементах индикации.

Решение состояло в изменении самого режима свечения с непрерывного на импульсный. Если попробовать оценить мощность, потребляемую неоновой лампой, то при напряжении 100 В и емкостном токе 20 мкА она составит 100 х 20 мкА = 2 мВт. Если подводить такую мощность к светодиоду в течение интервала времени, например, 10 мс, а не целую секунду, то он на этом интервале вполне хорошо засветится. Ведь при напряжении 100 В ток через него составит 0,002 Вт х 100/100 В = 0,002 А = 2 мА.

Если обеспечить накопление энергии в некоторой схеме (например, в релаксационном генераторе) в течение долей секунды, а затем – резкий ее сброс на светодиод за 10 мс, то последний будет периодически ярко вспыхивать. Получится светодиодный индикатор напряжения без встроенной батарейки.

Каким путем пошли в Китае?

Китайские разработчики решили, что раз светодиоду для непрерывного свечения требуется постоянный ток порядка нескольких миллиампер, то нужно встроить в индикатор пальчиковую батарейку (или две). При этом ток через светодиод открывает простейший транзисторный ключ, управляемый емкостным током через тело пользователя.

Упростилась ли схема? В общем-то, да, но она стала чрезвычайно чувствительной к разного рода наводкам. Поэтому надежность показаний таких индикаторов под вопросом.

Индикатор напряжения цифровой

Свечение неоновой лампочки или светодиода, конечно, надежный способ индикации наличия напряжения, но уж слишком малоинформативный, если цепь имеет несколько уровней напряжения. В этом случае на помощь приходит бурно развившаяся в последние десятилетия измерительная электроника.

Самым простым способом придать индикатору большую информативность является введение в его схему нескольких компараторов напряжения, которые срабатывают при разных его уровнях. Выход каждого из компараторов управляет своим элементом индикации на корпусе прибора.

Настоящий же индикатор напряжения цифровой получается, если измеряемое напряжение оцифровывается на встроенном АЦП, а затем через специальную схему подается на семисегментные элементы индикации, способные отобразить цифры от 0 до 9, или на малогабаритный матричный цифровой индикатор. По такой схеме строятся дорогостоящие профессиональные индикаторы напряжения.

Устройства индикации со светодиодами — Club155.ru

Благодаря таким своим свойствам как: низкое энергопотребление, малые габариты и простота необходимых для работы вспомогательных цепей, светодиоды (имеются ввиду светодиоды видимого диапазона длин волн) получили очень широкое распространение в радиоэлектронной аппаратуре самого разного назначения. Используются они в первую очередь как универсальные устройства индикации режимов работы или устройства аварийной индикации. Реже (обычно только в радиолюбительской практике) встречаются светодиодные автоматы световых эффектов и светодиодные информационные панели (табло). Для нормального функционирования любого светодиода достаточно обеспечить протекание через него в прямом направлении тока не превышающего максимально допустимый для применяемого прибора. Если величина этого тока не будет слишком низкой, светодиод будет светиться. Для управления состоянием светодиода необходимо обеспечить регулировку (коммутацию) в цепи протекания тока. Это можно сделать с помощью типовых последовательных или параллельных схем коммутации (на транзисторах, диодах и т.п.). Примеры таких схем приведены на рис. 3.7-1, 3.7-2.   Рис. 3.7-1. Способы управления состоянием светодиода с помощью транзисторных ключей   Рис. 3.7-2. Способы управления состоянием светодиода от цифровых микросхем ТТЛ   Примером применения светодиодов в цепях сигнализации могут служить следующие две простые схемы индикаторов сетевого напряжения (рис. 3.7-3, 3.7-4). Схема на рис. 3.7-3 предназначена для индикации наличия в бытовой сети переменного напряжения. Ранее в подобных устройствах обычно использовались малогабаритные неоновые лампочки. Но светодиоды в этом отношении гораздо более практичны и технологичны. В данной схеме ток через светодиод проходит только во время одной полуволны входного переменного напряжения (во время второй полуволны светодиод шунтируется работающим в прямом направлении стабилитроном). Этого оказывается достаточно для нормального восприятия человеческим глазом света от светодиода как непрерывного излучения. Напряжение стабилизации стабилитрона выбирается несколько большим, чем прямое падение напряжения на используемом светодиоде. Емкость конденсатора \(C1\) зависит от требуемого прямого тока через светодиод.   Рис. 3.7-3. Индикатор наличия сетевого напряжения   На трех светодиодах выполнено устройство, информирующее об отклонениях сетевого напряжения от номинального значения (рис. 3.7-4). Здесь также свечение светодиодов происходит только во время одного полупериода входного напряжения. Коммутация светодиодов осуществляется через включенные последовательно с ними динисторы. Светодиод \(HL1\) горит всегда, когда сетевое напряжение присутствует, два пороговых устройства на динисторах и делителях напряжения на резисторах обеспечивают включение двух других светодиодов только при достижении входным напряжением установленного порога срабатывания. Если их отрегулировать так, чтобы при нормальном напряжении в сети горели светодиоды \(HL1\), \(HL2\), то при повышенном напряжении будет загораться и светодиод \(HL3\), а при понижении напряжения в сети будет гаснуть светодиод \(HL2\). Входной ограничитель напряжения на \(VD1\), \(VD2\) предотвращает выход устройства из строя при значительном превышении нормального значения напряжения в сети.   Рис. 3.7-4. Индикатор уровня сетевого напряжения   Схема на рис. 3.7-5 предназначена для сигнализации о перегорании предохранителя. Если предохранитель \(FU1\) цел, падение напряжения на нем очень мало, и светодиод не светится. При перегорании предохранителя напряжение питания через незначительное сопротивление нагрузки прикладывается к цепи индикатора, и светодиод загорается. Резистор \(R1\) выбирается из условия, что через светодиод будет протекать требуемый ток. Не все виды нагрузок могут подойти для данной схемы.   Рис. 3.7-5. Светодиодный индикатор перегорания предохранителя   Устройство индикации перегрузки стабилизатора напряжения представлено на рис. 3.7‑6. В нормальном режиме работы стабилизатора напряжение на базе транзистора \(VT1\) стабилизировано стабилитроном \(VD1\) и примерно на 1 В больше, чем на эмиттере, поэтому транзистор закрыт и горит сигнальный светодиод \(HL1\). При перегрузке стабилизатора выходное напряжение уменьшается, стабилитрон выходит из режима стабилизации и напряжение на базе \(VT1\) уменьшается. Поэтому транзистор открывается. Поскольку прямое напряжение на включенном светодиоде \(HL1\) больше, чем на \(HL2\) и транзисторе, в момент открывания транзистора светодиод \(HL1\) гаснет, а \( HL2\) — включается. Прямое напряжение на зеленом светодиоде \(HL1\) приблизительно на 0,5 В больше, чем на красном светодиоде \(HL2\), поэтому максимальное напряжение насыщения коллектор-эмиттер транзистора \(VT1\) должно быть меньше 0,5 В. Резистор R1 ограничивает ток через светодиоды, а резистор \(R2\) определяет ток через стабилитрон \(VD1\).   Рис. 3.7-6. Индикатор состояния стабилизатора   Схема простого пробника, позволяющего определять характер (постоянное или переменное) и полярность напряжения в диапазоне 3…30 В для постоянного и 2,1…21 В для действующего значения переменного напряжения приведена на рис. 3.7-7. Основу пробника составляет стабилизатор тока на двух полевых транзисторах, нагруженный на встречно-параллельно включенные светодиоды. Если на клемму \(XS1\) подается положительный потенциал, а на \(XS2\) — отрицательный, то загорается светодиод HL2, если наоборот — светодиод \(HL1\). Когда на входе переменное напряжение, зажигаются оба светодиода. Если ни один из светодиодов не горит, это означает, что входное напряжение менее 2 В. Потребляемый устройством ток не превышает 6 мА.   Рис. 3.7-7. Простой пробник-индикатор характера и полярности напряжения   На рис. 3.7-8 дана схема еще одного простого пробника со светодиодной индикацией. Он используется для проверки логического уровня в цифровых цепях, построенных на микросхемах ТТЛ. В исходном состоянии, когда к клемме \(XS1\) ничего не подключено, светодиод \(HL1\) светится слабо. Его режим задается установкой соответствующего напряжения смещения на базе транзистора \(VT1\). Если на вход будет подано напряжение низкого уровня, транзистор закроется, и светодиод погаснет. При наличии на входе напряжения высокого уровня транзистор открывается, яркость свечения светодиода становится максимальной (ток ограничен резистором \(R3\)). При проверке импульсных сигналов яркость HL1 возрастает, если в последовательности сигналов преобладает напряжение высокого уровня, и убывает, если преобладает напряжение низкого уровня. Питание пробника можно осуществлять как от источника питания проверяемого устройства, так и от отдельного источника питания.   Рис. 3.7-8. Пробник-индикатор логического уровня ТТЛ   Более совершенный пробник (рис. 3.7-9) содержит два светодиода и позволяет не только оценивать логические уровни, но и проверять наличие импульсов, оценивать их скважность и определять промежуточное состояние между напряжениями высокого и низкого уровней. Пробник состоит из усилителя на транзисторе \(VT1\), повышающего его входное сопротивление, и двух ключей на транзисторах \(VT2\), \(VT3\). Первый ключ управляет светодиодом \(HL1\), имеющим зеленый цвет свечения, второй — светодиодом \(HL2\), имеющим красный цвет свечения. При входном напряжении 0,4…2,4 В (промежуточное состояние) транзистор \(VT2\) открыт, светодиод \(HL1\) выключен. В то же время закрыт и транзистор \(VT3\), поскольку падение напряжения на резисторе \(R3\) недостаточно для полного открывания диода \(VD1\) и создания требуемого смещения на базе транзистора. Поэтому \(HL2\) тоже не светится. Когда входное напряжение становится меньше 0,4 В, транзистор \(VT2\) закрывается, загорается светодиод \(HL1\), индицируя наличие логического нуля. При напряжении на входе более 2,4 В открывается транзистор \(VT3\), включается светодиод \(HL2\), индицируя наличие логической единицы. Если на вход пробника подано импульсное напряжение, скважность импульсов можно оценить по яркости свечения того или иного светодиода.   Рис. 3.7-9. Улучшенный вариант пробника-индикатора логического уровня ТТЛ   Еще один вариант пробника представлен на рис. 3.7-10. Если клемма \(XS1\) никуда не подсоединена, все транзисторы закрыты, светодиоды \(HL1\) и \(HL2\) не работают. На эмиттер транзистора \(VT2\) с делителя \(R2-R4\) поступает напряжение около 1,8 В, на базу \(VT1\) — около 1,2 В. Если на вход пробника подать напряжение выше 2,5 В, напряжение смещения база-эмиттер транзистора \(VT2\) превысит 0,7 В, он откроется и своим коллекторным током откроет транзистор \(VT3\). Светодиод \(HL1\) включится, индицируя состояние логической единицы. Ток коллектора \(VT2\), примерно равный току его эмиттера, ограничивается резисторами \(R3\) и \(R4\). При превышении напряжением на входе уровня 4,6 В (что возможно при проверке выходов схем с открытым коллектором) транзистор \(VT2\) входит в режим насыщения, и если не ограничить ток базы \(VT2\) резистором \(R1\), транзистор \(VT3\) закроется и светодиод \(HL1\) выключится. При уменьшении напряжения на входе ниже 0,5 В открывается транзистор \(VT1\), его коллекторный ток открывает транзистор \(VT4\), включается \(HL2\), индицируя состояние логического нуля. С помощью резистора \(R6\) регулируется яркость свечения светодиодов. Подбором резисторов \(R2\) и \(R4\) можно установить необходимые пороги включения светодиодов.   Рис. 3.7-10. Пробник-индикатор логического уровня на четырех транзисторах   Для индикации точной настройки в радиоприемниках часто применяются простые устройства, содержащие один, а иногда и несколько, светодиодов разного цвета свечения. Схема экономичного светодиодного индикатор настройки для приемника с питанием от батареек приведена на рис. 3.7-11. Ток потребления устройства не превышает 0,6 мА в отсутствие сигнала, а при точной настройке составляет 1 мА. Высокая экономичность достигается за счет питания светодиода импульсным напряжением (т.е. светодиод не светится непрерывно, а часто мигает, однако из-за инерционности зрения такое мерцание не заметно на глаз). Генератор импульсов выполнен на однопереходном транзисторе \(VT3\). Генератор вырабатывает импульсы длительностью около 20 мс, следующие с частотой 15 Гц. Эти импульсы управляют работой ключа на транзисторе \(DA1.2\) (один из транзисторов микросборки \(DA1\)). Однако в отсутствие сигнала светодиод не включается, так как при этом сопротивление участка эмиттер-коллектор транзистора \(VT2\) велико. При точной настройке транзистор \(VT1\), а за ним и \(DA1.1\) и \(VT2\) откроются настолько, что в моменты, когда открыт транзистор \(DA1.2\), будет загораться светодиод \(HL1\). Чтобы уменьшить потребляемый ток, эмиттерная цепь транзистора \(DA1.1\) подключена к коллектору транзистора \(DA1.2\), благодаря чему последние два каскада (\(DA1.2\), \(VT2\)) также работают в ключевом режиме. При необходимости подбором резистора \(R4\) можно добиться слабого начального свечения светодиода \(HL1\). В этом случае он выполняет и функцию индикатора включения приемника.   Рис. 3.7-11. Экономичный светодиодный индикатор настройки   Экономичные светодиодные индикаторы могут понадобиться не только в радиоприемниках с батарейным питанием, но и во множестве других носимых устройств. На рис. 3.7‑12, 3.7‑13, 3.7‑14 приведено несколько схем таких индикаторов. Все они работают по уже описанному импульсному принципу и по сути представляют собой экономичные генераторы импульсов, нагруженные на светодиод. Частота генерации в таких схемах выбирается достаточно низкой, фактически на границе зрительного восприятия, когда мигания светодиода начинают отчетливо восприниматься человеческим глазом.   Рис. 3.7-12. Экономичный светодиодный индикатор на однопереходном транзисторе   Рис. 3.7-13. Экономичный светодиодный индикатор на однопереходном и биполярном транзисторах   Рис. 3.7-14. Экономичный светодиодный индикатор на двух биполярных транзисторах   В УКВ ЧМ приемниках для индикации настройки можно применять три светодиода. Для управления таким индикатором используется сигнал с выхода ЧМ детектора, в котором постоянная составляющая положительна при незначительной расстройке в одну сторону от частоты станции и отрицательна при незначительной расстройке в другую сторону. На рис. 3.7-15 приведена схема простого индикатора настройки, работающего по описанному принципу. Если напряжение на входе индикатора близко к нулю, то все транзисторы закрыты и светодиоды \(HL1\) и \(HL2\) не излучают, а через \(HL3\) при этом протекает ток, определяемый напряжением питания и сопротивлением резисторов \(R4\) и \(R5\). При указанных на схеме номиналах он примерно равен 20 мА. Как только на входе индикатора появляется напряжение, превышающее 0,5 В, транзистор \(VT1\) открывается и включается светодиод \(HL1\). Одновременно открывается транзистор \(VT3\), он шунтирует светодиод \(HL3\), и тот гаснет. Если напряжение на входе отрицательное, но по абсолютному значению больше 0,5 В, то включается светодиод \(HL2\), а \(HL3\) выключается.   Рис. 3.7-15. Индикатор настройки для УКВ-ЧМ приемника на трех светодиодах   Схема еще одного варианта простого индикатора точной настройки для УКВ ЧМ приемника представлена на рис. 3.7-16.   Рис. 3.7-16. Индикатор настройки для УКВ ЧМ приемника (вариант 2)   В магнитофонах, низкочастотных усилителях, эквалайзерах и т.п. находят применение светодиодные индикаторы уровня сигнала. Число индицируемых такими индикаторами уровней может варьироваться от одного-двух (т.е. контроль типа “сигнал есть – сигнала нет”) до нескольких десятков. Схема двухуровнего двухканального индикатора уровня сигнала приведена на рис. 3.7‑17. Каждая из ячеек \(A1\), \(A2\) выполнена на двух транзисторах разной структуры. При отсутствии сигнала на входе оба транзистора ячеек закрыты, поэтому светодиоды \(HL1\), \(HL2\) не горят. В таком состоянии устройство находится до тех пор, пока амплитуда положительной полуволны контролируемого сигнала не превысит примерно на 0,6 В постоянное напряжение на эмиттере транзистора \(VT1\) в ячейке \(A1\), заданное делителем \(R2\), \(R3\). Как только это произойдет, транзистор \(VT1\) начнет открываться, в цепи коллектора появится ток, а поскольку он в то же время является и током эмиттерного перехода транзистора \(VT2\), транзистор \(VT2\) тоже начнет открываться. Возрастающее падение напряжения на резисторе \(R6\) и светодиоде \(HL1\) приведет к увеличению тока базы транзистора \(VT1\), и он откроется еще больше. В результате очень скоро оба транзистора окажутся полностью открыты и светодиод \(HL1\) включится. При дальнейшем росте амплитуды входного сигнала аналогичный процесс протекает в ячейке \(A2\), после чего загорается светодиод \(HL2\). С уменьшением уровня сигнала ниже установленных порогов срабатывания ячейки возвращаются в исходное состояние, светодиоды гаснут (сначала \(HL2\), затем \(HL1\)). Гистерезис не превышает 0,1 В. При указанных в схеме значениях сопротивлений, ячейка \(A1\) срабатывает при амплитуде входного сигнала примерно 1,4 В, ячейка \(A2\) — 2 В.   Рис. 3.7-17. Двухканальный индикатор уровня сигнала   Многоканальный индикатор уровня на логических элементах представлен на рис. 3.7‑18. Такой индикатор можно применять, например, в усилителе НЧ (организовав из ряда светодиодов индикатора световую шкалу). Диапазон входного напряжения этого устройства может колебаться от 0,3 до 20 В. Для управления каждым светодиодом используется \(RS\)-триггер, собранный на элементах 2И‑НЕ. Пороги срабатывания этих триггеров задаются резисторами \(R2\), \(R4-R16\). На линию “сброс” периодически должен подаваться импульс гашения светодиодов (разумным будет подавать такой импульс с периодичностью 0,2…0,5 с).   Рис. 3.7-18. Многоканальный индикатор уровня НЧ сигнала на \(RS\)-триггерах   Приведенные выше схемы индикаторов уровня обеспечивали резкое срабатывание каждого канала индикации (т.е. светодиод в них либо светится с заданным режимом яркости, либо погашен). В шкальных индикаторах (линия последовательно срабатывающих светодиодов) такой режим работы совсем не обязателен. Поэтому для этих устройств могут использоваться более простые схемы, в которых управление светодиодами осуществляется не отдельно по каждому каналу, а совместно. Последовательное включение ряда светодиодов при увеличении уровня входного сигнала достигается за счет последовательного включения делителей напряжения (на резисторах или других элементах). В таких схемах происходит постепенное увеличение яркости свечения светодиодов при нарастании уровня входного сигнала. При этом для каждого светодиода устанавливается свой токовый режим, такой, что свечение указанного светодиода визуально наблюдается только при достижении входным сигналом соответствующего уровня (при дальнейшем увеличении уровня входного сигнала светодиод горит все более ярко, но до определенного предела). Простейший вариант индикатора, работающего по описанному принципу приведен на рис. 3.7-19.   Рис. 3.7-19. Простой индикатор уровня сигнала НЧ   При необходимости увеличения количества уровней индикации и повышения линейности индикатора схема включения светодиодов должна быть несколько изменена. Подойдет, например, индикатор по схеме рис. 3.7-20. В нем, кроме прочего, имеется и достаточно чувствительный входной усилитель, обеспечивающий работу как от источника постоянного напряжения, так и от сигнала звуковой частоты (при этом индикатор управляется только положительными полуволнами входного переменного напряжения).   Рис. 3.7-20. Линейный индикатор уровня со светодиодной шкалой     < Предыдущая   Следующая >

Три схемы индикаторов бортовой сети автомобиля

Добавил: Chip,Дата: 19 мая 2016

Далеко не во всех автомобилях установлен контроль за напряжением бортовой сети. Раньше в отечественных автомобилях  стояла обычная лампочка в щитке, которая сигнализировала о зарядке АКБ. Это, конечно мало информации. Было бы не лишним установить дополнительный цифровой вольтметр или хотя бы индикатор из нескольких разноцветных светодиодов, показывающий основные пороги допустимых напряжений. Ниже приведены три простые схемы светодиодных индикаторов напряжения авто.

Индикатор напряжения на LM393

Рабочим напряжением бортовой сети автомобиля с 12 вольтовым аккумулятором считают диапазон значений от 11,7В до 14В.

При выходе за пределы этого диапазона могут быть нехорошие последствия, так как при падении напряжения ниже 11,7 В произойдет резкий разряд аккумулятора, а при превышении свыше 14 В начнется его перезаряд.

Для контроля бортовой сети автомобиля предлагаю собрать простой индикатор состоящий из двух компараторов выполненных на одной микросхеме LM393 и трех светодиодов.

Текущее напряжение, снимается с делителя напряжения, построенного на сопротивлениях R2, R3, R4 и сравнивается с опорным, на стабилитроне VD1). Нормальное напряжение — горит зеленый светодиод, больше 14В — красный и желтый светодиод загорается если напряжение опустится ниже 11,7В

Индикатор напряжения на К1003ПП1

Устройство позволяет контролировать напряжение бортовой сети в четырех интервалах.

1. При напряжении батареи ниже 11 вольт светится красный светодиод- VD1,
2. при нормально заряженном аккумуляторе от 11,1 до 13,2 вольт светится зеленый светодиод VD2,
3. в интервале от 13,4 до 14,4 вольт светится желтый светодиод — VD3,
4. при перенапряжении более 14,6 вольта загорится красный светодиод VD4.

Регулировка схемы состоит в подстройке переменным резистором 10К диапазона нормально заряженного аккумулятора (12-13,8 В). Фототранзистор управляет яркость свечения светодиодов в зависимости от уровня внешнего освещения. Можно его и совсем исключить, тогда яркость будет максимальна.

Многоуровневый индикатор напряжения на К1401УД2А

Это схема также используется для контроля за состоянием бортовой сети и позволяет продлить срок эксплуатации аккумулятора, не допуская ее разряд более чем на половину. Данный индикатор с очень высокой точностью контролирует уровень напряжения батареи и информирует водителя о ее состоянии.

Схема устройства выполнена всего на одной отечественной микросборке К1401УД2А и состоит из четырех компараторов на операционных усилителях, которые при помощи светодиодов HL1…HL4 сообщают водителю о текущем уровне напряжения в одном из интервалов. По одномоментному горению сразу двух индикаторов (или их «перемаргиванию») можно точно вычислить момент нахождения напряжения аккумуляторной батареи на границе между интервалами.

Если ни один из светодиодов не горит, то это говорит только о том, что напряжение аккумулятора ниже 11,7В. Свечение HL1 подсказывает водителю о проблемах в работе регулятор напряжения — генератор — так при работающем двигателе генератор должен постоянно заряжать аккумулятор, но напряжение со стабилизатора не должно быть выше 14,8 В. Если же горит светодиод HL4, это говорит о том, что батарея разряжена более чем на 50% и ее нужно подзарядить.

В конструкции используются емкости С1 типа К10-17, С2, С3 типа К73-9 на 250 В, подстроечное малогабаритное сопротивление R5 типа СП3-19а, остальные сопротивления С2-23 (или аналогичные малогабаритные).

Дроссель Т1 построен на кольцевом сердечнике типоразмером К 10 х 6 х 3 из феррита марки 2000 НМ 1. Обмотки имеют по 30 витков провода типа ПЭЛШО-0,12. Дроссель при правильном включении фаз обмоток защищает устройство от пульсации и помех в бортовой сети автомобиля при включенном двигателе.

При установке предлагаемых индикаторов в автомобиле необходимо обратить внимание на то, чтобы его соответствующие элементы были тщательно изолированы от кузова автомобиля. Минусовая клемма должна быть изолирована от кузова, а плюсовая — от замка зажигания. В этом случае указатель напряжения будет регистрировать напряжение аккумулятора только во время движения автомобиля.

Держите напряжение бортовой сети своего автомобиля всегда под контролем!

 

ПОДЕЛИТЕСЬ С ДРУЗЬЯМИ

П О П У Л Я Р Н О Е:

• Простая телевизионная антенна своими руками

Телевизионная антенна «баночного типа»

Простую телевизионную антенну можно сделать всего за несколько минут из доступных предметов.

Нам потребуются: обычный экранированный телевизионный кабель (волновое сопротивление 75 Ом), две пустые металлические банки от газировки (с сохраненными ушками) и ве­шалка-плечики. Подробнее…

• Самодельный сварочный аппарат

Сварочный аппарат из телевизионных трансформаторов своими руками

Давно уже не используются старые ламповые телевизоры. Мощные силовые трансформаторы, используемые в них могут пригодиться для изготовления блоков питания, зарядного, пускового устройств или соединив несколько трансформаторов можно даже собрать небольшой сварочный аппарат!

Подробнее…

• Электрохимическая защита кузова от коррозии. Андрей Космос

Как защитить кузов своего автомобиля от коррозии не переплачивая автомеханику.

Так как я заядлый автомобилист, меня интересует все что связанно с машинами. Перед каждым авто владельцем стоит задача защиты кузова автомобиля от коррозии. О таком оригинальном способе я читал и раньше, еще в начале прошлого века его использовали при защите корпусов кораблей. Но с коммерческим применением такой чудо технологии я столкнулся впервые. Читая рекламу в газетах я наткнулся на рекламу «Электрохимическая защита кузова автомобиля от коррозии», прочитав краткую статью я решил узнать поподробней в самом автосервисе. Подробнее…

Популярность: 9 183 просм.

Трёхуровневый индикатор напряжения на светодиодах схема |

Трёхуровневый индикатор напряжения на светодиодах схема – название весьма пугающее не опытного радиолюбителя, и тем не менее «не так страшен чёрт как его рисуют». О том, как можно быстро и просто собрать элементарный индикатор напряжения вы сможете узнать, прочитав нашу статью.

Светодиодный индикатор:

Следует отметить что это весьма распространённый тип индикаторов, который присутствует пожалуй в каждом элементарном устройстве типа зарядного устройства для мобильного телефона или аккумуляторных батареек и т. д.

 Трёхуровневый индикатор напряжения на светодиодах:

Для начинающего радиолюбителя будет весьма полезна и познавательна элементарная схему очень простого и миниатюрного  индикатора уровня напряжения на резисторах и светодиодах рисунок №1.

Рисунок №1 – Схема трёхуровневый индикатор напряжения на светодиодах

VD1, VD2, VD3 – Любые светодиоды (любого цвета и номинала)

R1, R2, R3, – Подстрочные резисторы выбираемые в зависимости от параметров используемых светодиодов (около 2 КОм)

Слово «трёхуровневый» говорит о том, что вы можете отследить три уровня понижения или повышения напряжения (зарядка или разрядка). На пример взять три светодиода зелёный, желтый, красный и включить их таким образом, что бы они показывали соответствующие уровни напряжения при шаге измерения примерно 2В.

Сами же уровни для каждого светодиода вы выбираете путём подстройки резисторов R1 для VD1, R2 для VD2, R3 для VD3.

Не нужно увеличивать количество светодиодов, так как это приводит к повышению тока на первом из них что не всегда приемлемо.

Данное схемотехническое решение рекомендовано применять там,  где использование вольтметра неоправданно.

P.S.: Я постарался наглядно показать и описать не хитрые советы. Надеюсь, что хоть что-то вам пригодятся. Но это далеко не всё что возможно выдумать, так что дерзайте, и штудируйте сайт https://bip-mip.com/

Цифровой индикатор напряжения и тока со схемой подключения АКБ

Представляем полу-самодельный универсальный А/В-метр на базе готовых компонентов (модулей), которые имеются в продаже, и корпуса напечатанного на 3д принтере специально под этот измеритель. Это цифровой индикатор напряжения и тока, которым можно измерять внешние уровни I/V. Он сделан отдельно, чтоб каждый раз не покупать подобные блоки на Али и не тратить лишних денег. А конкретно в этом случае он служит для контроля состояния Li-Ion аккумулятора.

Схема подключения индикатора к батарее

Тем кто занимаются электрическими девайсами (промышленными и самодельными), устройствами с батарейным питанием, им точно понадобился удобный индикатор для считывания параметров между например батареей и контроллером, а также зарядным устройством и батареями, поэтому и решено было сделать такой прибор.

Для создания индикатора использовались:

• Индикатор напряжения и тока цифровой 100 В, 10 А.
• Аккумуляторная батарея литиевая на 500 мА/ч.
• Зарядное устройство TP4056 с защитой от разрядки.
• Кнопка и разъемы XT60

Перед тем, как приступить к измерениям, индикатор должен быть откалиброван с помощью потенциометров, отмеченных желтым кругом: IR — ток, UR — напряжение.

Конечно такой измеритель может поставляться из того же источника, что и тестируемый. Но не всегда его напряжение составляет необходимые 5-30 вольт, так что лучше сделать отдельное независимое питание.

Индикатор сети 220 вольт

Это самый простой и самый надежный индикатор сети который мне приходилось делать.

Раньше, чтобы вставить индикатор сети 220 в какой-либо прибор надо было мотать отдельную катушку на трансформатор или сооружать целую схему из диодов и конденсаторов, пока мне не попалась эта супер простая схема. На фото видно, что светодиод включён в розетку через резистор — краткость сестра таланта 🙂

Индикаторы сети часто используют для подсветки комнатных выключателей освещения в темное время суток. В качестве индикатора использовали неоновую лампу и резистор, эти лампы громоздки и к тому же мигают и иногда перегорают. Теперь вместо неоновых ламп можно использовать светодиод один или несколько. Я дома сделал подсветку выключателей с помощью четырёх светодиодов и одного резистора, все детали легко уместились по периметру крышки выключателя.

Схема устройства очень проста, полярность светодиода можно не учитывать. Постоянный резистор сопротивлением 100 кОм и мощностью не менее 0.5 Вт.

В своей схеме на фото я использовал резистор мощностью 2 Вт. потому, как он просто оказался под рукой. А вообще у меня есть целая гирлянда из 20 светодиодов и одного резистора 0.5 Вт. всё это работает от сети 220 в. и при этом резистор ни чуть не греется.

Написать комментарий

КОММЕНТАРИИ

• Наволочка для подушки в стиле пэтчворк (36×36 см)

  Yuseka 19.10.2011

• Модель автобуса из бумаги спроектировал Андрей Владимирович Романчук

  Дмитрий ДА 08.05.2009

• С таким разветвителем плеер можно слушать втроем 🙂

  Дмитрий ДА 17.03.2009