Индикатор уровня сетевого напряжения на светодиодах. Как сделать светодиодный индикатор напряжения своими руками: схемы и инструкция. Как быть с пульсациями
Индикатор сетевого напряжения индивидуального пользования просто необходим в домашних условиях для обеспечения надежной и безотказной работы бытовой радиоэлектронной аппаратуры, особенно в местах с постоянными колебаниями напряжения сети.
Индикатор напряжения сети
Ниже представлен вариант индикатора-измерителя сетевого напряжения с индицируемой величиной напряжения 200-400 вольт на 16 светодиодах из доступных радиоэлементов.
Светодиод-индикатор сетевого напряжения
При всем удобстве использования светодиода необходимо учитывать, что работать ему придется не с постоянным, а с переменным напряжением при высокой амплитуде, на которые он не рассчитан. То есть в при его использовании в подобных схемах необходимо предусмотреть защиту светодиода от этих неблагоприятных факторов.
Пробник
Этот пробник позволяет быстро проверить наличие постоянного или переменного напряжения от 5 до 300 вольт, в интервале от 5 до 60 вольт позволяет приблизительно измерить напряжение, точно установит характер контролируемого напряжения.
Светодиодный пробник-индикатор
Простейший пробник-индикатор из 5 светодиодов позволяет выявить характер и наличие напряжения, и примерное сопротивление.
На рисунке № 1 показана схема простого индикатора сетевого напряжения.
R1 ограничивает прямой ток через светодиод HL1. С1 используется в качестве балластного элемента, что позволило улучшить тепловой режим уст-ва индикации. При отрицательной полуволне сетевого напряжения стабилитрон VD1 работает как обычный диод, предохраняя светодиод от пробоя в обратным смещением. При положительной полуволне ток протекает через светодиод, так как стабилитрон при этом закрыт. Стабилитрон используется в схеме только при включении уст-ва в сеть, фиксируя напряжение на цепи HL1 R1, он ограничивает бросок тока через светодиод.
Напряжение стабилизации стабилитрона выбирается выше чем прямое падение напряжение на светодиоде. Емкость конденсатора С1 зависит от прямого тока светодиода.
На рисунке №2 показана схема улучшенного индикатора сетевого напряжения, этот индикатор может сигнализировать об отклонении напряжения сетевого напряжения от номинального значения. Главной особенностью схемы является свечение светодиода ри положительной полуволне сетевого напряжения, но лишь при определенной его амплитуде, равной порогу срабатывания, и погасание при снижении мгновенного значения напряжения до нуля. Это исключает явление гистерезиса и повышает точность индикации.
На входе индикатора находится ограничитель напряжения состоящий из диода VD1 и стабилитрона VD2. Светодиод HL1 индицирует о наличии сетевого напряжения. Цепи состоящие из делителей напряжения R2 R3 и R4 R5 пороговых устройств на динисторах VS1 VS2 и включенных последовательно с ними светодиодов, предназначены непосредственно для индикации отклонений сетевого напряжения. При помощи R3 устанавливается нижний порог срабатывания, когда сетевое напряжение ниже номинального на 5%, и R5 для верхнего порога, когда сетевое напряжение на 5% выше номинального.
Если сетевое напряжение в норме, горят светодиоды HL1 HL2. При понижении напряжения гаснет HL2, при повышении заживается HL3.
На рисунке №3 показана схема уст-ва сигнализирующего о перегорании предохранителя FU1. Если предохранитель цел, то падение напряжение на нем очень мало и светодиод не светится.
При перегорании предохранителя или отсутствии контакта в держателе предохранителя, напряжение Uпит через небольшое сопротивление нагрузки Rн прикладывается к цепи индикатора и светодиод HL1 загорается.
R1 выбирают из условия, что через HL1 будет протекать ток 5…10 мА. VD1 защищает светодиод от обратного напряжения и выпрямляет переменное. Стабилитрон VD2 предохраняет HL1 от перегрузки прямым током. Сопротивление R1 вычисляется по формуле:
Где UVD1, UHL1 - падение напряжения на элементах VD1 и HL1, IHL1 - рабочий ток светодиода.
Необходимо отметить, что при питании нагрузки переменным током в формулу вместо Uпит следует подставлять 0,5Uпит. Если напряжение не менее 27В и мощность нагрузки более 15Вт, сопротивление R1 можно определить по формуле:
Литература - Сто микросхем с индикаторами. Ю.А. Быстров, А.П. Гапунов, Г.М. Персианов (Массовая радиобиблиотека, выпуск 1134) 1990 год.
- Похожие статьи
Войти с помощью:
Случайные статьи
- 25.09.2014
Частотомер измеряет частоту входного сигнала в диапазоне 10 Гц…50МГц, со временем счета 0,1 и 1 с, отклонение частоты 10МГц(относительно зафиксированного значения), а так же осуществляет счет импульсов с отображением интервала счета (до99с). Входное сопротивление составляет 50…100 Ом на частоте 50МГц и увеличивается до нескольких кОм на НЧ диапазона. Основу частотомера …
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.
Такой индикатор очень долго лежал у меня на полке. Распаивать его не хотелось, поскольку я надеялся сделать из него что-нибудь оригинальное, а не просто получить трёхразрядный индикатор и два десятка ненужных перемычек...
И вот недавно, когда я делал сетевой удлинитель с индикатором наличия напряжения на синем светодиоде, мне на глаза попался этот индикатор. Синий светодиод был без сожаления убран, а в удлинитель вставлен индикатор, на котором светится число 230 зелёного цвета, означающее номинальное напряжение в сети. Я запитал индикатор от простейшего блока питания с гасящим конденсатором по схеме, изображённой на рис. 1.
Рис. 1. Схема питания индикатора
Примечание. Чтобы случайно не прикоснуться к деталям платы индикатора, находящимся под напряжением сети, щели между отверстием в корпусе удлинителя и индикатором необходимо закрыть накладкой из изоляционного материала. Для ограничения броска тока при включении последовательно с плавкой вставкой следует установить резистор сопротивлением 20...30 Ом и мощностью 0,25...0,5 Вт.
Но сначала индикатор нужно было подключить к источнику постоянного напряжения 5 В, предварительно установив перемычки так, чтобы зажглось число 230, и измерить мультиметром потребляемый ток. Его необходимо знать, чтобы правильно выбрать ёмкость гасящего конденсатора C1. Формулы для её расчёта можно найти, например, в статье C. Бирюкова "Расчёт сетевого источника питания с гасящим конденсатором" ("Радио", 1997, №5, с. 48-50). С достаточной точностью можно считать, что если ёмкость этого конденсатора равна 1 мкФ, а выпрямитель двухполупериодный (как в рассматриваемом случае), то этот ток будет около 60 мА. Из них 50 мА потечёт через индикатор HG1, а остаток возьмёт на себя стабилитрон VD2. При случайном отключении индикатора стабилитрон защитит от пробоя сглаживающий конденсатор C2, напряжение на котором не превысит 6 В. Если использовать индикатор с другим током, то ёмкость конденсатора C1 нужно изменить пропорционально току.
Плавкая вставка FU1 нужна на случай пробоя конденсатора C1. Перегорев, она предотвратит грозящее большими неприятностями повреждение подводящих сетевое напряжение проводов и элементов защищаемого устройства. Было решено испытать плавкие вставки на 0,16 А и 0,25 А. Для того чтобы точно определить, не перегорит ли вставка на 0,16 А от броска зарядного тока конденсатора С1 при первоначальном включении, было произведено около десятка медленных включений сетевой вилки в розетку и её выключений. Многие из них сопровождались искрением. Но вставка на 0,16 А выдержала это испытание. Понятно, что вставка на 0,25 А выдержит его тем более.
Резистор R1 предназначен для быстрой разрядки конденсатора C1 после отключения устройства от сети. Иначе можно получить электроудар, случайно прикоснувшись к контактам отключённой от розетки сетевой вилки.
Поскольку индикатор должен работать круглосуточно, чтобы обеспечить нужную надёжность, следует применить в качестве C1 импортный аналог плёночного конденсатора К73-17 с допустимым постоянным напряжением не менее 630 В (или переменным не менее ~275 В). К сожалению, отечественная промышленность не выпускает конденсаторы К73-17 на 630 В ёмкостью более 0,47 мкФ, поэтому, если подходящего импортного конденсатора нет, придётся соединить два таких конденсатора параллельно.
Можно пойти и по другому пути - использовать сетевое зарядное устройство для сотового телефона. Главное, чтобы его плата поместилась в корпус удлинителя. Это значительно повысит безопасность эксплуатации удлинителя. Но следует убедиться, что выходное напряжение зарядного устройства равно 5 В (все современные зарядные устройства с разъёмом micro USB этому требованию удовлетворяют).
Если же зарядное устройство предназначалось для телефона старой модели и его выходное напряжение более 5 В, последовательно с индикатором необходимо включить ограничительный резистор, подобрав его так, чтобы ток индикатора не превышал ранее измеренного значения.
Рис. 2. Схема включения индикатора с общими анодами
Рис. 3. Схема включения индикатора с общими катодами
Вместо платы с индикатором тактовой частоты от старого компьютера, если её найти не удалось, можно использовать любой светодиодный трёхразрядный семиэлементный индикатор, разряды которого имеют раздельные выводы элементов (общее число выводов таких индикаторов - 28). Индикатор с общими анодами разрядов включают по схеме, изображённой на рис. 2, а с общими катодами - на рис. 3. Конечно, можно применить и три одноразрядных индикатора или четырёхразрядный, не использовав в нём один разряд. Подбирая резисторы R2-R4, устанавливают желаемую яркость свечения цифр.
На рисунке № 1 показана схема простого индикатора сетевого напряжения.
R1 ограничивает прямой ток через светодиод HL1. С1 используется в качестве балластного элемента, что позволило улучшить тепловой режим уст-ва индикации. При отрицательной полуволне сетевого напряжения стабилитрон VD1 работает как обычный диод, предохраняя светодиод от пробоя в обратным смещением. При положительной полуволне ток протекает через светодиод, так как стабилитрон при этом закрыт. Стабилитрон используется в схеме только при включении уст-ва в сеть, фиксируя напряжение на цепи HL1 R1, он ограничивает бросок тока через светодиод.
Напряжение стабилизации стабилитрона выбирается выше чем прямое падение напряжение на светодиоде. Емкость конденсатора С1 зависит от прямого тока светодиода.
На рисунке №2 показана схема улучшенного индикатора сетевого напряжения, этот индикатор может сигнализировать об отклонении напряжения сетевого напряжения от номинального значения. Главной особенностью схемы является свечение светодиода ри положительной полуволне сетевого напряжения, но лишь при определенной его амплитуде, равной порогу срабатывания, и погасание при снижении мгновенного значения напряжения до нуля. Это исключает явление гистерезиса и повышает точность индикации.
На входе индикатора находится ограничитель напряжения состоящий из диода VD1 и стабилитрона VD2. Светодиод HL1 индицирует о наличии сетевого напряжения. Цепи состоящие из делителей напряжения R2 R3 и R4 R5 пороговых устройств на динисторах VS1 VS2 и включенных последовательно с ними светодиодов, предназначены непосредственно для индикации отклонений сетевого напряжения. При помощи R3 устанавливается нижний порог срабатывания, когда сетевое напряжение ниже номинального на 5%, и R5 для верхнего порога, когда сетевое напряжение на 5% выше номинального.
Если сетевое напряжение в норме, горят светодиоды HL1 HL2. При понижении напряжения гаснет HL2, при повышении заживается HL3.
На рисунке №3 показана схема уст-ва сигнализирующего о перегорании предохранителя FU1. Если предохранитель цел, то падение напряжение на нем очень мало и светодиод не светится.
При перегорании предохранителя или отсутствии контакта в держателе предохранителя, напряжение Uпит через небольшое сопротивление нагрузки Rн прикладывается к цепи индикатора и светодиод HL1 загорается.
R1 выбирают из условия, что через HL1 будет протекать ток 5…10 мА. VD1 защищает светодиод от обратного напряжения и выпрямляет переменное. Стабилитрон VD2 предохраняет HL1 от перегрузки прямым током. Сопротивление R1 вычисляется по формуле:
Где UVD1, UHL1 - падение напряжения на элементах VD1 и HL1, IHL1 - рабочий ток светодиода.
Необходимо отметить, что при питании нагрузки переменным током в формулу вместо Uпит следует подставлять 0,5Uпит. Если напряжение не менее 27В и мощность нагрузки более 15Вт, сопротивление R1 можно определить по формуле. По материалам сайта rcl-radio.ru .
