Индикаторы «фазы» на светодиодах

December 25, 2010 by admin Комментировать »

Пробники, используемые для индикации «фазы», нали­чия высокого напряжения, известны уже несколько десятиле­тий. Обычно в их состав входят последовательно включенные щуп-жало отвертки, ограничитель тока — резистор сопротив­лением 0,47… 1 МОм с малой емкостью между подводящими электродами (резисторы типа ВС-0,5, МЛТ-1,0, МЛТ-2,0), не­оновая лампа и сенсорная площадка. При однополярном под­ключении отвертки к токонесущему «фазовому» проводнику и касании пальцем сенсорной площадки неоновая лампа све­тится, сигнализируя о наличии напряжения. Напряжение, кото­рое можно контролировать подобным индикатором, составляет 90…380 В, реже от 70 до 1000 В при частоте 50 Гц.

Длительное время считалось, что заменить неоновую лам­пу другим элементом индикации невозможно. Действительно, емкостной ток, протекающий от источника переменного тока частотой 50 Гц и напряжением 100…400 В через цепь индика­ции и тело человека на «землю» при эквивалентной емкости тела человека около 300 пФ (экспериментальная оценка авто­ра), составляет 10…40 мкА, что на два порядка ниже величины тока, необходимого для свечения светодиодов. Тем не менее, применяя специальные схемные решения, можно использовать для индикации «фазы» светодиоды, пьезокерамические зумме­ры и другие излучатели [Рл 3/95-26, F 11/97-1313].

Оценим мощность, потребляемую неоновой лампой при ее непрерывном свечении: при напряжении на лампе типа МН-3, рав­ном 65 В, и токе 10…40 мкА подводимая мощность не превышает 0.5…2 мВт. Значение подводимой мощности оказывается доста­точным, чтобы светодиод мог светиться, однако напрямую обеспе­чить необходимую величину тока невозможно. Поэтому требуется использование своеобразных «трансформаторов времени»: во сколько раз уменьшается время непрерывного свечения свето­диода, во столько раз возрастает сила тока, протекающего через него. В результате получается не непрерывное свечение инди­катора, а импульсное, с сохранением величины подводимой мощ­ности. Для реализации такого «трансформатора времени» прекрасно подойдут релаксационные генераторы импульсов, работающие по принципу накопления и кратковременного сброса энергии: периодический заряд конденсатора от слаботочного источника тока до напряжения пробоя порогового элемента и по­следующий разряд на низкоомную нагрузку — светодиод. Раз­рядный ток при этом достаточен, чтобы вызвать яркую вспышку светодиода.

Таким образом, подобное устройство должно содержать накопительный конденсатор, имеющий малый ток утечки и рас­считанный на рабочее напряжение, превышающее напряжение пробоя порогового элемента, и сам пороговый элемент с малы­ми токами утечки при напряжении ниже пробойного и неболь­шим сопротивлением при пробое. Этим требованиям отвечают лавинные транзисторы и их аналоги. На рис. 34.1 — 34.3, 34.6 приведены схемы индикаторов «фазы», выполненные на основе релаксационных генераторов на лавинных транзисторах типа К101КТ1 структуры п-р-п (либо К162КТ1 структуры р-п-р). Тран­зисторы должны быть включены инверсно.

Рис. 34.12

В схемах могут быть применены светодиоды типов AJ1307, AJ1336 и другие индикаторы, которые желательно подобрать по максимальному свечению при минимальном токе. Особенно пригодны для этих целей так называемые сверхяркие светодио­ды зарубежного производства. Поскольку падение напряжения на элементах схем (исключая резистор R1) определяется напря­жением пробоя порогового элемента (8 В и более), в них могут быть использованы низковольтные кремниевые диоды и транзи­сторы с малыми обратными токами п-р переходов.

Индикаторы дают возможность проверять на токонесущих элементах наличие напряжения, превышающего 45…50 В (при частоте 50 Гц), в том числе индицировать различные наводки; позволяют оценивать качество заземления и возможность его использования; проверять наличие напряжений на трубах ото­пления и т.д. Эти устройства можно использовать и в цепях с повышенной частотой, например, для индикации напряжения в сети 400 Гц, хотя следует учитывать, что емкостной ток через тело человека возрастает при этом пропорционально частоте тока. Чувствительность индикаторов можно легко понизить включением высокоомных делителей напряжения, неинверсным включением лавинных транзисторов, подключением стабилитро­нов и их цепочек и другими методами.

Вместо отвертки к индикаторам может быть подключена внешняя антенна. В этом случае индикаторы «фазы» преобра­зуются в индикаторы переменного электрического поля. Они дистанционно, бесконтактно и без использования источников питания сигнализируют о наличии высокого напряжения. Верх­няя граничная частота работы таких индикаторов будет опреде­ляться частотными свойствами диодов выпрямителя и может достигать сотен МГц.

Оставить комментарий

микросхемы мощности Устройство импульсов питания пример приемника провода витков генератора выходе напряжение напряжения нагрузки радоэлектроника работы сигнал сигнала сигналов управления сопротивление усилитель усилителя усиления устройства схема теория транзистора транзисторов частоты