Индикатор изменения сетевого напряжения

April 28, 2012 by admin Комментировать »

Основной источник энергии в наших квартирах — это сеть переменного тока. Осветительные и бытовые приборы, компьютеры и телевизоры работают от сети. Надежное и правильное функционирование всех потребителей электроэнергии в наших квартирах зависит от качества сетевого напряжения.

В первую очередь влияние на работоспособность потребителей оказывает величина напряжения в сети. Она должна быть в определенных пределах. Допускаемое отклонение сетевого напряжения не должно превышать 10%. При повышенном напряжении в сети увеличивается мощность ламп накаливания и в момент включения она может сгореть, что неоднократно и наблюдается. При низком напряжении лампы горят тускло, СВЧ печь почти не работает, а для холодильника наступает тяжелая пора. Ведь при пониженном напряжении в сети мотор может перегреться и выйти из строя.

Определять величину напряжения в сети на глаз по лампам накаливания не всегда удобно, особенно днем. Но если сеть «садится», особенно часто это бывает в сельской местности, на даче или в периоды сильной нагрузки, то не помешает предупредительный сигнал об этом опасном явлении.

Неутомимо и постоянно наблюдать за напряжением в сети будет электронное устройство — индикатор понижения напряжения, а при опасном снижении он выдаст звуковой сигнал.

Несложное устройство содержит всего одну микросхему и несколько других деталей и может быть изготовлено даже начинающим радиолюбителем.

Рассмотрим схему индикатора понижения сетевого напряжения. Она приведена на рис. 3.25. Здесь можно выделить два основных узла: индикатор понижения напряжения и преобразователь сетевого напряжения — источник питания.

Напряжение сети преобразуется с помощью трансформатора в более низкое, пригодное для питания микросхемы, и в то же время осуществляется гальваническая развязка. После выпрямления и сглаживания пульсаций оно сохраняет нестабильность, присущую сетевому напряжению. Поэтому индикатор, получая питание от такого источника, следит за его величиной. При понижении сетевого напряжения и, соответственно, питающего напряжения срабатывает звуковой сигнал.

Рис. 3.25. Схема электрическая индикатора понижения сетевого напряжения

Основная часть устройства — индикатор понижения напряжения — выполнен на микросхеме КР1156ЕУ5 и напоминает устройство, описанное ранее. Поэтому кратко рассмотрим его функционирование.

Нестабильное напряжение источника питания компаратор микросхемы КР1156ЕУ5 на входе 5 сравнивает со стабильным напряжением внутреннего источника опорного напряжения. В зависимости от соотношения этих напряжений происходит управление работой других узлов микросхемы.

В том случае, когда напряжение источника питания в норме (потенциал вывода 5 превышает 1,25 В), компаратор переводит выходные транзисторы в непроводящее состояние. Зеленый светодиод постоянно светится за счет протекающего тока, задаваемого резистором R3.

При снижении напряжения в сети происходит переключение компаратора и начинает работать внутренний генератор. Выходные транзисторы поочередно переходят из открытого состояния в закрытое и периодически открывают транзистор VT1. В такт с этим начинает мигать зеленый сегмент двухцветного светодиода вследствие его шунтирования транзистором микросхемы. Одновременно транзистор VT1 также периодически шунтирует красный сегмент светодиода. Поэтому при понижении напряжения в сети ниже заданного предела двухцветный светодиод начинает мигать, причем вследствие определенной скважности выходного импульса красный сегмент светится дольше, чем зеленый. Таким образом, электронное устройство — индикатор понижения напряжения — постоянно следит за напряжением сети и при его снижении привлекает внимание световым сигналом.

Устройство дополнено еще и звуковой индикацией. Для этого в цепи предвыходного транзистора микросхемы (вывод 8) включен генератор звукового сигнала. За счет применения трехэлектродного пьезоизлучателя (от импортного телефона) происходит его самовозбуждение на звуковой частоте. При этом автоматически устанавливается резонансная частота, что приводит к повышению громкости звука. Поэтому при срабатывании такого индикатора вырабатывается не только визуальный сигнал (мигающий светодиод), но и звуковой (напоминающий звук «бип-бип»).

Дальнейшая подготовка заключается в подборе комплектующих радиоэлементов. Их перечень приведен в табл. 3.9.

Таблица 3.9. Перечень элементов для схемы индикатора понижения напряжения со световой и звуковой индикацией

Поз. обозн.

Тип

Допустимая замена

 

BF1

Пьезоизлучатель от имп. телефона

ЗП-11

 

Конденсаторы

 

С1

К50-35 100 мкФ 16 В

47 мкФ

 

С2

К50-35 470 мкФ 25 В

 

> Микросхема

 

DA1

КР1156ЕУ5

 

Поэ. обозн.

Тип

Допустимая замена

Резисторы С2-33 0,25 Вт 10 %

С1-4, имп., 5 %

R1

30 кОм

R2, R3. R5

2 кОм

R6

100 кОм

82 кОм — 120 кОм

R7

510 0м

R8

15 кОм

13к0м — 18к0м

R9

200 кОм

R10

2 кОм

Резистор СПЗ-386 0,125 Вт

R4

4,7 кОм

См. текст )

Трансформатор |

Т1 ! ГПК2 12×2

i

Диоды j

i VD1, VD2

[кД243А

ГкД243Б—Г

j Транзисторы

j VT1, VT2

КТ3102БМ—ЕМ

KT315P

Индикатор

HL1

КИПД18

АЛ307 (2 шт.) I

Сетевой индикатор собирают на печатной плате. Ее изготавливают по эскизу, показанному на рис. 3.26.

Проверенные детали устанавливают на плату, как показано на рис. 3.27. После этого необходимо тщательно проверить монтаж, правильность установки элементов и качество пайки.

Теперь можно подать питание и убедиться в правильном функционировании сетевого индикатора. Для этого достаточно

Рис. 3.26. Эскиз печатной платы сетевого индикатора напряжения

Рис. 3.27. Расположение элементов на плате индикатора

замкнуть (можно пинцетом) резистор R8. Наконец, требуется настроить порог срабатывания индикатора путем подбора сопротивлений делителя R6, R8.

Индикатор понижения сетевого напряжения можно превратить в устройство, реагирующее и на повышение напряжения в сети.

Расширение функций индикатора сетевого напряжения достигается доработкой схемы, которая заключается в том, что вводится дополнительный узел, реагирующий на повышенное напряжение в сети.

Узел контроля превышения напряжения представляет собой опорный элемент на основе стабилитрона с дополнительными транзисторами. Схема индикатора понижения и повышения сетевого напряжения показана на рис. 3.28. Здесь наглядно видно, что она отличается от предыдущей только частью, реагирующей на повышение напряжения.

Рис. 3.28. Схема электрическая индикатора сетевого напряжения

При номинальном напряжении в сети на стабилитрон попадает напряжение меньше напряжения стабилизации и поэтому он не проводит ток. Следовательно, закрыт транзистор VT3 и как следствие транзистор VT4. Закрытый транзистор VT4 не шунтирует цепь входа компаратора (IN) и дополнительный узел не влияет на работу устройства при пониженном напряжении сети.

Но при повышении сетевого напряжения происходит пробой стабилитрона и транзистор VT3 открывается. Увеличение его коллекторного тока приводит к открыванию транзистора VT4 и протеканию тока через его коллекторный переход. Вследствие этого происходит шунтирование входа компаратора и уменьшение напряжения на резисторе R8. При достижении порога срабатывания компаратора происходит включение звукового и светового сигналов. Ток открытого транзистора VT3 приводит к свечению светодиода HL2, что сигнализирует о повышенном напряжении в сети.

Таким образом, добавление нового узла позволяет расширить функциональные возможности прежнего устройства и получить дополнительную информацию о состоянии сети.

Узел контроля превышения напряжения содержит совсем немного деталей (см. табл. 3.10) и монтируется на отдельной печатной плате.

Расположение элементов на плате показано на рис. 3.29, а, а эскиз платы на рис. 3.29, б. Собранная и проверенная визуально на отсутствие ошибок плата присоединяется с помощью трех проводников (1, 2 и 3), согласно общей схемы. Проверку на функционирование можно осуществить при номинальном напряжении

Рис. 3.29. Расположение элементов на плате узла контроля превышения напряжения (а) и эскиз платы (б)

сети. Для этого вращением подстроенного резистора R13 (в сторону уменьшения) добиваются открывания транзистора VT3 и свечения светодиода HL2. При этом должен включиться звуковой сигнал.

Теперь можно произвести настройку верхнего порога срабатывания индикатора напряжения. Для этого его включают через ЛАТР, на котором должно быть установлено повышенное напряжение, соответствующее верхнему пределу срабатывания устройства (например 250 В). Вращением подстроенного резистора R13 (в сторону увеличения) добиваются погасания светодиода HL2 и выключения звукового сигнала. После этого осуществляют проверку напряжения срабатывания, подключив вольтметр переменного тока к выходу ЛАТРа.

Таблица 3.10. Перечень элементов для узла контроля превышения напряжения

Поз. обозн.

Тип

Допустимая замена

I Резисторы С2-33 0,25 Вт 10 %

С1-4, имп., 5 %

| R11

200 0м

|R12

680 Ом

R14

120 Ом

100—200 Ом

Резистор СПЗ-386 0,125 Вт

R13

1 кОм

См. текст

Диод

VD3

2С156А (2 шт.)

КС515А, ВСХ55С12

Транзисторы

VT3

КТ3107Б, Г, Д, Ж—Л

КТ361Б, Е, Ж, И

VT4

КТ3102БМ—ЕМ

КТ315Р

Индикатор

HL2

AJ1307K

АЛ307А—Д

Аналогично с помощью ЛАТРа проверяется нижний предел срабатывания сигнализатора. Для этого уменьшается напряжение и фиксируется момент появления звукового и светового сигналов.

Если потребуется, то можно более точно установить величину нижнего порога срабатывания. Об этом было сказано выше.

Источник: 33 схемы на микросхеме КР1156ЕУ5, © «АЛЬТЕКС», 2005 © И. Л. Кольцов, 2005

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