27.12.10

14255 3.5

Вашему вниманию предлагается довольно простая, но в тоже время довольно интересная схема индикатора напряжения сети , включающего еще и функцию контроля исправности этой сети. Но обо всем по порядку. Как часто вам приходилось в темноте искать – нащупывать выключатель света, наверняка не однократно. Можно конечно использовать в качестве подсветки и индикатора напряжения сети обычную неоновую лампочку, вмонтированную в клавишу, но куда современней и функциональней применить двухцветный светодиод. Первое приближение такого индикатора напряжения сети представлено на рисунке 1.

На схеме, в качестве нагрузки используется лампа накаливания EL1, управление нагрузкой осуществляется выключателем SA1. В качестве нагрузки, впрочем, может быть использован любой другой электроприбор. Если выключатель SA1 отключен, выпрямленный через диод VD4 ток, будет протекать через зеленый кристалл духцветного светодиода. Для ограничения этого тока и предотвращения заметного накала лампы накаливания EL1 служит резистор R1, который надо выбрать с особой тщательностью, так, как некачественный резистор может привести к выходу из строя всю схему.

При включении выключателя SA1, лампа EL1 загорится, но зеленый кристалл двухцветного светодиода при этом погаснет, так, как участок цепи VD4 - HL1 - R1 будет зашунтирован. Но при этом ток потечет по цепи диода VD1- красный кристалл двухцветного светодиода HL1 – резистор R1 – контакты выключателя SA1. Таким образом, при замкнутом выключателе SA1 светодиод HL1 будет гореть красным. Защита от возможных перенапряжений, которые могут быть вызваны большим током утечки диодов VD1 и VD4, на двухцветном светодиоде HL1, обеспечивается диодами VD2 и VD3, которые подключаются параллельно плечам светодиода. На рисунке 2 представлена печатная плата индикатора напряжения сети.

Скачать монтажную плату индикатора в формате.lay можно будет ниже.

Как говорилось выше, к подбору резистора R1 надо подойти очень ответственно. Ток, протекающий через двухцветный светодиод HL1, непосредственно зависит от сопротивления токоограничивающего резистора R1. Мощность этого резистора должна быть обратно пропорциональна его электрическому сопротивлению. А сопротивление этого резистора не должно превышать допустимого для применяемого резистора значения.

Обратите внимание, что при одинаковом сопротивлении резистора R1, яркость свечения красного и зеленого кристаллов может довольно сильно визуально отличаться. В таком случае индикатор напряжения нуждается в некоторой доработке. Схема такого индикатора включения приведена на рисунке 3.

В этой схеме индикатора напряжения сети присутствуют 2 резистора R1 и R2, по одному для каждого кристалла светодиода HL1. Таким образом, можно подбором сопротивления резисторов добиться практически одинаковой яркости свечения кристаллов двухцветного светодиода. Но и это еще не предел, улучшения схемы индикатора включения. Схемы индикаторов напряжения, рассмотренные выше, имеют один небольшой недостаток, а именно: при неисправности лампы накаливания HL1 или при ее отсутствии и замкнутом выключателе SA1, загорается красный кристалл светодиода, как и при исправной лампе. Таким образом, если использовать такой индикатор включения на выключателе света в подвале или на чердаке, т.е. когда лампа находится в одном помещении, а выключатель в другом, не будет понятно, включили мы свет или нет. Схема индикатора включения, представленная на рис.4. не имеет этого недостатка.

Кроме того, она, по сути, контролирует целостность цепи нагрузки. В этой схеме красный кристалл двухцветного светодиода будет гореть только при протекании тока через лампу EL1. Если лампа неисправна или отсутствует, светодиод гореть не будет. Питание красного кристалла происходит по цепи VD3 – VD4 – VD6 – HL1 – VD1 – R1 (один полупериод). Второй полупериод ток протекает по цепи VD2. Благодаря конденсатору С1, происходит сглаживание пульсаций, приложенного к светодиоду напряжения и тем самым увеличивается его яркость свечения, за счет увеличения среднего значения тока, протекающего через двухцветный светодиод HL1. Для защиты конденсатора С1 от превышения допустимого предела напряжения предназначен стабилитрон VD5. На рисунке 5 приведена печатная плата индикатора включения.

Скачать в формате.lay печатные платы индикатора включения в двух вариантах можно в конце статьи.

Предельная, мощность нагрузки, рассмотренного индикатора напряжения сети, по сути ограничена допустимым прямым током диодов VD2, VD3, VD4 и VD6. Если использовать диоды КД226Д (прямой ток 1,7A) то с учетом того, что ток протекает через каждый диод только пол периода, получаем значение предельной нагрузки около 220х1,7х2=750ВА. С учетом коэффициента запаса не следует подключать к индикатору включения нагрузку мощностью более 500Вт.

В качестве двухцветного индикатора можно применить двухцветный светодиод АЛС331А или его аналог или, как вариант заменить двумя отдельными светодиодами, например АЛ307Б и АЛ307В красного и зеленого цвета соответственно. Но в этом случае в схеме рис.4. вероятно потребуется заменить кремниевый диод VD1 на германиевый, например серии Д9, для повышения напряжения на зеленом светодиоде, достаточного для его свечения.

В случае, если же вам, хочется, чтобы свет включался автоматически без вашего непосредственного участия обратите внимание на схему системы автоматического освещения .

Список файлов

Светодиоды широко применяются во многих электронно-технических устройствах, благодаря незначительному энергопотреблению. Они отличаются компактными размерами, высокой надежностью и качественным светом. Эти свойства дали возможность сделать намного удобнее отображение всех функций оборудования, приборов и устройств. Среди них следует отметить индикатор напряжения на светодиодах, используемый при работе с электрическим током. Устройство индикатора совсем несложное, поэтому его легко изготовить собственными силами.

Общее устройство и принцип работы

Светодиоды являются одной из основных деталей индикаторов напряжения в сети. В ходе тестирования они наглядно демонстрируют наличие или отсутствие электрического тока на проверяемом участке.

Схемы простейших индикаторов состоят из минимального количества деталей и легко собираются даже начинающими радиолюбителями. На представленном рисунке отображается конструкция прибора, предназначенного для определения фазного проводника или контакта.

Данная схема широко используется в индикаторных отвертках. Им не требуется собственного источника питания, так как величины потенциала, образующегося между фазой и голой рукой, вполне хватает, чтобы началось свечение диода. Светодиодный индикатор напряжения, предназначенный для работы в сети 220 В, дополняется емкостным сопротивлением, ограничивающим ток, поступающий к лампочке. От обратной полуволны защита обеспечивается диодом.

При проверке низковольтных цепей до 12 вольт ограничителем тока нередко выступает лампа накаливания малой мощности или резистор, с сопротивлением от 50 до 100 Ом. При работе с более высоким напряжением мощность резистора должна быть увеличена.

Радиолюбители для проверки микросхем часто используют простейшее устройство, в котором имеются три стабильные позиции. Если цепь оборвана и сигнал отсутствует, диоды не будут светиться. В других случаях при разных токах загораются определенные светодиодные лампочки. Подобное разделение осуществляется с помощью транзисторов с различным напряжением открытия. Например, когда ток составляет 0,5 В, открывается первый транзистор, а при 2,4 В открывается второй. Если возникает необходимость работы с другими токами, необходимо использовать транзисторы с соответствующими характеристиками.

Таким образом, довольно легко изготовить указатель напряжения на светодиодах своими руками. Эта и другие схемы используются достаточно часто, поэтому их стоит рассмотреть более подробно.

Простая схема индикатора

Схема с применением транзисторных элементов и сопротивлений используется в указателях, работающих с постоянным и переменным напряжением до 600 вольт. Подобная конструкция несколько сложнее, сравнительно с индикаторной отверткой, однако добавление деталей делает указатель напряжения на светодиодах универсальным инструментом. Его можно совершенно безопасно использовать для проверки напряжения в диапазоне от 5 до 600 вольт.

На представленной схеме хорошо просматривается полевой транзистор VT2, который служит основой всей конструкции индикатора. Срабатывание устройства зависит от порогового значения напряжения, зафиксированного разностью потенциалов в положении затвор-исток.

Величина максимально возможных сетевых напряжений находится в зависимости от падения потенциала в позиции сток-исток. По своей сути этот транзистор является своеобразным . Транзистор VT1 является биполярным, используемым для обратной связи и поддержки заданных параметров.

Самодельный индикатор функционирует следующим образом. Когда на вход подается напряжение, в контуре появляется электрический ток. Его величина зависит от сопротивления R2 и напряжения биполярного транзистора VT1 в переходе база-эмиттер. Свечение маломощного светодиода вполне возможно при стабилизирующем токе в 100 мкА. При напряжении в база-эмиттер около 0,5 вольт, сопротивление R2 должно находиться в пределах от 500 до 600 Ом. От возможных скачков тока светодиод защищен неполярным конденсатором С, емкость которого составляет 0,1 мкФ.

Мощность резистора R1 составляет 1 Мом, что вполне достаточно для использования его в качестве нагрузки транзистора VT1. При работе с постоянным напряжением диод VD выполняет защитную функцию и проверку полюсов. Когда проверяется переменное напряжение, этот диод становится выпрямителем и служит для срезания отрицательной полуволны. Величина его обратного напряжения составляет не менее 600 вольт. Сам светодиод HL следует выбирать с наибольшей яркостью, чтобы сигнал был заметен даже при минимальном токе.

Указатель напряжения для аккумуляторных батарей

Срок службы автомобильного аккумулятора значительно продлевается, если на его клеммах проводится регулярный контроль напряжения. В случае каких-либо отклонений можно принять своевременные меры и избежать негативных последствий.

Предлагаемая схема функционирует на светодиоде RGB, отличающемся от обычных источников света тремя кристаллами разных цветов, расположенными внутри корпуса. В процессе работы каждый цвет будет соответствовать определенному значению напряжения.

Для создания индикатора понадобится 9 резисторов, три стабилитрона, 3 биполярных транзистора и 1 разноцветный светодиод. После правильной сборки сигнал будет зеленого цвета при напряжении 12-14 вольт, красного цвета - более 14,4 В, синего цвета - менее 11,5 В. Чтобы выставить минимальный предел напряжения используется потенциометр R4 и стабилитрон VD2.

В случае снижения ниже установленного значения, происходит закрытие транзистора VT2, а транзистор VT3, наоборот, будет открываться, индуцируя кристалл диода синего цвета. Если напряжение в норме и находится в заданных пределах, ток будет проходить через резисторы R5, R9 и через стабилитрон VD3. В это время светодиод будет светиться зеленой индикацией. Транзистор VT3 будет закрыт, а VT2 - открыт. Резистор R2 является переменным и позволяет настроить напряжение, в том числе и в сторону увеличения более 14,4 В. В этом случае сражу же загорается красный свет.

ЕЛ Яковлев. г.Ужгород
Существует ряд устройств как бытового, так и промышленного применения, не имеющих индикаторов наличия сети на входе источников питания. Хорошо, если удается косвенно судить об этом по наличию индикации во вторичных источниках питания, а если их нет? Например, некоторые блоки авиационного наземного радиолокатора расположены в колонне привода антенны на высоте более пяти метров над землей. Индикация большинство напряжений имеется, кроме высоковольтного 2кВ. Для получения этого напряжения используется отдельный трансформатор 220 В / 2 кВ со своим предохранителем по первичной цепи, поэтому без индикации отказ предохранителя или выход из строя трансформатора определить практически очень сложно.
Наиболее целесообразно ислользовать для индикации наличия сети светодиод. Его размеры невелики, не сложно монтировать в любую аппаратуру, в том числе и бытовую.
Схема рис. 1 предельно проста . Резистивный делитель напряжения R1 /R2 ограничивает напряжение на светодиоде VD1, который светит во время положительных полуволн сетевого напряжения. Экслериментально схема, как и другие в этой статье, проверялась и была работоспособной. Однако во время отрицательных полуволн сети, когда светодиод VD1 находится в запертом состоянии, к нему прикладывается напряжение, превышающее допустимое по TУ. Это нецелесообразно. Появляется и другая дилемма. Так, если использовать R1 указанного в первоисточнике номинала (для ограничения рассеиваемой резистором мощности и его нагрева), то требуется подбор типа свето-диода по максимальной яркости свечения на небольших, порядка 1 ...3 мА токах. А это уже затруднительно: чем больше ток светодиода, тем большая мощность будет рассеиваться на резисторе.






В схеме рис.2 один из отмеченных недостатков схемы рис. 1 устранен - во время отрицательных полуволн сетевого напряжения светодиод VD1 шунтируется сопротивлением открытого диода VD2. Падение напряжения на нем не превышает 0,8 В.
Коэффициент полезного действия большинства устройств, к сожалению, невелик. С этим мы привыкли мириться, хотя путей его повышения может быть много. Так, если вместо диода VD2 (рис.2) применить светодиод (рис.3), то потребление энергии схемой останется прежним, надежность работы не изменится, а сила света индикатора увеличится вдвое, т.к. во время отрицательных полуволн сетевого напряжения светодиод VD2 (рис.3) будет не только защищать светодиод VD1, но и излучать сеет.
Установив диод VD2 (рис.4) можно уменьшить рассеиваемую резистором R1 мощность вдвое по сравнению со схемой, показанной на рис.1.
Для повышения надежности работы светодиода целесообразно эашунтировать его обратносмещенньм диодом VD3 (рис.5).
Нагрев сопротивления входного делителя напряжения устраняется при использовании реактивного сопротивления конденсатора С1 (рис.6) . Если используется светодиод VD1 с высокой светоотдачей при малом токе через него (2...3 мА), то емкость конденсатора С1 может быть около 33 нФ. Если же такой светодиод приобрести проблематично, то достаточно увеличить емкость конденсатора. Ориентировочно можно считать, что конденсатор емкостью 0,1 мкФ имеет реактивное сопротивление на частоте 50 Гц около 32 кОм. При этом он может обеспечить ток светодиода величиной окало 7 мА при напряжении сети 220 В.
Резистор R1 ограничивает бросок тока через светодиод при подаче сетевого напряжения на схему.
Резистор R2 - защитный. При отключении устройства от се-
ти он участвует в разрядке конденсатора. Наличие диодов VD1, VD2 обязательно для работы конденсатора С1 на переменном токе.
При использовании двух светодиодов (рис.7) принцип роботы схемы сохраняется, но суммарная яркость свечения индикатора возрастает вдвое без увеличения потребляемой мощности. Если все же ограничиться одним светодиодом, то его можно включить в диагональ диодного место VD1...VD4 (рис.8) . Избыточность схемы компенсируется использованием маломощных низковольтных диодов с небольшим допустимым напряжением, например, КД522.
Для повышения информативности работы схемы контроля напряжения можно использовать мигающие светодиоды (цена их около 3 грн.).
В схеме рис.9 для обеспечения возможности роботы стандартного светодиода, например АЛ307Б, в импульсном режиме применен симметричный динистор VD1 типа DB3. Сейчас эти полупроводниковые изделия имеются набольшинстве радиорынков по цене 25 коп., но спросом не пользуются - еще не оценили всех возможностей этих очень маленьких (размером с диод КД522, например) симметричных динисторов.
Конденсатор С1 заряжается через резистор R1 и диод VD3. При достижении напряжения пробоя динистора VD1 он подключает к конденсатору С1 светодиод VD2 (через резистор R2). Разряжая конденсатор, светодиод VD2 ярко вспыхивает. Частоту вспышек можно изменять, варьируя емкость конденсатора С1 Так, при изменении емкости от 10 до 30 мкФ частота вспышек изменялась ориентировочно от 2 до 0,7 Гц. Схема легко размещается на печатной плате (рис.11), можно использовать и навесной монтаж.
Если имеется двухцветный светодиод, например R/G, то целесообразно использовать схему, показанную на рис.10 . Она обладает большими функциональными возможностями. При разомкнутом положении выключателя SA1 (показан на чертеже) будет светиться светодиод VD1 (красный). Это будет происходить в положительные полуволны сетевого напряжения. Ввиду того, что емкостное сопротивление конденсатора С1 во много раз больше сопротивления нагрузки RH, светодиод VD2 (зеленый) светиться не будет.
Если же в цепи нагрузки RH будет обрыв, то светодиоды VD 1 (R) и VD2 (G) будут включены последовательно. Цвет свечения индикатора сигнализирует об этом.
При включении нагрузки RH выключателем SA1 цепь светодиода VD1 (R) шунтируется, и этот светодиод не зажигается. Происходит свечение светодиода VD2 (зеленого) в отрицательные полуволны сетевого напряжения. Назначение элементов С2 R2 аналогично назначению элементов С1, R1 соответственно.
Резистор R3 используется для разряда конденсаторов после отключения сетевого напряжения от устройства.
Диоды VD3, VD4 могут быть слаботочными и низковольтными, например, типа КД522.
В заключение хотелось бы обратить внимание на ориентировочный характер указанных на чертежах элементов схем. Их конкретные значения зависят от параметров используемых светодиодов, в частности, от величины тока светодиода, необходимого для обеспечения приемлемой яркости свечения. Необходимые значения величин элементов схем уточняются при макетировании.
Радиосхема №3, 2006г.

Принципиальные схемы простых индикаторов наличия сети 220В на светодиодах, меняем старые неоновые индикаторные лампы на светодиоды. В электрооборудовании повсеместно применяются индикаторные неоновые лампы для индикации включения аппаратуры.

В большинстве случаев схема как на рисунке 1. То есть, неоновая лампа через резистор сопротивлением 150-200 киолом подключается к сети переменного тока. Порог пробоя неоновой лампы ниже 220V, потому она легко пробивается и светится. А резистор ограничивает ток через неё, чтобы она не взорвалась от превышения тока.

Бывают и неоновые лампы со встроенными токоограничительными резисторами, в таких схемах кажется как будто неоновая лампа включена в сеть без резистора. На самом деле резистор спрятан в её цоколе или в её проволочном выводе.

Недостаток неоновых индикаторных ламп в слабом свечении и только розовом цвете свечения, ну и еще в том что это стекло. Плюс, неоновые лампы сейчас в продаже встречаются реже светодиодов. Понятно, что есть соблазн сделать аналогичный индикатор включения, но на светодиоде, тем более светодиоды бывают разных цветов и значительно более яркие чем «неонки», ну и нет стекла.

Но, светодиод низковольтный прибор. Прямое напряжение обычно не более ЗV, да и обратное тоже весьма низкое. Даже если светодиодом заменить неоновую лампу, он выйдет из строя за счет превышения обратного напряжения при отрицательной полуволне сетевого напряжения.

Рис. 1. Типовая схема подключения неоновой лампы к сети 220В.

Впрочем, есть двухцветные двухвыводные светодиоды. В корпусе такого светодиода есть два разноцветных светодиода, включенных встречно-параллельно. Такой светодиод можно подключить практически так же, как неоновую лампу (рис.2), только резистор взять сопротивлением поменьше, потому что для хорошей яркости через светодиод должен протекать ток больше чем через неоновую лампу.

Рис. 2. Схема индикатора сети 220В на двухцветном светодиоде.

В этой схеме одна половина двухцветного светодиода HL1 работает на одной полуволне, а вторая - на другой полуволне сетевого напряжения. В результате обратное напряжение на светодиоде не превышает прямого. Единственный недостаток - цвет. Он желтый. Потому что обычно два цвета - красный и зеленый, но горят они почти одновременно, потому зрительно выглядит как желтый цвет.

Рис. 3. Схема индикатора сети 220В на двухцветном светодиоде и конденсаторе.

На рисунках 4 и 5 показана схема индикатора включения на двух светодиодах, включенных встречно-параллельно. Это почти то же, что на рис. 3 и 4, но светодиоды отдельные для каждого полупериода сетевого напряжения. Светодиоды могут быть как одного цвета, так и разного.

Рис. 4. Схема индикатора сети 220В с двумя светодиодами.

Рис. 5. Схема индикатора сети 220В с двумя светодиодами и конденсатором.

Но, если нужен только один светодиод, -второй можно заменить обычным диодом, например, 1N4148 (рис.6 и 7). И нет ничего страшного в том, что этот светодиод не рассчитан на напряжение электросети. Потому что обратное напряжение на нем не превысит прямого напряжения светодиода.

Рис. 6. Схема индикатора сети 220В со светодиодом и диодом.

Рис. 2. Схема индикатора сети 220В с одним светодиодом и конденсатором.

В схемах испытывались светодиоды, двухцветные типа L-53SRGW и одно-цветные типа АЛ307. Конечно же можно применить и любые другие аналогичные индикаторные светодиоды. Резисторы и конденсаторы так же могут быть других величин, - все зависит от того, какую силу тока нужно пустить через светодиод.

Андронов В. РК-2017-02.

При выборе светового индикатора сетевого напряжения разработчик электронной аппаратуры может воспользоваться одним из трех основных вариантов, т.е. может применить неоновую лампу, лампу накаливания или светодиод. Преимущества неоновой лампы - возможность непосредственного подключения к электросети переменного тока и малое потребление мощности. Для установки лампы накаливания необходим понижающий трансформатор, т.е. обеспечивается только косвенный признак наличия сетевого напряжения, и, как правило мощность рассеивания больше, чем у неоновой лампы.

Использование светодиода - идеальная альтернатива обоим вышеупомянутым подходам, так как он имеет значительно больший срок службы чем неоновая пампа или лампа накаливания. Мощность рассеивания светодиода не больше 20...30мВт.

Так как светодиод - маломощный элемент, его необходимо защитить от больших токов. Один из вариантов защиты заключается в использовании последовательного резистора при напряжении сети, например, 240В, при этом его мощность рассеивания будет около 3,5Вт. Другой вариант показан на рисунке. Ток через светодиод ограничивается не сопротивлением гасящего резистора, а реактивным сопротивлением конденсатора. Преимущество этого метода состоит в том, что на конденсаторе не рассеивается мощность, так как ток, проходящий через него, на 90° не совпадает по фазе с приложенным к нему напряжением.

Формула для вычисления мощности рассеивания для напряжения переменного тока:

Pc=i*Uc*Cosф

Сдвиг фазы на 90°, который имеет место на конденсаторе, приводит к нулевому рассеиванию мощности
(т.к. cos90° = 0) Pc = 0.

Емкость конденсатора С может быть вычислена для любого данного напряжения, частоты и тока при помощи следующего уравнения:

C = i/(6.28*U*f) ,

где С - емкость в фарадах, U - среднеквадратическое значение напряжения, f - частота сети в Гц, i - ток через светодиод в амперах.

При напряжении сети 240В и частоте 50Гц для тока 20мА самый близкий подходящий номинал конденсатора - 330нФ. Рабочее напряжение конденсатора должно быть по крайней мере в два раза больше напряжения сети.