Бесконтактный индикатор переменного тока своими руками

Digitrode

цифровая электроника вычислительная техника встраиваемые системы

Бесконтактный индикатор напряжения своими руками

Самодельный бесконтактный индикатор напряжения

В данном проекте будет показано, как создать простой, но эффективный бесконтактный индикатор напряжения. Это проект типа «Сделай сам», который можно собрать с использованием очень простых компонентов и проверить наличие с его помощью напряжения, в том числе и в скрытой проводке за нетолстой стеной. Поскольку это бесконтактный тестер напряжения, вы не получите удар током при проверки напряжения.

Электричество сегодня стало одной из основных потребностей нашей цивилизации, поскольку почти все, что мы используем в нашей повседневной жизни, работает на основе электричества. Но если вы не принимаете необходимые меры предосторожности при работе с электричеством или электрическими приборами, это может привести к серьезным травмам или даже смерти.

Поэтому, прежде чем работать с источником питания переменного тока возле распределительных коробок, например, при установке нового устройства, необходимо отключить питание и убедиться, что на плате коммутатора нет напряжения.

Индикаторы напряжения – это устройства, которые обнаруживают и показывают наличие напряжения в силовых кабелях, электрических проводах, осветительных приборах, автоматических выключателях, розетках и т. д. Бесконтактный индикатор напряжения, как следует из названия, представляет собой устройство для определения напряжения, которому не нужно контактировать с кабелями, проводами или розетками.

В этом проекте мы соберем простую цепь бесконтактного тестера напряжения с питанием от батареи, которую можно использовать для проверки наличия напряжения вблизи всех вышеупомянутых мест.

Принцип работы бесконтактного индикатора напряжения

Любой токонесущий проводник создает небольшое магнитное поле вокруг него, и тип магнитного поля зависит от типа тока, проходящего через проводник. Например, если переменный ток протекает через проводник, то магнитное поле вокруг проводника также периодически изменяется.

Принцип схемы бесконтактного индикатора напряжения состоит в том, чтобы обнаружить это переменное магнитное поле и указать, присутствует ли напряжение или нет. Чтобы определить наличие напряжения, мы будем использовать три NPN-транзистора. В зависимости от величины тока базы ток коллектора к эмиттеру определяется в транзисторе. Отношение тока коллектор-эмиттер к току базы известно как усиление, а в случае 2N3904 (который является транзистором, использованным в этом проекте) это значение составляет приблизительно 200.

Если выход одного транзистора подключен к базе следующего транзистора, итоговый коэффициент усиления является произведением отдельных коэффициентов усиления. Точно так же, если мы добавим еще один транзистор, общее усиление будет усилением одиночного транзистора, возведенного в степень 3 (200x200x200).

Схема бесконтактного индикатора напряжения

Далее приведена принципиальная схема бесконтактного индикатора напряжения.

Небольшой медный провод (около 12 см) намотан как антенна и подключен к базе первого NPN-транзистора. Если эта антенна обнаруживает магнитное поле при нахождении вблизи объектов, находящихся под напряжением переменного тока, таких как кабели и переключатели, она индуцируется небольшим током (из-за электромагнитной индукции) и, следовательно, активирует первый транзистор.

Поскольку выход первого транзистора управляет вторым транзистором, он также активируется и так далее. Когда третий транзистор активирован, светодиод включается, указывая на наличие напряжения. Кроме того, вы можете установить небольшой зуммер последовательно со светодиодом, чтобы он включался всякий раз, когда цепь обнаруживает какое-либо напряжение.

Источник

Простой индикатор протекающего переменного тока

Нередки задачи — определить наличие протекающего в цепи переменного тока сетевого напряжения. Индикаторы напряжения – лампочки или светодиоды, подключенные параллельно нагрузке могут указать только на приложенное напряжение, но не на протекание тока. Они просты, дешевы и компактны но малоинформативны. Такой индикатор тока может быть применен для дистанционного определения невыключенных приборов в удаленных помещениях, для индикации работоспособности особо ответственных электрических цепей.

Естественной и логичной идеей будет установить в разрыв цепи резистор и использовать падение напряжения на нем для свечения маломощного индикатора, лампочки или светодиода. Однако расчеты показывают, что резистор придется взять изрядной мощности, он будет сильно греться, падение напряжения на нем – практически бесполезная трата энергии. Например. Имеем три независимых проволочных нагревателя (3 фазы), каждый мощностью 500 Вт. Нужно во время работы печи иметь представление о целостности каждого. Вспомнив, что I=P/U выясним, что в цепи каждого нагревателя протекает ток 2.3 А. Чтобы получить падение напряжения на резисторе 5 вольт (для зажигания светодиода), придется рассеять на этом резисторе более 10 Вт. Т.е. мощность резистора должна быть несколько выше расчетной (габариты, масса), нагрев элемента предполагает его специальную установку – неплавящуюся изоляцию, вентиляцию и.т.д. Кроме того, как уже говорилось – теряем 5 вольт от, хорошо если 220.

Итак, последовательно включенный резистор применять неудобно. Существующие схемы индикаторов тока с цепочкой мощных диодов ничем не лучше, кроме прочего, придется учитывать и допустимые токи через диоды.

Значительно лучшими эксплуатационными показателями обладает трансформаторный датчик. Сопротивление его измерительной обмотки ничтожно, никакого нагрева, потери минимальны. Да, он дороже стоит (как все моточные изделия), больше весит. К счастью, кустарное техническое творчество не предполагает серийного производства с высокой окупаемостью. В качестве датчиков можно применить доработанные маломощные сетевые трансформаторы из старой износившейся или морально устаревшей бытовой техники. Здесь были применены трансформаторы питания от импортных пластиковых переносных кассетных магнитофонов с FM радио. Небольших размеров, моно, невысокого класса. Подобрал три почти одинаковых трансформатора. Еще один источник миниатюрных сетевых трансформаторов – старые сетевые «адаптеры» в небольшом корпусе-вилке. Старые их модели часто были с низкочастотным трансформатором.

Что понадобилось для изготовления.

Набор инструмента для электромонтажа, паяльник с принадлежностями, мультиметр, фен технический для работы с термотрубками. Набор инструментов для мелкой слесарной работы, измерительный инструмент, ножницы по металлу, дрель электрическая или шуруповерт со сверлами, пара струбцин для гнутья, мелочи.

Доработка облегчилась благодаря удачной конструкции трансформаторов – в них обмотки расположены рядом, на сборном пластиковом каркасе (технологичность изготовления), а не поверх друг друга (выше эл. параметры). Доработка свелась к перемотке вторичной, низковольтной обмотки. Из-за особенности конструкции трансформаторов удалось сделать это без муторной сборки-разборки проклеенного сердечника из Ш-пластин.

Удалив внешнюю изоляцию вторичной обмотки, выяснил направление намотки провода. Отметил его спиртовым фломастером на магнитопроводе трансформатора.

Спилив выступающие части катушки ножовкой по металлу, вытолкнул, выбил внутренние ее части, удалил остатки изоляции, острым ножом срезал пластиковые заусенцы.

Намотал (продел в окно) провод новой вторичной обмотки. Для потребляемой мощности 500 Вт (2.3 А) применил гибкий монтажный провод сечением 0,5 мм2 в хорошей силиконовой изоляции. Без особенного труда влезло 3.5 витка.

При протекании указанного тока через измерительную обмотку, на высоковольтной обмотке получается около 90 вольт. Для индикации применил маленькую неоновую лампочку импортного производства, последовательно с токоограничивающим резистором. Резистор подобрал по яркости (не максимальной, но удобной) свечения. Получилось около 500 кОм.

В своем родном применении трансформаторы удерживались только специальным пластиковым крепежом — элементами корпуса. Этаким специальным гнездом. Здесь, для надежного крепления пришлось сделать хрестоматийные металлические обоймы. Для их изготовления применил оцинкованную сталь толщиной 0,45 мм.

Вычертил эскиз с размерами, с учетом поправок на сгибы. Перенес разметку на подходящий кусок листового материала. В углах сгибов накернил и просверлил тонким сверлом отверстия (не будет складки), зенковал отверстия крупным сверлом. Вырезал развертку ножницами по металлу.

Для сгибания развертки зажал ее на краю ровной железки – станины самодельного токарного станка по дереву. Прижал подходящей деревяшкой, то, что должно быть отогнуто выступает. Легкими ударами резиновой киянки отогнул лепестки, перевернул заготовку, отогнул лепестки на второй стороне. Остальное легко и точно сгибается руками.

Сердечник трансформатора набирается из отдельных изолированных друг от друга пластин, чтобы поумерить вредный его нагрев из-за вихревых токов (тов. Фуко), замыкать их нельзя. Для изоляции жестяной обоймы от магнитопровода потребуется еще одна аналогичная деталь из плотной бумаги. Применил ватманскую. Линии сгиба предварительно частично прорезаются или лучше – проминаются тупым ножом или чем-то подобным.

Датчик тока в сборе.

Два из трех датчиков тока в блоке управления трехфазным нагревателем печи. Индикаторные лампочки вынесены на переднюю панель, токоограничивающие резисторы смонтированы вместе с отходящими проводами, затянуты в термотрубку и скреплены вместе с остальным монтажом нейлоновыми ремешками и пластиковой спиралью.

Для размещения отдельного датчика тока вместе с индикатором, например, для сигнализации о невыключенном электроприборе в удаленном помещении удобно будет применить подходящую стандартную электрическую коробку.

Источник

Малогабаритный датчик переменного тока

Для обустройства электроснабжения гаража очень удобно знать ток, который потребляется тем или иным устройством, включаемым в эту сеть. Спектр этих устройств достаточно широк и увеличивается постоянно.: дрель, точило, болгарка, нагреватели, сварочные аппараты , ЗУ, промышленный фен, да и много ещё чего….

Для измерения переменного тока, как известно, в качестве собственно токового датчика, как правило, применяют трансформатор тока. Этот трансформатор, в общем похож на обычный понижающий, включенный как бы «наоборот», т.е. его первичная обмотка –это один или несколько витков (или шина) пропущенные через сердечник — магнитопровод, а вторичная представляет собой катушку с большим количеством витков тонкого провода, располагаемую на этом же магнитопроводе (рис1).

Однако, промышленные трансформаторы тока достаточно дороги, громоздки и зачастую рассчитаны на измерение сотен ампер. Трансформатор тока, рассчитанный на диапазон бытовой сети, встретишь в продаже нечасто. Именно по этой причине родилась идея использовать для этой цели электромагнитное реле постоянного/переменного тока, без какого либо использования контактной группы такого реле. В самом деле, любое реле уже содержит катушку с большим количеством витков тонкого провода и единственное, что необходимо для превращения его в трансформатор – это обеспечить вокруг катушки наличие магнитопровода с минимумом воздушных зазоров. Кроме этого, конечно, для такой конструкции необходимо достаточно места , чтобы пропустить первичную обмотку, представляющую вводную сеть.На снимке показан такой датчик, изготовленный из реле типа РЭС22 на 24 В постоянного тока . Это реле содержит обмотку сопротивлением примерно 650 ом. Скорее всего, подобное применение могут найти и многие реле других типов и в том числе остатки неисправных магнитных пускателей и т.п. Для обеспечения магнитопровода якорь реле механически блокируется при максимальном сближении с сердечником. Реле, как бы постоянно находится в сработке. Далее, вокруг катушки делается виток первичной обмотки ( на снимке это тройной провод синего цвета ).

Собственно, на этом датчик тока готов, без лишней суеты с наматыванием провода на катушку. Конечно, данное устройство трудно считать полноправным трансформатором и ввиду незначительной площади поперечного сечения вновь полученного магнитопровода и, возможно, ввиду отличия характеристики его намагничивания от идеальной. Однако все это оказывается менее важно ввиду того, что мощность такого «трансформатора» нам нужна минимальна и необходима лишь для того, чтобы обеспечить пропорциональное (желательно линейное ) отклонение стрелочного индикатора магнитоэлектрической системы в зависимости от тока в первичной обмотке.

Возможная схема сопряжения датчика тока с таким индикатором изображена на схеме (рис.2). Она довольно проста и напоминает схему детекторного приемника. Выпрямительный диод (Д9Б) – германиевый и выбран ввиду малости падения на нем напряжения (около 0,3 В). От этого параметра диода будет зависеть порог минимального значения тока, который способен определить данный датчик. В этой связи, для этого лучше использовать так называемые детекторные диоды с малым падением напряжения, например ГД507 и подобные. Пара кремниевых диодов кд521в установлена в целях защиты стрелочного прибора от перегрузки, которая возможна при значительных бросках тока, вызванных, например, коротким замыканием внутри сети, включением мощных трансформаторов или сварочника. Это весьма обычный в таких случаях прием. Следует заметить, ч то такая простейшая схема имеет тот недостаток что абсолютно может не «увидеть» нагрузку в виде тока одной полярности, как например, нагреватель или ТЭН, подключенный через выпрямительный диод . В этих случаях применяют несколько «усложненную» схему, например, в виде выпрямителя с удвоением напряжения (рис.3).

Источник