Датчик напряжения 220в своими руками

Digitrode

цифровая электроника вычислительная техника встраиваемые системы

Простой датчик наличия сетевого напряжения

Информация о наличии или отсутствии сетевого переменного напряжения 220 В зачастую бывает полезной в некоторых приложениях, например, в устройствах домашней автоматики или приборах учета и регистрации напряжений. Для такой цели желателен несложный, недорогой и достаточно миниатюрный датчик, который бы сообщал управляющему устройству требуемую информацию о состоянии сетевого напряжения. Сегодня уже не нужно покупать такой сенсорный прибор, поскольку его можно вполне сделать самому.

Представленный компактный датчик напряжения сети предназначен для мониторинга и сигнализации в другую цепь, например, управляющую цепь с микроконтроллером, о наличии или отсутствии переменного напряжения 220 В. Для этой задачи используется гальваническая развязка (оптопара) PC1 (PC817B).

Вход (светодиод) в этой оптопаре подключен к цепи сетевого напряжения с емкостным делителем, собранным из недорогих компонентов. Максимально допустимое напряжение переключения оптопары 30 В, и на выходе оптопары (фототранзистор) имеется транзистор Т1, который может коммутировать токи до 10 мА.

Ниже представлена схема простого датчика наличия сетевого напряжения.

Возможным примером применения датчика является его использование в качестве цепи сброса питания. Другим применением может стать сигнализация отключения сетевого напряжения на базе микроконтроллера.

В данной схеме не требуется силовой трансформатор переменного тока. Вместо этого напряжение уменьшается благодаря последовательно соединенному с питанием 220 В конденсатору C1. Сетевое напряжение переменного тока выпрямляется диодом D1, и полученное постоянное напряжение сглаживается конденсатором C2. Стабилитрон ZD1 применяется в качестве предварительного регулятора для полной защиты цепи. При наличии сетевого напряжения сигнал на базе транзистора T1 открывает его, благодаря чему через него протекает ток, и на выходе устанавливается низкое логическое состояние. При отсутствии сетевого напряжения на выходе будем иметь высокое логическое состояние.

При сборке устройства желательно располагать разъемы для входного и выходного напряжения подальше друг от друга. Несмотря на то, что здесь используется хорошая гальваническая развязка законченное устройство должно быть помещено в хорошо изолированный пластиковый или резиновый корпус. Будьте осторожны при работе с напряжением сети!

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

ДЕТЕКТОР СЕТИ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА

Как известно, изолированное обнаружение сетевого напряжения важно во многих промышленных устройствах. Изоляция тут нужна для предотвращения прохождения постоянного или переменного тока между двумя частями устройства, позволяя при этом передавать сигнал и мощность между ними. Изоляция также развязывает разность потенциалов земли, обеспечивает помехоустойчивость и защиту от всплесков высоких напряжений. Традиционно для обнаружения напряжения используют оптопары постоянного или переменного тока (оптроны), которые устанавливают по пути прохождения сигнала. Вот простой модуль под названием «Датчик сети переменного тока 220 В».

Помните, никогда не прикасайтесь к плате после включения — вы можете получить удар током! Его принципиальную схему смотрите ниже:

Простая схема датчика сети 220 В

Оптрон PC817B содержит инфракрасный светодиод оптически связанный с фототранзистором, заключенный в 4-контактный DIP корпус. Типичное напряжение изоляции входа-выхода (среднеквадратичное значение) у PC817 составляет 5,0 кВ, напряжение коллектор-эмиттер от 35 до 80 В, а CTR (коэффициент передачи тока) от 50% до 600% при входном токе 5 мА.

Второй вариант схемы датчика сети 220 В

Схема не требует трансформатора переменного тока. Вместо этого напряжение снижается последовательным конденсатором (C1), подключенным непосредственно к сети 220 В. Напряжение переменного тока выпрямляется диодом D1, а результирующее напряжение постоянного тока сглаживается конденсатором C2. Стабилитрон ZD1 добавлен в качестве предварительного стабилизатора для полной защиты цепи. В случае обрыва на конденсаторе C2 (может из-за случайного перегорания R3 или PC1) напряжение на конденсаторе C2 фильтра ограничивается ZD1 примерно до 5 В. Это предотвратит взрыв конденсатора фильтра C2.

Когда будет на входе сеть, результирующий вход на базе T1 через PC1 приводит к тому, что T1 приводится в проводимое состояние током через PC1 и R4, тем самым давая сигнал низкого уровня на выходе с открытым T1, при подходящем сопряжении с внешней схемой с подтягивающим резистором. В случае отключения питания, возникнет сигнал высокого уровня на выходе.

Но можно сделать улучшенную версию такого датчика сети, адаптированную к цифровой технике. Очевидно, что самый простой и безопасный способ обнаружить сетевое электричество с помощью микроконтроллера — это использовать оптрон. Чтобы безопасно подключить такое опасное высокое напряжение как 220 В к оптрону, необходимо ограничить ток. Поскольку входное напряжение высокое, необходимо также учитывать номинальную мощность резистора.

Если нужен плавный / стабильный выход постоянного тока, для GPIO микроконтроллера например, немного доработаем схему. Емкость конденсатора (C) в этой новой версии не важна — от 2 до 10 мкФ будет нормально в большинстве ситуаций.

Еще одна хорошая идея — это использовать двунаправленную оптопару (также известную как оптопара переменного тока), которая имеет два внутренних светодиода, проводящих в противоположных направлениях. К примеру модель H11AA1.

Конструкция предлагаемого универсального детектора сети упрощает мониторинг сигнала высокого напряжения, поскольку обеспечивает сформированный цифровой выходной сигнал (H / L) с гальванической развязкой. Схема не требует каких-либо дорогих компонентов и может быть собрана за час.

Проект состоит из двух важных сегментов. Первый — обрабатывает вход высокого напряжения, а второй обеспечивает изоляцию между высоковольтной и низковольтной секциями. Предохранитель и металлооксидный варистор являются компонентами дополнительной защиты цепи.

Варистор на основе оксида металла (MOV), также известный как резистор зависимый от напряжения (VDR), представляет собой своеобразный резистор, который используется для защиты схем от высокого напряжения. Он способен уменьшать скачки напряжения.

В нормальных условиях сопротивление варистора очень велико, но когда подключенное напряжение становится выше, чем напряжение ограничения варистора, его сопротивление сразу становится очень низким. Варистор можно просто подключить между линией и нейтралью (фаза и ноль), но только после предохранителя. Тогда при коротком замыкании варистора сработает предохранитель и отключит сеть от устройства.

Подтягивающий резистор можно использовать с микроконтроллерами, у которых нет внутреннего такого резистора. Кроме того, 2-контактная перемычка поможет включить / выключить сглаживающий конденсатор при необходимости.

Окончательный несглаженный выходной сигнал (JP1 = Open) выглядит как левый сигнал на снимке осциллографа, а сглаженный выходной сигнал (JP1 = Close) как правый. Конечно сглаженный выходной сигнал не выглядит идеально ровным, но колебания не превышают 500 мВ.

Вход (где светодиод) в этом оптроне подключен к сетевому напряжению, обрабатываемому схемой емкостного делителя потенциала. Максимально допустимое коммутируемое напряжение оптопары составляет 30 В, а транзистор (T1), подключенный к выходу оптопары (фототранзистор), может выдерживать токи до 10 мА.

Возможным примером применения датчика будет его использование в качестве цепи сброса при включении питания. Другое применение — это система аварийного питания, сигнализации на основе микроконтроллера или в качестве схемы детектора сбоя / возобновления электроэнергии.

Источник

Индикатор напряжения на светодиодах: схема, как сделать своими руками самодельный указатель напряжения в сети

Назначение элементов и принцип работы схемы

У многих читателей в доме установлены выключатели света со светодиодной подсветкой. Схема светодиодной подсветки выглядит следующим образом:

1. Параллельно контакту выключателя включается цепочка, состоящая из гасящего резистора, светодиода и простого кремниевого диода.
2. При разомкнутом выключателе электрический ток протекает через гасящий (токоограничивающий) резистор, включенные встречно-параллельно светодиоды и лампу накаливания.
3. Во время одной из полуволн, когда положительное напряжение приложено к аноду LED, светоизлучающий диод светится. Тем самым не только обеспечивается подсветка выключателя, но и осуществляется светодиодная индикация напряжения.

Если убрать из схемы выключатель, лампочку и провода, у нас останется цепочка, состоящая из резистора и двух диодов. Эта цепочка представляет собой простейший индикатор (указатель) переменного тока 220 В.

Остановимся подробнее на назначении элементов схемы. Выше мы указывали, что рабочий ток сигнального LED составляет около 10-15 мА. Понятно, что при непосредственном подключении светоизлучающего диода к сети 220 В через него будет протекать ток, во много раз превышающий предельно допустимое значение. Для того чтобы ограничить ток LED, последовательно с ним включают гасящий резистор. Рассчитать номинал резистора можно по формуле:

R = (U max – U led) / I led

• U max – максимальное измеряемое напряжение;
• U led – падение напряжения на светодиоде;
• I led – рабочий ток светоизлучающего диода.

Выполнив простейший расчет, для сети 240 В мы получим номинал резистора R1 равный 15-18 кОм. Для сети 380 В нужно применить резистор, имеющий сопротивление 27 кОм.

Кремниевый диод выполняет функцию защиты от перенапряжения. Если он отсутствует, при отрицательной полуволне U на запертом светодиоде будет падать 220 В или 380 В. Большинство светоизлучающих диодов не рассчитано на такое обратное напряжение. Из-за этого может произойти пробой p-n перехода LED. При встречно-параллельном подключении кремниевого диода, во время отрицательной полуволны он будет открыт и U на светодиоде не превысит 0,7 В. LED будет надежно защищен от высокого обратного напряжения.

На основе рассмотренной схемы можно сделать индикатор напряжения 220/380 В. Достаточно дополнить радиоэлементы двумя щупами и поместить их в подходящий корпус. Для изготовления корпуса индикатора подойдет большой маркер или толстый фломастер. Можно разместить радиодетали на самодельной печатной плате или выполнить соединения навесным способом.

В маркере проделывают отверстие, в которое вставляют светодиод. На одном конце корпуса закрепляют металлический щуп. Через второй конец корпуса пропускают провод, идущий ко второму щупу или изолированному зажиму «крокодил».

Несмотря на простоту конструкции, устройство позволит проверять наличие напряжения на выходе автоматического выключателя или в розетке, найти сгоревший предохранитель в распределительном щите. Заметим, что приведенная схема индикатора применяется и в промышленных изделиях.

Индикатор переменного напряжения 220 В

Рассмотрим первый, наиболее простой вариант индикатора сети на светодиоде. Его применяют в отвертках для нахождения фазы 220 В. Для реализации нам понадобится:

Светодиод (HL) вы можете выбрать абсолютно любой. Характеристики диода (VD) должны быть ориентировочно такими: прямое напряжение, при прямом токе 10-100 мА – 1-1,1 В. Обратное напряжение 30-75 В. Резистор (R) должен иметь сопротивление не меньше 100 кОм, но и не больше 150 кОм, иначе просядет яркость свечения индикатора. Такое устройство можно самостоятельно выполнить в навесной форме, даже без использования печатной платы.

Схема примитивного индикатора тока будет выглядеть аналогичным образом, только необходимо использовать емкостное сопротивление.

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 переменного и постоянного напряжения до 600 В

Следующий вариант представляет собой немного более сложную систему, из-за наличия в схеме кроме уже известных нам элементов, двух транзисторов и емкости. Но универсальность этого индикатора вас приятно удивит. Ему доступна безопасная проверка наличия напряжения от 5 до 600 В, как постоянного, так и переменного.

Основным элементом схемы индикатора напряжения выступает полевой транзистор (VT2). Пороговое значение напряжения, которое позволит сработать индикатору фиксируется разностью потенциалов затвор-исток, а максимально возможное напряжение определяет падение на сток-истоке. Он выполняет функции стабилизатора тока. Через биполярный транзистор (VT1) осуществляется обратная связь для поддержания заданного значения.

Принцип работы светодиодного индикатора заключается в следующем. При подаче на вход разности потенциалов, в контуре возникнет ток, значение которого определяется сопротивлением (R2) и напряжением перехода база-эмиттер биполярного транзистора (VT1). Для того чтобы слабенький светодиод загорелся, достаточно тока стабилизации 100 мкА. Для этого сопротивление (R2) должно быть 500-600 Ом, если напряжение база-эмиттер примерно 0,5 В. Конденсатор (С) необходим неполярный, емкостью 0,1 мкФ, служит он защитой светодиода от скачков тока.

Резистор (R1) выбираем величиной 1 МОм, он исполняет роль нагрузки для биполярного транзистора (VT1). Функции диода (VD) в случае индикации постоянного напряжения – это проверка полюсов и защита. А для проверки переменного напряжения он играет роль выпрямителя, срезая отрицательную полуволну. Его обратное напряжение должно быть не меньше 600 В. Что касается светодиода (HL), то выбирайте сверхъяркий, для того, чтобы его свечение при минимальных токах было заметно.

Индикатор для микросхем – логический пробник

Научившись создавать простейший пробник электрика своими руками, на основе LED также можно сделать простой логический пробник, который поможет отыскать неисправности в цифровых устройствах.

Логические пробники появились на заре вычислительной техники. При помощи них специалисты анализировали логические уровни на входах и выходах цифровых микросхем. Высокому уровню (напряжению) на выходе логического элемента присваивается значение логической «единицы», а низкому уровню – логического «нуля». Сопоставляя уровни на входе и выходе цифровой микросхемы, можно судить о ее исправности.

Для индикации «0» или «1» достаточно двух светодиодов. Поэтому светодиодные логические пробники имеют простую конструкцию. Для сборки простейшего логического пробника понадобятся:

• 2 транзистора VT1 и VT2 n-p-n структуры;
• 2 светоизлучающих диода;
• несколько резисторов.

На транзисторах собирают 2 усилительных каскада с общим эмиттером. Усилительные каскады должны иметь непосредственную связь. В цепь коллектора транзисторов включают светодиоды красного и зеленого цвета.

Логический пробник работает следующим образом:

1. При подаче логической единицы на вход пробника открывается транзистор VT1 и загорается красный светодиод. При этом VT2 оказывается запертым и зеленый светодиод не горит.
2. При подаче на вход логического нуля VT1 запирается, при этом открывается транзистор VT2 и загорается зеленый LED.

Если на выходе проверяемого устройства с большой скоростью чередуются логические «0» и «1», то визуально будет казаться, что оба светодиода горят одновременно.

Рассмотренный пробник можно применять для проверки устройств, собранных как на микросхемах ТТЛ логики, так и на КМОП-микросхемах. При использовании прибора его питают от проверяемой схемы.

Как изготовить эвуковой пробник электрика своими руками?

У некоторых запасливых любителей в «арсенале» можно найти множество полезных вещей, в том числе и наушник (капсюль) для телефона ТК-67-НТ.

Подойдет и другое аналогичное устройство, снабженное металлической мембраной, внутри которого расположена пара последовательно соединенных катушек.

На базе такой детали может быть собран несложный звуковой пробник.

В первую очередь нужно разобрать телефонный капсюль и отсоединить катушки друг от друга. Это нужно для того, чтобы освободить их выводы. Элементы размещаются в наушнике под звуковой мембраной, около катушек. После сборки электрической цепи мы получим вполне рабочий определитель со звуковой индикацией, который возможно применять, к примеру, в целях проверки дорожек печатных схем на взаимное перемыкание.

База такого пробника – электрогенератор с индуктивной противоположной взаимосвязью, основными деталями которого является телефон и транзистор малой мощности (лучше всего германиевый). Если такого транзистора у вас нет, то можно воспользоваться другим, обладающим проводимостью N-P-N, однако в этом случае полярность включения источника электропитания следует поменять. Если включить генератор не получается, выводы одной (любой) катушки нужно поменять между собой местами.

Увеличить громкость звука можно, выбрав частоту электрогенератора таким образом, чтобы она была максимально приближена к резонансной частоте наушника. Для этого мембрану и сердечник нужно расположить на соответствующем расстоянии, изменяя интервал между ними до получения нужного результата. Теперь вы знаете, как сделать индикатор напряжения на базе телефонного наушника.

Наглядно изготовление и использование простейшего пробника напряжения на видео:

Индикатор напряжения на двухцветном светодиоде

Еще одна популярная схема индикации, это схема с использованием двухцветного светодиода для отображения степени заряда батареи или же сигнализации о включении или выключении лампы в другом помещении. Это может быть очень удобно, например, если выключатель света в подвале расположен до лестницы ведущей вниз (кстати, не забудьте прочитать интересную статью о том как сделать подсветку лестницы светодиодной лентой).

До того как спуститься туда, вы зажигаете свет, и индикатор загорается красным, в выключенном состоянии вы видите зеленое свечение на клавише. В этом случае вам не придется заходить в темную комнату и уже там нащупывать выключатель. Когда вы покинули подвал, вы по цвету светодиода знаете, горит свет в подвале или нет. Одновременно с этим, вы контролируете исправность лампочки, потому что в случае ее перегорания, красным светодиод светиться не будет. Вот схема индикатора напряжения на двухцветном светодиоде.

В заключении можно сказать, что это лишь основные возможные схемы использования светодиодов для индикации напряжения. Все они несложные, и в своей реализации под силу даже дилетанту. В них не использовалось никаких дорогостоящих интегральных микросхем и тому подобное. Рекомендуем обзавестись таким устройством всем любителям и профессионалам электрикам, чтобы никогда не подвергать свое здоровье опасности, приступая к ремонтным работам, не проверив наличие напряжения.

Вариант для автомобиля

Простая схема для индикации напряжения бортовой сети автомобиля и заряда аккумулятора. Стабилитрон ограничивает ток аккумулятора до 5В для питания микросхемой логики.

Переменные резисторы позволяют выставить уровень напряжения для срабатывания светодиодов. Настройку лучше проводить от сетевого стабилизированного источника питания.

Детектора наличия опасного для жизни напряжения, изготовление

Выполнен прибор на трех транзисторах, без платы навесным монтажом.

Обратите внимание, что в схеме используются транзисторы разной структуры. Требований к ним особых нет, подойдут практически любые. В качестве элементов сигнализации используются светодиод и зуммер. Роль антенны играет кусок провода, длиной 5 см.

Питается детектор от двух мизинчиковых элементов.

Корпусом служит прозрачная пластиковая трубка.

После сборки, если все элементы схемы исправны, детектор начинает работать сразу и в настройке не нуждается.

Нюансы в работе индикатора напряжения

Собранный своими руками светодиодный индикатор, так же как и промышленные приборы данного типа, может применяться для проверки наличия напряжения. Измерительным прибором он не является, а лишь указывает на наличие или отсутствие напряжения. Приобретя некоторый опыт работы с указателем, можно по яркости свечения светоизлучающего диода определить величину напряжения между двумя проводниками. Однако для точных измерений нужно применять стрелочные или цифровые вольтметры.

В отличие от указателей с газоразрядными лампами светодиодный индикатор нельзя применять для поиска «фазы», прикасаясь к одному из щупов пальцем. Прибор имеет малое внутреннее сопротивление, и такой способ поиска фазного проводника грозит поражением электрическим током.

Выводы

Самостоятельно делают индикаторы по простым схемам. Никакие другие дорогостоящий детали не требуются. Для изготовления пробника можно использовать корпус высохшего маркера или неисправного мобильного телефона. На лицевую часть можно вывести щуп в виде штыря, на торец – кабель, оснащенный зажимом-«крокодильчиком» или щупом.

Смотрите видео

• https://simplelight.info/raznoe/indikator-napryazheniya-na-svetodiodah.html
• http://ledno.ru/svetodiody/samodelki/indikator-napryazheniya-220v.html
• https://SvetodiodInfo.ru/texnicheskie-momenty/indikator-napryazheniya-na-svetodiodax.html
• https://YaElectrik.ru/elektroprovodka/indikator-napryazheniya-svoimi-rukami
• https://SdelaySam-SvoimiRukami.ru/5717-beskontaktnyj-detektor-vysokogo-naprjazhenija-svoimi-rukami.html
• https://svetilnik.info/svetodiody/indikator-napryazheniya-na-svetodiodah.html

Как сделать индикатор напряжения на светодиодах

Индикатор напряжения на DIN-рейку

Указатель напряжения до 1000в

Работа с индикаторной отверткой (индикаторный пробник) для поиска напряжения

Источник