Детектор магнитных полей своими руками

Схемы простых индикаторов электрических и магнитных полей

Индикаторы электрических полей могут быть использованы для индивидуальной защиты электромонтеров, при поиске мест повреждений электрических сетей.

С их помощью определяется наличие электростатических зарядов в полупроводниковом, текстильном производствах, хранилищах легковоспламеняющихся жидкостей.

При поиске источников магнитных полей, определении их конфигурации и исследовании полей рассеяния трансформаторов, дросселей и электродвигателей не обойтись без индикаторов магнитных полей.

Индикатор высокочастотных излучений

Схема индикатора высокочастотных излучений показана на рис. 1. Сигнал с антенны попадает на детектор, выполненный на германиевом диоде. Далее через Г-образный LC-фильтр сигнал поступает на базу транзистора, в коллекторную цепь которого включен микроамперметр. По нему и определяется мощность высокочастотных излучений.

Рис. 1. Схема индикатора высокочастотных излучений.

Индикатор низкочастотных электрических полей

Для индикации низкочастотных электрических полей используют индикаторы с входным каскадом на полевом транзисторе (рис. 2 — 7). Первый из них (рис. 20.2) выполнен на основе мультивибратора [ВРЛ 80-28, Р 8/91-76].

Рис. 2. Схема индикатора низкочастотных электрических полей на основе мультивибратора.

Канал полевого транзистора является управляемым элементом, сопротивление которого зависит от величины контролируемого электрического поля.

К затвору транзистора подключена антенна. При внесении индикатора в электрическое поле, сопротивление исток — сток полевого транзистора возрастает, и мультивибратор включается.

В телефонном капсюле раздается звуковой сигнал, частота которого зависит от напряженности электрического поля.

Индикаторы для поиска неисправностей в новогодних электрических гирляндах

Следующие две конструкции по схемам Д. Болотника и Д. Приймака (рис. 3 и 4) предназначены для поиска неисправностей в новогодних электрических гирляндах [Р 11/88-56].

Рис. 3. Схема индикатора для поиска неисправностей в новогодних электрических гирляндах.

Индикатор (рис. 3) в целом представляет собой резистор с управляемым сопротивлением. Роль такого сопротивления опять же играет канал сток — исток полевого транзистора, дополненного двухкаскадным усилителем постоянного тока.

Индикатор (рис. 4) выполнен по схеме управляемого низкочастотного генератора. Он содержит пороговое устройство, усилитель и детектор сигнала, наведенного в антенне переменным электрическим полем.

Рис. 4. Индикатор НЧ электрических полей по схеме управляемого низкочастотного генератора.

Все эти функции выполняет один транзистор — VT1. На транзисторах VT2 и VT3 собран генератор низкой частоты, работающий в ждущем режиме. Как только антенну устройства приближают к источнику электрического поля, транзистор VT1 включает звуковой генератор.

Индикатор для поиска скрытой проводки

Индикатор электрического поля (рис. 5) предназначен для поиска скрытой проводки, электрических цепей, находящихся под напряжением, индикации приближения к зоне высоковольтных проводов, наличия переменных или постоянных электрических полей [РаЭ 8/00-15].

Рис. 5. Схема простого индикатора для поиска скрытой проводки.

В устройстве использован заторможенный генератор светозвуковых импульсов, выполненный на аналоге инжекционно-по-левого транзистора (VT2, VT3).

При отсутствии электрического поля высокой напряженности сопротивление сток — исток полевого транзистора VT1 невелико, транзистор VT3 закрыт, генерация отсутствует.

Ток, потребляемый устройством, составляет единицы, десятки мкА. При наличии постоянного или переменного электрического поля высокой напряженности сопротивление сток — исток полевого транзистора VT1 возрастает, и устройство начинает вырабатывать светозвуковые сигналы.

Так, если в качестве антенны использован вывод затвора транзистора VT1, индикатор реагирует на приближение сетевого провода на расстояние около 25 мм.

Потенциометром R3 регулируется чувствительность, резистор R1 задает длительность светозвуковой посылки, конденсатор С1 — частоту их следования, а С2 определяет тембр звукового сигнала.

Для повышения чувствительности в качестве антенны может быть использован отрезок изолированного провода или телескопическая антенна. Для защиты транзистора VT1 от пробоя параллельно переходу затвор — исток стоит подключить стабилитрон или высокоомный резистор.

Индикатор электрических и магнитных полей

Индикатор электрических и магнитных полей (рис. 6) содержит релаксационный генератор импульсов. Он выполнен на биполярном лавинном транзисторе (транзистор микросхемы К101КТ1А, управляемый электронным ключом на полевом транзисторе типа КП103Г), к затвору которого подключена антенна.

Рис. 6. Схема индикатора электрических и магнитных полей.

Для задания рабочей точки генератора (срыв генерации в отсутствии индицируемых электрических полей) используют резисторы R1 и R2. Генератор импульсов через конденсатор С1 нагружен на высокоомные головные телефоны.

При наличии переменного электрического поля (или перемещении предметов, несущих электростатические заряды) на антенне и, соответственно, затворе полевого транзистора появляется сигнал переменного тока, что приводит к изменению электрического сопротивления перехода сток — исток с частотой модуляции.

В соответствии с этим релаксационный генератор начинает генерировать пачки модулированных импульсов, а в головных телефонах будет прослушиваться звуковой сигнал.

Чувствительность прибора (дальность обнаружения токонесущего провода сети 220 В 50 Гц) составляет 15. 20 см. В качестве антенны использован стальной штырь 300×3 мм. При напряжении питания 9 В ток, потребляемый индикатором в режиме молчания, составляет 100 мкА, в рабочем режиме — 20 мкА.

Индикатор магнитных полей (рис. 6) выполнен на втором транзисторе микросхемы. Нагрузкой второго генератора является высокоомный головной телефон.

Сигнал переменного тока, снимаемый с индуктивного датчика магнитного поля L1, через переходной конденсатор С1 подается на базу лавинного транзистора, не связанную по постоянному току с другими элементами схемы («плавающая» рабочая точка).

В режиме индикации переменного магнитного поля напряжение на управляющем электроде (базе) лавинного транзистора периодически изменяется, изменяется также и напряжение лавинного пробоя коллекторного перехода и, в связи с этим, частота и продолжительность генерации.

Индикатор на основе делителя напряжения

Индикатор (рис. 7) изготовлен на основе делителя напряжения, одним из элементов которого является полевой транзистор VT1, сопротивление перехода сток — исток которого определяется потенциалом управляющего электрода (затвора) с подключенной к нему антенной [Рк 6/00-19].

Рис. 7. Индикатор электрополей на основе делителя напряжения.

К резистивному делителю напряжения подключен релаксационный генератор импульсов на лавинном транзисторе VT2, работающий в ждущем режиме. Уровень начального напряжения (порог срабатывания), подаваемого на релаксационный генератор импульсов, устанавливается потенциометром R1.

Для предотвращения пробоя управляющего перехода полевого транзистора в схему введена защита (при отключении источника питания цепь затвор — исток закорочена).

Повышение уровня громкости звукового сигнала достигается введением усилителя на биполярном транзисторе VT3. В качестве нагрузки выходного транзистора VT3 можно использовать низкоомный телефонный капсюль.

Для упрощения схемы высокоомный телефонный капсюль, например, ТОН-1, ТОН-2 (либо «среднеомный» — ТК-67, ТМ-2) может быть включен вместо резистора R3.

В этом случае надобность в использовании элементов VT3, R4, С2 отпадает. Разъем, в который включается телефон, для снижения габаритов устройства, может одновременно служить выключателем питания.

При отсутствии входного сигнала сопротивление перехода сток — исток полевого транзистора составляет несколько сотен Ом, и напряжение, снимаемое с движка потенциометра на питание релаксационного генератора импульсов, мало.

При появлении сигнала на управляющем электроде полевого транзистора сопротивление перехода сток — исток последнего возрастает пропорционально уровню входного сигнала до единиц, сотен кОм.

Это приводит к увеличению напряжения, подаваемого на релаксационный генератор импульсов до величины, достаточной для возникновения колебаний, частота которых определяется произведением R4C1.

Потребляемый устройством ток при отсутствии сигнала — 0,6 мА, в режиме индикации — 0,2. 0,3 мА. Дальность обнаружения токонесущего провода сети 220 В 50 Гц при длине штыревой антенны 10 см составляет 10. 100 см.

Индикатор высокочастотного электрического поля

Индикатор высокочастотного электрического поля (рис. 20.8) [МК 2/86-13] отличается от аналога (рис. 1) тем, что его выходная часть выполнена по мостовой схеме, имеющей повышенную чувствительность.

Рис. 8. Схема индикатора высокочастотного электрического поля.

Резистор R1 предназначен для балансировки схемы (установки стрелки прибора на ноль).

Индикатор сетевого напряжения на ждущем мультивибраторе

Ждущий мультивибратор (рис. 9) использован для индикации сетевого напряжения [МК 7/88-12]. Индикатор работает при приближении его антенны к сетевому проводу (220 В) на расстояние 2. 3 см. Частота генерации для приведенных на схеме номиналов близка к 1 Гц.

Рис. 9. Схема индикатора сетевого напряжения на ждущем мультивибраторе.

Индикаторы магнитных полей с индуктивными датчиками

Индикаторы магнитных полей по схемам, представленным на рис. 10 — 13, имеют индуктивные датчики, в качестве которых может быть использован телефонный капсюль без мембраны, либо многовитковая катушка индуктивности с железным сердечником.

Рис. 10. Схема индикатора магнитных полей с индуктивным датчиком.

Индикатор (рис. 10) выполнен по схеме радиоприемника 2-V-0. Он содержит датчик, двухкаскадный усилитель, детектор с удвоением напряжения и показывающий прибор.

Индикаторы (рис. 11, 12) имеют светодиодную индикацию и предназначены для качественной индикации магнитных полей [Р 8/91-83; Р 3/85-49].

Рис. 11. Схема индикатора магнитных полей со светодиодной индикацией и телефоном в качестве датчика (катушки).

Рис. 12. Схема простого индикатора магнитных полей со светодиодной индикацией.

Более сложную конструкцию имеет индикатор по схеме И.П. Шелестова, изображенный на рис. 13.

Рис. 13. Схема индикатора магнитных полей с применением компаратора.

Датчик магнитного поля подключен к управляющему переходу полевого транзистора, в цепь истока которого включено сопротивление нагрузки R1.

Сигнал с этого сопротивления усиливается каскадом на транзисторе VT2. Далее в схеме использован компаратор на микросхеме DA1 типа К554САЗ.

Компаратор сравнивает уровни двух сигналов: напряжения, снимаемого с регулируемого резистивного делителя R4, R5 (регулятора чувствительности) и напряжения, снимаемого с коллектора транзистора VT2. На выходе компаратора включен светодиодный индикатор.

Литература: Шустов М.А. — Практическая схемотехника (Книга 1), 2003 год.

Источник

Детектор электромагнитных полей

Если оглядеться вокруг, то сейчас в каждой квартире можно найти большое количество электроприборов, излучающих электромагнитные поля. Сотовые телефоны, планшеты, компьютеры, принтеры, осветительные приборы, и так далее. Можно проделать простой опыт — взять осциллограф и коснуться его входа пальцем, можно увидеть что на экране осциллографа сразу появится вполне ровная синусоида частотой 50Гц. Этот опыт убеждает в том, что в квартирах, в городах огромное количество наводок, электромагнитных полей, которые неизбежны, учитывая, что сеть 220В проложена в каждую квартиру. Например, если уйти далеко в поле, подальше от линий электропередач, и точно также коснуться входа осциллографа, то там такой явной синусоиды частотой 50Гц на экране уже не появится. Кроме того, сейчас появилось довольно большое количество цифровых устройств, которые обмениваются друг с другом информацией по разным интерфейсам, как правило, на достаточно больших частотах, и высокочастотных импульсных блоков питания, а это также вносит небольшую каплю с общую картину электромагнитных полей в домах. Хорошо это или плохо с точки зрения здоровья — покажет время, а сейчас мы можем разве что собрать небольшой прибор для обнаружения и «прослушивания» электромагнитных полей. Конечно, он не является каким-то высокоточным измерительным прибором, но с его помощью можно будет буквально послушать, как передаются данные по USB проводам и другим цифровым интерфейсам. Кроме того, такому прибору можно найти и практичное применение — с его помощью станет возможно определять примерное расположение проводки в стенах. Схема такого прибора показана ниже.

В левой части схемы можно увидеть две индуктивности, которые являются чувствительными элементами схемы — именно они будут «ловить» электромагнитные поля. Номинал катушек должен быть примерно равным 22 мкГн, можно купить готовые, либо намотать самому на ферритовом стержне, воспользовавшись калькулятором индуктивности. Последовательно с катушками расположены конденсаторы на 2,2 мкФ, они определяют нижнюю частоту, которую будет определять схема. Если сделать ёмкость этих конденсаторов слишком большой, то слышен будет лишь один гул на частоте 50Гц, так как наводки именно на этой частоте заполоняют всё пространство в домах, где если электропроводка. Номинал 2,2 мкФ является оптимальной, но если планируется использование детектора для поиска электропроводки в стенах, то их ёмкость можно увеличить до 10 мкФ. Далее сигнал, уловленный катушками, попадает на усилители, так как он слишком слаб и напрямую на наушники его подавать нельзя. В этой схеме можно использовать любую микросхему сдвоенного операционного усилителя, например, TL072, TL082, NE5532, RC4558, либо две микросхемы одинарных, например TL071, TL081. Резисторы R3 и R4 отвечают за коэффициент усиления, при необходимости их номинал можно подобрать после сборки схемы. Увеличение сопротивления этих резисторов повлечёт за собой увеличение чувствительности детектора, уменьшение сопротивления — снижение чувствительности. Далее сигнал, усиленный, через проходные конденсаторы С3 и С4 попадает непосредственно на наушники, со схемой можно использовать как обычные наушники-вкладыши, так и полноразмерные, как на фото ниже.

В нижней части схемы показана часть схемы, отвечающая за питание. Напряжение питания схемы составляет 9-12В, при этом схема потребляет небольшой ток, поэтому в качестве автономного источника питания идеально подойдёт батарейки крона. Питающее напряжение поступает на делитель из резисторов R5 и R6, с выхода которого снимается напряжение 4,5В, оно необходимо для правильной работы схемы. Конденсаторы C5 и С6 — фильтрующие по питанию, их номинал может быть равен 47-100 мкФ. Все полярные конденсаторы на схеме — электролитические на напряжение 16В и выше, неполярные — керамические или плёночные. Резисторы подойдут с мощностью 0,125-0,25Вт.

Внешний вид готовой макетной платы такого детектора показан ниже. Две индуктивности расположены впереди платы, они будут «искать» источники электромагнитных полей. Катушки нужно расположить на расстоянии около 2-3 см друг от друга. Размер макетной платы специально взят с запасом, чтобы на нижнюю её часть поместилась батарейка. Для подключения кроны можно использовать либо специальный клеммник, купленный в магазине, либо изготовить самодельный клеммник. Для этого нужно взять использованную севшую крону, разобрать её жестяной корпус и вытащить верхнюю пластинку с контактами, отсоединив её от гальванических элементов. После этого к контактам на этой пластинке можно подпаять провода, контакты будут идеально соединяться с новой кроной. Не такой эстетичный вариант, как готовый клеммник, но работает. Схема нзапускается сразу после подключения батарейки, для удобного включения-выключения можно установить в разрыв плюса питания выключатель с фиксацией. Также схему можно дополнить светодиодом, который будет загораться при включении схемы. Готовую плату можно установить в корпус и вывести наружу кнопку включения и разъём для наушников, в этом случае получится компактный и полностью автономный детектор электромагнитных полей. Внешний вид собранной макетной платы показан ниже.

Источник