Сигнальные светодиоды (в англоязычной литературе – LED, light-emitting diode) потребляют ток величиной 10-15 мА. В зависимости от цвета прямое падение напряжения на светоизлучающем диоде составляет от 1,5 до 2,5 В. Небольшие размеры, малый ток потребления и низкое рабочее напряжение LED позволяют радиолюбителям изготовить множество полезных приборов.
Используя минимальный набор деталей, можно изготовить индикатор напряжения на светодиодах своими руками.
Назначение элементов и принцип работы схемы
У многих читателей в доме установлены выключатели света со светодиодной подсветкой. Схема светодиодной подсветки выглядит следующим образом:
- Параллельно контакту выключателя включается цепочка, состоящая из гасящего резистора, светодиода и простого кремниевого диода.
- При разомкнутом выключателе электрический ток протекает через гасящий (токоограничивающий) резистор, включенные встречно-параллельно светодиоды и лампу накаливания.
- 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.
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.
Проверка постоянного напряжения
Рассмотренная нами схема индикатора может применяться не только в цепях переменного, но и в цепях постоянного тока. В случае если мы прикоснемся к «плюсу» щупом, присоединенным к аноду светодиода, а другим щупом будем касаться «минуса» электроустановки, индикатор будет светиться. При противоположном подключении указателя LED «не загорится». Таким образом, мы не только сможем проверить наличие напряжения, но и определим полярность источника.
Простейшая схема индикатора напряжения на светодиодах может быть улучшена. Для этого в нее нужно внести одно изменение: заменить кремниевый диод на светодиод. После этой замены у индикатора, подключенного к переменному напряжению, будут светиться оба светодиода одновременно. При проверке наличия постоянного напряжения будет светиться один из светодиодов. Какой из LED будет светиться, зависит от полярности подключения индикатора.
Если индикатор может светиться разными цветами, то по умолчанию зеленые светодиоды означают нормальный режим работы, например правильную полярность.
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:
- При подаче логической единицы на вход пробника открывается транзистор VT1 и загорается красный светодиод. При этом VT2 оказывается запертым и зеленый светодиод не горит.
- 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.
Индикатор напряжения на двухцветном светодиоде
Кроме простых светодиодов, промышленность выпускает светодиодные сборки, состоящие из двух и более приборов. Двухцветные светодиодные излучатели могут иметь 2 или 3 вывода. В сборках с тремя выводами катоды светодиодов соединены вместе, а аноды диодов имеют отдельные выводы. В случае с двумя выводами светодиоды соединены встречно-параллельно. Двухвыводные LED можно применить в индикаторе напряжения, а светодиоды с тремя выводами- в логическом пробнике.
Вариант для автомобиля
Раньше в различных «контрольках» автоэлектриков в качестве индикатора применялась маломощная лампочка 12 Вольт. С ее помощью осуществлялась проверка напряжения в различных частях бортовой сети автомобиля. Сейчас в большинстве промышленных и самодельных индикаторов 12 В используются светодиоды.
Конструкция таких приборов практически ничем не отличается от первого рассмотренного индикатора. Чтобы переделать первый указатель на 12 В, нужно исключить простой диод или заменить его на двухцветный LED. Гасящий резистор при 12 В должен иметь сопротивление 680 Ом.
Так выглядит применение светодиодов в индикаторах различного назначения. Однако на основе LED можно сделать множество других устройств, которые будет отличать простота, экономия и надежность. Индикаторные и сверхъяркие светодиоды можно применить для освещения или подсветки разных объектов. Используя LED в качестве источника опорного напряжения, можно построить параметрический стабилизатор напряжения.
В любой технике в качестве отображения режимов работы используют светодиоды. Причины очевидны – низкая стоимость, сверхмалое энергопотребление, высокая надёжность. Поскольку схемы индикаторов очень просты, нет необходимости в покупке фабричных изделий.
Из обилия схем, для изготовления указателя напряжения на светодиодах своими руками, можно подобрать наиболее оптимальный вариант. Индикатор можно собрать за пару минут из самых распространённых радиоэлементов.
Все подобные схемы по назначению делят на индикаторы напряжения и индикаторы тока.
Работа с сетью 220В
Рассмотрим простейший вариант – проверка фазы.
Эта схема представляет собой световой индикатор тока, которым оснащают некоторые отвёртки. Такое устройство даже не требует внешнего питания, поскольку разность потенциала между фазовым проводом и воздухом или рукой достаточна для свечения диода.
Для отображения сетевого напряжения, например, проверки наличия тока в разъёме розетки, схема ещё проще.
Простейший индикатор тока на светодиодах 220В собирается на ёмкостном сопротивлении для ограничения тока светодиода и диода для защиты от обратной полуволны.
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 для микросхем (логический пробник)
Если возникает необходимость проверить работоспособность микросхемы, поможет в этом простейший пробник с тремя устойчивыми состояниями. При отсутствии сигнала (обрыв цепи) диоды не горят. При наличии логического ноля на контакте возникает напряжение около 0,5 В, которое открывает транзистор Т1, при логической единице (около 2,4В) открывается транзистор Т2.
Такая селективность достигается, благодаря различным параметрам используемых транзисторов. У КТ315Б напряжение открытия 0,4-0,5В, у КТ203Б – 1В. При необходимости можно заменить транзисторы другими с аналогичными параметрами.
Что может быть печальнее, чем внезапно севший аккумулятор в квадрокоптере во время полета или отключившийся металлоискатель на перспективной поляне? Вот если бы можно было бы заранее узнать, насколько сильно заряжен аккумулятор! Тогда мы могли бы подключить зарядку или поставить новый комплект батарей, не дожидаясь грустных последствий.
И вот тут как раз рождается идея сделать какой-нибудь индикатор, который заранее подаст сигнал о том, что батарейка скоро сядет. Над реализацией этой задачи пыхтели радиолюбители всего мира и сегодня существует целый вагон и маленькая тележка различных схемотехнических решений - от схем на одном транзисторе до навороченных устройств на микроконтроллерах.
Внимание! Приведенные в статье схемы только лишь сигнализируют о низком напряжении на аккумуляторе. Для предупреждения глубокого разряда необходимо вручную отключить нагрузку либо использовать .
Вариант №1
Начнем, пожалуй, с простенькой схемки на стабилитроне и транзисторе:
Разберем, как она работает.
Пока напряжение выше определенного порога (2.0 Вольта), стабилитрон находится в пробое, соответственно, транзистор закрыт и весь ток течет через зеленый светодиод. Как только напряжение на аккумуляторе начинает падать и достигает значения порядка 2.0В + 1.2В (падение напряжение на переходе база-эмиттер транзистора VT1), транзистор начинает открываться и ток начинает перераспределяться между обоими светодиодами.
Если взять двухцветный светодиод, то мы получим плавный переход от зеленого к красному, включая всю промежуточную гамму цветов.
Типовое различие прямого напряжения в двухцветных светодиодах составляет 0.25 Вольта (красный зажигается при более низком напряжении). Именно этой разницей определяется область полного перехода между зеленым и красным цветом.
Таким образом, не смотря на свою простоту, схема позволяет заранее узнать, что батарейка начала подходить к концу. Пока напряжение на аккумуляторе составляет 3.25В или более, горит зеленый светодиод. В промежутке между 3.00 и 3.25V к зеленому начинает подмешиваться красный - чем ближе к 3.00 Вольтам, тем больше красного. И, наконец, при 3V горит только чисто красный цвет.
Недостаток схемы в сложности подбора стабилитронов для получения необходимого порога срабатывания, а также в постоянном потреблении тока порядка 1 мА. Ну и, не исключено, что дальтоники не оценят эту задумку с меняющимися цветами.
Кстати, если в эту схему поставить транзистор другого типа, ее можно заставить работать противоположным образом - переход от зеленого к красному будет происходить, наоборот, в случае повышения входного напряжения. Вот модифицированная схема:
Вариант №2
В следующей схеме использована микросхема TL431, представляющая собой прецизионный стабилизатор напряжения.
Порог срабатывания определяется делителем напряжения R2-R3. При указанных в схеме номиналах он составляет 3.2 Вольта. При снижении напряжения на аккумуляторе до этого значения, микросхема перестает шунтировать светодиод и он зажигается. Это будет сигналом к тому, что полный разряд батареи совсем близок (минимально допустимое напряжение на одной банке li-ion равно 3.0 В).
Если для питания устройства применяется батарея из нескольких последовательно включенных банок литий-ионного аккумулятора, то приведенную выше схему необходимо подключить к каждой банке отдельно. Вот таким образом:
Для настройки схемы подключаем вместо батарей регулируемый блок питания и подбором резистора R2 (R4) добиваемся зажигания светодиода в нужный нам момент.
Вариант №3
А вот простая схема индикатора разрядки li-ion аккумулятора на двух транзисторах:
Порог срабатывания задается резисторами R2, R3. Старые советские транзисторы можно заменить на BC237, BC238, BC317 (КТ3102) и BC556, BC557 (КТ3107).
Вариант №4
Схема на двух полевых транзисторах, потребляющая в ждущем режиме буквально микротоки.
При подключении схемы к источнику питания, положительное напряжение на затворе транзистора VT1 формируется с помощью делителя R1-R2. Если напряжение выше напряжение отсечки полевого транзистора, он открывается и притягивает затвор VT2 на землю, тем самым закрывая его.
В определенный момент, по мере разряда аккумулятора, напряжение, снимаемое с делителя становится недостаточным для отпирания VT1 и он закрывается. Следовательно, на затворе второго полевика появляется напряжение, близкое к напряжению питания. Он открывается и зажигает светодиод. Свечение светодиода сигнализирует нам о необходимости подзаряда аккумулятора.
Транзисторы подойдут любые n-канальные с низким напряжением отсечки (чем меньше - тем лучше). Работоспособность 2N7000 в этой схеме не проверялась.
Вариант №5
На трех транзисторах:
Думаю, схема не нуждается в пояснениях. Благодаря большому коэфф. усиления трех транзисторных каскадов, схема срабатывает очень четко - между горящим и не горящим светодиодом достаточно разницы в 1 сотую долю вольта. Потребляемый ток при включенной индикации - 3 мА, при выключенном светодиоде - 0.3 мА.
Не смотря на громоздкий вид схемы, готовая плата имеет достаточно скромные габариты:
С коллектора VT2 можно брать сигнал, разрешающий подключение нагрузки: 1 - разрешено, 0 - запрещено.
Транзисторы BC848 и BC856 можно заменить на ВС546 и ВС556 соответственно.
Вариант №6
Эта схема мне нравится тем, что она не только включает индикацию, но и отрубает нагрузку.
Жаль только, что сама схема от аккумулятора не отключается, продолжая потреблять энергию. А жрет она, благодаря постоянно горящему светодиоду, немало.
Зеленый светодиод в данном случае выступает в роли источника опорного напряжения, потребляя ток порядка 15-20 мА. Чтобы избавиться от такого прожорливого элемента, вместо источника образцового напряжения можно применить ту же TL431, включив ее по такой схеме*:
*катод TL431 подключить ко 2-ому выводу LM393.
Вариант №7
Схема с применением так называемых мониторов напряжения. Их еще называют супервизорами и детекторами напряжения (voltdetector"ами). Это специализированные микросхемы, разработанные специально для контроля за напряжением.
Вот, например, схема, поджигающая светодиод при снижении напряжения на аккумуляторе до 3.1V. Собрана на BD4731.
Согласитесь, проще некуда! BD47xx имеет открытый коллектор на выходе, а также самостоятельно ограничивает выходной ток на уровне 12 мА. Это позволяет подключать к ней светодиод напрямую, без ограничительных резисторов.
Аналогичным образом можно применить любой другой супервизор на любое другое напряжение.
Вот еще несколько вариантов на выбор:
- на 3.08V: TS809CXD , TCM809TENB713 , MCP103T-315E/TT , CAT809TTBI-G ;
- на 2.93V: MCP102T-300E/TT , TPS3809K33DBVRG4 , TPS3825-33DBVT , CAT811STBI-T3 ;
- серия MN1380 (или 1381, 1382 - они отличаются только корпусами). Для наших целей лучше всего подходит вариант с открытым стоком, о чем свидетельствует дополнительная циферка "1" в обозначении микросхемы - MN13801, MN13811, MN13821. Напряжение срабатывания определяется буквенным индексом: MN13811-L как раз на 3,0 Вольта.
Также можно взять советский аналог - КР1171СПхх:
В зависимости от цифрового обозначения, напряжение детекции будет разным:
Сетка напряжений не очень-то подходит для контроля за li-ion аккумуляторами, но совсем сбрасывать эту микросхему со счетов, думаю, не стоит.
Неоспоримые достоинства схем на мониторах напряжения - чрезвычайно низкое энергопотребление в выключенном состоянии (единицы и даже доли микроампер), а также ее крайняя простота. Зачастую вся схема умещается прямо на выводах светодиода:
Чтобы сделать индикацию разряда еще более заметной, выход детектора напряжения можно нагрузить на мигающий светодиод (например, серии L-314). Или самому собрать простейшую "моргалку" на двух биполярных транзисторах.
Пример готовой схемы, оповещающей о севшей батарейке с помощью вспыхивающего светодиода приведен ниже:
Еще одна схема с моргающим светодиодом будет рассмотрена ниже.
Вариант №8
Крутая схема, запускающая моргание светодиода, если напряжение на литиевом аккумуляторе упадет до 3.0 Вольта:
Эта схема заставляет вспыхивать сверхяркий светодиод с коэффициентом заполнения 2.5% (т.е. длительная пауза - коротка вспышка - опять пауза). Это позволяет снизить потребляемый ток до смешных значений - в выключенном состоянии схема потребляет 50 нА (нано!), а в режиме моргания светодиодом - всего 35 мкА. Сможете предложить что-нибудь более экономичное? Вряд ли.
Как можно было заметить, работа большинства схем контроля за разрядом сводится к сравнению некоего образцового напряжения с контролируемым напряжением. В дальнейшем эта разница усиливается и включает/отключает светодиод.
Обычно в качестве усилителя разницы между опорным напряжением и напряжением на литиевом аккумуляторе используют каскад на транзисторе или операционный усилитель, включенный по схеме компаратора.
Но есть и другое решение. В качестве усилителя можно применить логические элементы - инверторы. Да, это нестандартное использование логики, но это работает. Подобная схема приведена в следующем варианте.
Вариант №9
Схема на 74HC04.
Рабочее напряжение стабилитрона должно быть ниже напряжение срабатывания схемы. Например, можно взять стабилитроны на 2.0 - 2.7 Вольта. Точная подстройка порога срабатывания задается резистором R2.
Схема потребляет от батареи около 2 мА, так что ее тоже надо включать после выключателя питания.
Вариант №10
Это даже не индикатор разряда, а, скорее, целый светодиодный вольтметр! Линейная шкала из 10 светодиодов дает наглядное представление о состоянии аккумулятора. Весь функционал реализован всего на одной-единственной микросхеме LM3914 :
Делитель R3-R4-R5 задает нижнее (DIV_LO) и верхнее (DIV_HI) пороговые напряжения. При указанных на схеме значениях свечению верхнего светодиода соответствует напряжение 4.2 Вольта, а при снижении напряжения ниже 3х вольт, погаснет последний (нижний) светодиод.
Подключив 9-ый вывод микросхемы на "землю", можно перевести ее в режим "точка". В этом режиме всегда светится только один светодиод, соответствующий напряжению питания. Если оставить как на схеме, то будет светиться целая шкала из светодиодов, что нерационально с точки зрения экономичности.
В качестве светодиодов нужно брать только светодиоды красного свечения , т.к. они обладают самым малым прямым напряжением при работе. Если, например, взять синие светодиоды, то при севшем до 3х вольт аккумуляторе, они, скорее всего, вообще не загорятся.
Сама микросхема потребляет около 2.5 мА, плюс 5 мА на каждый зажженный светодиод.
Недостатком схемы можно считать невозможность индивидуальной настройки порога зажигания каждого светодиода. Можно задать только начальное и конечное значение, а встроенный в микросхему делитель разобьет этот интервал на равные 9 отрезков. Но, как известно, ближе к концу разряда, напряжение на аккумуляторе начинает очень стремительно падать. Разница между аккумуляторами, разряженными на 10% и 20% может составлять десятые доли вольта, а если сравнить эти же аккумуляторы, только разряженненные на 90% и 100%, то можно увидеть разницу в целый вольт!
Типичный график разряда Li-ion аккумулятора, приведенный ниже, наглядно демонстрирует данное обстоятельство:
Таким образом, использование линейной шкалы для индикации степени разряда аккумулятора представляется не слишком целесообразным. Нужна схема, позволяющая задать точные значения напряжений, при которых будет загораться тот или иной светодиод.
Полный контроль над моментами включения светодиодов дает схема, представленная ниже.
Вариант №11
Данная схема является 4-разрядным индикатором напряжения на аккумуляторе/батарейке. Реализована на четырех ОУ, входящих в состав микросхемы LM339 .
Схема работоспособна вплоть до напряжения 2 Вольта, потребляет меньше миллиампера (не считая светодиода).
Разумеется, для отражения реального значения израсходованной и оставшейся емкости аккумулятора, необходимо при настройке схемы учесть кривую разряда используемого аккумулятора (с учетом тока нагрузки). Это позволит задать точные значения напряжения, соответствующие, например, 5%-25%-50%-100% остаточной емкости.
Вариант №12
Ну и, конечно, широчайший простор открывается при использовании микроконтроллеров со встроенным источником опорного напряжения и имеющих вход АЦП. Тут функционал ограничивается только вашей фантазией и умением программировать.
Как пример приведем простейшую схему на контроллере ATMega328.
Хотя тут, для уменьшения габаритов платы, лучше было бы взять 8-миногую ATTiny13 в корпусе SOP8. Тогда было бы вообще шикарно. Но пусть это будет вашим домашним заданием.
Светодиод взят трехцветный (от светодиодной ленты), но задействованы только красный и зеленый.
Готовую программу (скетч) можно скачать по этой ссылке .
Программа работает следующим образом: каждые 10 секунд опрашивается напряжение питания. Исходя из результатов измерений МК управляет светодиодами с помощью ШИМ, что позволяет получать различные оттенки свечения смешением красного и зеленого цветов.
Свежезаряженный аккумулятор выдает порядка 4.1В — светится зеленый индикатор. Во время зарядки на АКБ присутствует напряжение 4.2В, при этом будет моргать зеленый светодиод. Как только напряжение упадет ниже 3.5В, начнет мигать красный светодиод. Это будет сигналом к тому, что аккумулятор почти сел и его пора заряжать. В остальном диапазоне напряжений индикатор будет менять цвет от зеленого к красному (в зависимости от напряжения).
Вариант №13
Ну и на закуску предлагаю вариант переделки стандартной платы защиты (их еще называют ), превращающий ее в индикатор севшего аккумулятора.
Эти платы (PCB-модули) добываются из старых батарей мобильных телефонов чуть ли не в промышленных масштабах. Просто подбираете на улице выброшенный аккумулятор от мобилы, потрошите его и плата у вас в руках. Все остальное утилизируете как положено.
Внимание!!! Попадаются платы, включающие защиту от переразряда при недопустимо низком напряжении (2.5В и ниже). Поэтому из всех имеющихся у вас плат необходимо отобрать только те экземпляры, которые срабатывают при правильном напряжении (3.0-3.2V).
Чаще всего PCB-плата представляет собой вот такую схемку:
Микросборка 8205 - это два миллиомных полевика, собранных в одном корпусе.
Внеся в схему некоторые изменения (показаны красным цветом), мы получим прекрасный индикатор разряда li-ion аккумулятора, практически не потребляющий ток в выключенном состоянии.
Так как транзистор VT1.2 отвечает за отключение зарядного устройства от банки аккумулятора от при перезаряде, то он в нашей схеме лишний. Поэтому мы полностью исключили этот транзистор из работы, разорвав цепь стока.
Резистор R3 ограничивает ток через светодиод. Его сопротивление необходимо подобрать таким образом, чтобы свечение светодиода было уже заметным, но потребляемый ток еще не был слишком велик.
Кстати, можно сохранить все функции модуля защиты, а индикацию сделать с помощью отдельного транзистор, управляющий светодиодом. То есть индикатор будет загораться одновременно с отключением аккумулятора в момент разряда.
Вместо 2N3906 подойдет любой имеющийся под рукой маломощный p-n-p транзистор. Просто подпаять светодиод напрямую не получится, т.к. выходной ток микросхемы, управляющий ключами, слишком мал и требует усиления.
Пожалуйста, учитывайте тот факт, что схемы индикаторов разряда сами потребляют энергию аккумулятора! Во избежание недопустимого разряда, подключайте схемы индикаторов после выключателя питания или используйте схемы защиты, .
Как, наверное, не сложно догадаться, схемы могут быть использованы и наоборот - в качестве индикатора заряда.
Очень нужный в хозяйстве инструмент, который в обязательном порядке должен присутствовать в каждой квартире или доме. Наверняка, в жизни каждого человека, случалась такая ситуация когда вдруг внезапно по непонятным причинам гас свет. Первая реакция любого человека растерянность, а в некоторых случаях даже паника. Что случилось, где свет, куда пропало электричество, как теперь быть и что делать? По прошествии некоторого времени посещают мысли примерно такого содержания, интересно это только у меня свет пропал или везде?
При правильно подходе к делу ответы на все эти вопросы с легкостью может дать указатель напряжения . С его помощью можно без проблем определить наличие или или на выключателе. А так же, установить присутствие или отсутствие напряжение на вводном автомате и счетчике электроэнергии.
В данной статье мы ознакомимся с наиболее распространенными в быту видами указателей напряжения, разберем наглядные методы работы с каждым из них, плюсы и минусы, а так же по каждому из вариантов подведем итог на предмет удобства использования в быту.
Сейчас на рынке электрооборудования представлено огромное множество различного типа указателей напряжения, какой выбрать и как не прогадать с покупкой? Давайте разбираться.
В данной статье мы рассмотрим основные виды указателей напряжения,
Индикаторная отвертка - указатель напряжения со световым оповещением, контактного типа
Данный индикатор напряжения имеет одну функцию, определение наличия или отсутствия напряжения, на проводе или контакте электрооборудования.
Указатель данного типа имеет две рабочие части. Первая имеет форму плоской отвертки, контактирует непосредственно с находящимся под напряжением элементом электропроводки.
Вторая часть расположена на рукоятке индикаторной отвертки, необходима для создания сопротивления.
Проверим данный индикатор в работе
Рассмотрим применение данной отвертки на конкретном примере. У нас имеется , к одному контакту которого подключен фазный провод, к другому нулевой. Индикатор напряжения укажет на каком проводе находится фаза.
Для определения зажимаем большим пальцем контакт расположенный на рукоятке указателя напряжения и поочередно подносим рабочую часть индикатора сначала к одному, потом к другому контакту автоматического выключателя. Большой палец при этом должен быть голый, без перчаток.
Если на контакте присутствует напряжение индикатор указателя его покажет, загорится слабый красный или оранжевый огонек внутри отвертки. А на нулевом контакте (в нашем примере к нему подходит синий провод) индикатор не покажет ничего.
Подведем итоги тестирования
Плюсы:
- не имеет элементов питания, работает непосредственно от фазы;
- за счет простой конструкции исполнения обладает высокой точностью и надежностью;
- имеется возможность, при острой необходимости, использовать указатель напряжения в качестве плоской отвертки;
- прост в эксплуатации;
- срок службы не ограничен;
- сохраняет работоспособность при любых температурных условиях окружающей среды.
Минусы:
- очень слабая лампочка индикации наличия напряжения, на солнце очень тяжело рассмотреть;
- для работы с индикатором приходится снимать защитные перчатки.
Делаем вывод: Очень простой и надежный указатель напряжения, для работ внутри помещений будет идеальным вариантом.
Индикаторная отвертка - указатель напряжения, с функцией контактного и бесконтактного использования, со световым оповещением
Данный вид индикатора напряжения имеет в своем арсенале две функции. Определение наличия, отсутствия напряжения (фазы) контактным и без контактным методом, а также функцию проверки целостности цепи (провода, кабеля, предохранителя).
Указатель имеет две рабочие части. Первая имеет вид плоской отвертки. Предназначена для непосредственного контакта с элементами находящимися под напряжением.
Вторая, предназначена для без контактного определения наличия напряжения, а так же для определения целостности цепи в совокупности с первой частью.
Внутри изолированной прозрачной рукоятки указателя напряжения находиться светодиодная лампочка, которая при взаимодействии с фазой сигнализирует о ее наличии. Так же, в ней располагаются элементы питания, батарейки типа LR44, 157, А76 или V13GA.
Проверим данную индикаторную отвертку в работе
Поочередно подносим первую рабочую часть указателя напряжения к контактам двухполюсного автоматического выключателя. Сначала к одному, затем к другому. На нулевом контакте индикатор ничего не показал.
На фазном, лампочка указателя напряжения загорелась, сигнализируя о присутствии на данном контакте напряжения (фазы).
Так же, с помощью данного индикатора напряжения можно определить наличие фазы бесконтактным методом, для этого воспользуемся второй рабочей частью.
Стоит отметить, что для корректной работы данного указателя напряжения его необходимо правильно держать. Делать это нужно, как показано на рисунке ниже, за середину корпуса отвертки, не касаясь рукой первой рабочей части, иначе указатель может сработать в режиме "прозвонки", тем самым дав ложный сигнал о наличии фазы.
Подносим индикаторную отвертку второй рабочей частью к изоляции провода, касаться необязательно, индикатор начнет сигнализировать о наличии фазы уже на некотором расстоянии от провода.
Функция проверки целостности цепи (прозвонки), работает просто.
Внимание! Все манипуляции по проверке целостности (прозвонке) провода, кабеля или различного рода предохранителей проводятся только с отключенным напряжением.
Последовательность действий в режиме "прозвонка"
Допустим, нам требуется прозвонить целостность одной жилы провода. Для этого проводим следующий ряд действий.
- снимаем перчатки;
- зажимаем вторую (заднюю) часть индикатора напряжения голым пальцем, допустим правой руки;
- первой рабочей частью (выполненной под плоскую отвертку) указателя напряжения, касаемся одного конца жилы проверяемого провода;
- второго конца проверяемого провода необходимо коснуться пальцами левой руки.
Теперь, смотрим:
- Если индикаторная лампа указателя напряжения засветилась - проверяемая жила провода целая.
- Если индикаторная лампочка не засветилась - жила повреждена и находиться в чистом обрыве.
Аналогичным способом проверяются и предохранители.
Плюсы и минусы данной индикаторной отвертки
Плюсы:
- яркий световой сигнализатор;
- возможность контактного и без контактного применения для определения наличия или отсутствия фазы;
- имеется функция проверки целостности цепи (прозвонки);
- при необходимости возможно использовать указатель в качестве плоской отвертки.
Минусы:
- необходимость периодической замены элементов питания;
- ограничение по температуре окружающей среды от -10 до +50 градусов Цельсия.
Делаем вывод: Надежный и понятный указатель напряжения, имеет функции проверки целостности цепи и без контактного определения наличия напряжения.
Подходит как для домашнего бытового, так и профессионального использования.
Цифровая индикаторная отвертка, с функциями контактного и бесконтактного определения напряжения
Данный указатель напряжения не имеет никаких источников электропитания.
На его корпусе имеется окошечко с жидкокристаллическим дисплеем, на котором высвечиваются цифровые значения напряжения 12, 36, 55, 110, 220 Вольт.
Так же имеются две полюсные кнопки. Первая, предназначена для бесконтактного измерения напряжения.
Вторая, для контактного измерения.
Индикатор имеет одну рабочую часть, выполненную в виде плоской отвертки.
Проверим указатель напряжения в работе
В первую очередь, протестируем контактный способ измерения. Подносим индикатор к первому, нулевому контакту автоматического выключателя. На дисплее индикатора появляется значение равное 55 В.
Небольшое напряжение действительно может присутствовать на нулевом проводе, но как правило, оно наблюдается только при нагрузках (работающем электрическом оборудовании). Наш автомат в момент измерений был отключен, то есть фактическая нагрузка отсутствовала.
Теперь, подносим индикатор к фазному контакту.
На нем индикатор четко показал 110 Вольт. Реальное значение напряжение равное 220 В на дисплее указателя высветилось едва различимым.
Попытки заставить указатель напряжения работать в бесконтактном режиме успехом не увенчались, но была выявлена не заявленная в руководстве по эксплуатации цифрового индикатора функция, если не нажимая на кнопки коснуться фазы, индикатор показывает на дисплее еле видную молнию, указывающую на наличие напряжения.
Подведем итоги испытания данного указателя напряжения:
Плюсы:
- не имеет источника питания;
- показывает примерные цифровые значения напряжения.
Минусы:
- не работает заявленная производителем бесконтактная функция определения напряжения;
- ограничения по температуре окружающей среды от -10 до +50 градусов Цельсия;
- имеет ограничения по измеряемому напряжению 250 В;
- согласно инструкции, запрещено прикасаться к двум кнопкам сразу (наверное может ударить током ).
Делаем вывод: Данный индикатор является очень ненадежным в эксплуатации.
Указатель напряжения с функциями бесконтактной, звуковой и контактной световой индикацией
Данный индикатор в отличии от своих конкурентов, представленных выше, помимо светового оповещения, имеет еще и звуковое. Эта функция делает данный прибор очень безопасным при определении наличия или отсутствия напряжения.
На данном указателе, бесконтактный режим определения наличия напряжения, имеет звуковое оповещение, при этом, он сопровождается световой индикацией зеленого цвета.
Контактный режим, имеет только световое оповещение, сопровождается индикацией красного цвета.
Для этого на приборе предусмотрены две светодиодные лампочки.
Для звука имеется динамик.
На торце указателя расположен переключатель режимов работы:
- "O" - функция контактного светового оповещения, сопровождается свечением красной лампочки, определяет наличие напряжения только при непосредственном контакте с фазой;
- "L" - функция бесконтактного звукового оповещения средней чувствительности, сопровождается свечением зеленой лампочки, определяет напряжение с небольшого расстояния, даже через двойную изоляцию провода;
- "H" - функция звукового оповещения максимальной чувствительности, сопровождается свечением зеленой лампочки, определяет наличие напряжения с большого расстояния через изоляцию провода.
Рабочая часть скрытая под защитным колпачком, выполнена в виде плоской отвертки.
На торце указателя напряжения предусмотрен специальный контакт, который в совокупности с основной рабочей частью прибора используется для определения целостности цепи. Режим так называемой "прозвонки".
Последовательность работы в режиме "прозвонки":
- снимаем перчатки;
- зажимаем пальцем правой руки торцевой контакт индикатора напряжения;
- далее, основной рабочей частью (выполненной под плоскую отвертку), касаемся одного конца жилы проверяемого провода;
- до второго конца провода необходимо дотронуться пальцами левой руки.
Если цепь целая, то:
- в режиме "О" - загорится красная лампочка;
- в режиме "L" и "H" - будет гореть зеленая лампочка в сопровождении с звуковым сигналом;
Если цепь повреждена:
- ни в одном из режимов индикатор реагировать не будет.
Проверим указатель в работе
Включаем режим контактной индикации - "О".
Теперь, поочередно подносим указатель напряжения сначала к нулевому контакту автоматического выключателя, где он как и положено ничего не показывает.
Затем, к фазному контакту. Световая индикация указателя напряжения загорелась.
Переходим к бесконтактному режиму средней звуковой и световой индикации "L".
Данный режим может работать как с голой рабочей частью указателя, так и с защищенной колпачком. Итак, включаем режим и подносим указатель к автоматическому выключателю. Контактов касаться не нужно! Держим прибор на расстоянии 1-2 см от токоведущих частей. Возле нулевого контакта индикаторы указателя молчат, а возле фазного начинают издавать звуковое и световое оповещение, загорается зеленая лампочка.
Тестируем прибор в последнем положении переключателя -"H", режим повышенной чувствительности бесконтактной звуковой и световой индикации.
Пользоваться данным режимом можно как с надетым, так и со снятым колпачком. Включаем прибор и подносим его к автоматическому выключателю.
Указатель включает звуковое и световое оповещение при обнаружении на одной из жил провода или кабеля фазы уже за 20 сантиметров до контактов автоматического выключателя.
Подведем итоги по тестированию данного указателя напряжения
Плюсы:
- большой набор функций, три режима индикации, одна световая и две звуковые;
- возможность определять напряжение на расстоянии;
- бесконтактная световая индикация дублируется звуковой;
- имеется функция проверки целостности цепи.
Минусы:
- прибор работает от батареек типа LR44, 157, А76 или V13GA, довольно быстро садятся. Перед проведением работ требуется предварительная проверка работоспособности прибора;
- рабочая температура окружающей среды от-10 до +50 градусов Цельсия.
Вывод: Отличный, понятный и адекватный прибор, с широким набором функций. Подойдет как для профессионала, так и для новичка.
Двухполюсный указатель напряжения, двухконтактного типа, с функцией определения значений напряжения
Данный указатель напряжения относится к разряду профессиональных. В отличии от обычных однополюсных указателей он не может определить на каком из контактов находиться фаза, но может оповестить о наличии напряжения в целом.
Данное устройство состоит из двух щупов, на конце каждого из которых располагается рабочая часть изготовленная в виде острых штырьков, щупы соединенных между собой мягким медным проводом.
На одном из них имеется индикаторная шкала с нанесенными на нее ступенчатыми значениями напряжения 6, 12, 24, 50, 110, 120 и 380 Вольт.
Производя замеры, используя двухполюсный указатель, прибор покажет, в каком диапазоне находится измеряемое напряжение. Может использоваться в сети 380 Вольт.
Единственный из индикаторов способный точно определить конкретное напряжение сети 220 или 380 Вольт, а так же выявить в сети 220 Вольт.
Прибор имеет две рабочие части.
Первая, выполнена в виде острого щупа расположенного на основном на корпусе прибора.
Вторая, расположена на дополнительном корпусе, ее рабочая часть так же имеет вид острого щупа.
Проверим двухполюсный указатель напряжения в работе
Для работы прибора нужны два контакта, фаза и ноль или фаза и земля. Одним рабочим элементом дотрагиваемся до фазного контакта, другим до нулевого или контакта заземления. В нашем примере, на двухполюсном автоматическом выключателе присутствую фаза и ноль. Касаемся рабочими частями прибора контактов автоматического выключателя. Щуп основной части вставляем в один контакт, щуп дополнительной другой.
При наличии на автомате напряжения индикаторные лампочки указателя начинают светиться. На шкале основной части указателя высвечивается значение равное напряжению сети. В нашем примере, индикация показывает напряжение равное 220 Вольтам, что соответствует реальной действительности.
Подведем итоги тестирования двухполюсного указателя напряжения
Плюсы:
- имеет ступенчатую шкалу определения напряжения;
- имеет возможность работы в сети 220 и 380 Вольт;
- способен определить перенапряжение в сети 220 Вольт;
- не имеет элементов электрического питания;
Минусы:
- слабое место гибкая проводная связь между основной и дополнительной частями прибора;
- относительно выше представленных указателей напряжения довольно громоздкий;
- не может определить где фаза, а где ноль;
- температура окружающей среды для стабильной работы прибора ограничена от -10 до +50 градусов Цельсия.
Вывод: Данный индикатор хорош в профессиональных электрических работах. Для бытовых нужд, в дополнение к нему лучше приобрести индикаторную отвертку.
Светодиодные лампы давно стали неотъемлемой составляющей многих современных транспортных средств. Диоды используются не только в качестве головного освещения машин, но и в качестве индикаторов, определяющих работу того или иного устройства. Как соорудить индикатор напряжения на светодиодах своими руками и что при этом следует учитывать — узнайте из этого материала.
[ Скрыть ]
Особенности светодиодного индикатора напряжения
Чтобы подключить автомобильный индикатор, для начала нужно усвоить то, что диод — это необычная лампочка. Поэтому при проведении процесса сборки необходимо быть осторожным, поскольку при допущении ошибок вы можете столкнуться с необходимостью ремонта электрооборудования. Причем это касается не только диодных элементов, но и любых манипуляций, связанных с электроцепью.
Основные характеристики и особенности, характерные для диодных индикаторов:
- Уровень напряжения в бортовой сети транспортного средства. В легковых автомобилях уровень напряжения должен составлять от 12 до 13 вольт при отключенном моторе. При запущенном двигателе этот параметр увеличивается до 13-14.5 вольт.
- Параметр напряжения питания диодного элемента составляет около 3.5 вольт, но этот показатель может быть изменен, в зависимости от света свечения лампочки. К примеру, для диодов красного и желтого цвета достаточно 2-2.5 вольт питания, а для белых, синих и зеленых диодных элементов этот параметр увеличится до 3-3.8 вольт. Показатель типового тока для маломощных диодов составляет 20 миллиампер, а вот для мощных устройств этот параметр увеличивается до 350 мА.
- Как показывает практика, далеко не все диодные элементы, в отличие от обычных ламп, позволяют осветить должным образом пространство вокруг. Это необходимо учитывать для того, чтобы индикатор напряжения бортовой сети автомобиля мог своевременно сообщить о возможных проблемах в электросети. Если его свечение будет слишком слабым, то какой от него в принципе смысл? Покупая диоды, необходимо уделить внимание выбору типа линзы, при необходимости проконсультируйтесь с продавцом. Узконаправленные устройства оснащаются небольшой линзой на конце.
- У диодного элемента, как и у любой батарейки или аккумулятора, есть положительный и отрицательный контакты. Положительный вывод — это анод, а отрицательный — это катод (автор видео — канал Evseenko Technology).
Руководство по изготовлению
Собрать схему с использованием светового или звукового индикатора для своего авто можно в домашних условиях. Если у вас есть опыт в электротехнике, то это задача не займет много времени. Но даже если вы никогда прежде не занимались выполнением таких работ, то в этом нет ничего сложного. Главное — это правильно соединить все элементы схемы и подключить их к бортовой сети.
Рассмотрим пример сборки индикатора для определения напряжения аккумулятора авто. Вместо десяти отдельных диодных элементов, которые отмечены на схеме, мы будем использовать цельный индикатор, поскольку он занимает не так много места.
Что понадобится?
Что приготовить перед тем, как приступить к процессу:
- сама схема, в нашем примере используется LM 3914;
- диодная планка, рассчитанная на 10 сегментов, можно использовать Kingbright DC-763HWA;
- блок питания с возможностью регулировки от 10 до 15 вольт;
- резисторы.
Этапы
Вкратце рассмотрим инструкцию по изготовлению устройства:
- В первую очередь, печатную плату необходимо очистить от пыли. Проследите за тем, чтобы этот компонент был чистым, на нем не должно быть следов подгорания, в противном случае это может привести к неработоспособности девайса в будущем.
- На готовой к использованию плате необходимо собрать все компоненты в соответствии с приведенной схемой. Для пропайки элементов используйте паяльник с расходными материалами. Все без исключения составляющий части девайса должны быть зафиксированы как можно более прочно. Если крепление резисторов и диодной планки будет слабым, то конструкция со временем может разболтаться в результате вибраций, соответственно, работоспособность девайса будет нарушена.
- Для большего удобства и обеспечения более компактной сборки устройства правый резисторный элемент нужно обрезать.
- После того, как все составляющие на плате будут установлены, осуществляется настройка системы. Для этого на плату нужно подать напряжение величиной 10.5 вольт и произвести регулировку правого подстроечника. Вам нужно добиться того, чтобы включилась первая диодная полоска на устройстве.
- Затем на устройство нужно подать 15-вольтовое напряжение и произвести регулировку девайса таким образом, чтобы начала гореть последняя полоска на плате. Помните о том, что гореть должны не все полоски, а только одна из них.
- Далее, вам остается только установить изготовленный девайс в любом удобном для вас месте и подключить его к бортовой сети. В частности, если вы делали девайс для определения заряда АКБ, то лучше будет подключить его на участке цепи, который соединен непосредственно с аккумулятором.
- Чтобы удостовериться в том, что устройство функционирует правильно, вам необходимо с помощью мультиметра проверить заряд самой аккумуляторной батареи. После чего сопоставить эти цифры с делением на шкале 10-сегментного индикатора. Если заряд АКБ полный, то должна гореть последняя полоска, если средний — то диодная лампочка посредине индикатора, а если заряд минимальный — то первая лампа.
Цена вопроса
Если вы хотите установить в свой автомобиль индикатор напряжения, то можно купить уже готовый цифровой девайс. Стоимость более-менее качественного устройства будет начинаться от 250 рублей. На рынке можно встретить варианты, цена которых составляет 1500 тысячи руб., но такие цифровые девайсы дополнительно оснащаются разными регуляторами, к примеру, температуры в салоне.
Видео «Еще один вариант изготовления индикатора напряжения»
На видео ниже представлен еще один способ изготовления диодного индикатора напряжения в домашних условиях (автор ролика — канал kiborginator).