Индикатор уровня сетевого напряжения на светодиодах. Индикаторы наличия сети - Измерительная техника - Инструменты. Проверка постоянного напряжения

На рисунке № 1 показана схема простого индикатора сетевого напряжения.

R1 ограничивает прямой ток через светодиод HL1. С1 используется в качестве балластного элемента, что позволило улучшить тепловой режим уст-ва индикации. При отрицательной полуволне сетевого напряжения стабилитрон VD1 работает как обычный диод, предохраняя светодиод от пробоя в обратным смещением. При положительной полуволне ток протекает через светодиод, так как стабилитрон при этом закрыт. Стабилитрон используется в схеме только при включении уст-ва в сеть, фиксируя напряжение на цепи HL1 R1, он ограничивает бросок тока через светодиод.
Напряжение стабилизации стабилитрона выбирается выше чем прямое падение напряжение на светодиоде. Емкость конденсатора С1 зависит от прямого тока светодиода.
На рисунке №2 показана схема улучшенного индикатора сетевого напряжения, этот индикатор может сигнализировать об отклонении напряжения сетевого напряжения от номинального значения. Главной особенностью схемы является свечение светодиода ри положительной полуволне сетевого напряжения, но лишь при определенной его амплитуде, равной порогу срабатывания, и погасание при снижении мгновенного значения напряжения до нуля. Это исключает явление гистерезиса и повышает точность индикации.
На входе индикатора находится ограничитель напряжения состоящий из диода VD1 и стабилитрона VD2. Светодиод HL1 индицирует о наличии сетевого напряжения. Цепи состоящие из делителей напряжения R2 R3 и R4 R5 пороговых устройств на динисторах VS1 VS2 и включенных последовательно с ними светодиодов, предназначены непосредственно для индикации отклонений сетевого напряжения. При помощи R3 устанавливается нижний порог срабатывания, когда сетевое напряжение ниже номинального на 5%, и R5 для верхнего порога, когда сетевое напряжение на 5% выше номинального.
Если сетевое напряжение в норме, горят светодиоды HL1 HL2. При понижении напряжения гаснет HL2, при повышении заживается HL3.
На рисунке №3 показана схема уст-ва сигнализирующего о перегорании предохранителя FU1. Если предохранитель цел, то падение напряжение на нем очень мало и светодиод не светится.

При перегорании предохранителя или отсутствии контакта в держателе предохранителя, напряжение Uпит через небольшое сопротивление нагрузки Rн прикладывается к цепи индикатора и светодиод HL1 загорается.
R1 выбирают из условия, что через HL1 будет протекать ток 5…10 мА. VD1 защищает светодиод от обратного напряжения и выпрямляет переменное. Стабилитрон VD2 предохраняет HL1 от перегрузки прямым током. Сопротивление R1 вычисляется по формуле:

Где UVD1, UHL1 - падение напряжения на элементах VD1 и HL1, IHL1 - рабочий ток светодиода.
Необходимо отметить, что при питании нагрузки переменным током в формулу вместо Uпит следует подставлять 0,5Uпит. Если напряжение не менее 27В и мощность нагрузки более 15Вт, сопротивление R1 можно определить по формуле:

Литература - Сто микросхем с индикаторами. Ю.А. Быстров, А.П. Гапунов, Г.М. Персианов (Массовая радиобиблиотека, выпуск 1134) 1990 год.

Похожие статьи

Войти с помощью:

Случайные статьи

25.09.2014
Частотомер измеряет частоту входного сигнала в диапазоне 10 Гц…50МГц, со временем счета 0,1 и 1 с, отклонение частоты 10МГц(относительно зафиксированного значения), а так же осуществляет счет импульсов с отображением интервала счета (до99с). Входное сопротивление составляет 50…100 Ом на частоте 50МГц и увеличивается до нескольких кОм на НЧ диапазона. Основу частотомера …

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

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

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

Формула для вычисления мощности рассеивания для напряжения переменного тока:

Pc=i*Uc*Cosф

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

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

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

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

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

Потому что нужно грамотно решить сразу две задачи:

Ограничить прямой ток через светодиод, чтобы он не сгорел.
Обеспечить защиту светодиода от пробоя обратным током.

Если проигнорировать любой из этих пунктов, светодиод моментально накроется медным тазом.

В самом простейшем случае ограничить ток через светодиод можно резистором и/или конденсатором. А предотвратить пробой от обратного напряжения можно с помощью обычного диода или еще одного светодиода.

Поэтому самая простая схема подключения светодиода к 220В состоит всего из нескольких элементов:

Защитный диод может быть практически любым, т.к. его обратное напряжение никогда не будет превышать прямого напряжения на светодиоде, а ток ограничен резистором.

Сопротивление и мощность ограничительного (балластного) резистора зависит от рабочего тока светодиода и рассчитывается по закону Ома:

R = (U вх - U LED) / I

А мощность рассеивания резистора рассчитывается так:

P = (U вх - U LED) 2 / R

где U вх = 220 В,
U LED - прямое (рабочее) напряжение светодиода. Обычно оно лежит в пределах 1.5-3.5 В. Для одного-двух светодиодов им можно пренебречь и, соответственно, упростить формулу до R=U вх /I,
I - ток светодиода. Для обычных индикаторных светодиодов ток будет 5-20 мА.

Пример расчета балластного резистора

Допустим, нам нужно получить средний ток через светодиод = 20 мА, следовательно, резистор должен быть:

R = 220В/0.020А = 11000 Ом (берем два резистора: 10 + 1 кОм)

P = (220В) 2 /11000 = 4.4 Вт (берём с запасом: 5 Вт)

Необходимое сопротивление резистора можно взять из таблицы ниже.

Таблица 1. Зависимость тока светодиода от сопротивления балластного резистора.

Сопротивление резистора, кОм	Амплитудное значение тока через светодиод, мА	Средний ток светодиода, мА	Средний ток резистора, мА	Мощность резистора, Вт
43	7.2	2.5	5	1.1
24	13	4.5	9	2
22	14	5	10	2.2
12	26	9	18	4
10	31	11	22	4.8
7.5	41	15	29	6.5
4.3	72	25	51	11.3
2.2	141	50	100	22

Другие варианты подключения

В предыдущих схемах защитный диод был включен встречно-параллельно, однако его можно разместить и так:

Это вторая схема включения светодиодов на 220 вольт без драйвера. В этой схеме ток через резистор будет в 2 раза меньше, чем в первом варианте. А, следовательно, на нем будет выделяться в 4 раза меньше мощности. Это несомненный плюс.

Но есть и минус: к защитному диоду прикладывается полное (амплитудное) напряжение сети, поэтому любой диод здесь не прокатит. Придется подобрать что-нибудь с обратным напряжением 400 В и выше. Но в наши дни это вообще не проблема. Отлично подойдет, например, вездесущий диод на 1000 вольт - 1N4007 (КД258).

Не смотря на распространенное заблуждение, в отрицательные полупериоды сетевого напряжения, светодиод все-таки будет находиться в состоянии электрического пробоя. Но благодаря тому, что сопротивление обратносмещенного p-n-перехода защитного диода очень велико, ток пробоя будет недостаточен для вывода светодиода из строя.

Внимание! Все простейшие схемы подключения светодиодов в 220 вольт имеют непосредственную гальваническую связь с сетью, поэтому прикосновение к ЛЮБОЙ точке схемы - ЧРЕЗВЫЧАЙНО ОПАСНО!

Для уменьшения величины тока прикосновения нужно располовинить резистор на две части, чтобы получилось как показано на картинках:

Благодаря такому решению, даже поменяв местами фазу и ноль, ток через человека на "землю" (при случайном прикосновении) никак не сможет превысить 220/12000=0.018А. А это уже не так опасно.

Как быть с пульсациями?

В обеих схемах светодиод будет светиться только в положительный полупериод сетевого напряжения. То есть он будет мерцать с частой 50 Гц или 50 раз в секунду, причём размах пульсаций будет равен 100% (10 мс горит, 10 мс не горит и так далее). Это будет заметно глазу.

К тому же, при подсветке мерцающими светодиодами каких-либо движущихся объектов, например, лопастей вентилятора, колес велосипеда и т.п., неизбежно будет возникать стробоскопический эффект. В некоторых случаях данный эффект может быть неприемлем или даже опасен. Например, при работе за станком может показаться, что фреза неподвижна, а на самом деле она вращается с бешенной скоростью и только и ждет, чтобы вы сунули туда пальцы.

Чтобы сделать пульсации менее заметными, можно удвоить частоту включения светодиода с помощью двухполупериодного выпрямителя (диодного моста):

Обратите внимание, что по сравнению со схемой #2 при том же самом сопротивлении резисторов, мы получили в два раза больший средний ток. И, соответственно, в четыре раза большую мощность рассеивания резисторов.

К диодному мосту при этом не предъявляется каких-либо особых требований, главное, чтобы диоды, из которых он состоит, выдерживали половину рабочего тока светодиода. Обратное напряжение на каждом из диодов будет совсем ничтожным.

Еще, как вариант, можно организовать встречно-параллельное включение двух светодиодов. Тогда один из них будет гореть во время положительной полуволны, а второй - во время отрицательной.

Фишка в том, что при таком включении максимальное обратное напряжение на каждом из светодиодов будет равно прямому напряжению другого светодиода (несколько вольт максимум), поэтому каждый из светодиодов будет надежно защищен от пробоя.

Светодиоды следует разместить как можно ближе друг к другу. В идеале - попытаться найти сдвоенный светодиод, где оба кристалла размещены в одном корпусе и у каждого свои выводы (хотя я таких ни разу не видел).

Вообще говоря, для светодиодов, выполняющих индикаторную функцию, величина пульсаций не очень-то и важна. Для них самое главное - это максимально заметная разница между включенным и выключенным состоянием (индикация вкл/выкл, воспроизведение/запись, заряд/разряд, норма/авария и т.п.)

А вот при создании светильников, всегда нужно стараться свести пульсации к минимуму. И не столько из-за опасностей стробоскопического эффекта, сколько из-за их вредного влияния на организм.

Какие пульсации считаются допустимыми?

Все зависит от частоты: чем она ниже, тем заметнее пульсации. На частотах выше 300 Гц пульсации становятся совершенно невидимыми и вообще никак не нормируются, то есть даже 100%-ные считаются нормой.

Не смотря на то, что пульсации освещенности на частотах 60-80 Гц и выше визуально не воспринимаются, тем не менее, они способны вызывать повышенную усталость глаз, общую утомляемость, тревожность, снижение производительности зрительной работы и даже головные боли.

Для предотвращения вышеперечисленных последствий, международный стандарт IEEE 1789-2015 рекомендует максимальный уровень пульсаций яркости для частоты 100 Гц - 8% (гарантированно безопасный уровень - 3%). Для частоты 50 Гц - это будут 1.25% и 0.5% соответственно. Но это для перфекционистов.

На самом деле, для того, чтобы пульсации яркости светодиода перестали хоть как-то досаждать, достаточно, чтобы они не превышали 15-20%. Именно таков уровень мерцания ламп накаливания средней мощности, а ведь на них никто и никогда не жаловался. Да и наш российский СНиП 23-05-95 допускает мерцание света в 20% (и только для особо кропотливых и ответственных работ требование повышено до 10%).

В соответствии с ГОСТ 33393-2015 "Здания и сооружения. Методы измерения коэффициента пульсации освещенности" для оценки величины пульсаций вводится специальный показатель - коэффициент пульсаций (К п).

Коэфф. пульсаций в общем рассчитывается по сложной формуле с применением интегральной функции, но для гармонических колебаний формула упрощается до следующей:

К п = (Е max - E min) / (E max + E min) ⋅ 100%,

где Е мах - максимальное значение освещенности (амплитудное), а Е мин - минимальное.

Мы будем использовать эту формулу для расчета емкости сглаживающего конденсатора.

Очень точно определить пульсации любого источника света можно при помощи солнечной панели и осциллографа:

Как уменьшить пульсации?

Посмотрим, как включить светодиод в сеть 220 вольт, чтобы снизить пульсации. Для этого проще всего подпаять параллельно светодиоду накопительный (сглаживающий) конденсатор:

Из-за нелинейного сопротивления светодиодов, расчет емкости этого конденсатора является довольно нетривиальной задачей.

Однако, эту задачу можно упростить, если сделать несколько допущений. Во-первых, представить светодиод в виде эквивалентного постоянного резистора:

А во-вторых, сделать вид, что яркость светодиода (а, следовательно, и освещенность) имеет линейную зависимость от тока.

Расчет емкости сглаживающего конденсатора

Допустим, мы хотим получить коэфф. пульсаций 2.5% при токе через светодиод 20 мА. И пусть в нашем распоряжении оказался светодиод, на котором при токе в 20 мА падает 2 В. Частота сети, как обычно, 50 Гц.

Так как мы решили, что яркость линейно зависит от тока через светодиод, а сам светодиод мы представили в виде простого резистора, то освещенность в формуле расчета коэффициента пульсаций можем спокойно заменить на напряжение на конденсаторе:

К п = (U max - U min) / (U max + U min) ⋅ 100%

Подставляем исходные данные и вычисляем U min:

2.5% = (2В - U min) / (2В + U min) ⋅ 100% => U min = 1.9В

Период колебаний напряжения в сети равен 0.02 с (1/50).

Таким образом, осциллограмма напряжения на конденсаторе (а значит и на нашем упрощенном светодиоде) будет выглядеть примерно вот так:

Вспоминаем тригонометрию и считаем время заряда конденсатора (для простоты не будем учитывать сопротивление балластного резистора):

t зар = arccos(U min /U max) / 2πf = arccos(1.9/2) / (2⋅ 3.1415⋅ 50) = 0.0010108 с

Весь остальной остаток периода кондер будет разряжаться. Причем, период в данном случае нужно сократить в два раза, т.к. у нас используется двухполупериодный выпрямитель:

t разр = Т - t зар = 0.02/2 - 0.0010108 = 0.008989 с

Осталось вычислить емкость:

C = I LED ⋅ dt/dU = 0.02 ⋅ 0.008989/(2-1.9) = 0.0018 Ф (или 1800 мкФ)

На практике вряд ли кто-то будет ставить такой большой кондер ради одного маленького светодиодика. Хотя, если стоит задача получить пульсации в 10%, то нужно всего 440 мкФ.

Повышаем КПД

Обратили внимание, насколько большая мощность выделяется на гасящем резисторе? Мощность, которая тратится впустую. Нельзя ли ее как-нибудь уменьшить?

Оказывается, еще как можно! Достаточно вместо активного сопротивления (резистора) взять реактивное (конденсатор или дроссель).

Дроссель мы, пожалуй, сразу откинем из-за его громоздкости и возможных проблем с ЭДС самоиндукции. А насчет конденсаторов можно подумать.

Как известно, конденсатор любой емкости обладает бесконечным сопротивлением для постоянного тока. А вот сопротивление переменному току рассчитывается по этой формуле:

R c = 1 / 2πfC

то есть, чем больше емкость C и чем выше частота тока f - тем ниже сопротивление.

Прелесть в том, что на реактивном сопротивлении и мощность тоже реактивная, то есть ненастоящая. Она как бы есть, но ее как бы и нет. На самом деле эта мощность не совершает никакой работы, а просто возвращается назад к источнику питания (в розетку). Бытовые счетчики ее не учитывают, поэтому платить за нее не придется. Да, она создает дополнительную нагрузку на сеть, но вас, как конечного потребителя, это вряд ли сильно обеспокоит =)

Таким образом, наша схема питания светодиодов от 220В своими руками приобретает следующий вид:

Но! Именно в таком виде ее лучше не использовать, так как в этой схеме светодиод уязвим для импульсных помех.

Включение или выключение распложенных на одной с вами линии мощной индуктивной нагрузки (двигатель кондиционера, компрессор холодильника, сварочный аппарат и т.п.) приводит к появлению в сети очень коротких выбросов напряжения. Конденсатор С1 представляет для них практически нулевое сопротивление, следовательно мощный импульс направится прямиком к С2 и VD5.

Еще один опасный момент возникает в случае включения схемы в момент пучности напряжения в сети (т.е. в тот самый момент, когда напряжение в розетке находится на пике своего значения). Т.к. С1 в этот момент полностью разряжен, то возникает слишком большой бросок тока через светодиод.

Все это со временем это приводит к прогрессирующей деградации кристалла и падению яркости свечения.

Во избежание таких печальных последствий, схему нужно дополнить небольшим гасящим резистором на 47-100 Ом и мощностью 1 Вт. Кроме того, резистор R1 будет выступать в роли предохранителя на случай пробоя конденсатора С1.

Получается, что схема включения светодиода в сеть 220 вольт должна быть такой:

И остается еще один маленький нюанс: если выдернуть эту схему из розетки, то на конденсаторе С1 останется какой-то заряд. Остаточное напряжение будет зависеть от того, в какой момент была разорвана цепь питания и в отдельных случаях может превышать 300 вольт.

А так как конденсатору некуда разряжаться, кроме как через свое внутреннее сопротивление, то заряд может сохраняться очень долго (сутки и более). И все это время кондер будет ждать вас или вашего ребенка, через которого можно будет как следует разрядиться. Причем, для того, чтобы получить удар током, не нужно лезть в недра схемы, достаточно просто прикоснуться к обоим контактам штепсельной вилки.

Чтобы помочь кондеру избавиться от ненужного заряда, подключим параллельно ему любой высокоомный резистор (например, на 1 МОм). Этот резистор не будет оказывать никакого влияния на расчетный режим работы схемы. Он даже греться не будет.

Таким образом, законченная схема подключения светодиода к сети 220В (с учетом всех нюансов и доработок) будет выглядеть так:

Значение емкости конденсатора C1 для получения нужного тока через светодиод можно сразу взять из , а можно рассчитать самостоятельно.

Расчет гасящего конденсатора для светодиода

Не буду приводить утомляющие математические выкладки, дам сразу готовую формулу емкости (в Фарадах):

C = I / (2πf√(U 2 вх - U 2 LED)) [Ф],

где I - ток через светодиод, f - частота тока (50 Гц), U вх - действующее значение напряжения сети (220В), U LED - напряжение на светодиоде.

Если расчет ведется для небольшого числа последовательно включенных светодиодов, то выражение √(U 2 вх - U 2 LED) приблизительно равно U вх, следовательно формулу можно упростить:

C ≈ 3183 ⋅ I LED / U вх [мкФ]

а, раз уж мы делаем расчеты под U вх = 220 вольт, то:

C ≈ 15 ⋅ I LED [мкФ]

Таким образом, при включении светодиода на напряжение 220 В, на каждые 100 мА тока потребуется примерно 1.5 мкФ (1500 нФ) емкости.

Кто не в ладах с математикой, заранее посчитанные значения можно взять из таблицы ниже.

Таблица 2. Зависимость тока через светодиоды от емкости балластного конденсатора.

C1	15 nF	68 nF	100 nF	150 nF	330 nF	680 nF	1000 nF
I LED	1 mA	4.5 mA	6.7 mA	10 mA	22 mA	45 mA	67 mA

Немного о самих конденсаторах

В качестве гасящих рекомендуется применять помехоподавляющие конденсаторы класса Y1, Y2, X1 или X2 на напряжение не менее 250 В. Они имеют прямоугольный корпус с многочисленными обозначениями сертификатов на нем. Выглядят так:

Если вкратце, то:

X1 - используются в промышленных устройствах, подключаемых к трехфазной сети. Эти конденсаторы гарантированно выдерживают всплеск напряжения в 4 кВ;
X2 - самые распространенные. Используются в бытовых приборах с номинальным напряжением сети до 250 В, выдерживают скачек до 2.5 кВ;
Y1 - работают при номинальном сетевом напряжении до 250 В и выдерживают импульсное напряжение до 8 кВ;
Y2 - довольно-таки распространенный тип, может быть использован при сетевом напряжении до 250 В и выдерживает импульсы в 5 кВ.

Допустимо применять отечественные пленочные конденсаторы К73-17 на 400 В (а лучше - на 630 В).

Сегодня широкое распространение получили китайские "шоколадки" (CL21), но в виду их крайне низкой надежности, очень рекомендую удержаться от соблазна применять их в своих схемах. Особенно в качестве балластных конденсаторов.

Внимание! Полярные конденсаторы ни в коем случае нельзя использовать в качестве балластных!

Итак, мы рассмотрели, как подключать светодиод к 220В (схемы и их расчет). Все приведенные в данной статье примеры хорошо подходят для одного или нескольких маломощных светодиодов, но совершенно нецелесообразны для мощных светильников, например, ламп или прожекторов - для них лучше использовать , которые называются драйверами.

Светодиоды давно применяется в любой технике из-за своего малого потребления, компактности и высокой надежности в качестве визуального отображения работы системы. Индикатор напряжения на светодиодах это полезное устройство, необходимое любителям и профессионалам для работы с электричеством. Принцип используется в подсветках настенных выключателей и выключателей в сетевых фильтрах, указателях напряжения, тестерных отвертках. Подобное устройство можно сделать своими руками из-за его относительной примитивности.

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;
резистор;
диод.

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.

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 , для того, чтобы его свечение при минимальных токах было заметно.

Автомобильный индикатор напряжения

Среди областей, где применение индикатора напряжения на светодиодах имеет неоспоримую пользу, можно выделить эксплуатацию автомобильного аккумулятора. Для того чтобы аккумулятор служил долго, необходимо контролировать напряжение на его клеммах и поддерживать в заданных пределах.

Предлагаем вам обратить внимание на схему автомобильного индикатора напряжения на , с помощью которой вы поймете, как изготовить устройство самостоятельно. RGB-светодиод отличается от обычного, наличием 3-х разноцветных кристаллов внутри своего корпуса. Данное свойство мы будем использовать для того, чтобы каждый цвет сигнализировал нам об уровне напряжения.

Схема состоит из девяти резисторов, трех стабилитронов, трех биполярных транзисторов и одного 3-цветного светодиода. Обратите внимание, какие элементы рекомендуется выбирать для реализации схемы.

R1=1, R2=10, R3=10, R4=2.2, R5=10, R6=47, R7=2.2, R8=100, R9=100 (кОм).
VD1=10, VD2=8.2, VD3=5.6 (В).
VT – BC847C.
HL – LED RGB.

Результат такой системы следующий. Светодиод загорается:

зеленым – напряжение 12-14 В;
синим – напряжение ниже 11,5 В;
красным – напряжение свыше 14,4 В.

Это происходит за счет правильно собранной схемы. С помощью потенциометра (R4) и стабилитрона (VD2) выставляется низший предел напряжения. Как только разность потенциалов между клеммами батареи становится меньше указанного значения – транзистор (VT2) закрывается, VT3 открывается, синий кристалл индуцирует. Если напряжение на клеммах находится в указанном диапазоне, то ток проходит через резисторы (R5,R9), стабилитрон (VD3), светодиод (HL), естественно, светит зеленым, транзистор (VT3) находится в закрытом состоянии, а второй (VT2) – в открытом. С помощью настройки переменного резистора (R2), превышение напряжения больше 14,4 В будет отображаться свечением светодиода красного цвета.

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 ). 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.

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.