Этот индикатор напряжения, он же пробник электрика позволит вам определить фазу, место короткого замыкания или обрыва в сети переменного тока, даст возможность прозвонить обмотки электродвигателя и проверить выпрямительные диоды. Для простоты изготовления и удобства в работе в пробнике электрика отсутствует переключатель режима работы, и выключатель питания. Зато в нем имеется два светодиода разных цветов, а также обычная неоновая лампа

Если щупы пробника замкнуть, то потребление тока будет около 100 мА, если щупы разомкнуты – потребление тока стремится к нулю. Запитать наше самодельное устройство проще всего от батарейки «Крона», но если ее вольты упадет даже до 4 в, работоспособность пробника сохраниться.

Во время прозвонки сопротивления в пределах от 0 до 150 ом, загорается зелёный светодиод, Если сопротивление будет в диапазоне от 150 ОМ до 50 кОм загорается жёлтый светодиод. Во время измерения переменного напряжение 220 – 380 В, загорается неоновая лампа, а светодиоды будут чуть-чуть мерцать.

Схема пробника собрана на трёх транзисторах. В начальный момент все транзисторы будут заперты. Если мы замкнем щупы пробника, то положительная составляющая напряжения через диод VD1 и резистор R5 проходит к затвору униполярного транзистор, который под воздействием поля открывается и поспособствует открытию биполярного транзистора V3.

Во время подачи сетевого напряжения на щупы, загорится неоновая лампочка HL1, кроме того выпрямленное сетевое напряжение с диода VD1 поступает на стабилитрон VD3, и как только оно достигнет 12 вольт, откроется транзистор V2, который закроет полевой транзистор V1. Светодиоды при этом будут слегка мерцать.

Транзисторы V2, V3 можно взять 13003A из обычной энергосберегающей лампы. Стабилитрон Д814Д, КС515А либо любой другой с напряжением стабилизации 12-18 в. Неоновую лампу можно взять из индикаторной отвёртки. Выпрямительный диод подойдет любой с током не менее 0,3 А и обратным напряжением 600 вольт, можете выбрать его из .

Пробник начнёт работать сразу же, если был собран правильно и в настройке не нуждается. Первый диапазон 0-150 Ом при необходимости можно изменить подбором резистора R2.

Этот пробник обладает двумя видами сигнализации - звуковой и световой и двумя порогами включения звукового сигнала - при сопротивлении измеряемой цепи до 50 Ом и до 1 кОм. Поэтому его можно использовать для проверки исправности р-n переходов транзисторов и диодов.

Если щупы пробника разомкнуты или сопротивление контролируемой цепи более установленного переключателем предела, транзистор VT1 заперт и на элементе DD1.2 логический ноль, поэтому генератор звуковой частоты не генерирует импульсы. Когда мы замыкаем щупы при положении переключателя «50 Ом», через диоды VD1-VD3 и резисторы R1-R3 потечёт ток около 3,6 мА и падения "U" на резисторе R1 будет вполне достаточно для открытия транзистора. Загорится светодиод HL1, а генератор ЗЧ начнет генерировать импульсы частотой около 1,2 кГц и зазвучит звуковой сигнал. Резистор R10 предназначен для уменьшения громкости сигнала, a сопротивление R8 ограничивает ток протекающий через светодиод.

Последовательно соединенные резисторы R1, R4, R7, а точнее их общее сопротивление задает чувствительность пробника. Чем оно выше, тем при более высоком сопротивлении контролируемой цепи будет звучать звуковой сигнал. В случае если контакты переключателя SA1 разомкнуты, пробник находится в режиме измерения целостности цепей сопротивлением до 1000 Ом. Диоды VD1-VD4 и резистор R3 защитят пробник электрика от повреждения при ошибочном подсоединении щупов к находящейся под напругой цепи или к заряженному конденсатору. Но возможности этой защиты не совершенны, помните об этом.

Настройка пробника заключается в подборке резисторов R1, R4, R7. В режиме 50 Ом резистором R1 задают порог включения сигнала при сопротивлении контролируемой цепи 50 Ом или меньше. В режиме 1 кОм» резисторами R4 (грубо) и R7 (точно) устанавливают порог в 1 кОм. Напряжения на щупах пробника обладает полярностью, поэтому их желательно выделить, например, цветными термоусадочными кембриками.

На двух светодиодах разного цвета можно сделать простой индикатор-пробник напряжения от 4,5 до 220 В. Он также может определять полярность источника питания. При контроле наличия переменного "U" горят оба диода, а если "U" постоянное горит только один из них в зависимости от полярности подключения индикатора напряжения. Схему его предложил чехословацкий радиолюбительский журнал «Amaterske Radio».

Измерять номиналы от 110 до 220 Вольт переменного тока следует кратковременно, чтобы не перегрелось токоограничивающее сопротивление R1.

Чешские стабилитроны 1NZ70 можно заменить отечественными аналогами Д815А, диоды V1 и V5 - любыми маломощными кремниевыми, например одним из самых распространенных Д226.

Работоспособность схемы гарантируется в диапазоне от 3 до 30 вольт. В начальный момент времени, когда на входных клеммах появляется контролируемый уровень, через сопротивления R1-R4, светодиод и резистор R5 начинает идти ток. Он вызывает падение напряжения на токовом датчике R5. Как только величина этого падения увеличится для достаточного для открывания биполярного транзистора VT1, последний откроется, и часть тока будет проходить уже через него. Этот ток создаст еще большее падение на сопротивлениях R1-R4 поддерживая постоянным напряжение на плюсе светодиода не зависимо от величины на входе. При 30 вольтах, ток, течет через сопротивления R1…R4, может достигать номинала в ста миллиампер.

Учитывая величину тока и номинал падения на этих сопротивлениях, пришлось использовать четыре резистора, а не один. В роли транзистора VT1 можно взять КТ603А, имеющий постоянный ток коллектора около 300мА и рассеиваемую мощность 0,5 Вт. Можно также использовать КТ815, но с маленьким теплоотводом.

С помощью этого пробника можно проверить наличие напряжения, определить его характер (постоянное или переменное), а также прозвонить цепи на исправность. Светодиод HL2 говорит о наличие на входе (вилки ХР1 и ХР2) постоянного напряжения определенной полярности. Если на вилку ХР1 поступает плюс, а на ХР2 - минус, то через токоограничительное сопротивление R2,диод VD2, стабилитрон VD3 и собственно сам светодиод протекает ток, поэтому HL2 будет гореть. Причем его яркость свечения зависит от уровня входного напряжения. При обратной полярности он гореть не будет.

Светодиод HL1 говорит о наличие на входе пробника переменного напряжения. Он подсоединен через ограничивающие протекающий ток конденсатор С1 () и резистор R3, диод VD1 - который защищает светодиод от отрицательной полуволны переменного напряжения. Одновременно со светодиодом HL1 будет гореть и HL2. Сопротивление R1 предназначено для разрядки емкости С1. Минимальный уровень напряжения при котором начинает гореть светодиод - 8 В.

В роли источника питания для "прозвонки" соединительных проводов использован С2 большой емкости. Перед проведением проверки его требуется зарядить подключив к сети 220 вольт на пятнадцать минут. Ионистор заряжается через компоненты R2, VD2, HL2, напряжение на нем ограничевается стабилитроном VD3. После этого вход пробника подсоединяют к проверяемой цепи и нажимают SB1. Если провод хороший, через него, контакты кнопки, светодиод HL3, R4, R5 и плавкую вставку FU1 следует ток и HL3 начинает гореть. Запаса энергии в ионисторе хватит минут на 20 работы.

Частенько в радиолюбительской практике при применении различных самодельных источников питания и зарядных устройств появляется необходимость в определении полярности на их выходе. Конечно, это легко сделать мультиметром, но если под рукой находится устройство для определения полярности, то определить «плюс» или «минус» можно гораздо быстрее, к тому же измерительное устройство в первом варианте даже не требует своего источника питания и в любой момент готово к работе.

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.

1. R1=1, R2=10, R3=10, R4=2.2, R5=10, R6=47, R7=2.2, R8=100, R9=100 (кОм).
2. VD1=10, VD2=8.2, VD3=5.6 (В).
3. VT – BC847C.
4. 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.

Работа готового устройства выглядит так: При поступлении номинального напряжения загорается центральный (зеленый) светодиод, при падении напряжения загорается левый (красный) светодиод, при повышении загорается правый (красный) светодиод.
При выставлении переменного резистора в положении «среднее» все транзисторы будут закрыты, и напряжение будет поступать только на зеленый светодиод.

Необходимые детали и инструменты:
- Паяльник (олово и кислота к нему)
- R1 переменное сопротивление 10 кОм
- R2, R3 сопротивление 1 кОм
- VT1 КТ 315 Б
- VT2 КТ 361 Б
- HL1 красный светодиод
- HL2 красный светодиод
- HL3– зеленый светодиод
- X1 и Х2 источник питания в виде 6V
(светодиоды подбирать с напряжением питания 1.5 вольта)
- Подходящий для устройства корпус (автор использовал спичечный коробок)

Все перечисленные детали могут присутствовать в старой советской технике - телевизорах, магнитофонах, радиоприемниках.

Для сборки схемы автор использовал печатную плату из картона, но схему можно собрать как и на весу, так и использовать для нее текстолитовую плату.
На картонную плату наносится схема удобного расположения деталей и их тип. Размер соблюдается 1:1 с оригиналом детали, чтобы в последствии все поместилось.

Потому что нужно грамотно решить сразу две задачи:

1. Ограничить прямой ток через светодиод, чтобы он не сгорел.
2. 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.

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.

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.

Индикатор напряжения аккумулятора автомобиля на LM324. Индикатор напряжения 12 вольт

Индикатор АКБ на светодиодах схема для начинающих

Сегодня по вашим просьбам покажу наверное самый простой вариант схемы индикатора заряда аккумуляторов, этот индикатор по сути может работать с любыми аккумуляторами это простой вольтметр и индикатор напряжения построенный на доступных компонентах.

Работает это устройство очень простым образом, но перед тем как пояснять основу работы скажу, что данный образец заточен под двенадцати вольтовые аккумуляторы. Каждый индикаторный светодиоды имеет свой токо ограничивающий резистор, мощность этих резисторов в принципе неважна, подойдут любые.

В разрыв питания светодиодов подключины стабилитроны, именно они служат в качестве датчика напряжения. Стабилитроны подобранны на определенное напряжение срабатывания, а в частности на 9 10 11 12 и 13 вольт. Один из светодиодов подключен к источнику питания без стабилитрона, он в качестве индикатора наличия аккумулятора и светится постоянно если подключен аккумулятор.

Если напряжение на аккумуляторе выше напряжения срабатывания определенного стабилитроны то последний откроется по открытому переходу стабилитрона обеспечивается питания светодиода, последний начинает светиться.

При разряде аккумулятора происходит обратный процесс, если напряжение на АКБ меньше напряжения срабатывания светодиода, последняя закроется и прекращается подача питания на светодиод и тот потухает, всё очень просто.

Светодиоды буквально любые, цвета и диаметр на ваше усмотрение. Такой индикатор естественно имеет некоторую погрешность и связано это с напряжением свечения конкретного светодиода, но в целом никогда не врет и всегда работает безотказно, а самое главное минимальные затраты на комплектующие.

Я сделал также для вас и печатную плату, ее можете скачать переходя по ссылки в конце статьи. Думаю для многих информация была полезна, возможно кто-то и сделает себе такой простой индикатор АКБ. Всем добра.

xn--100--j4dau4ec0ao.xn--p1ai

Простейший индикатор уровня заряда батареи

Схема индикатора

Сборка индикатора уровня заряда батареи

sdelaysam-svoimirukami.ru

4 схемы индикатора напряжения (фазы) на светодиодах своими руками

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.

Вариант для автомобиля

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

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

svetodiodinfo.ru

Индикатор напряжения аккумулятора автомобиля на LM324

Данный индикатор напряжения аккумулятора предназначен для контроля уровня заряда свинцово-кислотного аккумулятора автомобиля. Индикатор собран в виде щупа. В схеме индикатора напряжения имеется 4 светодиода указывающие уровень напряжения и нагрузочный элемент в виде лампы накаливания на 12 вольт мощностью 21 ватт.

Описание работы индикатора напряжения аккумулятора

Чтобы максимально упростить схему индикатора, индикация построена по принципу светодиодного столбика, то есть чем выше напряжение на аккумуляторе, тем больше светодиодов загорается. Нижний уровень отмечается красным светодиодом, на максимальное напряжение указывает свечение зеленого светодиода. Отсутствие свечения всех светодиодов говорит о сильной разрядке аккумулятора.

Вся схема построена на 4 компараторах операционного усилителя LM324, каждый из них отвечает за определенный уровень напряжения. Поскольку для ОУ LM324 напряжение питания составляет от 3 до 32 вольт, то питание данного индикатора осуществляется от самой аккумуляторной батареи.

Опорное напряжение в 5 вольт для всех четырех компараторов формируется стабилитроном VD1 и резистором R6.

Как известно из работы компаратора, пока на прямом входе потенциал будет ниже потенциала на его инверсном входе, на выходе компаратора будет низкий логический уровень (светодиод не светится). При превышении опорного напряжения компаратор переключается, и светодиод начинает светиться. В данной схеме для каждого компаратора определен свой уровень напряжения, который определяется сопротивлением делителя напряжения построенного на резисторах R1…R5 .

В схеме можно использовать любой стабилитрон рассчитанный на 5 вольт стабилизации. Светодиоды желательно применить с высокой яркостью. Нагрузочная лампочка Н1 любая на 12 вольт и мощностью около 21 ватта.

Радиоконструктор, 4/2011

www.joyta.ru

Работа готового устройства выглядит так: При поступлении номинального напряжения загорается центральный (зеленый) светодиод, при падении напряжения загорается левый (красный) светодиод, при повышении загорается правый (красный) светодиод.При выставлении переменного резистора в положении «среднее» все транзисторы будут закрыты, и напряжение будет поступать только на зеленый светодиод.

Необходимые детали и инструменты:- Паяльник (олово и кислота к нему)- R1 переменное сопротивление 10 кОм- R2, R3 сопротивление 1 кОм- VT1 КТ 315 Б- VT2 КТ 361 Б- HL1 красный светодиод - HL2 красный светодиод- HL3– зеленый светодиод- X1 и Х2 источник питания в виде 6V(светодиоды подбирать с напряжением питания 1.5 вольта)- Подходящий для устройства корпус (автор использовал спичечный коробок)

Все перечисленные детали могут присутствовать в старой советской технике - телевизорах, магнитофонах, радиоприемниках.

Для сборки схемы автор использовал печатную плату из картона, но схему можно собрать как и на весу, так и использовать для нее текстолитовую плату. На картонную плату наносится схема удобного расположения деталей и их тип. Размер соблюдается 1:1 с оригиналом детали, чтобы в последствии все поместилось.

usamodelkina.ru

Далеко не во всех автомобилях установлен контроль за напряжением бортовой сети. Раньше в отечественных автомобилях стояла обычная лампочка в щитке, которая сигнализировала о зарядке АКБ. Это, конечно мало информации. Было бы не лишним установить дополнительный цифровой вольтметр или хотя бы индикатор из нескольких разноцветных светодиодов, показывающий основные пороги допустимых напряжений. Ниже приведены три простые схемы светодиодных индикаторов напряжения авто.

Индикатор напряжения на LM393

Рабочим напряжением бортовой сети автомобиля с 12 вольтовым аккумулятором считают диапазон значений от 11,7В до 14В.

При выходе за пределы этого диапазона могут быть нехорошие последствия, так как при падении напряжения ниже 11,7 В произойдет резкий разряд аккумулятора, а при превышении свыше 14 В начнется его перезаряд.

Для контроля бортовой сети автомобиля предлагаю собрать простой индикатор состоящий из двух компараторов выполненных на одной микросхеме LM393 и трех светодиодов.

Текущее напряжение, снимается с делителя напряжения, построенного на сопротивлениях R2, R3, R4 и сравнивается с опорным, на стабилитроне VD1). Нормальное напряжение - горит зеленый светодиод, больше 14В - красный и желтый светодиод загорается если напряжение опустится ниже 11,7В

Индикатор напряжения на К1003ПП1

Устройство позволяет контролировать напряжение бортовой сети в четырех интервалах.

1. При напряжении батареи ниже 11 вольт светится красный светодиод- VD1,
2. при нормально заряженном аккумуляторе от 11,1 до 13,2 вольт светится зеленый светодиод VD2,
3. в интервале от 13,4 до 14,4 вольт светится желтый светодиод - VD3,
4. при перенапряжении более 14,6 вольта загорится красный светодиод VD4.

Регулировка схемы состоит в подстройке переменным резистором 10К диапазона нормально заряженного аккумулятора (12-13,8 В). Фототранзистор управляет яркость свечения светодиодов в зависимости от уровня внешнего освещения. Можно его и совсем исключить, тогда яркость будет максимальна.

Многоуровневый индикатор напряжения на К1401УД2А

Это схема также используется для контроля за состоянием бортовой сети и позволяет продлить срок эксплуатации аккумулятора, не допуская ее разряд более чем на половину. Данный индикатор с очень высокой точностью контролирует уровень напряжения батареи и информирует водителя о ее состоянии.

Схема устройства выполнена всего на одной отечественной микросборке К1401УД2А и состоит из четырех компараторов на операционных усилителях, которые при помощи светодиодов HL1…HL4 сообщают водителю о текущем уровне напряжения в одном из интервалов. По одномоментному горению сразу двух индикаторов (или их «перемаргиванию») можно точно вычислить момент нахождения напряжения аккумуляторной батареи на границе между интервалами.

Если ни один из светодиодов не горит, то это говорит только о том, что напряжение аккумулятора ниже 11,7В. Свечение HL1 подсказывает водителю о проблемах в работе регулятор напряжения - генератор - так при работающем двигателе генератор должен постоянно заряжать аккумулятор, но напряжение со стабилизатора не должно быть выше 14,8 В. Если же горит светодиод HL4, это говорит о том, что батарея разряжена более чем на 50% и ее нужно подзарядить.

В конструкции используются емкости С1 типа К10-17, С2, С3 типа К73-9 на 250 В, подстроечное малогабаритное сопротивление R5 типа СП3-19а, остальные сопротивления С2-23 (или аналогичные малогабаритные).

Дроссель Т1 построен на кольцевом сердечнике типоразмером К 10 х 6 х 3 из феррита марки 2000 НМ 1. Обмотки имеют по 30 витков провода типа ПЭЛШО-0,12. Дроссель при правильном включении фаз обмоток защищает устройство от пульсации и помех в бортовой сети автомобиля при включенном двигателе.

При установке предлагаемых индикаторов в автомобиле необходимо обратить внимание на то, чтобы его соответствующие элементы были тщательно изолированы от кузова автомобиля. Минусовая клемма должна быть изолирована от кузова, а плюсовая - от замка зажигания. В этом случае указатель напряжения будет регистрировать напряжение аккумулятора только во время движения автомобиля.

Держите напряжение бортовой сети своего автомобиля всегда под контролем!

П О П У Л Я Р Н О Е:

>>

ПОДЕЛИТЕСЬ С ДРУЗЬЯМИ:

Популярность: 6 907 просм.

www.mastervintik.ru

Тройной индикатор АКБ 12В на LM393/358 - Поделки для авто

Очень важно контролировать разряд любого аккумулятора, ведь у каждого из них есть некое пороговое напряжение, ниже которого его нельзя разряжать, иначе аккумулятор потеряет значительную часть свой ёмкости, быстрее деградирует и не сможет выдавать заявленный ток, придётся покупать новый, а он не дешевый.

В этой статье я расскажу и покажу как сделать очень простой индикатор напряжение для кислотно-свинцовых аккумуляторов 12V, широко использующихся в автомобилях, а также скутерах, мотоциклах и прочем транспорте. Если вы поймете принцип работы схемы-индикатора и назначение каждой детали, то сможете подстроить её практически для любого вида перезаряжаемых батарей, изменяя номиналы определенных электронных компонентов.

Принципиальная схему с указанными номиналами может давать вам примерную информацию о значении напряжения на выводах батареи тремя светодиодами. Цвет светодиода, в принципе можно выбирать любой понравившейся, но рекомендую использовать именно такие, как у меня, они дают четкое представление о положении батареи благодаря ассоциациям.

Итак, когда горит зеленый, то напряжение АКБ в норме (от 11,6 до 13 Вольт), если же светит белый – это значит U=13 и более, а когда же яркий красный работает, то необходимо срочно отключать нагрузку и ставить аккумулятор на подзарядку током 0,1C, напряжение 11,5 Вольт и ниже, АКБ разрядился более чем на 80 процентов. Напомню, что эти значения примерные и у вас будут немного отличаться из-за разброса характеристик используемыъ компонентов.

Ток потребление такого светодиодного оповещателя небольшой, до 15 mA. Кого это напрягает – не беда, в разрыв ставим тактовую кнопочку и радуемся. С этого момента проверка батареи ведется нажатием кнопки и анализом цвета свечения.

Защищаем плату от воды и крепим на аккумулятор, теперь очень удобно – примитивный вольтметр всегда с источником тока, в любую секунду можно протестировать его.

Печатная плата сделана миниатюрная, всего 2,2 сантиметров. В моем случае используется микросхема lm358 в DIP-8 корпусе. Резисторы желательно брать с точностью 1% (прецизионные), кроме токоогрничительных. СветxXодиоды используются практически любые (3mm, 5mm) с током 20 mA.

Проверка производиться с помощью лабораторного блока питания на линейном стабилизаторе LM317, как видно из фото срабатывание четкое, могут светиться два светодиода, правильным будет последний. Для более точной настройки я крайне рекомендую использовать подстрочные резисторы, как на плате номер два, с помощью них вы очень точно отрегулируете те напряжение, при которых будут загораться светодиоды.

Разберем работу схемы светодиодного индикатора уровня напряжения АКБ. Самой главной деталью является конечно же микросхема LM393 или LM358 (аналог КР1401СА3 / КФ1401СА3), в середине её есть два компаратора (треугольники).

Как видно из рисунка ниже всего восемь ножек, восьмая и четвертая питание, а остальные - это входы и выходы компараторов. Возьмем сначала один для объяснение его работы, три вывода, два входа (прямой (неинвертирующий) “+” и инвертирующий “–“) и один выход. На неинвертирующий (+) подается опорное напряжение (то, с котором будет сравнено напряжение, подаваемое на инвертирующий (-) вход).

Если U на прямом больше, чем на инвертирующем входе, то на выходе имеем минус питания, а если же наоборот (на инвертирующем большее значение напряжения, чем на прямом) на выходе плюс питания.

Стабилитрон включается в цепь наоборот (то есть анод к минусу, а катод к плюсу), у него есть так называемый рабочий ток, при котором он и будет хорошо стабилизировать, посмотрите на график ниже и всё поймете.

Этот ток разный для разных по мощности и напряжении стабилитронов, в документации стабилитрона указывается минимальный (Iz) и максимальный ток (Izrm) стабилизации. Выбирайте нужный в этих промежутках, нам хватит и минимального - это значение тока достигается благодаря резистору.

А вот и простенькие расчеты: полное U=10 Вольт, стабилитрон у нас на 5,6 Вольт, значится 10-5,6=4,4 Вольт. По документации (даташиту) min Iст=5 mA. Считаем R=4,4 V / 0,005 A = 880 Ом. Значение сопротивления резистора немного могут отклоняться, как у меня, ничего страшного, главное чтобы ток был не менее Iz.

Тройной делитель напряжение состоящий из резисторов 100 кОм, 10 кОм и 82 кОм. На каждом из этих пассивных компонентов “осаживается” определенной напряжение. Оно у нас подается на инвертирующий входа.

В зависимости от степени разряженности/заряженности АКБ на них падает разное напряжение. Схема, построенная таким образом, что стабилитрон ZD1 5V6 подает на прямые входа собственно 5,6 Вольт (опорное U, то с чем будет сравнено напряжение на непрямых входах). И если, например, аккумулятор разряжен сильно, то на непрямой вход первого компаратора подается меньшее напряжение, чем на прямой, а на вход второго большее.

Таким образом первый дает минус на выходе, а второй плюс – светит только красный. Зеленый светиться тогда, когда компаратор I выдает плюс, а II минус. Белый, когда оба дают на выходе плюс, из-за этого могут светиться сразу два последних светоизлучающих диода.

Чуть ниже смотрите фото готового индикатора напряжения.

И ещё хочу отметить один момент,если у вас автомобиль Опель, и вы хотите что-либо с ним сделать, например тюнинг или просто подремонтировать, то есть отличная компания, которая как раз этим и занимается.