Контроль тока своими руками

Простой индикатор протекающего переменного тока

Нередки задачи — определить наличие протекающего в цепи переменного тока сетевого напряжения. Индикаторы напряжения – лампочки или светодиоды, подключенные параллельно нагрузке могут указать только на приложенное напряжение, но не на протекание тока. Они просты, дешевы и компактны но малоинформативны. Такой индикатор тока может быть применен для дистанционного определения невыключенных приборов в удаленных помещениях, для индикации работоспособности особо ответственных электрических цепей.

Естественной и логичной идеей будет установить в разрыв цепи резистор и использовать падение напряжения на нем для свечения маломощного индикатора, лампочки или светодиода. Однако расчеты показывают, что резистор придется взять изрядной мощности, он будет сильно греться, падение напряжения на нем – практически бесполезная трата энергии. Например. Имеем три независимых проволочных нагревателя (3 фазы), каждый мощностью 500 Вт. Нужно во время работы печи иметь представление о целостности каждого. Вспомнив, что I=P/U выясним, что в цепи каждого нагревателя протекает ток 2.3 А. Чтобы получить падение напряжения на резисторе 5 вольт (для зажигания светодиода), придется рассеять на этом резисторе более 10 Вт. Т.е. мощность резистора должна быть несколько выше расчетной (габариты, масса), нагрев элемента предполагает его специальную установку – неплавящуюся изоляцию, вентиляцию и.т.д. Кроме того, как уже говорилось – теряем 5 вольт от, хорошо если 220.

Итак, последовательно включенный резистор применять неудобно. Существующие схемы индикаторов тока с цепочкой мощных диодов ничем не лучше, кроме прочего, придется учитывать и допустимые токи через диоды.

Значительно лучшими эксплуатационными показателями обладает трансформаторный датчик. Сопротивление его измерительной обмотки ничтожно, никакого нагрева, потери минимальны. Да, он дороже стоит (как все моточные изделия), больше весит. К счастью, кустарное техническое творчество не предполагает серийного производства с высокой окупаемостью. В качестве датчиков можно применить доработанные маломощные сетевые трансформаторы из старой износившейся или морально устаревшей бытовой техники. Здесь были применены трансформаторы питания от импортных пластиковых переносных кассетных магнитофонов с FM радио. Небольших размеров, моно, невысокого класса. Подобрал три почти одинаковых трансформатора. Еще один источник миниатюрных сетевых трансформаторов – старые сетевые «адаптеры» в небольшом корпусе-вилке. Старые их модели часто были с низкочастотным трансформатором.

Что понадобилось для изготовления.

Набор инструмента для электромонтажа, паяльник с принадлежностями, мультиметр, фен технический для работы с термотрубками. Набор инструментов для мелкой слесарной работы, измерительный инструмент, ножницы по металлу, дрель электрическая или шуруповерт со сверлами, пара струбцин для гнутья, мелочи.

Доработка облегчилась благодаря удачной конструкции трансформаторов – в них обмотки расположены рядом, на сборном пластиковом каркасе (технологичность изготовления), а не поверх друг друга (выше эл. параметры). Доработка свелась к перемотке вторичной, низковольтной обмотки. Из-за особенности конструкции трансформаторов удалось сделать это без муторной сборки-разборки проклеенного сердечника из Ш-пластин.

Удалив внешнюю изоляцию вторичной обмотки, выяснил направление намотки провода. Отметил его спиртовым фломастером на магнитопроводе трансформатора.

Спилив выступающие части катушки ножовкой по металлу, вытолкнул, выбил внутренние ее части, удалил остатки изоляции, острым ножом срезал пластиковые заусенцы.

Намотал (продел в окно) провод новой вторичной обмотки. Для потребляемой мощности 500 Вт (2.3 А) применил гибкий монтажный провод сечением 0,5 мм2 в хорошей силиконовой изоляции. Без особенного труда влезло 3.5 витка.

При протекании указанного тока через измерительную обмотку, на высоковольтной обмотке получается около 90 вольт. Для индикации применил маленькую неоновую лампочку импортного производства, последовательно с токоограничивающим резистором. Резистор подобрал по яркости (не максимальной, но удобной) свечения. Получилось около 500 кОм.

В своем родном применении трансформаторы удерживались только специальным пластиковым крепежом — элементами корпуса. Этаким специальным гнездом. Здесь, для надежного крепления пришлось сделать хрестоматийные металлические обоймы. Для их изготовления применил оцинкованную сталь толщиной 0,45 мм.

Вычертил эскиз с размерами, с учетом поправок на сгибы. Перенес разметку на подходящий кусок листового материала. В углах сгибов накернил и просверлил тонким сверлом отверстия (не будет складки), зенковал отверстия крупным сверлом. Вырезал развертку ножницами по металлу.

Для сгибания развертки зажал ее на краю ровной железки – станины самодельного токарного станка по дереву. Прижал подходящей деревяшкой, то, что должно быть отогнуто выступает. Легкими ударами резиновой киянки отогнул лепестки, перевернул заготовку, отогнул лепестки на второй стороне. Остальное легко и точно сгибается руками.

Сердечник трансформатора набирается из отдельных изолированных друг от друга пластин, чтобы поумерить вредный его нагрев из-за вихревых токов (тов. Фуко), замыкать их нельзя. Для изоляции жестяной обоймы от магнитопровода потребуется еще одна аналогичная деталь из плотной бумаги. Применил ватманскую. Линии сгиба предварительно частично прорезаются или лучше – проминаются тупым ножом или чем-то подобным.

Датчик тока в сборе.

Два из трех датчиков тока в блоке управления трехфазным нагревателем печи. Индикаторные лампочки вынесены на переднюю панель, токоограничивающие резисторы смонтированы вместе с отходящими проводами, затянуты в термотрубку и скреплены вместе с остальным монтажом нейлоновыми ремешками и пластиковой спиралью.

Для размещения отдельного датчика тока вместе с индикатором, например, для сигнализации о невыключенном электроприборе в удаленном помещении удобно будет применить подходящую стандартную электрическую коробку.

Источник

4 простых схемы индикаторов токовой перегрузки

Одна из основных причин выхода из строя блока питания или глубокого разряда гальванических элементов /аккумуляторов – неконтролируемая перегрузка по току, которая может происходить из-за аварийных режимов (замыкание) или по другим причинам. В этой статье мы рассмотрим 4 простых схемы индикаторов токовой перегрузки, а в качестве бонуса разберем схему индикатора перегорания предохранителя.

На герконе

Самая, пожалуй, простая, но при правильной регулировке весьма эффективная схема защиты от перегрузки.

Основой устройства является обычный геркон, вокруг которого намотано определенное количество витков провода. Нагрузка питается как раз через эту обмотку. Как только ток потребления от блока питания превысит определенное значение, созданное катушкой магнитное поле заставит геркон сработать.

Тот в свою очередь включит индикацию перегрузки или исполнительное устройство. К примеру, отключит блок питания. Диаметр провода, которым наматывается катушка, зависит от тока, потребляемого нагрузкой, а количество витков – от порога срабатывания геркона. Обмотку можно сделать как на корпусе самого геркона, так и каркасе, в который вставляется геркон.

Схема достаточно универсальна и может работать с блоками питания самого различного напряжения и тока, отдаваемых в нагрузку. Самое важное – правильно подобрать количество витков и диаметр провода.

На двухцветном светодиоде

Эта схема достаточно интересна, но имеет существенный недостаток – большое падение напряжение на токоизмерительном резисторе. Оно (напряжение) должно быть в состоянии зажечь светодиод, а значит, нагрузка не доберет свои вольты.

Пока ток через нагрузку не превышает предельно допустимый, горит зеленый светодиод. Как только ток превысит заданное значение (устанавливается подбором токоизмерительного резистора R3), загорится красный. Цвета смешаются, и индикатор засветится желтым цветом.

Настраивается индикатор подбором резистора R1, номинал которого зависит от напряжения источника питания, и резистора R3. От него зависит порог срабатывания индикации.

По такому индикатору при некоторой практике можно примерно определить, какой ток потребляет нагрузка. Ведь красный светодиод при увеличении тока будет разгораться все ярче, а значит, общий цвет светодиода при увеличении тока будет постепенно менять цвет от зеленого до ярко-желтого.

На одноцветном диоде и диодными ключами

В этой схеме используется токоизмерительный резистор с более низким сопротивлением, а значит, падение напряжения на нем будет меньше. Кроме того, светодиод загорится лишь тогда, когда потребляемый нагрузкой ток превысит заданное значение.

Работает устройство следующим образом. Пока ток, потребляемый нагрузкой и протекающий через резистор R3, ниже предельно допустимого, диоды D1, D2 открыты – к ним приложено прямое напряжение. Они шунтируют светодиод LED1, и он не светится. Как только ток превысит допустимый, падение напряжения на токоизмерительном резисторе увеличится настолько, что диоды закроются обратным напряжением и светодиод загорится.

Регулировка этого устройства сводится к подбору мощности и номинала токоизмерительного резистора R3, типа (по прямому напряжению падения) и количества диодов D1, D2. Возможно, придется подобрать номинал R1 – он должен обеспечивать номинальный ток через светодиод, когда диоды закроются. Его величина зависит только от величины питающего напряжения.

Для большего привлечения внимания в схеме применен мигающий светодиод L36B. Вместо указанного можно применить аналогичные по электрическим характеристикам приборы, например, L56B, L456B, L816BRC-B, L769BGR, TLBR5410. Но, в принципе, можно использовать и приборы с постоянным свечением.

С дополнительной звуковой сигнализацией

Это устройство в дополнение к световой, имеет и звуковую сигнализацию. Кроме того, использование транзистора позволило существенно уменьшить падение напряжения на токоизмерительном резисторе.

Пока ток, потребляемый нагрузкой, не превышает предельно допустимый, транзистор T1 закрыт, светодиод LED1 погашен, пьезоизлучатель EP1 молчит. При увеличении тока, падение напряжения на токоизмерительном резисторе R1 увеличивается настолько, что транзистор открывается, светодиод начинает мигать, звонок со встроенным генератором излучать прерывистый сигнал.

Пари указанных элементах схема рассчитана на напряжение 12 В. Если оно будет выше, то в цепь светодиода и пьезоизлучателя придется поставить токоограничивающий резистор. Ну и следует учитывать, что транзистор КТ361Б рассчитан на напряжение коллектор-эмиттер в 20 В.

Подбирая транзистор, стоит брать приборы с максимальным коэффициентом передачи. Это позволит существенно уменьшить номинал токоизмерительного резистора. По той же причине, если есть возможность, вместо кремниевого транзистора лучше взять германиевый, к примеру, из серий МП39-42.

Индикатор перегорания предохранителя

Это устройство не совсем в теме статьи, но оно может оказаться полезным, поскольку одного взгляда на индикатор будет достаточно, чтобы определить, исправен ли предохранитель питания или он сгорел от перегрузки.

Схема достаточно интересна – в ней аж 4 диода, причем разной серии. Зачем? Дело в том, что красный и зеленый светодиоды в сборке АЛС331АМ имеют абсолютно разные характеристики, хотя в документации производитель указывает для обоих кристаллов одинаковые значения. Но если запитать оба светодиода одним и тем же напряжением/током, то разница в яркости очень заметна на глаз.

Диоды изменяют токи для каждого из кристаллов так, чтобы визуально светодиоды светились с одинаковой яркостью. Кроме того, к зеленому светодиоду (правый по схеме) при перегорании предохранителя прикладывается большое обратное напряжение, от которого и спасает диод D4.

В остальном особенностей схема не имеет. Пока предохранитель цел, оба светодиода горят (желтый цвет). Как вставка сгорела, зеленый светодиод гаснет (красный цвет, если при этом не пропало питающее напряжение). Резистор R1 ограничивает ток через светодиоды, его номинал зависит от напряжения источника питания.

На этом беседу об индикаторах перегрузки можно закончить. Рассмотренные схемы достаточно просты для повторения и при желании их сможет собрать даже начинающий радиотехник.

Источник

Индикатор наличия тока — Своими Руками

Схема индикатора тока

В роли датчика тока в этом устройстве применены два соединенных в прямом направлении диода. Падения напряжения на них хватает для того, что бы засветился светодиод-индикатор. Последовательно с светодиодом включено сопротивление, номинал которого должен быть выбран таким, что бы при максимальных значениях тока нагрузки, ток через светодиод не превысил допустимый. Максимальный прямой ток диодов должен быть как минимум в два раза больше максимального тока нагрузки. Светодиод подойдет абсолютно любой.

Благодаря малым габоритам, низкому потреблению электричества и невысокой потери мощности в цепи переменного напряжения 220В, радиолюбительская конструкция может быть легко встроено в стандартную бытовую розетку, удлинител, автоматический выключатель. Индикация позволяет отследить не только наличие превышения тока но и быстро зафиксировать пробой обмоток электродвигателей или повышенную механическую нагрузку на электроинструмент.

Датчик тока построен на самодельных герконовых реле К1 — К3, обмотки которых имеют разное количество витков, поэтому, контакты герконов срабатывают при разных номиналах протекающего тока. В этой схеме обмотка первого реле имеет наибольшее количество витков, поэтому, контакты К1.1 замкнуться раньше других контактов. При потребляемой нагрузкой токе от 2 А до 4 А будет гореть только светодиод HL1. При замкнутых К1.1, но разомкнутых контактов остальных герконов, ток питания светодиода HL1 будет идти по диодным цепочкам VD9 — VD12 и VD13 — VD16. При увеличении контролируемого параметра более 4 А начнут срабатывать контакты геркона К2.1 и загориться еще HL2 Обмотка КЗ имеет минимальное количество витков, поэтому контакты К3.1 замыкаються при I в нагрузке более 8 А.

Так как, обмотки самодельных герконовых реле имеют малое количество витков, нагрев обмоток практически отсутствует. Узел светодиодного индикатора тока получает питание от бестрансформаторного блока питания, выполненного на конденсаторе С1, токоограничительных сопротивлениях R1, R2, мостовом выпрямителе VD1 -VD4. Емкость С2 сглаживает пульсации выпрямленного напряжения.

Катушки герконов изготовлены из обмоточного провода диаметром 0,82 мм в один ряд. Чтобы не испортить стеклянный корпус геркона, витки обмоток лучше наматывать на гладкой части стального сверла диаметром 3,2 мм. Расстояние между витками 0,5 мм. Катушка реле К1 — 11 витков, К2 — 6 витков, К3 — всего 4 витка. Ток срабатывания контактов зависит не только от количества витков, но и от конкретного типа геркона и места расположения катушки на баллоне, когда катушка расположена по центру корпуса геркона, чувствительность наилучшая.

Изменяя число витков катушек можно подобрать другие значения индикации тока подключенных нагрузок, при которых будут светиться светодиоды. Для небольшой коррекции можно изменять положение катушки на корпусе геркона. После настройки катушки фиксируются каплями полимерного клея.

Предлагаемая радиолюбительская конструкция подойдет для световой индикации потребляемого тока (и мощности) нагрузкой, подсоединенной к переменной сети 220 В. Устройство включают в разрыв одного из сетевых проводов. Особенности конструкции — отсутствие источника питания и гальваническая развязка. Этого удалось достичь использованием ярких и токового трансформатора.

В состав схемы токового индикатора входят трансформатор Т1, два однополупериодных выпрямителя на VD1 и VD2 со сглаживающими емкостями С1 и С2. К первому выпрямителю подсоединены светодиоды HL1 и HL4, ко второму — HL2 и HL3. Параллельно HL2 — HL4 установлены подстроечные сопротивления R1 — R3. С помощью них можно регулировать выходной ток выпрямителя, при котором определенные светодиоды начинают гореть.

Когда ток нагрузки следует через первичную обмотку токового трансформатора Т1, во вторичной появляется переменное напряжение, которое выпрямляют выпрямители. Индикатор отрегулирован так, что при токе нагрузки ниже 0,5 А напряжения на выходах выпрямителей нехватает для свечения светодиодов. Если ток превысит этот уровень, начнётся слабое, но вполне заметное свечение светодиода HL1 (красного цвета). С ростом нагрузочного тока выходной ток выпрямителя также увеличивается. Если ток нагрузки достигнет уровня в 2 А, загорится светодиод HL2 (зелёного цвета), при токе выше 3-х А — HL3 (синего), а если ток будет более 4 А, начнёт гореть белый светодиод HL4. Домашние опыты показали, что устройство работоспособно до тока в нагрузке 12 А, для бытовых нужд этого вполне хватит, при этом ток протекающий через светодиоды не более 15-18 мА.

Все радиокомпоненты, кроме токового трансформатора, смонтированы на печатной плате из стеклотекстолита, чертёж которой показан на рисунке выше. В схеме индикатора используются подстроечные сопротивления СПЗ-19, емкости — оксидные, диоды можно взять любые маломощные выпрямительные, светодиоды — только повышенной яркости.

Токовый трансформатор сделан своими руками из понижающего трансформатора малогабаритного источника питания (120/12 В, 200 мА). Активное сопротивление первичной обмотки состовляет 200 Ом. Обмотки трансформатора намотаны в разных секциях. Для указанных выше параметров схемы число витков первичной обмотки трансформатора — три, провод должен быть в хорошей изоляции и рассчитан на сетевое напряжение и ток, потребляемый нагрузкой. Для изготовления трансформатора можно взять любой маломощный серийный понижающий трансформатор, например, ТП-121,ТП-112.

Для градуировки шкалы можно использовать амперметр переменного тока и понижающий трансформатор с напряжением вторичной обмотки 5-6 В и током до пары ампер. Изменяя номинал нагрузочного сопротивления, задают требуемый ток и подстроечными сопротивлениями добиваются зажигания соответствующего светодиода.

Правильная работа автомобильного аккумулятора — залог длительного срока ее эксплуатации и безопасной работы. Контроль режима зарядки-разрядки АКБ дает возможность вовремя предпринять меры, а также следить за правильной работой генератора, стартера и электропроводки автомобиля.

Индикатор контролирует падение напряжения на проводнике, соединяющем минусовой вывод АКБ с «Массой» автомобиля. Этот проводник подсоединен в классический резистивный измерительный мост R1—R5, что даает возможность снимать с него разнополярные сигналы и усиливать их с помощью операционного усилителя с однополярным питанием. В цепь отрицательной ОС ОУ DA1 подключены диоды VD1—VD4, которые расширяют пределы измеряемого тока, позволяя измерять даже ток потребления стартером при пуске двигателя автомобиля.

Регистрирующим инструментом является любой магнитоэлектрический миллиамперметр с шкалой с нулем посредине,например М733 с током полного отклонения стрелки в 50мкА. На шкале удобнее всего равномерно расположить три метки справа и слева от нуля: 5 А, 50 А и 500 А. Питает индикатор параметрический стабилизатор напряжения 6,6 В. Правый вывод сопротивления R5 оставляют постоянно подсоединенным к минусовому выводу батареи.

Для градуировки шкалы сначала подают питание непосредственно от батареи аккумуляторов и подстроечным сопротивлением R4 устанавливают стрелку микроамперметра на нуль. Затем при выключенном ключе зажигания подключаем плюсовой вывод батареи через мощное (около 60 Вт) сопротивление номиналом 2,4 Ом соединенное с корпусом автомобиля и подстроечным сопротивлением R7 устанавливают стрелку амперметра на отметку 5 А. После градуировки плюсовой вывод питания индикатора подсоединяем к плюсовому выводу бортовой сети автомобиля.

Схема индикатора тока заряда

Если зарядное устройство (ЗУ) для автомобильных аккумуляторов не имеет амперметра, трудно гарантировать их надежную зарядку. Возможно ухудшение (пропадание) контакта на клеммах батареи, обнаружить которое достаточно трудно. Вместо амперметра предлагаю простой индикатор буквально из нескольких деталей. Он включается в разрыв «плюсового» провода от ЗУ к АБ.

Рис. 1. Индикатор тока заряда

Схема на рис.1 представляет собой транзисторный ключ VT1, включающий светодиод HL1, когда через R1 протекает заданный ток. В этом случае падения напряжения на резисторе R1 (более 0,6 В) достаточно для открывания транзистора VT1 и зажигания HL1. Для конкретного аккумулятора номинал R1 подбирается так, чтобы светодиод зажигался при требуемом зарядном токе. По яркости его свечения можно приблизительно оценить зарядный ток. Резистор R1 — проволочный, изготавливается из 6. 12 витков обмоточного провода диаметром 1 мм. Можно использовать проволоку с высоким удельным сопротивлением (нихром) или резистор промышленного изготовления, например, ПЭВР-10.

Рис. 2. Индикатор тока заряда на КР293КП4

На рис.2 показана аналогичная схема, но с применением оптоэлектронного ключа КР293КП4. Такие оптроны популярны сегодня среди радиолюбителей, они позволяют конструировать радиоэлектронные устройства с минимальным количеством элементов. Резистор, ограничивающий ток в цепи светодиода оптрона, не нужен, так как для уверенного срабатывания ключа необходимо напряжение на контактах 3,4 порядка 1,1. 1,5 В. Ток в этой цепи — 10. 15 мА. Особенность схемы — в подключении исполнительного устройства на оптронном ключе. Как видно из рисунка, вход оптрона (светодиод) включается у клеммы «+» ЗУ с одной стороны, и у соответствующей клеммы «+» АБ — с другой. Резистором, на котором падает напряжение, в данном случае является сам соединительный провод между ЗУ и АБ, имеющий длину 0,8. 1,5 м. При надежном контакте в клеммах, падения напряжения на нем достаточно для срабатывания оптронного ключа. Контакты 5, 6 VU1 замыкаются , в цепи HL1 течет ток, и светодиод горит.

При использовании этого индикатора в приборах с большим напряжением питания, например, для зарядки АБ грузовых автомобилей с напряжением бортовой сети 24 В, необходимо подобрать величину R1, чтобы ток через светодиод не превышал максимально допустимый.

Такие индикаторы тока можно применить и в других конструкциях, где необходим контроль тока нагрузки. Включаются они аналогичным способом — между нагрузкой и источником питания.

Как сделать светодиодный индикатор напряжения своими руками: схемы и инструкция

Во многие электронно-технические устройства монтируются светодиоды. Они надежные, компактные и экономичные, поэтому являются основными элементами в индикаторах напряжения на светодиодах. Конструкция простейших приборов не сложная, их можно сделать самостоятельно. Собрать небольшое количество деталей может даже начинающий радиолюбитель.

Общее устройство и принцип работы

Световыми индикаторами называют указатели, работающие на основе источника света. Светодиодные приборы работают за счет светового излучения из p-n-перехода при прохождении через него тока.

В быту используются переносные приборы для индикации, в том числе мультиметры. Основное предназначение – определение наличия/отсутствия тока и разности значений напряжения. Вольтаж зависит от типа прибора, по конструкции индикаторы бывают одно- и двухполюсные. При первом варианте токоведущая часть одна, при втором – две.

В магазинах продаются простые тестеры в виде авторучек и отверток. Конструкция размещается в корпусе из диэлектрика со смотровым окошком. Основные элементы: светодиод и резистор. Снизу располагается щуп, сверху металлический контакт для касания рукой.

Эти приборы позволяют:

• определить ноль и фазу;
• вольтаж на предохранительном оборудовании.

Справка! Двухполюсные индикаторы позволяют работать с постоянным и переменным током, их функционал выше.

Однополюсные тестеры-отвертки делятся на:

• пассивные;
• с дополнительными функциями;
• с расширенным функционалом.

Пассивный тестер используется для определения наличия напряжения в электрооборудовании и проводке. Для контакта используется плоская отвертка, сопротивление создает схема в ручке. Светодиод загорается при прикосновении к детали, по которой течет ток.

Преимущества пассивной отвертки:

• простая конструкция;
• не требуется источник питания;
• не требуются специальные знания.

Недостатка два: тусклое свечение светодиода и необходимость во время тестирования снять перчатки.

Прибор с дополнительным функционалом можно использовать в двух режимах: бесконтактном и контактном. Определяется наличие напряжения, можно проверить провода, кабели, предохранители. Запитывается такой тестер от батареек. Ноль и фаза определяется так же, как с пассивной отверткой. При тестировании бесконтактным методом прибор держится, не касаясь нижней части. К проводнику подносится верхняя часть.

Важно! Прикасаться к проводнику не нужно. Если светодиод загорелся, проводка (предохранитель) цела.

Индикаторы с расширенным функционалом цифровые. Сделать что-то подобное самостоятельно невозможно.

Большинство двухконтактных индикаторов профессиональные. По функционалу они почти не отличаются от одноконтактных. Эти приборы оснащены двумя щупами, на концах которых острые штыри. В процессе тестирования можно узнать значение напряжения (параметр отображается на экране).

Источник