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.

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).

Такой индикатор очень долго лежал у меня на полке. Распаивать его не хотелось, поскольку я надеялся сделать из него что-нибудь оригинальное, а не просто получить трёхразрядный индикатор и два десятка ненужных перемычек...

И вот недавно, когда я делал сетевой удлинитель с индикатором наличия напряжения на синем светодиоде, мне на глаза попался этот индикатор. Синий светодиод был без сожаления убран, а в удлинитель вставлен индикатор, на котором светится число 230 зелёного цвета, означающее номинальное напряжение в сети. Я запитал индикатор от простейшего блока питания с гасящим конденсатором по схеме, изображённой на рис. 1.

Рис. 1. Схема питания индикатора

Примечание. Чтобы случайно не прикоснуться к деталям платы индикатора, находящимся под напряжением сети, щели между отверстием в корпусе удлинителя и индикатором необходимо закрыть накладкой из изоляционного материала. Для ограничения броска тока при включении последовательно с плавкой вставкой следует установить резистор сопротивлением 20...30 Ом и мощностью 0,25...0,5 Вт.

Но сначала индикатор нужно было подключить к источнику постоянного напряжения 5 В, предварительно установив перемычки так, чтобы зажглось число 230, и измерить мультиметром потребляемый ток. Его необходимо знать, чтобы правильно выбрать ёмкость гасящего конденсатора C1. Формулы для её расчёта можно найти, например, в статье C. Бирюкова "Расчёт сетевого источника питания с гасящим конденсатором" ("Радио", 1997, №5, с. 48-50). С достаточной точностью можно считать, что если ёмкость этого конденсатора равна 1 мкФ, а выпрямитель двухполупериодный (как в рассматриваемом случае), то этот ток будет около 60 мА. Из них 50 мА потечёт через индикатор HG1, а остаток возьмёт на себя стабилитрон VD2. При случайном отключении индикатора стабилитрон защитит от пробоя сглаживающий конденсатор C2, напряжение на котором не превысит 6 В. Если использовать индикатор с другим током, то ёмкость конденсатора C1 нужно изменить пропорционально току.

Плавкая вставка FU1 нужна на случай пробоя конденсатора C1. Перегорев, она предотвратит грозящее большими неприятностями повреждение подводящих сетевое напряжение проводов и элементов защищаемого устройства. Было решено испытать плавкие вставки на 0,16 А и 0,25 А. Для того чтобы точно определить, не перегорит ли вставка на 0,16 А от броска зарядного тока конденсатора С1 при первоначальном включении, было произведено около десятка медленных включений сетевой вилки в розетку и её выключений. Многие из них сопровождались искрением. Но вставка на 0,16 А выдержала это испытание. Понятно, что вставка на 0,25 А выдержит его тем более.

Резистор R1 предназначен для быстрой разрядки конденсатора C1 после отключения устройства от сети. Иначе можно получить электроудар, случайно прикоснувшись к контактам отключённой от розетки сетевой вилки.

Поскольку индикатор должен работать круглосуточно, чтобы обеспечить нужную надёжность, следует применить в качестве C1 импортный аналог плёночного конденсатора К73-17 с допустимым постоянным напряжением не менее 630 В (или переменным не менее ~275 В). К сожалению, отечественная промышленность не выпускает конденсаторы К73-17 на 630 В ёмкостью более 0,47 мкФ, поэтому, если подходящего импортного конденсатора нет, придётся соединить два таких конденсатора параллельно.

Можно пойти и по другому пути - использовать сетевое зарядное устройство для сотового телефона. Главное, чтобы его плата поместилась в корпус удлинителя. Это значительно повысит безопасность эксплуатации удлинителя. Но следует убедиться, что выходное напряжение зарядного устройства равно 5 В (все современные зарядные устройства с разъёмом micro USB этому требованию удовлетворяют).

Если же зарядное устройство предназначалось для телефона старой модели и его выходное напряжение более 5 В, последовательно с индикатором необходимо включить ограничительный резистор, подобрав его так, чтобы ток индикатора не превышал ранее измеренного значения.

Рис. 2. Схема включения индикатора с общими анодами

Рис. 3. Схема включения индикатора с общими катодами

Вместо платы с индикатором тактовой частоты от старого компьютера, если её найти не удалось, можно использовать любой светодиодный трёхразрядный семиэлементный индикатор, разряды которого имеют раздельные выводы элементов (общее число выводов таких индикаторов - 28). Индикатор с общими анодами разрядов включают по схеме, изображённой на рис. 2, а с общими катодами - на рис. 3. Конечно, можно применить и три одноразрядных индикатора или четырёхразрядный, не использовав в нём один разряд. Подбирая резисторы R2-R4, устанавливают желаемую яркость свечения цифр.

Принципиальные схемы простых индикаторов наличия сети 220В на светодиодах, меняем старые неоновые индикаторные лампы на светодиоды. В электрооборудовании повсеместно применяются индикаторные неоновые лампы для индикации включения аппаратуры.

В большинстве случаев схема как на рисунке 1. То есть, неоновая лампа через резистор сопротивлением 150-200 киолом подключается к сети переменного тока. Порог пробоя неоновой лампы ниже 220V, потому она легко пробивается и светится. А резистор ограничивает ток через неё, чтобы она не взорвалась от превышения тока.

Бывают и неоновые лампы со встроенными токоограничительными резисторами, в таких схемах кажется как будто неоновая лампа включена в сеть без резистора. На самом деле резистор спрятан в её цоколе или в её проволочном выводе.

Недостаток неоновых индикаторных ламп в слабом свечении и только розовом цвете свечения, ну и еще в том что это стекло. Плюс, неоновые лампы сейчас в продаже встречаются реже светодиодов. Понятно, что есть соблазн сделать аналогичный индикатор включения, но на светодиоде, тем более светодиоды бывают разных цветов и значительно более яркие чем «неонки», ну и нет стекла.

Но, светодиод низковольтный прибор. Прямое напряжение обычно не более ЗV, да и обратное тоже весьма низкое. Даже если светодиодом заменить неоновую лампу, он выйдет из строя за счет превышения обратного напряжения при отрицательной полуволне сетевого напряжения.

Рис. 1. Типовая схема подключения неоновой лампы к сети 220В.

Впрочем, есть двухцветные двухвыводные светодиоды. В корпусе такого светодиода есть два разноцветных светодиода, включенных встречно-параллельно. Такой светодиод можно подключить практически так же, как неоновую лампу (рис.2), только резистор взять сопротивлением поменьше, потому что для хорошей яркости через светодиод должен протекать ток больше чем через неоновую лампу.

Рис. 2. Схема индикатора сети 220В на двухцветном светодиоде.

В этой схеме одна половина двухцветного светодиода HL1 работает на одной полуволне, а вторая - на другой полуволне сетевого напряжения. В результате обратное напряжение на светодиоде не превышает прямого. Единственный недостаток - цвет. Он желтый. Потому что обычно два цвета - красный и зеленый, но горят они почти одновременно, потому зрительно выглядит как желтый цвет.

Рис. 3. Схема индикатора сети 220В на двухцветном светодиоде и конденсаторе.

На рисунках 4 и 5 показана схема индикатора включения на двух светодиодах, включенных встречно-параллельно. Это почти то же, что на рис. 3 и 4, но светодиоды отдельные для каждого полупериода сетевого напряжения. Светодиоды могут быть как одного цвета, так и разного.

Рис. 4. Схема индикатора сети 220В с двумя светодиодами.

Рис. 5. Схема индикатора сети 220В с двумя светодиодами и конденсатором.

Но, если нужен только один светодиод, -второй можно заменить обычным диодом, например, 1N4148 (рис.6 и 7). И нет ничего страшного в том, что этот светодиод не рассчитан на напряжение электросети. Потому что обратное напряжение на нем не превысит прямого напряжения светодиода.

Рис. 6. Схема индикатора сети 220В со светодиодом и диодом.

Рис. 2. Схема индикатора сети 220В с одним светодиодом и конденсатором.

В схемах испытывались светодиоды, двухцветные типа L-53SRGW и одно-цветные типа АЛ307. Конечно же можно применить и любые другие аналогичные индикаторные светодиоды. Резисторы и конденсаторы так же могут быть других величин, - все зависит от того, какую силу тока нужно пустить через светодиод.

Андронов В. РК-2017-02.

27.12.10

Вашему вниманию предлагается довольно простая, но в тоже время довольно интересная схема индикатора напряжения сети , включающего еще и функцию контроля исправности этой сети. Но обо всем по порядку. Как часто вам приходилось в темноте искать – нащупывать выключатель света, наверняка не однократно. Можно конечно использовать в качестве подсветки и индикатора напряжения сети обычную неоновую лампочку, вмонтированную в клавишу, но куда современней и функциональней применить двухцветный светодиод. Первое приближение такого индикатора напряжения сети представлено на рисунке 1.

На схеме, в качестве нагрузки используется лампа накаливания EL1, управление нагрузкой осуществляется выключателем SA1. В качестве нагрузки, впрочем, может быть использован любой другой электроприбор. Если выключатель SA1 отключен, выпрямленный через диод VD4 ток, будет протекать через зеленый кристалл духцветного светодиода. Для ограничения этого тока и предотвращения заметного накала лампы накаливания EL1 служит резистор R1, который надо выбрать с особой тщательностью, так, как некачественный резистор может привести к выходу из строя всю схему.

При включении выключателя SA1, лампа EL1 загорится, но зеленый кристалл двухцветного светодиода при этом погаснет, так, как участок цепи VD4 - HL1 - R1 будет зашунтирован. Но при этом ток потечет по цепи диода VD1- красный кристалл двухцветного светодиода HL1 – резистор R1 – контакты выключателя SA1. Таким образом, при замкнутом выключателе SA1 светодиод HL1 будет гореть красным. Защита от возможных перенапряжений, которые могут быть вызваны большим током утечки диодов VD1 и VD4, на двухцветном светодиоде HL1, обеспечивается диодами VD2 и VD3, которые подключаются параллельно плечам светодиода. На рисунке 2 представлена печатная плата индикатора напряжения сети.

Скачать монтажную плату индикатора в формате.lay можно будет ниже.

Как говорилось выше, к подбору резистора R1 надо подойти очень ответственно. Ток, протекающий через двухцветный светодиод HL1, непосредственно зависит от сопротивления токоограничивающего резистора R1. Мощность этого резистора должна быть обратно пропорциональна его электрическому сопротивлению. А сопротивление этого резистора не должно превышать допустимого для применяемого резистора значения.

Обратите внимание, что при одинаковом сопротивлении резистора R1, яркость свечения красного и зеленого кристаллов может довольно сильно визуально отличаться. В таком случае индикатор напряжения нуждается в некоторой доработке. Схема такого индикатора включения приведена на рисунке 3.

В этой схеме индикатора напряжения сети присутствуют 2 резистора R1 и R2, по одному для каждого кристалла светодиода HL1. Таким образом, можно подбором сопротивления резисторов добиться практически одинаковой яркости свечения кристаллов двухцветного светодиода. Но и это еще не предел, улучшения схемы индикатора включения. Схемы индикаторов напряжения, рассмотренные выше, имеют один небольшой недостаток, а именно: при неисправности лампы накаливания HL1 или при ее отсутствии и замкнутом выключателе SA1, загорается красный кристалл светодиода, как и при исправной лампе. Таким образом, если использовать такой индикатор включения на выключателе света в подвале или на чердаке, т.е. когда лампа находится в одном помещении, а выключатель в другом, не будет понятно, включили мы свет или нет. Схема индикатора включения, представленная на рис.4. не имеет этого недостатка.

Кроме того, она, по сути, контролирует целостность цепи нагрузки. В этой схеме красный кристалл двухцветного светодиода будет гореть только при протекании тока через лампу EL1. Если лампа неисправна или отсутствует, светодиод гореть не будет. Питание красного кристалла происходит по цепи VD3 – VD4 – VD6 – HL1 – VD1 – R1 (один полупериод). Второй полупериод ток протекает по цепи VD2. Благодаря конденсатору С1, происходит сглаживание пульсаций, приложенного к светодиоду напряжения и тем самым увеличивается его яркость свечения, за счет увеличения среднего значения тока, протекающего через двухцветный светодиод HL1. Для защиты конденсатора С1 от превышения допустимого предела напряжения предназначен стабилитрон VD5. На рисунке 5 приведена печатная плата индикатора включения.

Скачать в формате.lay печатные платы индикатора включения в двух вариантах можно в конце статьи.

Предельная, мощность нагрузки, рассмотренного индикатора напряжения сети, по сути ограничена допустимым прямым током диодов VD2, VD3, VD4 и VD6. Если использовать диоды КД226Д (прямой ток 1,7A) то с учетом того, что ток протекает через каждый диод только пол периода, получаем значение предельной нагрузки около 220х1,7х2=750ВА. С учетом коэффициента запаса не следует подключать к индикатору включения нагрузку мощностью более 500Вт.

В качестве двухцветного индикатора можно применить двухцветный светодиод АЛС331А или его аналог или, как вариант заменить двумя отдельными светодиодами, например АЛ307Б и АЛ307В красного и зеленого цвета соответственно. Но в этом случае в схеме рис.4. вероятно потребуется заменить кремниевый диод VD1 на германиевый, например серии Д9, для повышения напряжения на зеленом светодиоде, достаточного для его свечения.

В случае, если же вам, хочется, чтобы свет включался автоматически без вашего непосредственного участия обратите внимание на схему системы автоматического освещения .

Список файлов

Простая схема для определения коротких "провалов" напряжения сети.

Отечественное энергоснабжение

О невысоком качестве отечественного энергоснабжения известно всем, и сказано об этом немало. Вместо допуска по напряжению +/- 10 процентов, что составляет 180…240 В сетевое напряжение может «плавать» в диапазоне 160…260 и более В.

С такими медленными изменениями напряжения вполне успешно справляются стабилизаторы переменного напряжения на базе автотрансформаторов, например фирмы «Ресанта». Подобные стабилизаторы предназначены в основном для такой техники как холодильник, стиральная машина, электроплита.

Электронные стабилизаторы

Современная же электронная бытовая аппаратура таких стабилизаторов не требует, так как вся стабилизация напряжений осуществляется, как правило, внутренними полупроводниковыми стабилизаторами.

В очень большом диапазоне входных сетевых напряжений способны работать импульсные источники питания. Сейчас такими источниками оснащена практически вся электронная аппаратура. Например, многие современные телевизоры вполне работоспособны в диапазоне напряжения в розетке 100…280 В.

Импульсные помехи

Но, к сожалению, кроме таких медленных изменений сетевого напряжения, которые можно увидеть невооруженным глазом по миганию освещения, существуют еще кратковременные «провалы». Они носят импульсный характер, а от случайной импульсной помехи не способен защитить ни один стабилизатор.

Такие «провалы», незаметные даже по миганию освещения, неприятностей могут принести немало. Вдруг, ни с того ни с сего, произвольно перезагружается недавно приобретенный компьютер, работавшая всегда прилежно стиральная машина, заново начинает еще не законченный цикл стирки, микроволновка тоже сбивается с заданной программы.

Некоторые аппараты, например телевизоры, находящиеся в дежурном режиме, самопроизвольно включаются, или в процессе работы сами переключают каналы. Создается впечатление, что электронная техника понемногу приходит в негодность. А может ее уже пора нести в ремонт?

Индикатор «провалов» в сети

О подобных неприятных ситуациях может проинформировать описываемое ниже устройство - индикатор кратковременных «провалов» напряжения сети. Ведь если вдруг Ваш компьютер начал «самостоятельно» перезагружаться, а в это время раздался звуковой сигнал индикатора, зафиксировавший «провал» сетевого напряжения, то с достаточной долей уверенности можно сказать, что компьютер тут не виноват. Даже источники бесперебойного питания с импульсными помехами справляются не всегда.

Схема индикатора достаточно проста и показана на рисунке 1.

Рисунок 1. Индикатор коротких «провалов» сетевого напряжения.

Как видно по рисунку, схема прибора достаточно проста, содержит малое количество деталей, которые, к тому же стоят не дорого и дефицитом не являются. Поэтому для повторения схемы слишком высокой квалификации не требуется: если Вы умеете держать в руках паяльник, то особых проблем возникнуть не должно.

Работа схемы

Работает схема следующим образом. На элементах VD2, R3…R5, C2 и C4 собран датчик сетевого напряжения. Именно с его помощью и определяются «провалы» в сети. При подаче сетевого напряжения конденсаторы C2 и C4 быстро зарядятся до напряжения, указанного на схеме. Поэтому на входе DD1 присутствует логическая единица.

На элементах VD1, VD3, R2, C3, C6 собран блок питания устройства. Следует обратить внимание на то, что конденсатор С6 заряжается до напряжения 9В достаточно долго - около тридцати секунд. Это обусловлено большой постоянной времени цепочки R2, C3, C6. Поэтому при первоначальном включении прибора на выходе элемента DD1.1 устанавливается низкий уровень напряжения.

Конденсатор С5 при включении был разряжен, то есть имел низкий логический уровень. Как видно из схемы конденсатор С5 через резистор R8 соединен со входом триггера Шмитта, выполненного на элементах DD1.2…DD1.4. поэтому на выходе триггера Шмитта будет также низкий уровень напряжения. Поэтому светодиод HL1 будет погашен, а звуковой излучатель HA1 будет молчать. Для увеличения нагрузочной способности выходного каскада применено параллельное соединение элементов DD1.3 и DD1.4.

Тут следует заметить, что подобное соединение допустимо лишь в том случае, если оба принадлежат одному корпусу микросхемы и обладают идентичными параметрами. Такое соединение элементов находящихся в разных корпусах недопустимо.

Вышеописанное состояния индикатора будет сохраняться до тех пор, пока не будет «провала» сетевого напряжения. В случае же значительного уменьшения напряжения сети длительностью не менее 60 мс происходит разряд конденсаторов С2 и С4.

Другими словами на входе элемента DD1.1 появится низкий уровень, который приведет к появлению высокого уровня на выходе DD1.1. Этот высокий уровень приводит к заряду через диод VD4 конденсатора С5, то есть появлению высокого уровня на входе триггера Шмитта и соответственно такого же уровня на его выходе. (Логика работы триггера Шмитта была описана в одной из статей из цикла «Логические микросхемы»).

Современная элементная база позволяет заметно упростить схемное решение многих устройств. В данном случае применен звуковой излучатель со встроенным генератором. Поэтому для получения звука достаточно подать на излучатель просто постоянное напряжение.

В данном случае это будет напряжение высокого уровня с выхода триггера Шмитта. (Когда излучатели были без встроенного генератора, его приходилось собирать также на микросхемах.) Последовательно со звуковым излучателем установлен светодиод HL1 обеспечивающий световую индикацию «провала».

В таком состоянии триггер Шмитта будет находиться еще некоторое время после того, как «провал» уже закончится. Это время обусловлено зарядом конденсатора С5 и при указанных на схеме номиналах элементов составит примерно 1 секунду. Можно сказать, что просто происходит растягивание «провала» по времени.

После разряда конденсатора С5 устройство вновь возвращается в режим слежения за состоянием напряжения сети. Для предотвращения ложных срабатываний устройства от помех на входе установлен помехозащитный фильтр L1, C1, R1.

Несколько слов о деталях и конструкции

Кроме указанных на схеме элементов возможны следующие замены. Микросхему К561ЛА7 можно заменить без переделки схемы и платы на К561ЛЕ5, либо на импортный аналог любой из КМОП серий. Не рекомендуется применять микросхемы серии К176 не имеющие встроенных защитных диодов по входам, так как входное напряжение микросхемы в данной конструкции превышает напряжение питания. Такое обстоятельство может привести к выходу микросхемы серии К176 из строя ввиду «тиристорного эффекта».

Стабилитрон VD3 можно заменить любым маломощным с напряжением стабилизации около 9 В. Вместо диодов КД521 подойдут любые импульсные кремниевые диоды, например КД503, КД510, КД522, либо импортные 1N4148, диоды КД243 можно заменить на 1N4007.

Высоковольтный керамический конденсатор С1 типа К15-5. Вместо него возможно применение пленочного конденсатора на рабочее напряжение не менее 630В, правда за счет некоторого снижения надежности. Также пленочным должен быть конденсатор С2. Электролитические конденсаторы лучше применить импортные.

Указанный на схеме светодиод можно заменить практически любым отечественным или импортным, желательно красного цвета. Звуковой излучатель можно заменить на любой из серии EFM: EFM - 250, EFM - 472A.

Весь индикатор смонтирован на печатной плате, показанной на рисунке 2.

На плате установлены все детали кроме светодиода и звукового излучателя. Плату можно установить в отдельной пластмассовой коробке подходящих размеров, либо, если позволяет место, непосредственно в корпусе фильтра - удлинителя.

Настройка устройства сводится к подбору емкости конденсаторов С2 и С4. Удобнее подбирать емкость конденсатора С4. Делается это следующим образом: его емкость уменьшается до тех пор, пока пульсации напряжения на входе элемента DD1.1 не вызовут срабатывание устройства. По достижении такого результата следует заменить конденсатор С4 конденсатором с емкостью на 30 процентов больше подобранной.

Проверить правильность работы индикатора можно включением в ту же розетку галогенной лампы мощностью не менее полутора - двух киловатт. В момент включения должен раздаваться сигнал индикатора - сказываются повышенные токи в момент включения ламп. На этом наладку индикатора можно считать законченной.

Борис Аладышкин