Популярные ICO
Схемы и ремонт
Новости
Светодиодный индикатор тока сети
04 февраля 2013 / 12:43
Предлагаемое несложное устройство предназначено для индикации тока, потребляемого нагрузками, работающими в сети 220 В. Индикация осуществляется с помощью трёх светодиодов.
Устройство предназначено для дискретной индикации тока, потребляемого нагрузками, работающими в сети переменного тока 220 В. Индикация осуществляется с помощью трёх светодиодов, сигнализирующих о том, что потребляемый нагрузками ток превысил заданные для них значения включения. Благодаря компактным размерам, малому потреблению электроэнергии, малым потерям мощности в цепи 220В, может быть легко встроено в сетевую электророзетку, удлинитель-разветвитель, автоматический термо/электромагнитный выключатель. Индикация потребляемого тока от сети 220 В позволяет отследить не только наличие большого тока в цепи питания сетевых устройств, что может быть опасным для электропроводки, электророзеток, но и быстро зафиксировать случившийся пробой обмоток электродвигателей или повышенную механическую нагрузку на используемый электроинструмент.
Датчик потребляемого тока выполнен на самодельных герконовых реле К1 - КЗ, обмотки которых содержат разное количество витков, следовательно, контакты герконов будут замыкаться при разных значениях тока, протекающего через обмотки. В этой конструкции обмотка реле К1 имеет большее количество витков, следовательно, контакты геркона К1.1 будут замыкаться раньше контактов других герконов. При потребляемом нагрузками токе более 2 А, но меньше 4 А будет светиться только светодиод HL1. При замкнутых контактах К1.1, но разомкнутых контактов остальных герконов, ток питания светодиода HL1 будет протекать по диодным цепочкам VD9 - VD12 и VD13 - VD16. При увеличении потребляемого тока более 4 А начнут замыкаться контакты геркона К2.1, совместно со светодиодом HL1 будет светить светодиод HL2. При разомкнутых контактах геркона КЗ ток питания светодиодов HL1, HL2 будет протекать через диодную цепочку VD13 - VD16. Обмотка реле КЗ содержит наименьшее количество витков, число которых подобраны так, чтобы контакты геркона К3.1 замыкались при токе нагрузки более 8 А, что соответствует потребляемой нагрузкой от сети мощности около 1760Вт. Диодная цепочка VD5 - VD8 предотвращает неконтролируемый рост напряжения на обкладках конденсатора С2 при разомкнутых контактах герконов, для этой же цели служат и последовательно включенные диоды VD9 - VD16. Поскольку светодиоды в этой конструкции включены последовательно, то это дало возможность установить конденсатор С1 небольшой ёмкости, это делает конструкцию более экономичной, что актуально, поскольку весьма вероятна возможность её круглосуточной эксплуатации. Благодаря тому, что обмотки самодельных герконовых реле содержат малое количество витков, нагрев обмоток практически отсутствует при токе нагрузки до 12... 16 А, на нагрузку поступает полное напряжение питания. Узел светодиодного индикатора тока получает питание от бестрансформаторного источника напряжения постоянного тока, выполненного на балансном конденсаторе С1, токоограничительных резисторах R1, R2, мостовом диодном выпрямителе VD1 -VD4. Конденсатор С2 сглаживает пульсации выпрямленного напряжения.
Все детали устройства кроме светодиодов могут быть смонтированы на печатной плате размерами 55x55 мм, рис.2. Светодиоды подсоединяют с помощью гибких многожильных проводов необходимой длины в ПВХ или фторопластовой изоляции. Все печатные дорожки, по которым протекает ток подключенной нагрузки, усилены медным одножильным проводом диаметром 1,2 мм, припаянным к дорожкам большим количеством припоя. Контакты герконов К1.1, К2.1 припаяны к печатным дорожкам тонкими гибкими проводами в ПВХ изоляции. В индикаторе тока использованы герконы типа КЭМ-2 со свободно разомкнутой группой контактов. Длина такого геркона около 21 мм, диаметр около 3,2 мм. Катушки герконов намотаны обмоточным проводом диаметром 0,82 мм в один ряд. Чтобы не раздавить стеклянный корпус геркона, витки обмоток удобнее формировать на гладкой части стального сверла диаметром 3,2...3,3 мм. Расстояние между витками провода около 0,5 мм. Катушка реле К1 содержит 11 витков, катушка реле К2 — 6 витков, катушка реле КЗ — 4 витка. Ток срабатывания контактов реле зависит не только от количества витков катушки, но и от конкретного экземпляра геркона и места расположения катушки на баллоне геркона, когда катушка расположена посередине корпуса геркона, чувствительность максимальная. Резисторы можно применять любого типа общего применения, например, МЛТ, РПМ, С1-4, С2-22, С2-23. Конденсатор С1 плёночный на рабочее напряжение постоянного тока 630 В, например, типа К73-17, К73-24, К73-29 или импортный на рабочее напряжение 275 В переменного тока. Вместо одного конденсатора на 630 В 0,047 мкФ при его отсутствии можно установить два аналогичных на напряжение 250 В ёмкостью 0,1 мкФ, включенных последовательно. Конденсатор С2 типа К50-35, К50-68, К53-19 или импортный аналог. Диоды 1N4148 можно заменить любыми из 1 N914, 1SS176, 1SS244, КД510, КД521, КД522. Вместо трёх цепочек последовательно включенных диодов VD5 - VD8, VD9 - VD12, VD13 - VD16 можно установить по одному маломощному стабилитрону, например, BZV55C-2V7, TZMC-2V7, при этом, выводы катодов стабилитронов должны быть подключены к выводам анодов соответствующих светодиодов. Светодиоды АЛ307КМ красного цвета свечения можно заменить любыми аналогичными с прямым рабочим напряжением не более 2,0 В при токе 20 мА, например, АЛ307 Л-М, КИПД66Т-К, КИПД66Е2-К, КИПД24Н-К, L-63SRC, DB5-436DR, RL50-UR543. Все эти светодиоды красного цвета свечения. При применении аналогичных светодиодов жёлтого или зелёного цвета свечения из упомянутых серий может потребоваться вместо 4 последовательно включенных диодов в соответствующих цепочках устанавливать по 5 диодов. Предпочтительнее устанавливать светодиоды с повышенной светоотдачей.
Изменяя число витков катушек самодельных герконовых реле, можно подобрать другие пороговые значения индикации предельного тока подключенных нагрузок, при которых будут зажигаться светодиоды. Для небольшой коррекции тока срабатывания можно изменять положение катушки на корпусе соответствующего геркона. После настройки катушки герконовых реле фиксируются каплями любого полимерного клея, например, «Момент».
Для настройки светодиодного индикатора применяют амперметр переменного тока, например, мультиметр М890С+, способный измерять переменный ток до 20 А. В качестве имитации нагрузки применяются лампы накаливания и электронагревательные приборы. Настроенный таким образом индикатор будет достаточно точно показывать ток, потребляемый электронагревательными проборами, лампами накаливания, асинхронными, синхронными и коллекторными электродвигателями переменного тока. Но при подключении к нему в качестве нагрузки устройств, в которых на входе в цепи питания 220 В переменного тока установлен мостовой диодный выпрямитель с конденсатором фильтра выпрямленного напряжения, например, компьютер, современный телевизор, светодиоды будут зажигаться при меньшем среднем токе нагрузки, потребляемом в течение одного полупериода сетевого напряжения переменного тока. При настройке и эксплуатации устройства следует учитывать, что все его элементы находятся под опасным напряжением сети 220 В. При установке этой конструкции в корпус металлического стакана для электророзетки, вмонтированной в стену, для монтажной платы применяют изоляторы из асбестовой бумаги или стеклоткани. Не применяйте для изоляции горючие материалы. Во время работы этого устройства, при достаточно большом токе нагрузки герконы издают слабое гудение, поэтому не рекомендуется его устанавливать в электророзетки, расположенные в жилых комнатах. Эта особенность не актуальна, если устройство будет работать на кухне, в прихожей, в подсобных помещениях, в гараже, в редко используемом удлинителе сети 220 В.
Датчик потребляемого тока выполнен на самодельных герконовых реле К1 - КЗ, обмотки которых содержат разное количество витков, следовательно, контакты герконов будут замыкаться при разных значениях тока, протекающего через обмотки. В этой конструкции обмотка реле К1 имеет большее количество витков, следовательно, контакты геркона К1.1 будут замыкаться раньше контактов других герконов. При потребляемом нагрузками токе более 2 А, но меньше 4 А будет светиться только светодиод HL1. При замкнутых контактах К1.1, но разомкнутых контактов остальных герконов, ток питания светодиода HL1 будет протекать по диодным цепочкам VD9 - VD12 и VD13 - VD16. При увеличении потребляемого тока более 4 А начнут замыкаться контакты геркона К2.1, совместно со светодиодом HL1 будет светить светодиод HL2. При разомкнутых контактах геркона КЗ ток питания светодиодов HL1, HL2 будет протекать через диодную цепочку VD13 - VD16. Обмотка реле КЗ содержит наименьшее количество витков, число которых подобраны так, чтобы контакты геркона К3.1 замыкались при токе нагрузки более 8 А, что соответствует потребляемой нагрузкой от сети мощности около 1760Вт. Диодная цепочка VD5 - VD8 предотвращает неконтролируемый рост напряжения на обкладках конденсатора С2 при разомкнутых контактах герконов, для этой же цели служат и последовательно включенные диоды VD9 - VD16. Поскольку светодиоды в этой конструкции включены последовательно, то это дало возможность установить конденсатор С1 небольшой ёмкости, это делает конструкцию более экономичной, что актуально, поскольку весьма вероятна возможность её круглосуточной эксплуатации. Благодаря тому, что обмотки самодельных герконовых реле содержат малое количество витков, нагрев обмоток практически отсутствует при токе нагрузки до 12... 16 А, на нагрузку поступает полное напряжение питания. Узел светодиодного индикатора тока получает питание от бестрансформаторного источника напряжения постоянного тока, выполненного на балансном конденсаторе С1, токоограничительных резисторах R1, R2, мостовом диодном выпрямителе VD1 -VD4. Конденсатор С2 сглаживает пульсации выпрямленного напряжения.
Все детали устройства кроме светодиодов могут быть смонтированы на печатной плате размерами 55x55 мм, рис.2. Светодиоды подсоединяют с помощью гибких многожильных проводов необходимой длины в ПВХ или фторопластовой изоляции. Все печатные дорожки, по которым протекает ток подключенной нагрузки, усилены медным одножильным проводом диаметром 1,2 мм, припаянным к дорожкам большим количеством припоя. Контакты герконов К1.1, К2.1 припаяны к печатным дорожкам тонкими гибкими проводами в ПВХ изоляции. В индикаторе тока использованы герконы типа КЭМ-2 со свободно разомкнутой группой контактов. Длина такого геркона около 21 мм, диаметр около 3,2 мм. Катушки герконов намотаны обмоточным проводом диаметром 0,82 мм в один ряд. Чтобы не раздавить стеклянный корпус геркона, витки обмоток удобнее формировать на гладкой части стального сверла диаметром 3,2...3,3 мм. Расстояние между витками провода около 0,5 мм. Катушка реле К1 содержит 11 витков, катушка реле К2 — 6 витков, катушка реле КЗ — 4 витка. Ток срабатывания контактов реле зависит не только от количества витков катушки, но и от конкретного экземпляра геркона и места расположения катушки на баллоне геркона, когда катушка расположена посередине корпуса геркона, чувствительность максимальная. Резисторы можно применять любого типа общего применения, например, МЛТ, РПМ, С1-4, С2-22, С2-23. Конденсатор С1 плёночный на рабочее напряжение постоянного тока 630 В, например, типа К73-17, К73-24, К73-29 или импортный на рабочее напряжение 275 В переменного тока. Вместо одного конденсатора на 630 В 0,047 мкФ при его отсутствии можно установить два аналогичных на напряжение 250 В ёмкостью 0,1 мкФ, включенных последовательно. Конденсатор С2 типа К50-35, К50-68, К53-19 или импортный аналог. Диоды 1N4148 можно заменить любыми из 1 N914, 1SS176, 1SS244, КД510, КД521, КД522. Вместо трёх цепочек последовательно включенных диодов VD5 - VD8, VD9 - VD12, VD13 - VD16 можно установить по одному маломощному стабилитрону, например, BZV55C-2V7, TZMC-2V7, при этом, выводы катодов стабилитронов должны быть подключены к выводам анодов соответствующих светодиодов. Светодиоды АЛ307КМ красного цвета свечения можно заменить любыми аналогичными с прямым рабочим напряжением не более 2,0 В при токе 20 мА, например, АЛ307 Л-М, КИПД66Т-К, КИПД66Е2-К, КИПД24Н-К, L-63SRC, DB5-436DR, RL50-UR543. Все эти светодиоды красного цвета свечения. При применении аналогичных светодиодов жёлтого или зелёного цвета свечения из упомянутых серий может потребоваться вместо 4 последовательно включенных диодов в соответствующих цепочках устанавливать по 5 диодов. Предпочтительнее устанавливать светодиоды с повышенной светоотдачей.
Изменяя число витков катушек самодельных герконовых реле, можно подобрать другие пороговые значения индикации предельного тока подключенных нагрузок, при которых будут зажигаться светодиоды. Для небольшой коррекции тока срабатывания можно изменять положение катушки на корпусе соответствующего геркона. После настройки катушки герконовых реле фиксируются каплями любого полимерного клея, например, «Момент».
Для настройки светодиодного индикатора применяют амперметр переменного тока, например, мультиметр М890С+, способный измерять переменный ток до 20 А. В качестве имитации нагрузки применяются лампы накаливания и электронагревательные приборы. Настроенный таким образом индикатор будет достаточно точно показывать ток, потребляемый электронагревательными проборами, лампами накаливания, асинхронными, синхронными и коллекторными электродвигателями переменного тока. Но при подключении к нему в качестве нагрузки устройств, в которых на входе в цепи питания 220 В переменного тока установлен мостовой диодный выпрямитель с конденсатором фильтра выпрямленного напряжения, например, компьютер, современный телевизор, светодиоды будут зажигаться при меньшем среднем токе нагрузки, потребляемом в течение одного полупериода сетевого напряжения переменного тока. При настройке и эксплуатации устройства следует учитывать, что все его элементы находятся под опасным напряжением сети 220 В. При установке этой конструкции в корпус металлического стакана для электророзетки, вмонтированной в стену, для монтажной платы применяют изоляторы из асбестовой бумаги или стеклоткани. Не применяйте для изоляции горючие материалы. Во время работы этого устройства, при достаточно большом токе нагрузки герконы издают слабое гудение, поэтому не рекомендуется его устанавливать в электророзетки, расположенные в жилых комнатах. Эта особенность не актуальна, если устройство будет работать на кухне, в прихожей, в подсобных помещениях, в гараже, в редко используемом удлинителе сети 220 В.
