Индикаторы постоянного тока и их применение. Индикатор перегорания плавкого предохранителя

Превышение выходного тока в источниках питания свидетельствует об увеличении потребляемой мощности в устройстве нагрузки. Иногда потребляемый ток в нагрузке (из-за неисправности соединений или самого устройства нагрузки) может увеличиться вплоть до значения тока короткого замыкания (к/з), что неминуемо приведет к аварии (если источник питания не снабжен узлом защиты от перегрузки).

Последствия перегрузки могут оказаться более существенными и непоправимыми, если использовать источник питания без узла защиты (как сегодня часто делают радиолюбители, изготавливая простые источники и покупая недорогие адаптеры) — увеличится энергопотребление, выйдет из строя сетевой трансформатор, возможно возгорание отдельных элементов и неприятный запах.

Для того чтобы вовремя заметить выход источника питания в "заштатный” режим, устанавливают простые индикаторы перегрузки. Простые — потому, что они, как правило, содержат всего несколько элементов, недорогих и доступных, а установить эти индикаторы можно универсально практически в любой самодельный или промышленный источник питания.

Простая схема индикатора токовой перегрузки

Самая простая электронная схема индикатора токовой перегрузки показана на рисунке 1.

Рис. 1. Электрическая схема светового индикатора токовой перегрузки.

Работа ее элементов основана на том, что последовательно с нагрузкой в выходной цепи источника питания включают ограничивающий резистор малого сопротивления (R3 на схеме).

Данный узел можно применять универсально в источниках питания и стабилизаторах с разным выходным напряжение (испытано в условиях выходного напряжения 5— 20 В). Однако значения и номиналы элементов, указанных на схеме рисунке 1, подобраны для источника питания с выходным напряжением 12 В.

Соответственно, для того чтобы расширить диапазон источников питания для данной конструкции, в выходном каскаде которых будет эффективно работать предлагаемый узел индикации, потребуется изменить параметры элементов R1— R3, VD1, VD2.

Пока перегрузки нет, источник питания и узел нагрузки работают в штатном режиме, через R3 протекает допустимый ток и падение напряжения на резисторе невелико (менее 1 В). Также невелико в этом случае и падение напряжения на диодах VD1, VD2, при этом светодиод HL1 едва светится.

При увеличении тока потребления в устройстве нагрузки или коротком замыкании между точками А и Б ток в цепи возрастает, падение напряжения на резисторе R3 может достигнуть максимального значения (выходного напряжения источника питания), вследствие чего светодиод HL1 загорится (будет мигать) в полную силу.

Для наглядного эффекта в схеме применен мигающий светодиод L36B. Вместо указанного светодиода можно применить аналогичные по электрическим характеристикам приборы, например, L56B, L456B (повышенной яркости), L816BRC-B, L769BGR, TLBR5410 или подобные им.

Мощность, рассеиваемая на резисторе R3 (при токе к/з) более 5 Вт, поэтому этот резистор изготавливается самостоятельно из медной проволоки типа ПЭЛ-1 (ПЭЛ-2) диаметром 0,8 мм.

Ее берут из ненужного трансформатора. На каркас из канцелярского карандаша наматывают 8 витков этого провода, концы ее облуживают, затем каркас вынимают. Проволочный резистор R3 готов.

Все постоянные резисторы типа МЛТ-0,25 или аналогичные. Вместо диодов VD1, VD2 можно установить КД503, КД509, КД521 с любым буквенным индексом. Эти диоды защищают светодиод в режиме перегрузки (гасят излишнее напряжение).

Индикатор перегрузки с звуковым сигнализатором

К сожалению, на практике нет возможности постоянно визуально следить за состоянием индикаторного светодиода в источнике питания, поэтому разумно дополнить схему электронным узлом звукового сопровождения. Такая схема представлена на рисунке 2.

Как видно из схемы, она работает по тому же принципу, но в отличие от предыдущей, это устройство более чувствительно и характер его работы обусловлен открыванием транзистора VT1, при установлении в его базе потенциала более 0,3 В. На транзисторе VT1 реализован усилитель тока.

Транзистор выбран германиевым. Из старых запасов радиолюбителя. Его можно заменить на аналогичные по электрическим характеристикам приборы: МП16, МП39—МП42 с любым буквенным индексом. В крайнем случае, можно установить кремниевый транзистор КТ361 или КТЗ107 с любым буквенным индексом, однако тогда порог включения индикации будет иным.

Рис. 2. Электрическая схема узла звукового и светового индикатора перегрузки по току.

Порог включения транзистора VT1 зависит от сопротивления резисторов R1 и R2 и в данной схеме при напряжении источника питания 12,5 В индикация включится при токе нагрузки, превышающем 400 мА.

В коллекторной цепи транзистора включен мигающий светодиод и капсюль со встроенным генератором ЗЧ НА1. Когда на резисторе R1 падение напряжения достигнет 0,5...0,6 В, транзистор VT1 откроется, на светодиод HL1 и капсюль НА1 поступит напряжение питания.

Поскольку капсюль для светодиода является активным элементом, ограничивающим ток, режим работы светодиода в норме. Благодаря применению мигающего светодиода капсюль также будет звучать прерывисто — звук будет слышен во время паузы между вспышками светодиода.

В этой схеме можно достичь еще более интересный звуковой эффект, если вместо капсюля НА1 включить прибор КРІ-4332-12, который имеет встроенный генератор с прерыванием. Таким образом звук в случае перегрузки будет напоминать сирену (этому способствует сочетание прерываний вспышек светодиода и внутренних прерываний капсюля НА1).

Такой звук достаточно громкий (слышно в соседнем помещении при среднем уровне шума), обязательно будет привлекать внимание людей.

Индикатор перегорания плавкого предохранителя

Еще одна схема индикатора перегрузки представлена на рисунке 3. В тех конструкциях, где установлен плавкий (или иной, например, самовосстанавливающийся) предохранитель, часто требуется визуально контролировать их работу.

Здесь применен двухцветный светодиод с общим катодом и соответственно тремя выводами. Кто на практике испытывал эти диоды с одним общим выводом, знают, что они функционируют несколько иначе, чем ожидается.

Шаблон мышления в том, что казалось бы, зеленый и красный цвета будут появляться у светодиода в общем корпусе соответственно при приложении (в нужной полярности) напряжения к соответственным выводам R или G. Однако, это не совсем так.

Рис. 3. Световой индикатор перегорания предохранителя.

Пока предохранитель FU1 исправен, к обоим анодам светодиода HL1 приложено напряжение. Порог свечения корректируется сопротивлением резистора R1. Если предохранитель обрывает цепь питания нагрузки, то зеленый светодиод гаснет, а красный остается светить (если напряжения питания совсем не пропало).

Поскольку допустимое обратное напряжение для светодиодов мало и ограничено, то для указанной конструкции в схему введены диоды с разными электрическими характеристиками VD1— VD4. То, что к зеленому светодиоду последовательно включен только один диод, а к красному три, объясняется особенностями светодиода AЛC331A, замеченными на практике.

При экспериментах оказалось, что порог напряжения включения красного светодиода меньше, чем у зеленого. Чтобы уравновесить эту разницу (заметную только на практике), количество диодов неодинаково.

При перегорании предохранителя к зеленому светодиоду (G) прикладывается напряжение в обратной полярности. Номиналы элементов в схеме даны для контроля напряжения в цепи 12 В. Вместо светодиода AЛC331A допустимо применять другие аналогичные приборы, например, КИПД18В-М, L239EGW.

Литература: Андрей Кашкаров - Электронные самоделки.

Компактный и простой индикатор может быть использован для индикации тока нагревательных элементов малой и средней мощности. Типичный пример это аквариумный обогреватель. Часто подобные изделия оснащаются светодиодным индикатором, но собраны он по схеме индикатора напряжения. Подобное включение делает возможной ситуацию, когда нагревающая спираль перегорела, а индикатор продолжает светиться. Схема, предложенная далее, включается последовательно с нагрузкой, и светодиод горит только при прохождении тока через нагреватель.

При предложенных деталях индикатор может быть собран даже начинающим электронщиком. В принципе достаточно не бояться паяльника и знать, что в диодах бывают анод и катод. Ниже приведена фотография сборки диодной части схемы уместившейся на электрическом клеммнике.

Пример включения диодов

Схема состоит всего из трёх или четырёх диодов и использует их прямое напряжение, неизбежно возникающее на этих полупроводниках при прохождении прямого тока. При этом два диода соединённые последовательно выполняют функцию стабистора, напряжение, возникающее на них, при прохождении тока через нагрузку стабилизировано на уровне 1,5-2,5 Вольта.

Схема инликатора тока с красным светодиодом

В схеме использованы элементы советского периода, диоды КД105Б и светодиод красного цвета АЛ307Б. При использовании этих элементов и их исправности схема будет работать без наладки.

Начинающим . В этой схеме не обязательно разбираться, где у диода плюс, где минус. Соединяются элементы по принципу два последовательных в одну сторону меткой, один в противоположную. К выходу подключается нагрузка, например лампочка, к входу схемы 220 Вольт. Лампочка должна загореться. Далее аккуратно, не прикасаясь пальцами к токоведущим частям схемы подсоединяют светодиод. Если светодиод загорелся, то в таком положении он и должен припаиваться, если не загорелся, то его переворачивают наоборот.

Возможности изменения схемы индикатора тока и увеличения мощности нагрузки

Мощность нагрузки такой схемы ограничена только максимальным прямым током диодов. Для КД105 и Д226 этот ток 300мА, то есть максимальная мощность нагрузки в этом случае P 0,3 * 2 * 220 = 132 Вт. Если же, к примеру взять диоды Д245 с Iпр.ср = 10А, то мощность нагрузки можно увеличить до 4400 Вт.

В случае замены диодов из схемы следует учитывать их прямое среднее напряжение. Например, германиевые полупроводники имеют меньшее прямое напряжение, и светодиод в этом случае не загорится, либо придётся последовательно включать таких диодов три или даже четыре.

Естественно обратное максимальное напряжение VD1 - VD3 должно быть не менее 300 Вольт.

При замене в схеме красного светодиода АЛ307Б на зелёный (АЛ307В) нужно учитывать, что напряжение свечения зелёных, оранжевых, белых и прочих, в том числе китайских светодиодов может быть большим, чем Uпр двух диодов КД105. В этом случае последовательно можно включить три или даже четыре диода.

Схема индикатора тока для зелёного светодиода

Практически экспериментировал с АЛ307В, китайским жёлтым и ярким белым светодиодом. Зелёный и жёлтый загорелись с тремя КД105, а для белого их потребовалось четыре. Для экспериментов использовалось нагрузка в виде 40-Ваттной лампы накаливания.

Злоупотреблять количеством КД105 не следует, так как в этом случае возрастает напряжение на светодиоде и придётся ограничивать его ток резистором

Конструкция и установка

Учитывая простоту и компактность схемы её можно установить практически в любом электротехническом изделии. На фото использованы обычная розетка и небольшая коммутационная панель (клеммник)

Светодиод вклеен в крышку розетки и в данном случае припаян к диодам жилками от связного кабеля ТПП (кроссировкой)

Конечный вид установленного индикатора

Подобная схема использовалась мною многократно, ранее увлекался аквариумистикой и все аквариумные обогреватели включены были через подобные индикаторы. Когда же понадобилось сконструировать подогреватель ящика для картофеля у себя на балконе, то, не задумываясь, использовал эту схему, собственно все фотки делал на этапе сборки. Размещать эту статью на своём сайте, как-то не в тему: мой сайт для связных кабельщиков и измерителей , а здесь быт и электроника.

Цифровой амперметр на светодиодах – удобный способ отображения информации, при котором имеет значение не только модуль измеряемой величины (что, кстати, значительно удобнее определять не по отклонению стрелочного индикатора, а по величине столбчатой диаграммы, или при помощи мини-дисплея), но и частоту изменения этого параметра.

Описание схемы

Светодиоды не отличаются большой мощностью, но использовать их в слаботочных электрических цепях допустимо и целесообразно. В качестве примера можно рассмотреть схему получения цифрового амперметра для определения силы тока в аккумуляторной батарее автомобиля, при номинальном диапазоне значений в 40…60 мА.

Вариант внешнего вида амперметра на светодиодах в столбик

Количество использованных светодиодов определит пороговое значение тока, при котором в работу будет включаться один из светодиодов. В качестве операционного усилителя можно использовать LM3915, либо подходящий по параметрам микроконтроллер. На вход будет подаваться напряжение через любой низкоомный резистор.

Удобно отражать результаты измерения в виде столбчатой диаграммы, где весь, практически используемый диапазон тока будет разделяться на несколько сегментов по 5…10 мА. Плюсом LED является то, что в схеме можно использовать элементы разного цвета – красного, зелёного, синего и т.д.

Для работы цифрового амперметра потребуются следующие компоненты:

1. Микроконтроллер типа PIC16F686 с АЦП на 16 бит.
2. Настраиваемые джамперы для выхода конечного сигнала. Можно, как альтернативу, применить DIP-переключатели, которые используются в качестве электронных шунтов или сигнальных замыканий в обычных электронных цепях.
3. Источник питания постоянного тока, который рассчитан на рабочее напряжение от 5 до 15 В (при наличии стабильного напряжения, что контролируется вольтметром, подойдёт и 6 В).
4. Контактная плата, где можно разместить до 20 светодиодов типа SMD.

Последовательность размещения и монтажа амперметра

Входной сигнал по току (не более 1 А) подаётся от стабилизированного блока питания через шунтирующий резистор, допустимое напряжение на котором не должно быть более 40…50 В. Далее, проходя через операционный усилитель, сигнал поступает на светодиоды. Поскольку значение тока во время прохождения сигнала изменяется, то соответственно будет изменяться и высота столбика. Управляя током нагрузки, можно регулировать высоту диаграммы, получая результат с различной степенью точности .

Монтаж платы с SMD-компонентами, по желанию пользователя, можно размещать либо горизонтально, либо вертикально. Смотровое окошко перед началом тарировки необходимо перекрывать тёмным стеклом (подойдёт фильтр с кратностью 6…10 х от обычной сварочной маски).

Тарировка цифрового амперметра состоит в подборе минимального значения нагрузки по току, при которой светодиод будет светиться. Варьирование настройки производится экспериментально, для чего в схеме предусматривается резистор с небольшим (до 100 мОм) сопротивлением. Погрешность показаний такого амперметра обычно не превышает нескольких процентов.

Вы знали, что можно переделать старый вольтметр в амперметр? Как это сделать — смотрите видео:

Как настраивать регулировочный резистор

Для этого последовательно устанавливают силу тока, которая проходит через определённый светодиод. В качестве контрольного прибора можно использовать обычный тестер. Вольтметр включается в схему перед микроконтроллером, а амперметр – после него. Для исключения влияния случайных пульсаций подключается также сглаживающий конденсатор.

Практическим плюсом изготовления прибора своими руками (светодиодов не должно быть менее четырёх) является устойчивость схемы при значительных изменениях первоначально заданного диапазона силы тока. В отличие от обычных диодов, которые при коротком замыкании выйдут из строя, светодиоды просто не загораются.

Св-диоды как измерители тока в аккумуляторной батарее автомобиля, не только экономят заряд и сохраняют аккумуляторы, но и позволяют более удобным способом считывать показания.

Аналогичным образом можно построить и цифровой вольтметр. В качестве источников света для такого варианта применения подойдут элементы на 12 В, а наличие дополнительного шунта в схеме вольтметра позволит более рационально использовать всю высоту столбчатой диаграммы.

Бывает надобность отследить наличие протекающего в цепи тока в двух состояниях: либо есть, либо нет. Пример: вы заряжает аккумулятор со встроенным контроллером зарядки, подключили к источнику питания, а как контролировать процесс? Можно конечно же включить в цепь амперметр скажете вы, и будете правы. Но постоянно это делать не будешь. Проще один раз встроить в блок питания индикатор протекания заряда, который будет показывать – идет ли ток в аккумулятор или нет.
Ещё пример. Допустим есть какая-то лампа накаливания в автомобиле, которую вы не видите и не знаете горит она или перегорела. В цепь к этой лампе можно так же включить индикатор тока и контролировать протекание. Если лампа перегорит – это будет сразу видно.
Или же есть некий датчик с нитью накала. Тапа газового или датчика кислорода. И вам нужно точно знать, что нить накала не оборвалась и все исправно работает. Тут и придет на помощь индикатор, схему которого я приведу ниже.
Применений может быть масса, основная конечно идея одна – контроль наличия тока.

Схема индикатора тока