Jak je indikátor zapojen do obvodu?

Sondy používané k indikaci „fáze“, přítomnosti vysokého napětí, jsou známy již několik desetiletí. Typicky zahrnují sekvenčně připojený hrot šroubováku, omezovač proudu – rezistor s odporem 0,47. 1 MOhm s malou kapacitou mezi napájecími elektrodami (odpory jako BC-0,5, MLT-1,0, MLT-2,0), neonová lampa a touchpad. Když je šroubovák připojen unipolární k „fázovému“ vodiči s proudem a prst se dotkne dotykové plochy, rozsvítí se neonová lampa, která signalizuje přítomnost napětí. Napětí, které lze řídit takovým indikátorem, je 90 V, méně často od 380 do 70 V při frekvenci 1000 Hz.

Dlouho se věřilo, že není možné nahradit neonové lampy jiným zobrazovacím prvkem. Kapacitní proud tekoucí ze zdroje střídavého proudu o frekvenci 50 Hz a napětí 100 400 V přes indikační obvod a lidské tělo do „země“ s ekvivalentní kapacitou lidského těla asi 300 pF (autorův experimentální odhad) je 10 μA, což je o dva řády méně než proud potřebný k osvětlení LED. Pomocí speciálních obvodových řešení však lze k indikaci „fáze“ použít LED, piezokeramické bzučáky a další emitory [Рл 40/3-95, F 26/11-97].

Odhadněme výkon spotřebovaný neonem při jeho nepřetržitém svitu: při napětí na žárovce MH-3 rovném 65 V a proudu 10 μA nepřesahuje dodávaný výkon 40. 0.5 mW. Vstupní výkon je dostatečný pro rozsvícení LED, ale není možné přímo poskytnout požadovaný proud. Proto je vyžadováno použití jedinečných „časových transformátorů“: kolikrát se sníží doba nepřetržitého svitu LED, kolikrát se zvýší proud, který jí protéká. Výsledkem není kontinuální svit indikátoru, ale pulzní, při zachování množství dodávaného výkonu. Pro implementaci takového „časového transformátoru“ jsou dokonalé relaxační pulzní generátory pracující na principu akumulace a krátkodobého uvolňování energie: periodické nabíjení kondenzátoru z nízkoproudového zdroje proudu na průrazné napětí prahového prvku a následné vybíjení na nízkoodporovou zátěž – LED. Vybíjecí proud je dostatečný k tomu, aby způsobil jasný záblesk LED.

Takové zařízení tedy musí obsahovat akumulační kondenzátor s nízkým svodovým proudem a navržený pro provozní napětí přesahující průrazné napětí prahového prvku a samotný prahový prvek s nízkými svodovými proudy při napětí pod průrazným napětím a malým odporem. při poruše. Avalanche tranzistory a jejich analogy tyto požadavky splňují. Na Obr. 34.1 – 34.3, 34.6 ukazují obvody „fázových“ indikátorů vytvořené na bázi relaxačních generátorů na lavinových tranzistorech typu K101KT1 struktury p-p-p (nebo K162KT1 struktury p-p-p). Tranzistory musí být zapnuty obráceně.

(obr. 34.1) obsahuje omezovač proudu, můstkový usměrňovač a vlastně i generátor relaxačních impulsů. Frekvence záblesků LED při síťovém napětí 220 V je asi 3 Hz: zvýšení kapacity (papírový nebo elektrolytický kondenzátor s malým únikem) vede ke zvýšení jasu záblesků a snížení frekvence. Minimální napětí, které takový indikátor dokáže detekovat, je 45 V. Frekvence záblesků je 0,3 Hz. Pro srovnání: indikátory na neonových lampách umožňují indikovat napětí ne nižší než 65 V.

Indikátory (obr. 34.2 a 34.3) využívají jiné obvody usměrňovače při zachování hlavního účelu. Tyto obvody také demonstrují možnost připojení touchpadů k dalším prvkům obvodu.

Zařízení (obr. 34.4) je vyrobeno na bázi kompozitního lavinového tyristoru. Obvod pulzního generátoru (obr. 34.5) využívá analog lavinového tranzistoru se spínacím (průrazným) napětím 12 V. U tranzistorů mikroobvodu K101KT1 je toto napětí při obráceném zapnutí asi 8 V.

Indikátor „fáze“ (obr. 34.6) je namontován na můstku RC-cxe-me s lavinovým tranzistorem v diagonále můstku jako prahovým prvkem.

Indikátorový obvod (obr. 34.7) obsahuje také RC-moct, ale používá tranzistory různých (p-p-p a p-p-p) struktur: když jsou kondenzátory C2 a S1 nabity na určitou hodnotu, tranzistory se okamžitě přepnou ze stavu „vypnuto“. do stavu “zapnuto”. Kondenzátor C1 se vybije do LED HLXNUMX a proces se opakuje.

Ve „fázových“ indikátorech lze použít jiné typy generátorů bez použití externích napájecích zdrojů. Například na Obr. Obrázek 34.8 ukazuje zapojení indikátoru s generátorem využívajícím dva tranzistory různého typu vodivosti. Změnou parametrů prvků lze získat časté, ale slabé záblesky LED nebo jasné, ale vzácné záblesky. Je třeba poznamenat, že s rostoucí kapacitou akumulačního kondenzátoru C1 (pro všechny obvody) se zvyšuje i „mrtvá doba“ – od okamžiku připojení indikátoru k síti až do okamžiku prvního záblesku (zlomky, jednotky sekundy).

Na Obr. 34.9 a 34.10 ukazují schémata „fázových“ indikátorů s pulzním generátorem na mikroobvodech K7Yu7. Generátor impulsů (obr. 34.9) je vyroben na základě spínače K7Yu7. Vytváří pilovité pulzy, takže jas LED postupně roste a plynule klesá. Generátor pracuje následovně: kondenzátor C2 se nabíjí přes rezistor R2 na spínací napětí proudových spínačů (prvky DA1.1 a DA1.2); když jsou spínače spuštěny, klíčový prvek DA1.1 vybije akumulační kondenzátor C1 prostřednictvím LED a DA1.2 vybije kondenzátor C2, načež se proces opakuje.

Zařízení (obr. 34.10) je založeno na dvou pulzních generátorech, z nichž první určuje dobu trvání a frekvenci světelných záblesků a zvukových záblesků, druhý – frekvenci zvuku. Protože při procesu nabíjení kondenzátoru C1 spotřebovává zařízení o několik řádů méně proudu než v indikačním režimu, pracuje ve skutečnosti podle dříve popsaného principu „on/off“.

Indikátory „fáze“ (obr. 34.11 a 34.12) dále obsahují proud omezující rezistor R1, můstkový usměrňovač VD1 – VD4 a nízkoproudý pulzní generátor. Ve schématu na Obr. 34.11 je vyroben na analogu bipolárního lavinového tranzistoru (tranzistory VT1, VT2) [MESH 4/98-23] a v zapojení na Obr. 34.12 na asymetrickém multivibrátoru s použitím tranzistorů VT1 a VT2 [EWWW 6/00-459]. Tato schémata se od výše popsaných liší tím, že kromě indikace LED využívají také zvukový signál. První indikátor využívá piezokeramický zvukový emitor, který současně plní roli časovacího kondenzátoru generátoru relaxačních pulzů. Druhý využívá pro zvukovou indikaci telefonní kapsli s odporem 40 Ohmů.

Obvody mohou využívat LED typu AL307, AL336 a další indikátory, které je vhodné volit pro maximální luminiscenci při minimálním proudu. Pro tyto účely jsou vhodné zejména tzv. ultrasvítivé LED diody zahraniční výroby. Protože úbytek napětí na prvcích obvodu (mimo rezistor R1) je určen průrazným napětím prahového prvku (8 V a více), lze v nich použít nízkonapěťové křemíkové diody a tranzistory s nízkými zpětnými proudy l-r přechodů.

Indikátory umožňují kontrolovat přítomnost napětí na proudových prvcích nad 45 V (při frekvenci 50 Hz), včetně indikace různých rušení; umožňují vyhodnotit kvalitu uzemnění a možnost jeho použití; zkontrolujte napětí na topných trubkách atd. Tato zařízení lze použít i v obvodech s vyššími frekvencemi, např. pro indikaci napětí v síti 50 Hz, i když je třeba mít na paměti, že kapacitní proud procházející lidským tělem roste úměrně s frekvencí proudu. Citlivost indikátorů lze snadno snížit zapínáním vysokoodporových děličů napětí, neinverzním zapínáním lavinových tranzistorů, připojováním zenerových diod a jejich řetězců a dalšími způsoby.

Místo šroubováku lze k indikátorům připojit externí anténu. V tomto případě jsou „fázové“ indikátory převedeny na indikátory střídavého elektrického pole. Dálkově, bezkontaktně a bez použití napájecích zdrojů signalizují přítomnost vysokého napětí. Horní mezní frekvence provozu takových indikátorů bude určena frekvenčními vlastnostmi usměrňovacích diod a může dosáhnout stovek MHz.

Literatura: Shustov M.A. Praktický návrh obvodů (Kniha 1), 2003