Светодиоды широко применяются во многих электронно-технических устройствах, благодаря незначительному энергопотреблению. Они отличаются компактными размерами, высокой надежностью и качественным светом. Эти свойства дали возможность сделать намного удобнее отображение всех функций оборудования, приборов и устройств. Среди них следует отметить индикатор напряжения на светодиодах, используемый при работе с электрическим током. Устройство индикатора совсем несложное, поэтому его легко изготовить собственными силами.

Общее устройство и принцип работы

Светодиоды являются одной из основных деталей индикаторов напряжения в сети. В ходе тестирования они наглядно демонстрируют наличие или отсутствие электрического тока на проверяемом участке.

Схемы простейших индикаторов состоят из минимального количества деталей и легко собираются даже начинающими радиолюбителями. На представленном рисунке отображается конструкция прибора, предназначенного для определения фазного проводника или контакта.

Данная схема широко используется в индикаторных отвертках. Им не требуется собственного источника питания, так как величины потенциала, образующегося между фазой и голой рукой, вполне хватает, чтобы началось свечение диода. Светодиодный индикатор напряжения, предназначенный для работы в сети 220 В, дополняется емкостным сопротивлением, ограничивающим ток, поступающий к лампочке. От обратной полуволны защита обеспечивается диодом.

При проверке низковольтных цепей до 12 вольт ограничителем тока нередко выступает лампа накаливания малой мощности или резистор, с сопротивлением от 50 до 100 Ом. При работе с более высоким напряжением мощность резистора должна быть увеличена.

Радиолюбители для проверки микросхем часто используют простейшее устройство, в котором имеются три стабильные позиции. Если цепь оборвана и сигнал отсутствует, диоды не будут светиться. В других случаях при разных токах загораются определенные светодиодные лампочки. Подобное разделение осуществляется с помощью транзисторов с различным напряжением открытия. Например, когда ток составляет 0,5 В, открывается первый транзистор, а при 2,4 В открывается второй. Если возникает необходимость работы с другими токами, необходимо использовать транзисторы с соответствующими характеристиками.

Таким образом, довольно легко изготовить указатель напряжения на светодиодах своими руками. Эта и другие схемы используются достаточно часто, поэтому их стоит рассмотреть более подробно.

Простая схема индикатора

Схема с применением транзисторных элементов и сопротивлений используется в указателях, работающих с постоянным и переменным напряжением до 600 вольт. Подобная конструкция несколько сложнее, сравнительно с индикаторной отверткой, однако добавление деталей делает указатель напряжения на светодиодах универсальным инструментом. Его можно совершенно безопасно использовать для проверки напряжения в диапазоне от 5 до 600 вольт.

На представленной схеме хорошо просматривается полевой транзистор VT2, который служит основой всей конструкции индикатора. Срабатывание устройства зависит от порогового значения напряжения, зафиксированного разностью потенциалов в положении затвор-исток.

Величина максимально возможных сетевых напряжений находится в зависимости от падения потенциала в позиции сток-исток. По своей сути этот транзистор является своеобразным . Транзистор VT1 является биполярным, используемым для обратной связи и поддержки заданных параметров.

Самодельный индикатор функционирует следующим образом. Когда на вход подается напряжение, в контуре появляется электрический ток. Его величина зависит от сопротивления R2 и напряжения биполярного транзистора VT1 в переходе база-эмиттер. Свечение маломощного светодиода вполне возможно при стабилизирующем токе в 100 мкА. При напряжении в база-эмиттер около 0,5 вольт, сопротивление R2 должно находиться в пределах от 500 до 600 Ом. От возможных скачков тока светодиод защищен неполярным конденсатором С, емкость которого составляет 0,1 мкФ.

Мощность резистора R1 составляет 1 Мом, что вполне достаточно для использования его в качестве нагрузки транзистора VT1. При работе с постоянным напряжением диод VD выполняет защитную функцию и проверку полюсов. Когда проверяется переменное напряжение, этот диод становится выпрямителем и служит для срезания отрицательной полуволны. Величина его обратного напряжения составляет не менее 600 вольт. Сам светодиод HL следует выбирать с наибольшей яркостью, чтобы сигнал был заметен даже при минимальном токе.

Указатель напряжения для аккумуляторных батарей

Срок службы автомобильного аккумулятора значительно продлевается, если на его клеммах проводится регулярный контроль напряжения. В случае каких-либо отклонений можно принять своевременные меры и избежать негативных последствий.

Предлагаемая схема функционирует на светодиоде RGB, отличающемся от обычных источников света тремя кристаллами разных цветов, расположенными внутри корпуса. В процессе работы каждый цвет будет соответствовать определенному значению напряжения.

Для создания индикатора понадобится 9 резисторов, три стабилитрона, 3 биполярных транзистора и 1 разноцветный светодиод. После правильной сборки сигнал будет зеленого цвета при напряжении 12-14 вольт, красного цвета - более 14,4 В, синего цвета - менее 11,5 В. Чтобы выставить минимальный предел напряжения используется потенциометр R4 и стабилитрон VD2.

В случае снижения ниже установленного значения, происходит закрытие транзистора VT2, а транзистор VT3, наоборот, будет открываться, индуцируя кристалл диода синего цвета. Если напряжение в норме и находится в заданных пределах, ток будет проходить через резисторы R5, R9 и через стабилитрон VD3. В это время светодиод будет светиться зеленой индикацией. Транзистор VT3 будет закрыт, а VT2 - открыт. Резистор R2 является переменным и позволяет настроить напряжение, в том числе и в сторону увеличения более 14,4 В. В этом случае сражу же загорается красный свет.

Индикатор напряжения аккумулятора автомобиля на LM324. Индикатор напряжения 12 вольт

Индикатор АКБ на светодиодах схема для начинающих

Сегодня по вашим просьбам покажу наверное самый простой вариант схемы индикатора заряда аккумуляторов, этот индикатор по сути может работать с любыми аккумуляторами это простой вольтметр и индикатор напряжения построенный на доступных компонентах.

Работает это устройство очень простым образом, но перед тем как пояснять основу работы скажу, что данный образец заточен под двенадцати вольтовые аккумуляторы. Каждый индикаторный светодиоды имеет свой токо ограничивающий резистор, мощность этих резисторов в принципе неважна, подойдут любые.

В разрыв питания светодиодов подключины стабилитроны, именно они служат в качестве датчика напряжения. Стабилитроны подобранны на определенное напряжение срабатывания, а в частности на 9 10 11 12 и 13 вольт. Один из светодиодов подключен к источнику питания без стабилитрона, он в качестве индикатора наличия аккумулятора и светится постоянно если подключен аккумулятор.

Если напряжение на аккумуляторе выше напряжения срабатывания определенного стабилитроны то последний откроется по открытому переходу стабилитрона обеспечивается питания светодиода, последний начинает светиться.

При разряде аккумулятора происходит обратный процесс, если напряжение на АКБ меньше напряжения срабатывания светодиода, последняя закроется и прекращается подача питания на светодиод и тот потухает, всё очень просто.

Светодиоды буквально любые, цвета и диаметр на ваше усмотрение. Такой индикатор естественно имеет некоторую погрешность и связано это с напряжением свечения конкретного светодиода, но в целом никогда не врет и всегда работает безотказно, а самое главное минимальные затраты на комплектующие.

Я сделал также для вас и печатную плату, ее можете скачать переходя по ссылки в конце статьи. Думаю для многих информация была полезна, возможно кто-то и сделает себе такой простой индикатор АКБ. Всем добра.

xn--100--j4dau4ec0ao.xn--p1ai

Простейший индикатор уровня заряда батареи

Самое удивительное то, что схема индикатора уровня заряда аккумуляторной батареи не содержит ни транзисторов, ни микросхем, ни стабилитронов. Только светодиоды и резисторы, включенные таким образом, что обеспечивается индикация уровня подведенного напряжения.

Схема индикатора

Работа устройства основывается на начальном напряжении включения светодиода. Любой светодиод - это полупроводниковый прибор, который имеет граничную точку напряжения, только превысив которую он начинает работать (светить). В отличии от лампы накаливания, которая имеет почти линейные вольтамперные характеристики, светодиоду очень близка характеристика стабилитрона, с резкой крутизной тока при увеличении напряжения.Если включить светодиоды в цепь последовательно с резисторами, то каждый светодиод начнет включаться только после того, как напряжение превысит сумму светодиодов в цепи для каждого отрезка цепи в отдельности. Порог напряжения открытия или начала загорания светодиода может колебаться от 1,8 В до 2,6 В. Все зависит от конкретной марки.В итоге, каждый светодиод загорается только после того, как загорелся предыдущий.

Сборка индикатора уровня заряда батареи

Схему я собрал на универсальной монтажной плате, спаяв вывода элементов между собой. Для лучшего восприятия я взял светодиоды разных цветов.Такой индикатор можно сделать не только на шесть светодиодов, а к примеру, на четыре.Использовать индикатор можно не только для аккумулятора, но для создания индикации уровня на музыкальных колонках. Подключив устройство к выходу усилителя мощности, параллельно колонке. Тем самым можно отслеживать критические уровни для акустической системы.Возможно найти и другие применения этой, по истине, очень простой схемы.

sdelaysam-svoimirukami.ru

4 схемы индикатора напряжения (фазы) на светодиодах своими руками

В любой технике в качестве отображения режимов работы используют светодиоды. Причины очевидны – низкая стоимость, сверхмалое энергопотребление, высокая надёжность. Поскольку схемы индикаторов очень просты, нет необходимости в покупке фабричных изделий.

Из обилия схем, для изготовления указателя напряжения на светодиодах своими руками, можно подобрать наиболее оптимальный вариант. Индикатор можно собрать за пару минут из самых распространённых радиоэлементов.

Все подобные схемы по назначению делят на индикаторы напряжения и индикаторы тока.

Работа с сетью 220В

Рассмотрим простейший вариант – проверка фазы.

Эта схема представляет собой световой индикатор тока, которым оснащают некоторые отвёртки. Такое устройство даже не требует внешнего питания, поскольку разность потенциала между фазовым проводом и воздухом или рукой достаточна для свечения диода.

Для отображения сетевого напряжения, например, проверки наличия тока в разъёме розетки, схема ещё проще.

Простейший индикатор тока на светодиодах 220В собирается на ёмкостном сопротивлении для ограничения тока светодиода и диода для защиты от обратной полуволны.

Проверка постоянного напряжения

Нередко возникает необходимость прозвонить низковольтную цепь бытовых приборов, либо проверить целостность соединения, например, провод от наушников.

В качестве ограничителя тока можно использовать маломощную лампу накаливания либо резистор на 50-100 Ом. В зависимости от полярности подключения загорается соответствующий диод. Этот вариант подходит для цепей до 12В. Для более высокого напряжения потребуется увеличить сопротивления ограничивающего резистора.

Индикатор для микросхем (логический пробник)

Если возникает необходимость проверить работоспособность микросхемы, поможет в этом простейший пробник с тремя устойчивыми состояниями. При отсутствии сигнала (обрыв цепи) диоды не горят. При наличии логического ноля на контакте возникает напряжение около 0,5 В, которое открывает транзистор Т1, при логической единице (около 2,4В) открывается транзистор Т2.

Такая селективность достигается, благодаря различным параметрам используемых транзисторов. У КТ315Б напряжение открытия 0,4-0,5В, у КТ203Б – 1В. При необходимости можно заменить транзисторы другими с аналогичными параметрами.

Вариант для автомобиля

Простая схема для индикации напряжения бортовой сети автомобиля и заряда аккумулятора. Стабилитрон ограничивает ток аккумулятора до 5В для питания микросхемой логики.

Переменные резисторы позволяют выставить уровень напряжения для срабатывания светодиодов. Настройку лучше проводить от сетевого стабилизированного источника питания.

svetodiodinfo.ru

Индикатор напряжения аккумулятора автомобиля на LM324

Данный индикатор напряжения аккумулятора предназначен для контроля уровня заряда свинцово-кислотного аккумулятора автомобиля. Индикатор собран в виде щупа. В схеме индикатора напряжения имеется 4 светодиода указывающие уровень напряжения и нагрузочный элемент в виде лампы накаливания на 12 вольт мощностью 21 ватт.

Описание работы индикатора напряжения аккумулятора

Чтобы максимально упростить схему индикатора, индикация построена по принципу светодиодного столбика, то есть чем выше напряжение на аккумуляторе, тем больше светодиодов загорается. Нижний уровень отмечается красным светодиодом, на максимальное напряжение указывает свечение зеленого светодиода. Отсутствие свечения всех светодиодов говорит о сильной разрядке аккумулятора.

Вся схема построена на 4 компараторах операционного усилителя LM324, каждый из них отвечает за определенный уровень напряжения. Поскольку для ОУ LM324 напряжение питания составляет от 3 до 32 вольт, то питание данного индикатора осуществляется от самой аккумуляторной батареи.

Опорное напряжение в 5 вольт для всех четырех компараторов формируется стабилитроном VD1 и резистором R6.

Как известно из работы компаратора, пока на прямом входе потенциал будет ниже потенциала на его инверсном входе, на выходе компаратора будет низкий логический уровень (светодиод не светится). При превышении опорного напряжения компаратор переключается, и светодиод начинает светиться. В данной схеме для каждого компаратора определен свой уровень напряжения, который определяется сопротивлением делителя напряжения построенного на резисторах R1…R5 .

В схеме можно использовать любой стабилитрон рассчитанный на 5 вольт стабилизации. Светодиоды желательно применить с высокой яркостью. Нагрузочная лампочка Н1 любая на 12 вольт и мощностью около 21 ватта.

Радиоконструктор, 4/2011

www.joyta.ru

В данной статье автор предлагает рассмотреть конструкцию индикатора напряжения на трех светодиодах.

Работа готового устройства выглядит так: При поступлении номинального напряжения загорается центральный (зеленый) светодиод, при падении напряжения загорается левый (красный) светодиод, при повышении загорается правый (красный) светодиод.При выставлении переменного резистора в положении «среднее» все транзисторы будут закрыты, и напряжение будет поступать только на зеленый светодиод.

Перемещение ползунка переменного резистора вверх (повышение напряжения) открывает транзистор VT1, при этом прекращается подача напряжения на светодиод HL3 и напряжение подается на светодиод HL1. Если же ползунок резистора переместить вниз (тем самым понизив напряжение) это закроет транзистор VT1 и откроет транзистор VT2, что подаст напряжение на светодиод HL2. При этом возникнет небольшая задержка, прекратит свечение светодиод HL1, светодиод HL3 мигнет один раз и наконец зажжется HL2.

Необходимые детали и инструменты:- Паяльник (олово и кислота к нему)- R1 переменное сопротивление 10 кОм- R2, R3 сопротивление 1 кОм- VT1 КТ 315 Б- VT2 КТ 361 Б- HL1 красный светодиод - HL2 красный светодиод- HL3– зеленый светодиод- X1 и Х2 источник питания в виде 6V(светодиоды подбирать с напряжением питания 1.5 вольта)- Подходящий для устройства корпус (автор использовал спичечный коробок)

Все перечисленные детали могут присутствовать в старой советской технике - телевизорах, магнитофонах, радиоприемниках.

Для сборки схемы автор использовал печатную плату из картона, но схему можно собрать как и на весу, так и использовать для нее текстолитовую плату. На картонную плату наносится схема удобного расположения деталей и их тип. Размер соблюдается 1:1 с оригиналом детали, чтобы в последствии все поместилось.

Для площадок автор использовал вот такие пролужонные скобы, вырезанные из банки кофе (можно использовать любые подходящие материалы).
Прикрепляем скобы к «плате».
Припаиваем резисторы и светодиоды.
После припаиваем транзисторы и переменный резистор для контроля системы.
На схеме показано, где у транзисторов вывод базы, коллектора, эмиттера.Далее нам остается поместить готовую плату любой подходящий корпус и устройство будет полностью готово к использованию.
Источник Становитесь автором сайта, публикуйте собственные статьи, описания самоделок с оплатой за текст. Подробнее здесь.

usamodelkina.ru

Далеко не во всех автомобилях установлен контроль за напряжением бортовой сети. Раньше в отечественных автомобилях стояла обычная лампочка в щитке, которая сигнализировала о зарядке АКБ. Это, конечно мало информации. Было бы не лишним установить дополнительный цифровой вольтметр или хотя бы индикатор из нескольких разноцветных светодиодов, показывающий основные пороги допустимых напряжений. Ниже приведены три простые схемы светодиодных индикаторов напряжения авто.

Индикатор напряжения на LM393

Рабочим напряжением бортовой сети автомобиля с 12 вольтовым аккумулятором считают диапазон значений от 11,7В до 14В.

При выходе за пределы этого диапазона могут быть нехорошие последствия, так как при падении напряжения ниже 11,7 В произойдет резкий разряд аккумулятора, а при превышении свыше 14 В начнется его перезаряд.

Для контроля бортовой сети автомобиля предлагаю собрать простой индикатор состоящий из двух компараторов выполненных на одной микросхеме LM393 и трех светодиодов.

Текущее напряжение, снимается с делителя напряжения, построенного на сопротивлениях R2, R3, R4 и сравнивается с опорным, на стабилитроне VD1). Нормальное напряжение - горит зеленый светодиод, больше 14В - красный и желтый светодиод загорается если напряжение опустится ниже 11,7В

Индикатор напряжения на К1003ПП1

Устройство позволяет контролировать напряжение бортовой сети в четырех интервалах.

1. При напряжении батареи ниже 11 вольт светится красный светодиод- VD1,
2. при нормально заряженном аккумуляторе от 11,1 до 13,2 вольт светится зеленый светодиод VD2,
3. в интервале от 13,4 до 14,4 вольт светится желтый светодиод - VD3,
4. при перенапряжении более 14,6 вольта загорится красный светодиод VD4.

Регулировка схемы состоит в подстройке переменным резистором 10К диапазона нормально заряженного аккумулятора (12-13,8 В). Фототранзистор управляет яркость свечения светодиодов в зависимости от уровня внешнего освещения. Можно его и совсем исключить, тогда яркость будет максимальна.

Многоуровневый индикатор напряжения на К1401УД2А

Это схема также используется для контроля за состоянием бортовой сети и позволяет продлить срок эксплуатации аккумулятора, не допуская ее разряд более чем на половину. Данный индикатор с очень высокой точностью контролирует уровень напряжения батареи и информирует водителя о ее состоянии.

Схема устройства выполнена всего на одной отечественной микросборке К1401УД2А и состоит из четырех компараторов на операционных усилителях, которые при помощи светодиодов HL1…HL4 сообщают водителю о текущем уровне напряжения в одном из интервалов. По одномоментному горению сразу двух индикаторов (или их «перемаргиванию») можно точно вычислить момент нахождения напряжения аккумуляторной батареи на границе между интервалами.

Если ни один из светодиодов не горит, то это говорит только о том, что напряжение аккумулятора ниже 11,7В. Свечение HL1 подсказывает водителю о проблемах в работе регулятор напряжения - генератор - так при работающем двигателе генератор должен постоянно заряжать аккумулятор, но напряжение со стабилизатора не должно быть выше 14,8 В. Если же горит светодиод HL4, это говорит о том, что батарея разряжена более чем на 50% и ее нужно подзарядить.

В конструкции используются емкости С1 типа К10-17, С2, С3 типа К73-9 на 250 В, подстроечное малогабаритное сопротивление R5 типа СП3-19а, остальные сопротивления С2-23 (или аналогичные малогабаритные).

Дроссель Т1 построен на кольцевом сердечнике типоразмером К 10 х 6 х 3 из феррита марки 2000 НМ 1. Обмотки имеют по 30 витков провода типа ПЭЛШО-0,12. Дроссель при правильном включении фаз обмоток защищает устройство от пульсации и помех в бортовой сети автомобиля при включенном двигателе.

При установке предлагаемых индикаторов в автомобиле необходимо обратить внимание на то, чтобы его соответствующие элементы были тщательно изолированы от кузова автомобиля. Минусовая клемма должна быть изолирована от кузова, а плюсовая - от замка зажигания. В этом случае указатель напряжения будет регистрировать напряжение аккумулятора только во время движения автомобиля.

Держите напряжение бортовой сети своего автомобиля всегда под контролем!

П О П У Л Я Р Н О Е:

>>

ПОДЕЛИТЕСЬ С ДРУЗЬЯМИ:

Популярность: 6 907 просм.

www.mastervintik.ru

Тройной индикатор АКБ 12В на LM393/358 - Поделки для авто

Очень важно контролировать разряд любого аккумулятора, ведь у каждого из них есть некое пороговое напряжение, ниже которого его нельзя разряжать, иначе аккумулятор потеряет значительную часть свой ёмкости, быстрее деградирует и не сможет выдавать заявленный ток, придётся покупать новый, а он не дешевый.

В этой статье я расскажу и покажу как сделать очень простой индикатор напряжение для кислотно-свинцовых аккумуляторов 12V, широко использующихся в автомобилях, а также скутерах, мотоциклах и прочем транспорте. Если вы поймете принцип работы схемы-индикатора и назначение каждой детали, то сможете подстроить её практически для любого вида перезаряжаемых батарей, изменяя номиналы определенных электронных компонентов.

Принципиальная схему с указанными номиналами может давать вам примерную информацию о значении напряжения на выводах батареи тремя светодиодами. Цвет светодиода, в принципе можно выбирать любой понравившейся, но рекомендую использовать именно такие, как у меня, они дают четкое представление о положении батареи благодаря ассоциациям.

Итак, когда горит зеленый, то напряжение АКБ в норме (от 11,6 до 13 Вольт), если же светит белый – это значит U=13 и более, а когда же яркий красный работает, то необходимо срочно отключать нагрузку и ставить аккумулятор на подзарядку током 0,1C, напряжение 11,5 Вольт и ниже, АКБ разрядился более чем на 80 процентов. Напомню, что эти значения примерные и у вас будут немного отличаться из-за разброса характеристик используемыъ компонентов.

Ток потребление такого светодиодного оповещателя небольшой, до 15 mA. Кого это напрягает – не беда, в разрыв ставим тактовую кнопочку и радуемся. С этого момента проверка батареи ведется нажатием кнопки и анализом цвета свечения.

Защищаем плату от воды и крепим на аккумулятор, теперь очень удобно – примитивный вольтметр всегда с источником тока, в любую секунду можно протестировать его.

Печатная плата сделана миниатюрная, всего 2,2 сантиметров. В моем случае используется микросхема lm358 в DIP-8 корпусе. Резисторы желательно брать с точностью 1% (прецизионные), кроме токоогрничительных. СветxXодиоды используются практически любые (3mm, 5mm) с током 20 mA.

Проверка производиться с помощью лабораторного блока питания на линейном стабилизаторе LM317, как видно из фото срабатывание четкое, могут светиться два светодиода, правильным будет последний. Для более точной настройки я крайне рекомендую использовать подстрочные резисторы, как на плате номер два, с помощью них вы очень точно отрегулируете те напряжение, при которых будут загораться светодиоды.

Разберем работу схемы светодиодного индикатора уровня напряжения АКБ. Самой главной деталью является конечно же микросхема LM393 или LM358 (аналог КР1401СА3 / КФ1401СА3), в середине её есть два компаратора (треугольники).

Как видно из рисунка ниже всего восемь ножек, восьмая и четвертая питание, а остальные - это входы и выходы компараторов. Возьмем сначала один для объяснение его работы, три вывода, два входа (прямой (неинвертирующий) “+” и инвертирующий “–“) и один выход. На неинвертирующий (+) подается опорное напряжение (то, с котором будет сравнено напряжение, подаваемое на инвертирующий (-) вход).

Если U на прямом больше, чем на инвертирующем входе, то на выходе имеем минус питания, а если же наоборот (на инвертирующем большее значение напряжения, чем на прямом) на выходе плюс питания.

Стабилитрон включается в цепь наоборот (то есть анод к минусу, а катод к плюсу), у него есть так называемый рабочий ток, при котором он и будет хорошо стабилизировать, посмотрите на график ниже и всё поймете.

Этот ток разный для разных по мощности и напряжении стабилитронов, в документации стабилитрона указывается минимальный (Iz) и максимальный ток (Izrm) стабилизации. Выбирайте нужный в этих промежутках, нам хватит и минимального - это значение тока достигается благодаря резистору.

А вот и простенькие расчеты: полное U=10 Вольт, стабилитрон у нас на 5,6 Вольт, значится 10-5,6=4,4 Вольт. По документации (даташиту) min Iст=5 mA. Считаем R=4,4 V / 0,005 A = 880 Ом. Значение сопротивления резистора немного могут отклоняться, как у меня, ничего страшного, главное чтобы ток был не менее Iz.

Тройной делитель напряжение состоящий из резисторов 100 кОм, 10 кОм и 82 кОм. На каждом из этих пассивных компонентов “осаживается” определенной напряжение. Оно у нас подается на инвертирующий входа.

В зависимости от степени разряженности/заряженности АКБ на них падает разное напряжение. Схема, построенная таким образом, что стабилитрон ZD1 5V6 подает на прямые входа собственно 5,6 Вольт (опорное U, то с чем будет сравнено напряжение на непрямых входах). И если, например, аккумулятор разряжен сильно, то на непрямой вход первого компаратора подается меньшее напряжение, чем на прямой, а на вход второго большее.

Таким образом первый дает минус на выходе, а второй плюс – светит только красный. Зеленый светиться тогда, когда компаратор I выдает плюс, а II минус. Белый, когда оба дают на выходе плюс, из-за этого могут светиться сразу два последних светоизлучающих диода.

Чуть ниже смотрите фото готового индикатора напряжения.

И ещё хочу отметить один момент,если у вас автомобиль Опель, и вы хотите что-либо с ним сделать, например тюнинг или просто подремонтировать, то есть отличная компания, которая как раз этим и занимается.

Очень нужный в хозяйстве инструмент, который в обязательном порядке должен присутствовать в каждой квартире или доме. Наверняка, в жизни каждого человека, случалась такая ситуация когда вдруг внезапно по непонятным причинам гас свет. Первая реакция любого человека растерянность, а в некоторых случаях даже паника. Что случилось, где свет, куда пропало электричество, как теперь быть и что делать? По прошествии некоторого времени посещают мысли примерно такого содержания, интересно это только у меня свет пропал или везде?

При правильно подходе к делу ответы на все эти вопросы с легкостью может дать указатель напряжения . С его помощью можно без проблем определить наличие или или на выключателе. А так же, установить присутствие или отсутствие напряжение на вводном автомате и счетчике электроэнергии.

В данной статье мы ознакомимся с наиболее распространенными в быту видами указателей напряжения, разберем наглядные методы работы с каждым из них, плюсы и минусы, а так же по каждому из вариантов подведем итог на предмет удобства использования в быту.

Сейчас на рынке электрооборудования представлено огромное множество различного типа указателей напряжения, какой выбрать и как не прогадать с покупкой? Давайте разбираться.

В данной статье мы рассмотрим основные виды указателей напряжения,

Индикаторная отвертка - указатель напряжения со световым оповещением, контактного типа

Данный индикатор напряжения имеет одну функцию, определение наличия или отсутствия напряжения, на проводе или контакте электрооборудования.

Указатель данного типа имеет две рабочие части. Первая имеет форму плоской отвертки, контактирует непосредственно с находящимся под напряжением элементом электропроводки.

Вторая часть расположена на рукоятке индикаторной отвертки, необходима для создания сопротивления.

Проверим данный индикатор в работе

Рассмотрим применение данной отвертки на конкретном примере. У нас имеется , к одному контакту которого подключен фазный провод, к другому нулевой. Индикатор напряжения укажет на каком проводе находится фаза.

Для определения зажимаем большим пальцем контакт расположенный на рукоятке указателя напряжения и поочередно подносим рабочую часть индикатора сначала к одному, потом к другому контакту автоматического выключателя. Большой палец при этом должен быть голый, без перчаток.

Если на контакте присутствует напряжение индикатор указателя его покажет, загорится слабый красный или оранжевый огонек внутри отвертки. А на нулевом контакте (в нашем примере к нему подходит синий провод) индикатор не покажет ничего.

Подведем итоги тестирования

Плюсы:

• не имеет элементов питания, работает непосредственно от фазы;
• за счет простой конструкции исполнения обладает высокой точностью и надежностью;
• имеется возможность, при острой необходимости, использовать указатель напряжения в качестве плоской отвертки;
• прост в эксплуатации;
• срок службы не ограничен;
• сохраняет работоспособность при любых температурных условиях окружающей среды.

Минусы:

• очень слабая лампочка индикации наличия напряжения, на солнце очень тяжело рассмотреть;
• для работы с индикатором приходится снимать защитные перчатки.

Делаем вывод: Очень простой и надежный указатель напряжения, для работ внутри помещений будет идеальным вариантом.

Индикаторная отвертка - указатель напряжения, с функцией контактного и бесконтактного использования, со световым оповещением

Данный вид индикатора напряжения имеет в своем арсенале две функции. Определение наличия, отсутствия напряжения (фазы) контактным и без контактным методом, а также функцию проверки целостности цепи (провода, кабеля, предохранителя).

Указатель имеет две рабочие части. Первая имеет вид плоской отвертки. Предназначена для непосредственного контакта с элементами находящимися под напряжением.

Вторая, предназначена для без контактного определения наличия напряжения, а так же для определения целостности цепи в совокупности с первой частью.

Внутри изолированной прозрачной рукоятки указателя напряжения находиться светодиодная лампочка, которая при взаимодействии с фазой сигнализирует о ее наличии. Так же, в ней располагаются элементы питания, батарейки типа LR44, 157, А76 или V13GA.

Проверим данную индикаторную отвертку в работе

Поочередно подносим первую рабочую часть указателя напряжения к контактам двухполюсного автоматического выключателя. Сначала к одному, затем к другому. На нулевом контакте индикатор ничего не показал.

На фазном, лампочка указателя напряжения загорелась, сигнализируя о присутствии на данном контакте напряжения (фазы).

Так же, с помощью данного индикатора напряжения можно определить наличие фазы бесконтактным методом, для этого воспользуемся второй рабочей частью.

Стоит отметить, что для корректной работы данного указателя напряжения его необходимо правильно держать. Делать это нужно, как показано на рисунке ниже, за середину корпуса отвертки, не касаясь рукой первой рабочей части, иначе указатель может сработать в режиме "прозвонки", тем самым дав ложный сигнал о наличии фазы.

Подносим индикаторную отвертку второй рабочей частью к изоляции провода, касаться необязательно, индикатор начнет сигнализировать о наличии фазы уже на некотором расстоянии от провода.

Функция проверки целостности цепи (прозвонки), работает просто.

Внимание! Все манипуляции по проверке целостности (прозвонке) провода, кабеля или различного рода предохранителей проводятся только с отключенным напряжением.

Последовательность действий в режиме "прозвонка"

Допустим, нам требуется прозвонить целостность одной жилы провода. Для этого проводим следующий ряд действий.

• снимаем перчатки;
• зажимаем вторую (заднюю) часть индикатора напряжения голым пальцем, допустим правой руки;
• первой рабочей частью (выполненной под плоскую отвертку) указателя напряжения, касаемся одного конца жилы проверяемого провода;
• второго конца проверяемого провода необходимо коснуться пальцами левой руки.

Теперь, смотрим:

• Если индикаторная лампа указателя напряжения засветилась - проверяемая жила провода целая.
• Если индикаторная лампочка не засветилась - жила повреждена и находиться в чистом обрыве.

Аналогичным способом проверяются и предохранители.

Плюсы и минусы данной индикаторной отвертки

Плюсы:

• яркий световой сигнализатор;
• возможность контактного и без контактного применения для определения наличия или отсутствия фазы;
• имеется функция проверки целостности цепи (прозвонки);
• при необходимости возможно использовать указатель в качестве плоской отвертки.

Минусы:

• необходимость периодической замены элементов питания;
• ограничение по температуре окружающей среды от -10 до +50 градусов Цельсия.

Делаем вывод: Надежный и понятный указатель напряжения, имеет функции проверки целостности цепи и без контактного определения наличия напряжения.

Подходит как для домашнего бытового, так и профессионального использования.

Цифровая индикаторная отвертка, с функциями контактного и бесконтактного определения напряжения

Данный указатель напряжения не имеет никаких источников электропитания.

На его корпусе имеется окошечко с жидкокристаллическим дисплеем, на котором высвечиваются цифровые значения напряжения 12, 36, 55, 110, 220 Вольт.

Так же имеются две полюсные кнопки. Первая, предназначена для бесконтактного измерения напряжения.

Вторая, для контактного измерения.

Индикатор имеет одну рабочую часть, выполненную в виде плоской отвертки.

Проверим указатель напряжения в работе

В первую очередь, протестируем контактный способ измерения. Подносим индикатор к первому, нулевому контакту автоматического выключателя. На дисплее индикатора появляется значение равное 55 В.

Небольшое напряжение действительно может присутствовать на нулевом проводе, но как правило, оно наблюдается только при нагрузках (работающем электрическом оборудовании). Наш автомат в момент измерений был отключен, то есть фактическая нагрузка отсутствовала.

Теперь, подносим индикатор к фазному контакту.

На нем индикатор четко показал 110 Вольт. Реальное значение напряжение равное 220 В на дисплее указателя высветилось едва различимым.

Попытки заставить указатель напряжения работать в бесконтактном режиме успехом не увенчались, но была выявлена не заявленная в руководстве по эксплуатации цифрового индикатора функция, если не нажимая на кнопки коснуться фазы, индикатор показывает на дисплее еле видную молнию, указывающую на наличие напряжения.

Подведем итоги испытания данного указателя напряжения:

Плюсы:

• не имеет источника питания;
• показывает примерные цифровые значения напряжения.

Минусы:

• не работает заявленная производителем бесконтактная функция определения напряжения;
• ограничения по температуре окружающей среды от -10 до +50 градусов Цельсия;
• имеет ограничения по измеряемому напряжению 250 В;
• согласно инструкции, запрещено прикасаться к двум кнопкам сразу (наверное может ударить током ).

Делаем вывод: Данный индикатор является очень ненадежным в эксплуатации.

Указатель напряжения с функциями бесконтактной, звуковой и контактной световой индикацией

Данный индикатор в отличии от своих конкурентов, представленных выше, помимо светового оповещения, имеет еще и звуковое. Эта функция делает данный прибор очень безопасным при определении наличия или отсутствия напряжения.

На данном указателе, бесконтактный режим определения наличия напряжения, имеет звуковое оповещение, при этом, он сопровождается световой индикацией зеленого цвета.

Контактный режим, имеет только световое оповещение, сопровождается индикацией красного цвета.

Для этого на приборе предусмотрены две светодиодные лампочки.

Для звука имеется динамик.

На торце указателя расположен переключатель режимов работы:

1. "O" - функция контактного светового оповещения, сопровождается свечением красной лампочки, определяет наличие напряжения только при непосредственном контакте с фазой;
2. "L" - функция бесконтактного звукового оповещения средней чувствительности, сопровождается свечением зеленой лампочки, определяет напряжение с небольшого расстояния, даже через двойную изоляцию провода;
3. "H" - функция звукового оповещения максимальной чувствительности, сопровождается свечением зеленой лампочки, определяет наличие напряжения с большого расстояния через изоляцию провода.

Рабочая часть скрытая под защитным колпачком, выполнена в виде плоской отвертки.

На торце указателя напряжения предусмотрен специальный контакт, который в совокупности с основной рабочей частью прибора используется для определения целостности цепи. Режим так называемой "прозвонки".

Последовательность работы в режиме "прозвонки":

• снимаем перчатки;
• зажимаем пальцем правой руки торцевой контакт индикатора напряжения;
• далее, основной рабочей частью (выполненной под плоскую отвертку), касаемся одного конца жилы проверяемого провода;
• до второго конца провода необходимо дотронуться пальцами левой руки.

Если цепь целая, то:

• в режиме "О" - загорится красная лампочка;
• в режиме "L" и "H" - будет гореть зеленая лампочка в сопровождении с звуковым сигналом;

Если цепь повреждена:

• ни в одном из режимов индикатор реагировать не будет.

Проверим указатель в работе

Включаем режим контактной индикации - "О".

Теперь, поочередно подносим указатель напряжения сначала к нулевому контакту автоматического выключателя, где он как и положено ничего не показывает.

Затем, к фазному контакту. Световая индикация указателя напряжения загорелась.

Переходим к бесконтактному режиму средней звуковой и световой индикации "L".

Данный режим может работать как с голой рабочей частью указателя, так и с защищенной колпачком. Итак, включаем режим и подносим указатель к автоматическому выключателю. Контактов касаться не нужно! Держим прибор на расстоянии 1-2 см от токоведущих частей. Возле нулевого контакта индикаторы указателя молчат, а возле фазного начинают издавать звуковое и световое оповещение, загорается зеленая лампочка.

Тестируем прибор в последнем положении переключателя -"H", режим повышенной чувствительности бесконтактной звуковой и световой индикации.

Пользоваться данным режимом можно как с надетым, так и со снятым колпачком. Включаем прибор и подносим его к автоматическому выключателю.

Указатель включает звуковое и световое оповещение при обнаружении на одной из жил провода или кабеля фазы уже за 20 сантиметров до контактов автоматического выключателя.

Подведем итоги по тестированию данного указателя напряжения

Плюсы:

• большой набор функций, три режима индикации, одна световая и две звуковые;
• возможность определять напряжение на расстоянии;
• бесконтактная световая индикация дублируется звуковой;
• имеется функция проверки целостности цепи.

Минусы:

• прибор работает от батареек типа LR44, 157, А76 или V13GA, довольно быстро садятся. Перед проведением работ требуется предварительная проверка работоспособности прибора;
• рабочая температура окружающей среды от-10 до +50 градусов Цельсия.

Вывод: Отличный, понятный и адекватный прибор, с широким набором функций. Подойдет как для профессионала, так и для новичка.

Двухполюсный указатель напряжения, двухконтактного типа, с функцией определения значений напряжения

Данный указатель напряжения относится к разряду профессиональных. В отличии от обычных однополюсных указателей он не может определить на каком из контактов находиться фаза, но может оповестить о наличии напряжения в целом.

Данное устройство состоит из двух щупов, на конце каждого из которых располагается рабочая часть изготовленная в виде острых штырьков, щупы соединенных между собой мягким медным проводом.

На одном из них имеется индикаторная шкала с нанесенными на нее ступенчатыми значениями напряжения 6, 12, 24, 50, 110, 120 и 380 Вольт.

Производя замеры, используя двухполюсный указатель, прибор покажет, в каком диапазоне находится измеряемое напряжение. Может использоваться в сети 380 Вольт.

Единственный из индикаторов способный точно определить конкретное напряжение сети 220 или 380 Вольт, а так же выявить в сети 220 Вольт.

Прибор имеет две рабочие части.

Первая, выполнена в виде острого щупа расположенного на основном на корпусе прибора.

Вторая, расположена на дополнительном корпусе, ее рабочая часть так же имеет вид острого щупа.

Проверим двухполюсный указатель напряжения в работе

Для работы прибора нужны два контакта, фаза и ноль или фаза и земля. Одним рабочим элементом дотрагиваемся до фазного контакта, другим до нулевого или контакта заземления. В нашем примере, на двухполюсном автоматическом выключателе присутствую фаза и ноль. Касаемся рабочими частями прибора контактов автоматического выключателя. Щуп основной части вставляем в один контакт, щуп дополнительной другой.

При наличии на автомате напряжения индикаторные лампочки указателя начинают светиться. На шкале основной части указателя высвечивается значение равное напряжению сети. В нашем примере, индикация показывает напряжение равное 220 Вольтам, что соответствует реальной действительности.

Подведем итоги тестирования двухполюсного указателя напряжения

Плюсы:

• имеет ступенчатую шкалу определения напряжения;
• имеет возможность работы в сети 220 и 380 Вольт;
• способен определить перенапряжение в сети 220 Вольт;
• не имеет элементов электрического питания;

Минусы:

• слабое место гибкая проводная связь между основной и дополнительной частями прибора;
• относительно выше представленных указателей напряжения довольно громоздкий;
• не может определить где фаза, а где ноль;
• температура окружающей среды для стабильной работы прибора ограничена от -10 до +50 градусов Цельсия.

Вывод: Данный индикатор хорош в профессиональных электрических работах. Для бытовых нужд, в дополнение к нему лучше приобрести индикаторную отвертку.

Сигнальные светодиоды (в англоязычной литературе – LED, light-emitting diode) потребляют ток величиной 10-15 мА. В зависимости от цвета прямое падение напряжения на светоизлучающем диоде составляет от 1,5 до 2,5 В. Небольшие размеры, малый ток потребления и низкое рабочее напряжение LED позволяют радиолюбителям изготовить множество полезных приборов.

Используя минимальный набор деталей, можно изготовить индикатор напряжения на светодиодах своими руками.

Назначение элементов и принцип работы схемы

У многих читателей в доме установлены выключатели света со светодиодной подсветкой. Схема светодиодной подсветки выглядит следующим образом:

1. Параллельно контакту выключателя включается цепочка, состоящая из гасящего резистора, светодиода и простого кремниевого диода.
2. При разомкнутом выключателе электрический ток протекает через гасящий (токоограничивающий) резистор, включенные встречно-параллельно светодиоды и лампу накаливания.
3. Во время одной из полуволн, когда положительное напряжение приложено к аноду LED, светоизлучающий диод светится. Тем самым не только обеспечивается подсветка выключателя, но и осуществляется светодиодная индикация напряжения.

Если убрать из схемы выключатель, лампочку и провода, у нас останется цепочка, состоящая из резистора и двух диодов. Эта цепочка представляет собой простейший индикатор (указатель) переменного тока 220 В.

Остановимся подробнее на назначении элементов схемы. Выше мы указывали, что рабочий ток сигнального LED составляет около 10-15 мА. Понятно, что при непосредственном подключении светоизлучающего диода к сети 220 В через него будет протекать ток, во много раз превышающий предельно допустимое значение. Для того чтобы ограничить ток LED, последовательно с ним включают гасящий резистор. Рассчитать номинал резистора можно по формуле:

R = (U max – U led) / I led

• U max – максимальное измеряемое напряжение;
• U led – падение напряжения на светодиоде;
• I led – рабочий ток светоизлучающего диода.

Выполнив простейший расчет, для сети 240 В мы получим номинал резистора R1 равный 15-18 кОм. Для сети 380 В нужно применить резистор, имеющий сопротивление 27 кОм.

Кремниевый диод выполняет функцию защиты от перенапряжения. Если он отсутствует, при отрицательной полуволне U на запертом светодиоде будет падать 220 В или 380 В. Большинство светоизлучающих диодов не рассчитано на такое обратное напряжение. Из-за этого может произойти пробой p-n перехода LED. При встречно-параллельном подключении кремниевого диода, во время отрицательной полуволны он будет открыт и U на светодиоде не превысит 0,7 В. LED будет надежно защищен от высокого обратного напряжения.

На основе рассмотренной схемы можно сделать индикатор напряжения 220/380 В. Достаточно дополнить радиоэлементы двумя щупами и поместить их в подходящий корпус. Для изготовления корпуса индикатора подойдет большой маркер или толстый фломастер. Можно разместить радиодетали на самодельной печатной плате или выполнить соединения навесным способом.

В маркере проделывают отверстие, в которое вставляют светодиод. На одном конце корпуса закрепляют металлический щуп. Через второй конец корпуса пропускают провод, идущий ко второму щупу или изолированному зажиму «крокодил».

Несмотря на простоту конструкции, устройство позволит проверять наличие напряжения на выходе автоматического выключателя или в розетке, найти сгоревший предохранитель в распределительном щите. Заметим, что приведенная схема индикатора применяется и в промышленных изделиях.

Нюансы в работе индикатора напряжения

Собранный своими руками светодиодный индикатор, так же как и промышленные приборы данного типа, может применяться для проверки наличия напряжения. Измерительным прибором он не является, а лишь указывает на наличие или отсутствие напряжения. Приобретя некоторый опыт работы с указателем, можно по яркости свечения светоизлучающего диода определить величину напряжения между двумя проводниками. Однако для точных измерений нужно применять стрелочные или цифровые вольтметры.

В отличие от указателей с газоразрядными лампами светодиодный индикатор нельзя применять для поиска «фазы», прикасаясь к одному из щупов пальцем. Прибор имеет малое внутреннее сопротивление, и такой способ поиска фазного проводника грозит поражением электрическим током.

Проверка постоянного напряжения

Рассмотренная нами схема индикатора может применяться не только в цепях переменного, но и в цепях постоянного тока. В случае если мы прикоснемся к «плюсу» щупом, присоединенным к аноду светодиода, а другим щупом будем касаться «минуса» электроустановки, индикатор будет светиться. При противоположном подключении указателя LED «не загорится». Таким образом, мы не только сможем проверить наличие напряжения, но и определим полярность источника.

Простейшая схема индикатора напряжения на светодиодах может быть улучшена. Для этого в нее нужно внести одно изменение: заменить кремниевый диод на светодиод. После этой замены у индикатора, подключенного к переменному напряжению, будут светиться оба светодиода одновременно. При проверке наличия постоянного напряжения будет светиться один из светодиодов. Какой из LED будет светиться, зависит от полярности подключения индикатора.

Если индикатор может светиться разными цветами, то по умолчанию зеленые светодиоды означают нормальный режим работы, например правильную полярность.

Индикатор для микросхем – логический пробник

Научившись создавать простейший пробник электрика своими руками, на основе LED также можно сделать простой логический пробник, который поможет отыскать неисправности в цифровых устройствах.

Логические пробники появились на заре вычислительной техники. При помощи них специалисты анализировали логические уровни на входах и выходах цифровых микросхем. Высокому уровню (напряжению) на выходе логического элемента присваивается значение логической «единицы», а низкому уровню – логического «нуля». Сопоставляя уровни на входе и выходе цифровой микросхемы, можно судить о ее исправности.

Для индикации «0» или «1» достаточно двух светодиодов. Поэтому светодиодные логические пробники имеют простую конструкцию. Для сборки простейшего логического пробника понадобятся:

• 2 транзистора VT1 и VT2 n-p-n структуры;
• 2 светоизлучающих диода;
• несколько резисторов.

На транзисторах собирают 2 усилительных каскада с общим эмиттером. Усилительные каскады должны иметь непосредственную связь. В цепь коллектора транзисторов включают светодиоды красного и зеленого цвета.

Логический пробник работает следующим образом:

1. При подаче логической единицы на вход пробника открывается транзистор VT1 и загорается красный светодиод. При этом VT2 оказывается запертым и зеленый светодиод не горит.
2. При подаче на вход логического нуля VT1 запирается, при этом открывается транзистор VT2 и загорается зеленый LED.

Если на выходе проверяемого устройства с большой скоростью чередуются логические «0» и «1», то визуально будет казаться, что оба светодиода горят одновременно.

Рассмотренный пробник можно применять для проверки устройств, собранных как на микросхемах ТТЛ логики, так и на КМОП-микросхемах. При использовании прибора его питают от проверяемой схемы.

Индикатор напряжения на двухцветном светодиоде

Кроме простых светодиодов, промышленность выпускает светодиодные сборки, состоящие из двух и более приборов. Двухцветные светодиодные излучатели могут иметь 2 или 3 вывода. В сборках с тремя выводами катоды светодиодов соединены вместе, а аноды диодов имеют отдельные выводы. В случае с двумя выводами светодиоды соединены встречно-параллельно. Двухвыводные LED можно применить в индикаторе напряжения, а светодиоды с тремя выводами- в логическом пробнике.

Вариант для автомобиля

Раньше в различных «контрольках» автоэлектриков в качестве индикатора применялась маломощная лампочка 12 Вольт. С ее помощью осуществлялась проверка напряжения в различных частях бортовой сети автомобиля. Сейчас в большинстве промышленных и самодельных индикаторов 12 В используются светодиоды.

Конструкция таких приборов практически ничем не отличается от первого рассмотренного индикатора. Чтобы переделать первый указатель на 12 В, нужно исключить простой диод или заменить его на двухцветный LED. Гасящий резистор при 12 В должен иметь сопротивление 680 Ом.

Так выглядит применение светодиодов в индикаторах различного назначения. Однако на основе LED можно сделать множество других устройств, которые будет отличать простота, экономия и надежность. Индикаторные и сверхъяркие светодиоды можно применить для освещения или подсветки разных объектов. Используя LED в качестве источника опорного напряжения, можно построить параметрический стабилизатор напряжения.

Потому что нужно грамотно решить сразу две задачи:

1. Ограничить прямой ток через светодиод, чтобы он не сгорел.
2. Обеспечить защиту светодиода от пробоя обратным током.

Если проигнорировать любой из этих пунктов, светодиод моментально накроется медным тазом.

В самом простейшем случае ограничить ток через светодиод можно резистором и/или конденсатором. А предотвратить пробой от обратного напряжения можно с помощью обычного диода или еще одного светодиода.

Поэтому самая простая схема подключения светодиода к 220В состоит всего из нескольких элементов:

Защитный диод может быть практически любым, т.к. его обратное напряжение никогда не будет превышать прямого напряжения на светодиоде, а ток ограничен резистором.

Сопротивление и мощность ограничительного (балластного) резистора зависит от рабочего тока светодиода и рассчитывается по закону Ома:

R = (U вх - U LED) / I

А мощность рассеивания резистора рассчитывается так:

P = (U вх - U LED) 2 / R

где U вх = 220 В,
U LED - прямое (рабочее) напряжение светодиода. Обычно оно лежит в пределах 1.5-3.5 В. Для одного-двух светодиодов им можно пренебречь и, соответственно, упростить формулу до R=U вх /I,
I - ток светодиода. Для обычных индикаторных светодиодов ток будет 5-20 мА.

Пример расчета балластного резистора

Допустим, нам нужно получить средний ток через светодиод = 20 мА, следовательно, резистор должен быть:

R = 220В/0.020А = 11000 Ом (берем два резистора: 10 + 1 кОм)

P = (220В) 2 /11000 = 4.4 Вт (берём с запасом: 5 Вт)

Необходимое сопротивление резистора можно взять из таблицы ниже.

Таблица 1. Зависимость тока светодиода от сопротивления балластного резистора.

Сопротивление резистора, кОм	Амплитудное значение тока через светодиод, мА	Средний ток светодиода, мА	Средний ток резистора, мА	Мощность резистора, Вт
43	7.2	2.5	5	1.1
24	13	4.5	9	2
22	14	5	10	2.2
12	26	9	18	4
10	31	11	22	4.8
7.5	41	15	29	6.5
4.3	72	25	51	11.3
2.2	141	50	100	22

Другие варианты подключения

В предыдущих схемах защитный диод был включен встречно-параллельно, однако его можно разместить и так:

Это вторая схема включения светодиодов на 220 вольт без драйвера. В этой схеме ток через резистор будет в 2 раза меньше, чем в первом варианте. А, следовательно, на нем будет выделяться в 4 раза меньше мощности. Это несомненный плюс.

Но есть и минус: к защитному диоду прикладывается полное (амплитудное) напряжение сети, поэтому любой диод здесь не прокатит. Придется подобрать что-нибудь с обратным напряжением 400 В и выше. Но в наши дни это вообще не проблема. Отлично подойдет, например, вездесущий диод на 1000 вольт - 1N4007 (КД258).

Не смотря на распространенное заблуждение, в отрицательные полупериоды сетевого напряжения, светодиод все-таки будет находиться в состоянии электрического пробоя. Но благодаря тому, что сопротивление обратносмещенного p-n-перехода защитного диода очень велико, ток пробоя будет недостаточен для вывода светодиода из строя.

Внимание! Все простейшие схемы подключения светодиодов в 220 вольт имеют непосредственную гальваническую связь с сетью, поэтому прикосновение к ЛЮБОЙ точке схемы - ЧРЕЗВЫЧАЙНО ОПАСНО!

Для уменьшения величины тока прикосновения нужно располовинить резистор на две части, чтобы получилось как показано на картинках:

Благодаря такому решению, даже поменяв местами фазу и ноль, ток через человека на "землю" (при случайном прикосновении) никак не сможет превысить 220/12000=0.018А. А это уже не так опасно.

Как быть с пульсациями?

В обеих схемах светодиод будет светиться только в положительный полупериод сетевого напряжения. То есть он будет мерцать с частой 50 Гц или 50 раз в секунду, причём размах пульсаций будет равен 100% (10 мс горит, 10 мс не горит и так далее). Это будет заметно глазу.

К тому же, при подсветке мерцающими светодиодами каких-либо движущихся объектов, например, лопастей вентилятора, колес велосипеда и т.п., неизбежно будет возникать стробоскопический эффект. В некоторых случаях данный эффект может быть неприемлем или даже опасен. Например, при работе за станком может показаться, что фреза неподвижна, а на самом деле она вращается с бешенной скоростью и только и ждет, чтобы вы сунули туда пальцы.

Чтобы сделать пульсации менее заметными, можно удвоить частоту включения светодиода с помощью двухполупериодного выпрямителя (диодного моста):

Обратите внимание, что по сравнению со схемой #2 при том же самом сопротивлении резисторов, мы получили в два раза больший средний ток. И, соответственно, в четыре раза большую мощность рассеивания резисторов.

К диодному мосту при этом не предъявляется каких-либо особых требований, главное, чтобы диоды, из которых он состоит, выдерживали половину рабочего тока светодиода. Обратное напряжение на каждом из диодов будет совсем ничтожным.

Еще, как вариант, можно организовать встречно-параллельное включение двух светодиодов. Тогда один из них будет гореть во время положительной полуволны, а второй - во время отрицательной.

Фишка в том, что при таком включении максимальное обратное напряжение на каждом из светодиодов будет равно прямому напряжению другого светодиода (несколько вольт максимум), поэтому каждый из светодиодов будет надежно защищен от пробоя.

Светодиоды следует разместить как можно ближе друг к другу. В идеале - попытаться найти сдвоенный светодиод, где оба кристалла размещены в одном корпусе и у каждого свои выводы (хотя я таких ни разу не видел).

Вообще говоря, для светодиодов, выполняющих индикаторную функцию, величина пульсаций не очень-то и важна. Для них самое главное - это максимально заметная разница между включенным и выключенным состоянием (индикация вкл/выкл, воспроизведение/запись, заряд/разряд, норма/авария и т.п.)

А вот при создании светильников, всегда нужно стараться свести пульсации к минимуму. И не столько из-за опасностей стробоскопического эффекта, сколько из-за их вредного влияния на организм.

Какие пульсации считаются допустимыми?

Все зависит от частоты: чем она ниже, тем заметнее пульсации. На частотах выше 300 Гц пульсации становятся совершенно невидимыми и вообще никак не нормируются, то есть даже 100%-ные считаются нормой.

Не смотря на то, что пульсации освещенности на частотах 60-80 Гц и выше визуально не воспринимаются, тем не менее, они способны вызывать повышенную усталость глаз, общую утомляемость, тревожность, снижение производительности зрительной работы и даже головные боли.

Для предотвращения вышеперечисленных последствий, международный стандарт IEEE 1789-2015 рекомендует максимальный уровень пульсаций яркости для частоты 100 Гц - 8% (гарантированно безопасный уровень - 3%). Для частоты 50 Гц - это будут 1.25% и 0.5% соответственно. Но это для перфекционистов.

На самом деле, для того, чтобы пульсации яркости светодиода перестали хоть как-то досаждать, достаточно, чтобы они не превышали 15-20%. Именно таков уровень мерцания ламп накаливания средней мощности, а ведь на них никто и никогда не жаловался. Да и наш российский СНиП 23-05-95 допускает мерцание света в 20% (и только для особо кропотливых и ответственных работ требование повышено до 10%).

В соответствии с ГОСТ 33393-2015 "Здания и сооружения. Методы измерения коэффициента пульсации освещенности" для оценки величины пульсаций вводится специальный показатель - коэффициент пульсаций (К п).

Коэфф. пульсаций в общем рассчитывается по сложной формуле с применением интегральной функции, но для гармонических колебаний формула упрощается до следующей:

К п = (Е max - E min) / (E max + E min) ⋅ 100%,

где Е мах - максимальное значение освещенности (амплитудное), а Е мин - минимальное.

Мы будем использовать эту формулу для расчета емкости сглаживающего конденсатора.

Очень точно определить пульсации любого источника света можно при помощи солнечной панели и осциллографа:

Как уменьшить пульсации?

Посмотрим, как включить светодиод в сеть 220 вольт, чтобы снизить пульсации. Для этого проще всего подпаять параллельно светодиоду накопительный (сглаживающий) конденсатор:

Из-за нелинейного сопротивления светодиодов, расчет емкости этого конденсатора является довольно нетривиальной задачей.

Однако, эту задачу можно упростить, если сделать несколько допущений. Во-первых, представить светодиод в виде эквивалентного постоянного резистора:

А во-вторых, сделать вид, что яркость светодиода (а, следовательно, и освещенность) имеет линейную зависимость от тока.

Расчет емкости сглаживающего конденсатора

Допустим, мы хотим получить коэфф. пульсаций 2.5% при токе через светодиод 20 мА. И пусть в нашем распоряжении оказался светодиод, на котором при токе в 20 мА падает 2 В. Частота сети, как обычно, 50 Гц.

Так как мы решили, что яркость линейно зависит от тока через светодиод, а сам светодиод мы представили в виде простого резистора, то освещенность в формуле расчета коэффициента пульсаций можем спокойно заменить на напряжение на конденсаторе:

К п = (U max - U min) / (U max + U min) ⋅ 100%

Подставляем исходные данные и вычисляем U min:

2.5% = (2В - U min) / (2В + U min) ⋅ 100% => U min = 1.9В

Период колебаний напряжения в сети равен 0.02 с (1/50).

Таким образом, осциллограмма напряжения на конденсаторе (а значит и на нашем упрощенном светодиоде) будет выглядеть примерно вот так:

Вспоминаем тригонометрию и считаем время заряда конденсатора (для простоты не будем учитывать сопротивление балластного резистора):

t зар = arccos(U min /U max) / 2πf = arccos(1.9/2) / (2⋅ 3.1415⋅ 50) = 0.0010108 с

Весь остальной остаток периода кондер будет разряжаться. Причем, период в данном случае нужно сократить в два раза, т.к. у нас используется двухполупериодный выпрямитель:

t разр = Т - t зар = 0.02/2 - 0.0010108 = 0.008989 с

Осталось вычислить емкость:

C = I LED ⋅ dt/dU = 0.02 ⋅ 0.008989/(2-1.9) = 0.0018 Ф (или 1800 мкФ)

На практике вряд ли кто-то будет ставить такой большой кондер ради одного маленького светодиодика. Хотя, если стоит задача получить пульсации в 10%, то нужно всего 440 мкФ.

Повышаем КПД

Обратили внимание, насколько большая мощность выделяется на гасящем резисторе? Мощность, которая тратится впустую. Нельзя ли ее как-нибудь уменьшить?

Оказывается, еще как можно! Достаточно вместо активного сопротивления (резистора) взять реактивное (конденсатор или дроссель).

Дроссель мы, пожалуй, сразу откинем из-за его громоздкости и возможных проблем с ЭДС самоиндукции. А насчет конденсаторов можно подумать.

Как известно, конденсатор любой емкости обладает бесконечным сопротивлением для постоянного тока. А вот сопротивление переменному току рассчитывается по этой формуле:

R c = 1 / 2πfC

то есть, чем больше емкость C и чем выше частота тока f - тем ниже сопротивление.

Прелесть в том, что на реактивном сопротивлении и мощность тоже реактивная, то есть ненастоящая. Она как бы есть, но ее как бы и нет. На самом деле эта мощность не совершает никакой работы, а просто возвращается назад к источнику питания (в розетку). Бытовые счетчики ее не учитывают, поэтому платить за нее не придется. Да, она создает дополнительную нагрузку на сеть, но вас, как конечного потребителя, это вряд ли сильно обеспокоит =)

Таким образом, наша схема питания светодиодов от 220В своими руками приобретает следующий вид:

Но! Именно в таком виде ее лучше не использовать, так как в этой схеме светодиод уязвим для импульсных помех.

Включение или выключение распложенных на одной с вами линии мощной индуктивной нагрузки (двигатель кондиционера, компрессор холодильника, сварочный аппарат и т.п.) приводит к появлению в сети очень коротких выбросов напряжения. Конденсатор С1 представляет для них практически нулевое сопротивление, следовательно мощный импульс направится прямиком к С2 и VD5.

Еще один опасный момент возникает в случае включения схемы в момент пучности напряжения в сети (т.е. в тот самый момент, когда напряжение в розетке находится на пике своего значения). Т.к. С1 в этот момент полностью разряжен, то возникает слишком большой бросок тока через светодиод.

Все это со временем это приводит к прогрессирующей деградации кристалла и падению яркости свечения.

Во избежание таких печальных последствий, схему нужно дополнить небольшим гасящим резистором на 47-100 Ом и мощностью 1 Вт. Кроме того, резистор R1 будет выступать в роли предохранителя на случай пробоя конденсатора С1.

Получается, что схема включения светодиода в сеть 220 вольт должна быть такой:

И остается еще один маленький нюанс: если выдернуть эту схему из розетки, то на конденсаторе С1 останется какой-то заряд. Остаточное напряжение будет зависеть от того, в какой момент была разорвана цепь питания и в отдельных случаях может превышать 300 вольт.

А так как конденсатору некуда разряжаться, кроме как через свое внутреннее сопротивление, то заряд может сохраняться очень долго (сутки и более). И все это время кондер будет ждать вас или вашего ребенка, через которого можно будет как следует разрядиться. Причем, для того, чтобы получить удар током, не нужно лезть в недра схемы, достаточно просто прикоснуться к обоим контактам штепсельной вилки.

Чтобы помочь кондеру избавиться от ненужного заряда, подключим параллельно ему любой высокоомный резистор (например, на 1 МОм). Этот резистор не будет оказывать никакого влияния на расчетный режим работы схемы. Он даже греться не будет.

Таким образом, законченная схема подключения светодиода к сети 220В (с учетом всех нюансов и доработок) будет выглядеть так:

Значение емкости конденсатора C1 для получения нужного тока через светодиод можно сразу взять из , а можно рассчитать самостоятельно.

Расчет гасящего конденсатора для светодиода

Не буду приводить утомляющие математические выкладки, дам сразу готовую формулу емкости (в Фарадах):

C = I / (2πf√(U 2 вх - U 2 LED)) [Ф],

где I - ток через светодиод, f - частота тока (50 Гц), U вх - действующее значение напряжения сети (220В), U LED - напряжение на светодиоде.

Если расчет ведется для небольшого числа последовательно включенных светодиодов, то выражение √(U 2 вх - U 2 LED) приблизительно равно U вх, следовательно формулу можно упростить:

C ≈ 3183 ⋅ I LED / U вх [мкФ]

а, раз уж мы делаем расчеты под U вх = 220 вольт, то:

C ≈ 15 ⋅ I LED [мкФ]

Таким образом, при включении светодиода на напряжение 220 В, на каждые 100 мА тока потребуется примерно 1.5 мкФ (1500 нФ) емкости.

Кто не в ладах с математикой, заранее посчитанные значения можно взять из таблицы ниже.

Таблица 2. Зависимость тока через светодиоды от емкости балластного конденсатора.

C1	15 nF	68 nF	100 nF	150 nF	330 nF	680 nF	1000 nF
I LED	1 mA	4.5 mA	6.7 mA	10 mA	22 mA	45 mA	67 mA

Немного о самих конденсаторах

В качестве гасящих рекомендуется применять помехоподавляющие конденсаторы класса Y1, Y2, X1 или X2 на напряжение не менее 250 В. Они имеют прямоугольный корпус с многочисленными обозначениями сертификатов на нем. Выглядят так:

Если вкратце, то:

• X1 - используются в промышленных устройствах, подключаемых к трехфазной сети. Эти конденсаторы гарантированно выдерживают всплеск напряжения в 4 кВ;
• X2 - самые распространенные. Используются в бытовых приборах с номинальным напряжением сети до 250 В, выдерживают скачек до 2.5 кВ;
• Y1 - работают при номинальном сетевом напряжении до 250 В и выдерживают импульсное напряжение до 8 кВ;
• Y2 - довольно-таки распространенный тип, может быть использован при сетевом напряжении до 250 В и выдерживает импульсы в 5 кВ.

Допустимо применять отечественные пленочные конденсаторы К73-17 на 400 В (а лучше - на 630 В).

Сегодня широкое распространение получили китайские "шоколадки" (CL21), но в виду их крайне низкой надежности, очень рекомендую удержаться от соблазна применять их в своих схемах. Особенно в качестве балластных конденсаторов.

Внимание! Полярные конденсаторы ни в коем случае нельзя использовать в качестве балластных!

Итак, мы рассмотрели, как подключать светодиод к 220В (схемы и их расчет). Все приведенные в данной статье примеры хорошо подходят для одного или нескольких маломощных светодиодов, но совершенно нецелесообразны для мощных светильников, например, ламп или прожекторов - для них лучше использовать , которые называются драйверами.