01.04.21

[Домашняя]

Это устройство представляет собой стрелочный вольтметр сетевого напряжения с растянутой шкалой, оснащённый светозвуковым сигнализатором наличия повышенного напряжения сети. Такой прибор можно встроить, например, в лабораторный блок питания, сетевой удлинитель или другое устройство, в корпусе которого имеется достаточ­ное количество свободного места, желательно, чтобы модернизируемый аппарат имел постоянное подключение к сети переменного тока 220 В. Устройство функционально состоит из двух узлов — стрелочного вольтметра сетевого напряжения, реализованного на элементах R3, R4, VD5 - VD8, С1, R7. R8, VT1, R14, РА1 и узла светозвукового сигнализатора появления в сети аномально высокого напряжения, собранного на оставшихся не перечисленными деталях, рис. 1.

Рассмотрим работу узла стрелочного вольтметра. Контролируемое сетевое напряжение переменного тока поступает на вход устройства. Через токоограничительные резисторы R3, R4 напряжение сети подаётся на мостовой диодный выпрямитель VD5 - VD8. Пульсации выпрямленного напряжения сглаживает оксидный конденсатор С1. Напряжение постоянного тога поступает на микроамперметр РА1 через эмиттерный переход биполярного транзистора VT1, работающего как микромощный стабилитрон с рабочим напряжением 6...9 В. Пока напряжение на выходе выпрямителя VD5 - VD8 не превышает это значение, стрелка индикатора остаётся на нулевой отметке шкалы. Когда напря­жение на обкладках С1 превысит напряжение обратимого лавинного пробоя VT1, стрелка индикатора начнёт отклоняться, чем больше будет сетевое напряжение, тем на больший угол будет поворачиваться стрелка РА1. Подстроечный резистор R8 предназначен для регулировки чувствительности вольтметра, резистором R14 регулируют диапазон измеряемых напряжений. При нулевом сопротивлении этого резистора, когда его подвижный контакт находится в левом, по схеме, положении, на шкале вольтметра умещается около 20 В и она, может быть рассчитана на измерение напряжения от 210 до 230 В. Но на практике обычно от вольтметра требуется больший диапазон измерений сетевого напряжения. Если движок подстроечного резистора переместить в правое по схеме положение, то на шкале прибора уместится примерно 150 В, например, можно измерять напряжение сети от 130 до 280 В. Чем чувствительнее микроамперметр, тем более растянутой будет шкала прибора при неизменных установках R8, R14. Узел светозвукового сигнализатора работает следующим образом. Сетевое напряжение переменного тока 220 В через предохранительные резисторы R1, R2 поступает на выпрямительный мост на диодах VD1 - VD4. С выхода диодного моста выпрямленное сетевое напряжение поступает на датчик перенапряжения, выполненный на стабилитроне VD9, маломощном высоковольтном варисторе RU1 и резисторах R5, R6. Последовательно включенные диоды VD10 - VD12 работают, как ограничительный стабилитрон с рабочим напряжением 1.7 В. Когда напряжение в сети не превышает 250...270 В, последовательно включенные варистор RU1 и стабилитрон VD9 закрыты, оксидный конденсатор С2 разряжен, транзистор VT2 закрыт. Сигнальная цепь, реализованная на мигающем светодиоде HL1 и пьезокерамическом излучателе звука со встроенным генератором НА1 обесточена. Как только напряжение в сети превысит заданное значение, например, достигнув 350...450 В, то амплитуда выпрямленного напряжения возрастёт до 460...620 вольт. Варистор и стабилитрон откроются. Конденсатор С2 зарядится до напряжения более 1,2 В, транзистор VT2 откроется. Мигающий светодиод начнёт вспыхивать, и в такт ему звукоизлучатель будет издавать громкие гудки частотой 1... 4 кГц. Напряжение питания транзисторного узла сигнализатора ограничивается до 11... 12,5 вольт цепочкой из последовательно включенных суперъярких светодиодов HL2 - HL5. Эти светодиоды параллельно с работой в качестве стабилитрона, подсвечивают шкалу микроамперметра РА1. При номинальном сетевом напряжении 220 В ток через светодиоды будет около 3,5 мА, а при напряжении сети 380 вольт около 6,3 мА. При напряжении сети, достигшем 450 В, суммарная мощность, рассеиваемая резисторами R1. R2, R9 - R11 будет около 3,3 Вт. Мощность, постоянно потребляемая устройством от сети при напряжении питания 220 В, не превышает 1,2 Вт. Большинство деталей устройства могут быть размещены на печатной плате размерами 120x50 мм. рис. 2.

Постоянные резисторы можно применить любого типа общего применения соответствующей мощности, например, РИМ, МЛТ, С1-4. С2- 33. Некоторые мощные резисторы можно установить вертикально. Резисторы R1, R2 предпочтительнее взять невозгораемые типа Р1-7-1 или импортные разрывные, от обычных они отличаются серым, матовым «шершавым» цветом корпуса. Подстроечные резисторы импортные малогабаритные, в случае использования отечественных подстроечных резисторов, предпочтительнее применить резисторы полугерметичной конструкции, например, СП 1-4, как более надёжные по сравнению с подстроечными резисторами открытой конструкции. После настройки целесообразно подстроечные резисторы заменить постоянными. Варистор RU1 необходимо подобрать по напряжению открывания при заданном входном напряжении переменного тока. Например, для максимального входного допустимого напряжения 270 В переменного тока подойдут маломощные варисторы FNR-05K361, FNR-05K391, FNR-07K391. MYG05-361. При невозможности приобрести такой или подобный варистор, его можно заменить несколькими высоковольтными стабилитронами, например, тремя КС620, КС630А, 1N5381. Стабилитрон VD9 предназначен для точной корректировки момента включения тревожной сигнализации при заданном входном напряжении. В зависимости от типа и экземпляра применённого варистора этот стабилитрон может иметь напряжение стабилизации 10...50 В или быть исключён из схемы, а на его место, на печатной плате устанавливается перемычка. Тип этого стабилитрона может быть любым из маломощных, например, КС515Г, 1N4744A — 15 вольт, КС508Д, 1N4749A — 24 В, КС539Г, 1N4754A — 39 В, КС547В, 1N4756A — 47 В. Выпрямительные диоды 1N4006 можно заменить на 1N4007, UF4007, RL106, RL107, BY133, ЕМ513, КД247Д, КД247Е, КД257Д, КД105Г. Диоды 1SS224 можно заменить на КД102А, КД102Б, 1N457. 1N914. Вместо четырёх диодов, установленных в выпрямительных мостах, можно применить по одному диодному выпрямительному мосту, например, DB107. RS207, КЦ407А. Мигающий светодиод L-56BSRD/B можно заменить на L56BHD, L56BGD, L796BSRG/B, L796BGD. SB2R6SBECY (красный 5500 мКд), SB2W6SCECY (белый, 5500 мКд) или другой аналогичный без встроенного токоограничительного резистора. Сверхъяркие светодиоды DB5b-448ABD синего цвета свечения, ярость 3500 мКд, можно заменить любыми аналогичными, например, DB5-448ABCA, RL30-CB744D, RL50- CB744D. КИПД66Л-Г. Звукоизлучатель НРА24АХ можно заменить на один из перечисленных со встроенным генератором, например, EFM-320BL, EFM472AL, EFM-230, НРА17АХ. Транзисторы PN2222 можно заменить на любые из серий 2SC815, SS9014, 2SC1222, КТ312, КТ342, КТ3102, КТ6114. Микроамперметр применен от индикатора уровня записи/воспроизведения аудиомагнитофона, можно заменить на М4587, М68501, М476. Для проверки работоспособности и настройки устройства удобно использовать регулируемый автотрансформатор. Поскольку все элементы конструкции находятся под опасным напряжением сети, следует соблюдать необходимые меры предосторожности по работе с высоким напряжением.

Радиоконструктор №2 2013г стр. 21