Самые простые работы, связанные с электричеством, сложно выполнять без измерительных инструментов.
Совсем необязательно измерять параметры электрической цепи тестером, во многих случаях удобнее обойтись универсальным пробником, инфицирующим наличие этих параметров посредством световых сигналов. Этого вполне достаточно для удобной и безопасной работы с электрическими цепями.
Рассматриваемая схема пробника-индикатора не содержит элементов питания. Вместо энергии обычно применяемых в пробниках батареек, здесь используется энергия заряженного конденсатора.
Функциональные возможности.
Пробник позволяет контролировать наличие переменного и постоянного напряжения в пределах от 24 до 220 В, осуществлять прозвонку электрической цепи сопротивлением до 60 кОм и определять полярность в цепях постоянного тока.
При подключении щупов ХР1 и ХР2 к источнику постоянного тока в соответствии с полярностью входа, загорается зеленый светодиод HL1, указывая не только на наличие в контролируемой цепи именно постоянного напряжения, но и на присутствие плюса в точке касания щупа XP1.
Изменение полярности на щупах на противоположную вызывает загорание красного светодиода HL2, что кроме наличия напряжения, указывает на контакт с плюсом щупа HP2.
При контроле переменного напряжения одновременно загораются оба светодиода.
О целостности цепи при прозвонке свидетельствует загорание красного светодиода HL2.
Вот такую информацию можно получить с помощью всего двух светодиодов, встроенных в этот простой пробник-индикатор.
Конструкция пробника.
Радиокомпоненты.
Для реализации устройства необходимо приобрести или найти в своих запасах следующие детали:
Резисторы R1-220 кОм и R2-20 кОм, мощностью 2Вт, R3-6,8 кOм;
Светодиоды HL1 – АЛ 307Г, HL2 – АЛ 307Б;
Диоды KD2 – VD5 – KD103 (возможная замена КД 102);
Стабилитрон VD1 – КС222Ж (возможная замена КС220Ж, КС522А);
Конденсатор С1 - К50-6 1000х25.
Корпус. Выбору корпуса следует уделить особое внимание – от его конфигурации и габаритов зависит удобство работы с пробником. Рассмотрим два варианта корпусов. В первом варианте используется крышка реле, во втором – корпус неизвестного гаджета.
В корпусах выполняются отверстия для вывода провода со щупом XP2, устанавливаются светодиоды, (только для первого варианта) и крепятся щупы XP1.
Плата.
Размеры корпуса определяют геометрию платы. Монтаж может быть навесным, но его не трудно сделать и на печатной плате. Все радиокомпоненты (кроме светодиодов в первом варианте) монтируются на плате, которая крепится внутри корпуса.
После установки платы в корпус и подпайки проводников к щупам XP1и XP2 пробники – индикаторы готовы к работе. В налаживании устройство не нуждается.
Время заряда конденсатора пробника при напряжении в сети в пределах 220-24В составляет 3-25сек. Время разряда конденсатора при коротком замыкании щупов пробника не менее 2 мин.
Такой пробник позволит проверить , двигателях, проверит выпрямительные диоды, а также многое другое. У пробника нет не переключателя режима работы, ни выключателя питания. У него есть наличие двух светодиодов, один красный, другой жёлтый, а также неоновая лампа. Когда щупы замкнуты, потребление тока составляет 100 мА, когда разомкнуты – потребление не происходит вообще. Питается он от батареи «Крона», напряжение которой составляет 9 вольт. Даже если напряжение питания снизиться до 4 в, работоспособность устройства сохраниться.
Если вы позваниваете сопротивление цепи в пределах от 0 до 150 ом, вы увидите, как загорится зелёный светодиод
. Если сопротивление цепи в пределах от 150 ОМ до 50 кОм – будет гореть только жёлтый светодиод
. Когда подастся напряжение 220 – 380 В, загорится неоновая лампа и светодиоды начнут слегка мерцать.
Сделан пробник из трёх транзисторов. В начальном состоянии все транзисторы будут закрыты, потому как щупы пробника разомкнуты. Как только вы замыкаете щупы напряжения, положительная полярность через диод VD1 и резистор R5 начинает поступать через затворы полевого транзистора V1, который откроется и соединится с минусовым проводом источника, пройдя через база-эмиттер транзистора V3. При этом вспыхнет светодиод VD2. Откроется транзистор V3 и загорится светодиод V4.
Светодиод V2 погаснет, если вы подключите щупы сопротивления в пределах 150 Ом – 50 кОм. Как только мы подадим сетевое напряжение на щупы, вспыхнет неоновая лампочка HL1. Выпрямитель сетевого напряжения собран на диоде VD1. Как только напряжение на стабилитроне VD3 достигнет 12 воль, откроется транзистор V2, который запрёт транзистор V1. Светодиоды при этом будут слегка мерцать.
Транзисторы V2, V3 меняем на 13003A от обычной энергосберегающей лампы. Берём стабилитрон Д814Д, КС515А либо любой другой с напряжением 12-18 в. Малогабаритные резисторы 0,125 вт. Неоновую лампу берём от индикатора отвёртки. Светодиоды АЛ307 либо похожие, жёлтого и красного свечения. Выпрямительный диод с током не менее 0,3 А и обратное напряжение 600 вольт.
Если монтаж совершён правильно, пробник начнёт работать сразу же после того, как будет подано питание. Диапазон 0-150 Ом при наладке вполне можно сместить путём подбора резистора R2.
Пробник надо разместить в корпусе из специального изоляционного материала. Допустим, можно использовать корпус от зарядного телефонного устройства. Спереди выводим щуп-штырь, где надеваем отрезок из ПХВ трубки, а вот с противоположной стороны корпуса провод из хорошей изоляции с крокодилом или штырём.
По специальности я занимаюсь электроприводами, а также схемами управления автоматических линий и т.п. Полагаю, что в девяти из десяти случаев этот пробник заменяет обычный тестер. Пробник позволяет оценить величину и знак ("+","-","~") напряжения в нескольких пределах: до 36 В, >36 В, >110 В, >220 В, 380 В, а также прозванивать электрические цепи, такие как контакты реле, пускателей, их катушки, лампы накаливания, р-n переходы, светодиоды и т.д., т.е. почти все, с чем сталкивается электрик в процессе своей работы (за исключением измерения тока).
На схеме переключатели SA1 и SA2 показаны в ненажатом состоянии, т.е. в положении вольтметра. О величине напряжения можно судить по количеству горящих светодиодов в линейке VD3...VD6, VD1 и VD2 показывают полярность. Резистор R2 необходимо выполнить из двух-трех одинаковых резисторов, включенных последовательно, с общим сопротивлением 27...30 кОм. Нажатый переключатель SA2 превращает пробник в классическую прозвонку, т.е. батарейка плюс лампочка. Если нажать оба переключателя SA1 и SA2, то можно проверять цепи в двух диапазонах сопротивлений: - первый диапазон - от 1 МОм и выше до ~1,5 кОм (горит VD15); - второй диапазон - от 1 кОм до 0 (горят VD15 и VD16).
Многие из моих друзей, повторивших эту конструкцию, оценили ее достоинства. Варианты размеров корпуса зависят от примененных деталей и колеблются от коробки из-под домино до габаритов около двух спичечных коробков. В моем варианте корпус был изготовлен из одностороннего фольгированного стеклотекстолита. Там, где линия стыка выходит наружу, фольгу надо удалить на толщину материала -1,5 мм, изнутри швы пропаять. По углам приклеены сухарики с резьбой М3 для крепления верхней крышки, в которой просверлены отверстия под восемь светодиодов и одну лампу. Лампу надо закрыть прозрачным колпачком. По степени накала лампы можно оценить малые сопротивления (до нескольких Ом). Печатную плату можно изготовить либо травлением, либо при помощи ножа. Держатель для лампы HL1 можно изготовить, намотав 2,5 витка медного провода диаметром 1 мм прямо по резьбе лампы.
Переключатели лучше поставить на разные стороны платы. Будет меньше ошибок при пользовании в первое время. Чаще всего ошибка заключается в том, что, не убедившись в отсутствии напряжения в какой-либо цепи, пользователь нажимает переключатели для прозвонки. При этом перегорает лампа HL1, выполняя роль предохранителя. Таким образом, при работе на неотключенных цепях надо быть аккуратным и внимательным, что и требуют правила по технике безопасности. Это хорошо известно тем электрикам, которые измеряют напряжение авометром, включенным в режим измерения R или I. В нашем случае во избежание такой ошибки будет достаточно сменить лампу HL1, которую необходимо держать в запасе.
В качестве толкателей кнопок переключателей можно использовать негодные светодиоды, слегка их обточив.
Переключатели крепятся скобами из медного провода диаметром 1 мм. Выводы светодиодов укорачивать не надо, их длину лишь надо уточнить, чтобы из верхней крышки выступали линзы светодиодов на 1...1.5 мм.
Чертеж печатной платы не приводится, так как она изготавливалась в одном экземпляре, и при повторении пробника расположение светодиодов менялось в зависимости от вкусов исполнителя. Расположение элементов на передней панели и в корпусе показано на рис. 3. Ста- билитроны можно применить малогабаритные импортного производства. Батарейки (тип "316") служат год и более. Пробник можно дополнить индикатором "фазы", что очень полезно при ремонте освещения.
Основа пробника - дешевый микроконтроллер PIC12F675, содержащий 10-разрядный АЦП и компаратор. Микросхемы DD2…DD4 - регистры сдвига, на них и на светодиодных индикаторах с общим анодом собрана индикация. Регистры применены для экономии ног микроконтроллера (для индикации используются всего две ножки), а за одно - и для применения статического режима индикации. DA2 - стабилизатор напряжения 3.3 В с малым перепадом между входом и выходом, является также и источником опорного напряжения для АЦП. Элементы VT2 и R9 - усилитель для динамика. Цепочка VD1, R1…R3 - делитель канала измерения напряжения, который подключен к входу микроконтроллера AN0.
Принцип измерения сопротивления - классический, в составе пробника имеется источник стабильного тока, ток которого пропускается через испытываемую цепь, на которой измеряется падение напряжения встроенным в микроконтроллер АЦП через вход AN1. Это напряжение будет прямо пропорционально измеряемому сопротивлению. VD2, R2, R4 служат для защиты входа микроконтроллера при подаче высокого напряжения. Узел генератора стабильного тока собран по классической схеме на элементах R5…R7, VD3…VD5, VT1, C1, DA1. Но имеет некоторые особенности. Так как генератор тока должен выдерживать переменное напряжение до 500 В, и максимальная амплитуда полуволн может достигать ±350B, применен высоковольтный транзистор, используемый в строчных развертках. На отрицательных полуволнах входного сигнала генератор тока просто стабилизирует ток, так как входное напряжение фактически складывается с напряжением питания генератора тока. Пиковая мощность, выделяющаяся на VT1, при токе стабилизации около 6 мА составляет порядка 2 Вт. Положительные полуволны входного напряжения отрезаются диодом VD3. R5 и VD5 - источник опорного напряжения генератора тока. VD4 предохраняет выход DC-DC преобразователя от высокого входного напряжения. Для получения необходимой полярности, питать генератор тока пришлось от отдельного источника напряжения - преобразователя постоянного напряжения (5 В) в постоянное (9 В). Такие преобразователи используются в сетевых картах, имеющих коаксиальный 50-омный выход (BNC).
Программа для микроконтроллера написана на языке программирования Си (исходник с подробными комментариями и прошивка , 4kb). Большую часть времени микроконтроллер находится в ожидании прерывания от таймера. Примерно 2 раза в секунду, проверяется входное напряжение, определяется режим работы, вычисляется величина и обновляется индикация. Если входное напряжение на AN0 менее 10 В, режим работы - измерение сопротивления, если более - измеряем напряжение. Для упрощения входных цепей было решено отказаться от выпрямителя, а измерять переменное напряжение, путем выборки во время действия положительной полуволны входного сигнала. Для этого по входу AN1 с помощью компаратора микроконтроллер определяет начало положительной полуволны сигнала, затем отсчитывает 3 мс, и производит измерение. Измерения производятся не в пике полуволны, потому что, как показывает опыт, возможные искажения измеряемого сигнала, которые, как правило, проявляются в виде искажения формы именно вершины синусоиды, что приводит к более значительным погрешностям измерения.
Измерение падения напряжения в режиме измерения сопротивления происходит по входу AN1. После этого величины из АЦП масштабируются, переводятся в символьный вид, в них гасятся незначащие нули, (или выводится знак "обр", когда щупы просто разомкнуты) и выводятся на индикатор. Также в режиме измерения сопротивления подсвечивается верхний сегмент самого младшего разряда индикатора HL1/2. На выход GP2, микроконтроллер выводит в последовательном виде семисегментное изображение цифр и символов, тактируя каждый бит положительным перепадом на выходе GP4.
Настройка сводится к установке правильных показаний сопротивления резистором R7, и напряжения резистором R3. Потребляемый пробником ток - около 100 мА, и основным потребителем является индикатор.
Печатная плата, ввиду простоты, не разрабатывалась. В качестве корпуса пробника был использован корпус от старого сотового телефона Motorola. Все крупные компоненты зафиксированы термоклеем из клеевого пистолета. В качестве элемента питания используется штатный аккумулятор от этого же телефона. Но возможно использовать и 4 отдельных NiCd или NiMH аккумуляторов. При настройке и эксплуатации следует помнить, что пробник не имеет гальванической развязки с сетью, и его цепи могут находиться под напряжением опасным для жизни. Также при изготовлении корпуса следует предусмотреть отсутствие снаружи металлических деталей, имеющих электрический контакт с компонентами пробника.
Данный пробник может использоваться для того, чтобы быстро определить емкость конденсаторов в ПФ, НФ, проверить их стабильность при изменениях температуры, найти обрыв проводов, трассировку проводов на печатных платах, а также для поиска проводов под напряжением не касаясь их. Схема использует всего три транзистора и пару других радиодеталей. Простота позволяет собрать её всего за час.
Схема пробника для электрика
Список компонентов детектора
- C1 подстроечный конденсатор 30пф
- C2 1nF
- D1 1N4148
- LED1 3 мм
- Q1 BC559C
- Q2 BC559C
- Q3 BC549C
- R1 1M
- R2 2M
- R3 5M
- R4 2м
- R5 1M5
- R6 33k
- R7 33k
- R8 270R
- SG1 пьезоэлектрический динамик
Когда проверяемый конденсатор коснётся датчика, схема подает звуковой сигнал на частоте, которая варьируется в зависимости от емкости. Если пользователь имеет достаточно влажную кожу, просто удерживая один вывод конденсатора при проверке, при касании другого к зонду, это все, что нужно для срабатывания звука.
Когда пробник правильно настроен он потребляет только 10 мкA - то есть выключателя питания требуется. Конструкция оптимизирована для конденсаторов меньше, чем 0,1 мкФ. Большие конденсаторы дают слишком низкие частоты. Все устройство питается от двух литиевых элементов CR2032, которые вписываются в коробочку от TicTac. Использование выключателя питания является ненужным, так как схема почти не потребляет энергии, когда не используются.
Этот пробник электрика станет вашим незаменимым помощником и имеет множество применений, таких как:
- Быстро проверить конденсаторы.
- Легко обнаружить маленькие отклонения ёмкости ТКЕ, когда конденсатор нагревается или охлаждается.
- Кабелеискатель - в различных точках кабеля под напряжением звук меняется во время прослушивания из-за изменения емкости.
- Определить работоспособность варакторных диодов. Они пищат на гораздо более низкой тональности, чем обычные.
- А если сделать небольшие плоские пластины электрода, то напряженность линий проводки может быть обнаружена за счёт электрического поля. Следуйте по проводке в стенах и потолков и определите их местоположение не касаясь их. Cигнал модулируется напряжением переменного тока, вызывая вибрирующий звук с 100 Гц.
Сам зонд выполнен из проволоки 1 мм. Второй контакт из земли образуется с помощью винта. Конденсатор C1 регулирует ёмкость для установки свечения LED и звучания пьезодинамика.
