Цифровой индикатор тока и напряжения – Цифровое устройство защиты с индикацией напряжения и тока — защита от короткого замыкания (электронные предохранители) — Источники питания

Содержание

Цифровые индикаторы напряжения и тока

Цифровые индикаторы МТ22 выполнены в компактном корпусе для установки в отверстие 22 мм, применяются для отображения действующих значений напряжения и тока. Используются в качестве альтернативы светосигнальным лампам 22 мм при контроле питания и нагрузки в шкафах автоматики или распределительных шкафах. 

Преимущества: 

  • Широкий диапазон напряжения питания 20…500 В АС.
  • Монтаж в отверстие 22 мм.
  • 5 цветов индикации.
  • Размер символа 11 мм.
  • Трансформатор тока до 100 А в комплекте
  • Срок службы 30 000 часов. 

Индикаторы не являются средствами измерения и не подлежат периодической поверке.

Модификации индикаторов напряжения

MT22-VM1

Белый

20-500

MT22-VM3

Зеленый

20-500

MT22-VM4

Красный

20-500

MT22-VM5

Желтый

20-500

MT22-VM6

Синий

20-500

Модификации индикаторов напряжения и тока 

MT22-VAM3

Зеленый

50-500

0-100

MT22-VAM4

Красный

50-500

0-100

MT22-VAM5

Желтый

50-500

0-100

www.owen.ru

схема. Индикатор напряжения цифровой :: SYL.ru

Вы, наверное, не раз видели индикатор напряжения в форме ручки. Его удобно носить в нагрудном кармане рубашки или спецовки. Некоторые современные модели таких индикаторов могут обнаружить напряжение даже без металлического контакта с токоведущим проводником. Этому виду электрозащитных средств и посвящена наша статья.

Терминология

В многочисленных статьях, размещенных в Сети, можно встретить термины «указатель напряжения», «указатель низкого напряжения», «индикатор напряжения». При этом зачастую никакого разграничения между областями их использования не приводится, а иногда они даже отождествляются. Попробуем разобраться в этом вопросе.

Многочисленные правила применения электрозащитных средств, которые постоянно изменяются и переиздаются, всегда оперируют термином «указатель напряжения». При этом все подобные приборы разделяются на двухполюсные, состоящие из двух корпусов, соединенных гибким изолированным проводником; и однополюсные, содержащие один корпус. Первые работают на активном токе, протекающем через оба корпуса, а вторые – на емкостном, протекающем через тело пользователя.

Широко используемый в обиходе термин «индикатор напряжения» относится именно ко второму типу указателей. Их ранние модели выпускались в виде отвертки с индикатором-лампочкой в рукоятке. Современные устройства больше похожи на строительный маркер (правда, с металлической контактной частью на конце).

Несколько слов об окружающих нас емкостях

Как работает емкостный индикатор напряжения? Чтобы понять это, давайте вернемся на мгновение к электрической теории цепей и вспомним, как функционирует конденсатор. Он имеет два проводника, или пластины, разделенные диэлектриком. Многие думают, что конденсаторы – это отдельные элементы электронных схем, но в действительности мир заполнен конденсаторами, присутствия которых мы обычно просто не замечаем. Вот пример. Предположим, что вы стоите на ковре, покрывающем бетонный пол прямо под горящим светильником с напряжением 220 В. Хотя вы этого и не ощущаете, но ваше тело проводит очень небольшой (порядка микроампера) переменный ток, так как оно является частью цепи, состоящей из двух последовательно включенных конденсаторов. Двумя пластинами первого конденсатора являются нить накала в электролампочке и ваше тело. Диэлектриком – воздух (и, возможно, ваша шляпа) между ними. Пластинами второго конденсатора являются ваше тело и бетонный пол (он достаточно хороший проводник).

Диэлектрик второго конденсатора – это ковер плюс ваши ботинки и носки. Поскольку бетонный пол хорошо заземлен, как и нулевой провод питающей сети, к цепи из двух этих последовательных конденсаторов приложено напряжение в 220 В.

А где же здесь индикатор напряжения?

Понимание того, как напряжение сети делится между двумя последовательными конденсаторами, имеет решающее значение для выяснения, как работает емкостной индикатор.

Вернемся к теории электрических цепей. В последовательной цепи напряжение будет распределяться по величине сопротивления (закон Ома). У конденсатора, чем меньше его емкость, тем больше так называемое емкостное сопротивление переменному току. Таким образом, когда два конденсатора соединены последовательно, наибольшая доля приложенного к ним напряжения будет падать на меньшем приборе.

В приведенном выше примере только несколько вольт находится между ногами и полом (на большой емкости), а остальная часть из 220 В приложена между вашей головой и нитью накала лампочки (к меньшей емкости). Теперь, если вы держите большой палец на контактной площадке на торце рукоятки емкостного индикатора и прикасаетесь им к оголенному участку провода, питающего светильник, то вместо малой емкости в цепь протекания емкостного тока оказывается включенной чувствительная к малым токам схема индикатора напряжения. Ток этот, конечно, возрастает, но высокоомный резистор внутри индикатора ограничивает его до неопасной величины. В результате протекания тока в индикаторе светится неоновая лампа или светодиод либо звучит зуммер.

Традиционный емкостный индикатор

Индикаторы напряжения сети в виде отвертки, показывающие, на какой контактный штырек электророзетки выведена фаза, а на какой – нуль, появились еще в 60-х годах прошлого века. Их электросхема включает последовательно соединенные металлическое щуп-жало, высокоомный резистор в диапазоне сопротивлений от 0,47 до 1 МОм с малой собственной емкостью между его выводами (например, типа МЛТ-1,0, ВС-0,5, МЛТ-2,0), неоновую лампочку и контактную площадку на торце рукоятки. При касании жалом отвертки «фазного» проводника и замыкании цепи емкостного тока через контактную площадку и тело пользователя неоновая лампочка светится, что является признаком напряжения в рабочем диапазоне индикатора от 90 до 380 В (иногда – от 70 до 1000 В) при частоте тока 50 Гц.

Почему именно неоновая лампочка?

Можно ли ее заменить на другой индикатор? Долгое время считалось, что нет. Действительно, при емкости человеческого тела порядка сотен пФ и напряжении U = 220 В максимальный емкостной ток частотой f = 50 Гц через него на «землю» составляет U/(1/ωC) = U2πfC = 220 х 6,28 х 50 х n100 пФ = n7 мкА. А чтобы засветился светодиод, через него должен пройти ток порядка миллиампера. Тем не менее, были найдены особые схемные решения, позволившие создать индикатор напряжения на светодиодах, пьезокерамических зуммерах и других элементах индикации.

От неоновой лампочки к светодиоду

Решение состояло в изменении самого режима свечения с непрерывного на импульсный. Если попробовать оценить мощность, потребляемую неоновой лампой, то при напряжении 100 В и емкостном токе 20 мкА она составит 100 х 20 мкА = 2 мВт. Если подводить такую мощность к светодиоду в течение интервала времени, например, 10 мс, а не целую секунду, то он на этом интервале вполне хорошо засветится. Ведь при напряжении 100 В ток через него составит 0,002 Вт х 100/100 В = 0,002 А = 2 мА.

Если обеспечить накопление энергии в некоторой схеме (например, в релаксационном генераторе) в течение долей секунды, а затем – резкий ее сброс на светодиод за 10 мс, то последний будет периодически ярко вспыхивать. Получится светодиодный индикатор напряжения без встроенной батарейки.

Каким путем пошли в Китае?

Китайские разработчики решили, что раз светодиоду для непрерывного свечения требуется постоянный ток порядка нескольких миллиампер, то нужно встроить в индикатор пальчиковую батарейку (или две). При этом ток через светодиод открывает простейший транзисторный ключ, управляемый емкостным током через тело пользователя.

Упростилась ли схема? В общем-то, да, но она стала чрезвычайно чувствительной к разного рода наводкам. Поэтому надежность показаний таких индикаторов под вопросом.

Индикатор напряжения цифровой

Свечение неоновой лампочки или светодиода, конечно, надежный способ индикации наличия напряжения, но уж слишком малоинформативный, если цепь имеет несколько уровней напряжения. В этом случае на помощь приходит бурно развившаяся в последние десятилетия измерительная электроника.

Самым простым способом придать индикатору большую информативность является введение в его схему нескольких компараторов напряжения, которые срабатывают при разных его уровнях. Выход каждого из компараторов управляет своим элементом индикации на корпусе прибора.

Настоящий же индикатор напряжения цифровой получается, если измеряемое напряжение оцифровывается на встроенном АЦП, а затем через специальную схему подается на семисегментные элементы индикации, способные отобразить цифры от 0 до 9, или на малогабаритный матричный цифровой индикатор. По такой схеме строятся дорогостоящие профессиональные индикаторы напряжения.

www.syl.ru

ЛАБОРАТОРНЫЙ БП С ИНДИКАЦИЕЙ НА МИКРОКОНТРОЛЛЕРЕ

   Представляю для вашего внимания проверенную схему хорошего лабораторного источника питания, опубликованного в журнале «Радио» №3, с максимальным напряжением 40 В и током до 10 А. Блок питания оснащён цифровым блоком индикации, с микроконтроллерным управлением. Схема БП показана на рисунке:

   Описание работы устройства. Оптопара поддерживает падение напряжения на линейном стабилизаторе примерно 1,5 В. Если падение напряжения на микросхеме увеличивается (например, вследствие увеличения входного напряжения), светодиод оптопары и, соответственно, фототранзистор открываются. ШИ-контроллер выключается, закрывая коммутирующий транзистор. Напряжение на входе линейного стабилизатора уменьшится.

   Для повышения стабильности резистор R3 размещают как можно ближе к микросхеме стабилизатора DA1. Дроссели L1, L2 — отрезки ферритовых трубок, надетых на выводы затворов полевых транзисторов VT1, VT3. Длина этих трубок равна примерно половине длины вывода. Дроссель L3 наматывают на двух сложенных вместе кольцевых магнитопроводах К36х25х7,5 из пермаллоя МП 140. Его обмотка содержит 45 витков, которые намотаны в два провода ПЭВ-2 диаметром 1 мм, уложенных равномерно по периметру магнитопровода. Транзистор IRF9540 допустимо заменить на IRF4905, а транзистор IRF1010N — на BUZ11, IRF540.

   Если потребуется блок питания с выходным током, превышающим 7,5 А, необходимо добавить еще один стабилизатор DA5 параллельно DA1. Тогда максимальный ток нагрузки достигнет 15 А. В этом случае дроссель L3 наматывают жгутом, состоящим из четырех проводов ПЭВ-2 диаметром 1 мм, и увеличивают примерно в два раза емкость конденсаторов С1—СЗ. Резисторы R18, R19 подбирают по одинаковой степени нагрева микросхем DA1, DA5. ШИ-контроллер следует заменить другим, допускающим работу на более высокой частоте, например, КР1156ЕУ2.

Модуль цифрового измерения напряжения и тока лабораторного БП

   Основа устройства — микроконтроллер PICI6F873. На микросхеме DA2 собран стабилизатор напряжения, которое используется и как образцовое для встроенного АЦП микроконтроллера DDI. Линии порта RA5 и RA4 запрограммированы как входы АЦП для измерения напряжения и тока соответственно, a RA3 — для управления полевым транзистором. Датчиком тока служит резистор R2, а датчиком напряжения — резистивный делитель R7 R8. Сигнал датчика тока усиливает ОУ DAI. 1. а ОУ DA1.2 использован как буферный усилитель.

   Технические характеристики:
 

  •  Измерение напряжения, В — 0..50.
  •  Измерение тока, А — 0.05..9,99.
  •  Пороги срабатывания защиты:
  • — по току. А — от 0,05 до 9.99.
  • — по напряжению. В — от 0,1 до 50.
  •  Напряжение питания, В — 9…40.
  •  Максимальный потребляемый ток, мА — 50. 

   Работа цифрового измерения напряжения и тока: при нажатии на кнопку SB3 «Авто в режиме установки выполняется выход на рабочий режим, а в рабочем режиме — автоматическая установка защиты. В последнем случае значения тока и напряжения, при которых срабатывает защита, автоматически устанавливаются больше текущих значений напряжения и потребляемого тока на две единицы младшего разряда. Подробнее о работе модуля читайте на форуме.

   Светодиодные семиэлементные индикаторы могут быть любые с общим катодом, кнопки — малогабаритные с самовозвратом, например DTST-6, постоянные резисторы — МЛТ, С2-22. Резистор R2 изготовлен из отрезка высокоомного провода, в авторском варианте использован резистор от вышедшего из строя мультиметра М-830. Полевой транзистор — мощный переключательный с n-каналом, желательно с буквой L в первой части названия, так как для его открывания достаточно напряжения 4-5 В. При токах нагрузки более 5 А сопротивление открытого канала должно быть не более 0,01 Ом. Необходимо обратить внимание на то, чтобы максимально допустимый ток стока был больше тока нагрузки.

   Налаживание блока индикации начинают с установки подстроенным резистором R4 выходного напряжения (5,12 В) стабилизатора на микросхеме DA2. при этом предварительно микроконтроллер удаляют. Затем его устанавливают и подают на вход напряжение 10…15 В. Измеряя это напряжение цифровым вольтметром, сравнивают его показания с показаниями индикатора устройства и при небольших отличиях добиваются их совпадения резистором R4. При этом следует учесть, что напряжение питания микроконтроллера не должно превышать 5,5 В. В случае необходимости подбирают резистор R7.

   Для налаживания измерителя тока к выходу устройства подключают нагрузку с последовательно включенным амперметром. При токе 100мА сравнивают показания и добиваются их совпадения подбором резистора R5. Затем проверяют точность показаний при токе в несколько ампер. Плата и прошивка индикатора — в архиве.

   После срабатывания защиты устраняют причину, ее вызвавшую. Возвращают устройство в исходное состояние, отключив и включив источник или включив режим «Установка», а затем нажимая на кнопку SB3 «Авто».

   Необходимо отметить, что устройство реагирует на нажатие кнопок после их отпускания. Если присутствует дребезг контактов, то параллельно кнопкам следует установить конденсаторы емкостью 0.047…0,22 мкФ. Питать устройство желательно от отдельного источника. Конструкцию собрал и испытал: Romick_Калуга.

   Форум по блокам питания

   Схемы блоков питания

 

elwo.ru

Зарядное устройство с цифровой индикацией тока и напряжения. — 16 Декабря 2015 — Блог

Зарядное устройство с цифровой индикацией тока и напряжения.

 

Автор:  Кравцов В.Н.

Источник: kravitnik.narod.ru

 

 Приведенная ниже схема зарядного устройства содержит встроенный цифровой блок индикации зарядного тока и напряжения на аккумуляторе.  Устройство может служить полнофункциональным лабораторным источником питания для ремонта различной техники и макетирования различных конструкций при их разработке.  В основе схемы — ключевой стабилизатор тока и напряжения на широко распространённой специализированной микросхеме TL494.  Схема дополнена блоком цифровой индикации тока и напряжения  и нормирующим усилителем напряжения токо-измерительного шунта R25, R21.
На R24 необходимо подобрать такой коэффициент усиления, при котором выходное напряжение усилителя численно будет равно протекающему через шунт току — при токе через шунт 6,00 А напряжение выхода должно составлять 0,600 В. Подстроечным резистором R22 устанавливают точное значение коэффициента усиления.

 

Блок цифровой индикации требует настройки с применением внешнего цифрового мультиметра. Путём подбора резисторов R4 (R4.1+R4.2)  и R7 добиваются уровня напряжения на выводе 36 микросхемы DA3 равным 1,000 В.  Подбором резисторов R27  и  R26 добиваются  значения коэффициента деления, равным 10.00, чтобы при выходном напряжении , например 15,00 В, в точке соединения резисторов напряжение было равно 1,500 В .  Для облегчения настройки  резисторы R7  и R26  можно заменить проволочными многооборотными подстроечными резисторами, но это потребует изменения конфигурации печатной платы.  При точной настройке всех прецизионных элементов блок цифровой индикации может отображать выходное напряжение в пределах 0 … 19,99 В  и ток  от 0 до 19,00А.  Подбором резистора R5 добиваются установки требуемого верхнего предела выходного тока.  Переменный резистор R6 может иметь любой номинал от 100 Ом до 100К, но соответственно его номиналу потребуется подобрать R5.  Подобрав сопротивление резистора R19, можно повысить максимальное выходное напряжение до 19,99 В ( это важно для лабораторного блока питания),  а совсем удалив резистор R15 — снизить нижний порог выходного напряжения до 2,5 В.  Переменный резистор R18  тоже может иметь любой номинал, но соответственно его сопротивлению потребуется подобрать резистор  R19.  Особое внимание следует уделить изготовлению дросселя   L1,   т.к. от его характеристик зависит КПД устройства. Так как в процессе работы происходит намагничивание магнитопровода постоянным током — из-за насыщения индуктивность его сильно зависит от протекающего тока. С целью уменьшения влияния подмагничивания на индуктивность, предпочтительней использовать альсиферовые магнитопроводы с малой магнитной проницаемостью, насыщение которых происходит при значительно больших магнитных полях, чем у ферритов. Если используется Ш- образный или П — образный магнитопровод, в местах сопряжения половинок необходимо установить текстолитовую прокладку толщиной около 1 мм. Можно использовать магнитопроводы от импульсных трансформаторов блоков питания телевизоров или строчных трансформаторов. Очень хорошо подходят броневые сердечники больших типоразмеров и стержневые сердечники с боковыми щёчками. С худшим результатом можно использовать кольцевые ферритовые или альсиферовые магнитопроводы диаметром не менее 40 мм. и толщиной 10 мм. — если кольцо удастся разрезать и соединить половинки с фиксированным зазором — это улучшит технические характеристики. Обмотку наматывают до полного заполнения окна магнитопровода проводом ПЭВ-2 1,5 мм или в два провода ПЭВ-2 1,0 мм ..  Силовой диодный мост, ключевой выходной транзистор и диод VD3 следует через слюдяные прокладки укрепить на общем радиаторе площадью не менее 200 … 300 см2.  Для увеличения КПД устройства при полностью настроенном зарядном устройстве подключают нагрузку,  устанавливают максимальный рабочий ток, а в разрыв цепи эмиттера ключевого транзистора включают амперметр. Подбором резистора R9 и конденсатора  С6  изменяют частоту генерации микросхемы DA2  до получения минимального тока. 
Ниже приведена печатная плата устройства:

 

 

Для скачивания более качественной копии печатной платы  в натуральную величину кликните на рисунок.   Силовой трансформатор, большие электролитические конденсаторы, переменные резисторы , шунт, схема питания на VD1, C1, DA1, силовые диоды и выходной транзистор являются внешними навесными элементами, не размещаемыми на печатной плате.

 

 

radiolubitel.moy.su

90 фото простых и надежных индиакторов

При проведении даже самых элементарных работ с электричеством, важно соблюдать меры безопасности. Даже имея большой опыт работы в данном направлении не стоит рисковать, так как это опасно для жизни. Для того чтобы проверить наличие электрического тока, необходимо всегда в хозяйстве иметь индикатор напряжения. Основным достоинством этого прибора служит простота использования и моментальное определение наличия тока в сети.

Если рассмотреть фото индикатора напряжения, то видно что этот инструмент отвертка, со встроенным индикатором.

Производители предлагают много различных видов индикаторов, но каждый имеет свой принцип действия. Перед использованием необходимо разобраться с правилами, и не допускать ошибок.


Краткое содержимое статьи:

Виды индикаторов

Отвертка

Самая простая и распространенная это пассивная отвертка индикатор. С ее помощью можно узнать есть или нет напряжение в цепи. Основным достоинством данного вида отвертки является то, что индикатор показывает наличие либо отсутствие напряжения после прикосновения к контакту.

На рукоятке расположен контакт, который необходимо зажимать, когда подносим к проводнику. Результат наличия тока показывает неоновая лампа, встроенная в рукоять.

Электрики редко используют этот вид индикатора напряжения сети из-за низкой функциональности. Такой вид индикаторов больше подходит для домашнего пользования.

Активная отвертка

Более усовершенствованной моделью индикаторов является активная отвертка. Этот вид отверток определяет наличие напряжения в сети, а также ее целостность. В корпусе находится схема работающая от батарейки и светодиод.

Главной особенностью этого индикатора является возможность контактного и бесконтактного применения, и подходит для профессионального использования.

Контролька

Самым популярным пробником среди электриков является индикатор напряжения сделанный своими руками — контролька. Это конструкция в виде лампочки вставленной в патрон и провода, края которого являются щупами.

Контролька удобна тем, что показывает наличие напряжения и нормальная ли мощность сети. Главное достоинство этого индикатора, это возможность проверки трехфазных цепей.

Мультиметр

Еще одним типом индикаторов напряжения является мультиметр. Это универсальное устройство измеряющее силу тока, напряжение, частоту, емкость и т.д. Мультиметр измеряет с точностью до тысячных единиц.


Универсальный пробник

Для профессионального пользования электрики зачастую выбирают универсальный пробник. Этот прибор наиболее многофункциональный чем остальные. Благодаря возможности определять фазы, плюсы и минусы, прозванивать и т.д. Этот индикатор считается одним из основных инструментов электрика.

Бесконтактный индикатор напряжения

Также одним из наиболее безопасным считается бесконтактный индикатор напряжения. Данный вид индикаторов оснащен тремя режимами работы.Это бесконтактное использование при высокой и низкой чувствительности и световое оповещение. Эти три режима изменяются в зависимости от выполняемых задач:

  • Световое оповещение — сигнал подается свечением лампочки.Определяет наличие тока только при контакте.
  • Бесконтактное оповещение при низкой чувствительности — прибор выявляет наличие тока на небольшом расстоянии.

Бесконтактное оповещение при высокой чувствительности — выявляет наличие тока на большом расстоянии. Этот режим позволяет измерять напряжение в проводах заштукатуренных в стене, а также выявлять их маршрут.

Эта отвертка упрощенный мультиметр. Это отличный прибор имеющий много функций и очень легкий в использовании. С его помощью можно проверить целостность цепи, определить напряжение на расстоянии, а также имеется световая и звуковая индикация.

Для получения большей информации об электрической цепи используют цифровой индикатор напряжения. Этот указатель на дисплее дает более детальную информацию показывая цифровое значение напряжения в сети. С его помощью можно контролировать напряжение, задав максимальные и минимальные показатели. Этот прибор устанавливают для защиты от перепадов напряжения.

Выбирая индикатор важно знать все плюсы и минусы. Рекомендуется с особой осторожностью выполнять работы связанные с электричеством, и проверять наличие электроэнергии в сети только используя индикаторы.

Фото индикатора напряжения

Инструменты из раздела:

zdesinstrument.ru

Индикатор наличия тока | Мастер-класс своими руками

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

Схема индикатора тока


Схема очень простая. Резистор со звездочкой подбирается в зависимости от контролируемого тока, он может быть от 0,4 до 10 Ом. Для зарядки литии ионного аккумулятора я брал 4,7 Ом. Через этот резистор протекает ток (если протекает), по закону Ома на нем выделяется напряжение, которое открывает транзистор. В результате загорается светодиод, индицирующий идущую зарядку. Как только аккумулятор зарядиться, внутренний контроллер отключит батарею, ток в цепи пропадет. Транзистор закроется и светодиод погаснет, тем самым давая понять, что зарядка завершена.
Диод VD1 ограничивает напряжение до 0,6 В. Можно взять любой, на ток от 1 А. Опять же, все зависит от вашей нагрузки. Но нельзя брать диод Шоттки, так как у него слишком маленькое падение – транзистор попросту может не открыться от 0,4 В. Через такую схему можно даже заряжать автомобильные аккумуляторы, главное диод выбрать с током выше, тока желаемой зарядки.

В данном примере светодиод включается во время прохождения тока, а если нужно показывать, когда нет тока? На этот случай есть схема с обратной логикой работы.

Все тоже самое, только добавляется инвертирующий ключ на одном транзисторе такой же марки. Кстати транзистор любой этой же структуры. Подойдет отечественный аналоги – КТ315, КТ3102.
Параллельно резистору со светодиодом можно включить зуммер, и когда при контроле, скажем лампочки, тока не будет – раздастся звуковой сигнал. Что будет очень удобны, и не придаться выводить светодиод не панель управления.
В общем, задумок может быть много, где использовать данный индикатор.

sdelaysam-svoimirukami.ru

Цифровое устройство защиты с индикацией напряжения и тока

Дата публикации: .

Предлагаемый прибор необходим при налаживании устройств, особенно с помощью лабораторных блоков питания. Прибор защищает налаживаемое устройство от перегрузки по току и от превышения напряжения питания. Он также обеспечивает удобную цифровую индикацию тока и напряжения, установку пределов срабатывания защиты и их сохранение в энергонезависимой памяти.

Предлагаемое устройство предназначено для использования с блоком питания. Оно обеспечивает цифровую индикацию напряжения и тока, потребляемого нагрузкой, раздельное включение и отключение защиты по току и напряжению, установку пределов срабатывания защиты. Результат измерений отображается двумя четырехразрядными индикаторами HG1 и HG2. На время отключения
прибора установки защиты сохраняются в энергонезависимой памяти. Прибор разработан на основе микроконтроллера PIC16F873, имеющего 10-разрядный АЦП.

Основные технические характеристики

Пределы измерения напряжения, В …0…50
Пределы измерения тока, А …0…9.99

Пороги срабатывания защиты:
по току, А …от 0,01 до 9,99 с шагом 0,01
по напряжению, В …от 0,1 до 50 с шагом 0,1

Время срабатывания защиты:
среднее  при  одной включенной защите, мс …0,075 среднее,
при   двух включенных защитах, мс …0,15
максимальное, мс …1

Напряжение питания прибора, В …9…40
Максимальный   потребляемый ток, мА …50


Алгоритмы измерения тока и напряжения одинаковы и выполняются поочередно. После инициализации регистров микроконтроллера из памяти выбираются ранее установленные значения защиты по току и напряжению. Все операции по измерению входных величин и их перекодировку процессор выполняет в паузах между выводом информации на индикаторы. Период индикации одного разряда определяется временем, которое занимают 10 циклов измерения входного напряжения и тока. После индикации первого разряда программа выполняет 10 циклов измерения тока и напряжения. Цикл одного измерения занимает примерно 75 мкс, поэтому время срабатывания на превышение установленного значения, когда включены обе защиты, составляет 150 мкс. Во время вывода информации на индикаторы (с периодом 0,5 с) время срабатывания увеличивается до 1 мс.

После вывода на индикацию каждого разряда микроконтроллер устанавливает счетчик циклов измерения. Измерение входных величин начинается с выбора входа и включения АЦП. Программа считывает старший и младший регистры измерения с правым выравниванием (старшие 6 разрядов равны нулю). Считанные значения сравнивают на превышение установленных. Если измеренное значение больше установленного, отключается выход прибора и, соответственно, подключенная к нему нагрузка. Остальная часть программы продолжает выполняться, но повторно включить выход можно только после перезапуска микроконтроллера. Когда результат сравнения отрицательный, проверяют флаг прерывания. Если флаг прерывания установлен и истек очередной 0,5-секундный интервал, то измеренное значение перекодируется в двоично-десятичную систему и переписывается в регистры индикации. Следующий цикл индикации микроконтроллер выполняет с новыми значениями в этих регистрах.

Для исключения мигания индикаторов при граничных показаниях вывод на индикацию производится через 0,5 с. Счетчик 0,5 с организован с помощью восьмиразрядных таймера TMR0 и предделителя, включенного перед таймером. При переполнении таймера выполняется прерывание, заполняется счетчик прерываний и после восьмого прерывания устанавливается флаг 0,5 с.

Если 0,5 с не прошло, декрементируется счетчик циклов измерения и проверяется на ноль. Когда значение счетчика не равно нулю, цикл измерения повторяют. Если счетчик пуст, выполняется индикация следующего разряда.

После индикации последнего разряда микроконтроллер проверяет состояние кнопок «Установка»и «Разряд». Если производится установка, на единицу увеличивается число в выбранном разряде. После любого изменения значения защиты программа выполняет перекодировку двоично-десятичного числа в двоичную систему. Это необходимо для быстрого сравнения измеренного значения с установленным Установленные двоично-десятичное и двоичное числа микроконтроллер записывает в энергонезависимую память. Если нажата кнопка «Разряд», прибавляется единица в регистр запятой и программа переходит к выполнению циклов измерения. Во время индикации разряда с числом, равным числу, установленному в регистре запятой, в разряде включится запятая. Далее циклы индикации и измерения повторяются.


Схема устройства

Напряжение питания прибора должно быть в пределах 9…40 В (предпочтительнее использовать интервал 9… 12 В). Нагрузку (налаживаемое устройство) подключают к выходу прибора. На вход прибора подают напряжение питания нагрузки, которое не должно превышать 50 В. Общие провода прибора и обоих источников питания соединены между собой и образуют единый общий провод. Однако с ним не должен быть соединен общий провод нагрузки, поскольку переключательный транзистор VT1 включен в разрыв минусового провода питания. Допустимо питать прибор от того же источника, что и нагрузку. При этом плюсовые провода входа и питания должны быть соединены. Однако нагрузка в этом случае защищена хуже. Предпочтительнее питать прибор от отдельного источника.

К портам В и С микроконтроллера DD1 подключены светодиодные индикаторы HG1, HG2 с общим катодом. Входы RA4, RA5 соединены с кнопками «Установка» и «Разряд». Источником образцового напряжения АЦП при измерении служит напряжение питания микроконтроллера. Линия порта RA2 запрограммирована как выход, управляющий полевым переключательным транзистором VT1. RA0 и RA1 — входы АЦП для измерения напряжения и тока соответственно. Стабилизатор на микросхеме DA1 вырабатывает напряжение питания 5,12 В для микроконтроллера DD1 и операционного усилителя DA2. В небольших пределах напряжение питания можно изменять подстроечным резистором R6, что используется при калибровке прибора.

Датчик напряжения — резистивный делитель R3R4, напряжение с которого подается непосредственно на вход RA0 микроконтроллера. Датчик тока — резистор R2. Напряжение на нем усиливает ОУ DA2.1 с коэффициентом, примерно равным 48. Далее оно через повторитель на ОУ DA2.2 поступает на вход RA1 микроконтроллера.

Резистор R2 можно изготовить из константанового или манганинового провода диаметром 1,5 мм, рассчитав его длину. Если прибор не предполагается использовать в условиях с большим перепадом температур (гараж — комната), то резистор можно сделать из нихрома (около 18 мм проволоки диаметром 1,5 мм). Добиваться точного значения сопротивления резистора R2 не нужно, так как проще подобрать сопротивление резистора R5 при калибровке измерителя тока.

Конструкция и детали.

Конденсатор С1 — любой оксидный, имеющий емкость и номинальное напряжение не ниже указанных на схеме. Его можно не устанавливать, если сглаживающий конденсатор блока питания прибора имеет емкость больше 10 мкФ и удален от микросхемы DA1 на расстояние не более 7 см. ОУ DA2 — LM358 с любым буквенным индексом или его аналог КР1040УД1. Семиэлементные светодиодные индикаторы могут быть любыми с общим катодом. Возможно, потребуется подбор резисторов R13-R20 для установки требуемой яркости свечения индикаторов. Подстроечный резистор R6 — СП5-16ВА-0.25. Этот резистор может быть также из другой серии с теми же установочными размерами и линейной функциональной характеристикой (А) Перед его установкой необходимо проверить, что при вращении движка не происходит разрыв электрической цепи в подвижной контактной системе.

Налаживание прибора начинают с установки напряжения питания на выводе 2 стабилизатора DA1 предварительно удалив микроконтроллер из панели, чтобы не повредить его избыточным напряжением питания. Вращением движка подстроечного резистора R6 устанавливают напряжение, равное 5,12 В. Затем возвращают микроконтроллер в панель и подключают цифровой измерительный прибор (например, мультиметр) на измерение напряжения с точностью не менее 0,1 В. Подают на вход напряжение и сравнивают показания измерительного прибора с информацией на индикаторе HG1. Совпадение показаний добиваются изменением в небольших пределах напряжения питания микроконтроллера резистором R6, не превышая максимально допустимого значения, равного 5,5 В. В случае необходимости подбирают резистор R3.

Налаживание измерителя тока начинают с замены постоянного резистора R5 переменным с сопротивлением 51 кОм. Последовательно с нагрузкой подключают цифровой амперметр, с точностью не менее 10 мА. Если без нагрузки индикатор HG2 показывает значение тока, не равное нулю, то это свидетельствует о наличии наводки, которую необходимо устранить подключением конденсатора емкостью 0,1…0,47 мкФ параллельно резистору R11. Включают нагрузку, потребляющую ток около 100 мА, и сравнивают показания цифрового амперметра с информацией на индикаторе HG2. Небольшую разницу в показаниях приборов устраняют вращением движка переменного резистора. После налаживания амперметра при малом токе желательно проверить точность показаний при токе нагрузки около 9 А. Естественно, для приборов такого класса точности при измерении больших значений тока возможно расхождение на 2—3 единицы младшего разряда. Измеряют сопротивление переменного резистора и устанавливают резистор R5 с таким же значением сопротивления.

Работа с прибором сводится к установке необходимых пределов срабатывания защиты. После включения прибора на индикаторах высвечивают: У000_У000. Нажимают кнопку «Установка» и вводят необходимое значение в том разряде, справа от которого светится запятая. Остальные запятые погашены, поэтому необходимо помнить вес устанавливаемых разрядов. При установке третьего разряда каждого индикатора может быть включена или погашена буква «У». В последнем случае защита отключена. Если это третий разряд индикатора HG1, то отключена защита по напряжению, а если HG2 — по току. Следует иметь в виду, что в режиме установки не выполняется сравнение измеренных значений с пределами срабатывания защиты, следовательно, защита нагрузки (налаживаемого устройства) в это время не осуществляется. Когда светящаяся запятая перемещается за пределы индикатора, прибор автоматически выходит из режима установки в режим измерения.

В режиме измерения в третьем разряде HG1 горит маленькая буква «и», а в третьем разряде HG2 — «Г. Если буквы расположены внизу (горят сегменты С и CDE), то защита измеряемой величины включена. Если буквы расположены сверху (горят сегменты В и BFG), то защита выключена. Из рабочего режима в режим установки можно перейти нажатием кнопки «Установка».

Как только измеренное значение превысит установленное, сработает защита: транзистор VT1 закроется и разомкнет цепь питания нагрузки. Потребляемый ею ток упадет до нуля, что и покажет индикатор HG2. Индикатор HG1 будет по-прежнему показывать напряжение. Для возврата прибора в исходное состояние после срабатывания защиты необходимо отключить нагрузку, выключить блок
питания прибора и снова его включить, чтобы перезапустить микроконтроллер.

Автор: Заец Н.





Архив для статьи «Цифровое устройство защиты с индикацией напряжения и тока»
Описание:
Размер файла: 1.51 KB Количество загрузок:
2 979

Скачать

radioparty.ru