Как сделать индикацию наличия сетевого напряжения

Детали сборки

Выбор светодиода имеет важное значение. От его способности светиться на малых токах зависит правильность работы индикатора в целом

Поэтому рекомендуется применять к установке сверхъяркий светодиод в прозрачном корпусе 3-5 мм красного свечения.

Один из возможных вариантов печатной платы контрольки со светодиодом приведен на рисунке.

Мнение эксперта
It-Technology, Cпециалист по электроэнергетике и электронике
Задавайте вопросы «Специалисту по модернизации систем энергогенерации»

Вольтметр на светодиодах своими руками схема Как следует из принципиальной схемы, при различных уровнях напряжения на входах интегральных микросхем DD1 DD3, на их выходах устанавливается высокий логический уровень, в результате чего начинает светиться соответствующий светодиод. Спрашивайте, я на связи!

Как подключить к 12 вольтам

Наглядная схема подключения.

Схема подключения светодиода к источнику питания 12 В не отличается от стандартной, но необходимо рассчитать сопротивление и мощность резистора. Для проверки или предварительного тестирования сборки достаточно одного резисторана 1 кОм.

Для примера возьмем самый распространенный тип светодиода– белый с максимальной силой тока 20 мА. По сути, вольтаж не играет особой роли. Главное, чтобы ток не превышал максимально разрешенные параметры. Падение напряжения в зависимости от модели составляет от 1,8 до 3,6 В. Для удобства расчетов возьмем 3 вольта.

Сопротивление для светодиодов

Формула расчета сопротивления.

Вычисляем параметры:

• Разница напряжение источника питания и падения напряжения – 12-3=9.
• Произведение максимальной силы тока (ампер) и коэффициента надежности – 0.02*0,75=0,015.
• Рассчитываем сопротивление(кОм) – 9/0.015 = 600 (кОм).

Формула расчета мощности.

Расчет мощности резистора:

• Разница напряжения источника питания и падения напряжения – 12-3=9.
• Согласно формуле, возводим в квадрат – 9*9=81.
• Делим на сопротивлениерезисторав омах – 81/600=0,135 Вт.

Таким образом, нам идеально подойдет резистор MRS25 (0,6 Вт, 600 Ом, ± 1%). На середину 2021 года его стоимость составляет около 8 рублей. Обычно нет необходимости высчитывать мощность резистора

Тем не менее, это важно делать для проверки будущей сборки

Расчет резистора для светодиода

Надежная работа светодиода зависит от тока, протекающего через него. При заниженных значениях, он просто не будет светить, а при превышении значения тока – характеристики элемента ухудшатся, вплоть до его разрушения. При этом говорят – светодиод сгорел. Для того чтобы исключить возможность выхода из строя этого полупроводника необходимо подобрать в цепь с включенным в нее, резистором. Он будет ограничивать ток в цепи на оптимальных значениях.

Вычисление номинала сопротивления

Для работы радиоэлемента на него нужно подать питание. По закону Ома, чем больше сопротивление отрезка цепи, тем меньший ток по нему протекает. Опасная ситуация возникает, если в схеме течет больший ток, чем положено, так как каждый элемент не выдерживает большей токовой нагрузки.

Сопротивление светодиода является нелинейным. Это значит, что при изменении напряжения, подаваемого на этот элемент, ток, протекающий через него, будет меняться нелинейно. Убедиться в этом можно, если найти вольт — амперную характеристику любого диода, в том числе и светоизлучающего. При подаче питания ниже напряжения открытия p – n перехода, ток через светодиод низкий, и элемент не работает. Как только этот порог превышен, ток через элемент стремительно возрастает, и он начинает светиться.

Если источник питания соединять непосредственно со светодиодом, диод выйдет из строя, так как не рассчитан на такую нагрузку

Чтобы этого не произошло – нужно ограничить ток, протекающий через светодиод балластным сопротивлением, или произвести понижение напряжения на важном для нас полупроводнике

Рассмотрим простейшую схему подключения (рисунок 1). Источник питания постоянного тока подключается последовательно через резистор к нужному светодиоду, характеристики которого нужно обязательно узнать. Сделать это можно в интернете, скачав описание (информационный лист) на конкретную модель, или найдя нужную модель в справочниках. Если найти описание не представляется возможным, можно приблизительно определить падение напряжения на светодиоде по его цвету:

• Инфракрасный — до 1.9 В.
• Красный – от 1.6 до 2.03 В.
• Оранжевый – от 2.03 до 2.1 В.
• Желтый – от 2.1 до 2.2 В.
• Зеленый – от 2.2 до 3.5 В.
• Синий – от 2.5 до 3.7 В.
• Фиолетовый – 2.8 до 4 В.
• Ультрафиолетовый – от 3.1 до 4.4 В.
• Белый – от 3 до 3.7 В.

Рисунок 1 – схема подключения светодиода

Ток в схеме можно сравнить с движением жидкости по трубе. Если есть только один путь протекания, то сила тока (скорость течения) во всей цепи будет одинакова. Именно так происходит в схеме на рисунке 1. Согласно закону Кирхгоффа, сумма падений напряжения на всех элементах, включенных в цепь протекания одного тока, равно ЭДС этой цепи (на рисунке 1 обозначено буквой Е). Отсюда можно сделать вывод, что напряжение, падающее на токоограничивающем резисторе должно быть равным разности напряжения питания и падения его на светодиоде.

Так как ток в цепи должен быть одинаковым, то и через резистор, и через светодиод ток получается одним и тем же. Для стабильной работы полупроводникового элемента, увеличения его показателей надежности и долговечности, ток через него должен быть определенных значений, указанных в его описании. Если описание найти невозможно, можно принять приблизительное значение тока в цепи 10 миллиампер. После определения этих данных уже можно вычислить номинал сопротивления резистора для светодиода. Он определяется по закону Ома. Сопротивление резистора равно отношению падения напряжения на нем к току в цепи. Или в символьной форме:

R = U (R)/ I,

где, U (R) — падение напряжения на резисторе

I – ток в цепи

Расчет U (R) на резисторе:

U (R) = E – U (Led )

где, U (Led) — падение напряжения на светодиодном элементе.

С помощью этих формул получится точное значение сопротивления резистора. Однако, промышленностью выпускаются только стандартные значения сопротивлений так называемые ряды номиналов. Поэтому после расчета придется сделать подбор существующего номинала сопротивления. Подобрать нужно чуть больший резистор, чем получилось в расчете, таким образом, получится защита от случайного превышения напряжения в сети. Если подобрать близкий по значению элемент сложно, можно попробовать соединить два резистора последовательно, или параллельно.

Подбор мощности резистора

Если подобрать сопротивление меньшей мощности, чем нужно в схеме, оно просто выйдет из строя. Расчет мощности резистора довольно прост, нужно падение напряжения на нём умножить на ток, протекающий в этой цепи. После чего нужно выбрать сопротивление с мощностью, не меньшей рассчитанной.

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.

Ситуации для использования устройства

В домашних делах применять отвёртку-тестер приходится довольно часто. Работа с такими приборами особых навыков не требует, необходимо лишь правильно выполнять последовательность действий. Можно рассмотреть несколько характерных примеров.

Определение фазы или нуля

Это самая распространённая операция с использованием пробников. Эта процедура важна для одноцветных проводов, где фазный явно не видно. К оголённой жиле происходит касание наконечником индикатора. Если пробник контактного типа, то нужно не забыть коснуться верхней пластины. Срабатывание оптического или акустического сигнала подскажет о том, что измеряемый провод находится под напряжением.

https://youtube.com/watch?v=FA4VnY4LyCs

Определение токов утечки

В такие обстоятельства можно попасть при неисправности бытовой электротехники, когда происходит замыкание на корпус. Здесь допускается применить любой индикатор. В одну из розеток на заземляющий контакт помещается кончик прибора. Появление сигнализации подскажет, что в сети электроснабжения имеются неполадки. Далее поочерёдно отсоединяется каждый прибор, пока лампочка не погаснет. Когда при касании нулевого проводника в розетке есть реакция на присутствующее напряжения, проверяется качество крепления этого контакта в главном щите.

Поиск обрыва провода

При явном повреждении отыскивание его местоположения является простым занятием. Но обнаружить неисправность в проводке скрытого типа довольно проблематично. Здесь на помощь придёт высокочувствительный электронный индикатор напряжения. Первым делом его надо переключить в соответствующее положение. А также нужно иметь хотя бы приблизительное расположение прохождения кабельной трассы, по которой надо провести индикатором. Место, где он погаснет, будет повреждённым местом. Это приблизительное расположение, но всё же легче искать повреждение в конкретном месте, чем по всей квартире вскрывать проводку.

Вторым способом обнаруживается участок электросхемы с неисправностью, можно использовать индикатор любого типа. Для этого обесточивается линия, на которой может находиться неисправность. Затем необходимо отсоединить её от автоматов и закоротить все проводники. При отсутствии сигнала на пробнике — удостоверяются в нахождении неисправности. Так, кусок за куском, найдётся повреждённый провод. Небольшая особенность: если на участке проверяемой проводки есть осветительный прибор с выключателем, последний должен быть во включённом положении.

Проверка удлинителя при помощи индикатора

Перед началом работы нужно отключить удлинитель от питания и отсоединить от него все приборы. Затем одну из сторон необходимо накоротко замкнуть. Сделать это можно вставив в розетку перемычку или закоротив вилку кусочком провода. Далее уже знакомая процедура: подносим пробник к противоположному концу и фиксируем результат в виде загоревшейся контрольной лампы. По окончании работ все установленные перемычки нужно снять во избежание замыкания при включении в сеть.

Торговля предлагает широкий ассортимент приборов для определения питания в электропроводке. Для того чтобы выбрать нужный инструмент, нужно знать требования к покупаемому прибору и как пользоваться отвёрткой — индикатором. При осуществлении правильного выбора ремонт не затянется и уют, свет и тепло всегда будут в наших домах.

Индикатор переменного напряжения 220 В

Рассмотрим первый, наиболее простой вариант индикатора сети на светодиоде. Его применяют в отвертках для нахождения фазы 220 В. Для реализации нам понадобится:

• светодиод;
• резистор;
• диод.

Светодиод (HL) вы можете выбрать абсолютно любой. Характеристики диода (VD) должны быть ориентировочно такими: прямое напряжение, при прямом токе 10-100 мА – 1-1,1 В. Обратное напряжение 30-75 В. Резистор (R) должен иметь сопротивление не меньше 100 кОм, но и не больше 150 кОм, иначе просядет яркость свечения индикатора. Такое устройство можно самостоятельно выполнить в навесной форме, даже без использования печатной платы.

Простейшая схема индикатора батареи / заряда — ReiLabs

Итак, мы обычно хотим иметь схему индикатора заряда батареи во многих наших устройствах.Индикатор предупреждает нас, если мы оставили устройство включенным, а также указывает, подходит ли батарея устройства к концу.

Самая простая форма индикатора заряда батареи — это светодиод с токоограничивающим резистором. Световой поток светодиода примерно пропорционален протекающему через него току.

Если входное напряжение ниже падения напряжения светодиода, светодиод не горит. Падение напряжения на светодиодах немного зависит от тока и температуры, но большую часть времени остается примерно одинаковым.Падение напряжения различается для разных цветов и типов светодиодов, но также может немного отличаться для светодиодов одного типа. Когда напряжение выше, светодиод начинает светиться в зависимости от выбранного сопротивления резистора. Вы должны выбрать номинал резистора с учетом номинального входного напряжения и номинального тока (когда батарея полностью заряжена).

Rval = (U_input_nominal — U_LED_nominal) / I_LED номинал

Я обычно использую в качестве индикатора светодиод высокой яркости, рассчитанный на питание от 20 мА при низком токе 1-2 мА.Это даст вам значение Rval в несколько кОм. Вы также можете использовать этот калькулятор для расчета соответствующего номинала резистора.

Предположим, что наше устройство работает от батареи 9 В. Совершенно новая щелочная батарея 9 В может иметь неподключенное выходное напряжение до 10 В, а полностью разряженная батарея — около 6 В.

Схема показана на рисунке вместе с моделированием зависимости между входным напряжением и током (что соответствует яркости светодиода). Мы видим, что светодиод загорается при напряжении около 2 В и становится все ярче с повышением входного напряжения.

Если мы добавим в схему стабилитрон, мы сможем повысить начальное напряжение, когда светодиод начнет гореть. Стабилитрон ведет себя аналогично светодиоду в том смысле, что напряжение на нем всегда будет примерно одинаковым.

Это пример индикатора 9 В, который начинает светиться при напряжении около 8 В и достигает полной желаемой яркости при входном напряжении 9 В. У нас должны быть некоторые накладные расходы, чтобы светодиод не повредился, если мы подключим немного более высокое напряжение, например 10 В (новая батарея).

Падение напряжения на светодиодах составляет около 2В (например, красный светодиод). Выбран стабилитрон с напряжением 6,2 В и резистор 180 Ом. Убедитесь, что вы правильно подключили стабилитрон, полосатый конец должен указывать на положительный вход напряжения, также важна ориентация светодиода

Эти маленькие накладные индикаторы мощности, изготовленные на обломках прототипов, были созданы для использования с некоторыми из наших моделей таймеров раскрытия парашютов ракет. Только после тестирования таймеров развертывания мы поняли, что индикация уровня заряда батареи и индикация мощности будут отличной функцией.С помощью индикатора можно четко увидеть, когда на цепь подается питание, и в то же время вы можете узнать, когда заряд батареи разряжен.

И такая же схема интегрирована с таймером развертывания. Батарея подключена, заряда достаточно для успешного полета

Автомобильный индикатор напряжения

Среди областей, где применение индикатора напряжения на светодиодах имеет неоспоримую пользу, можно выделить эксплуатацию автомобильного аккумулятора. Для того чтобы аккумулятор служил долго, необходимо контролировать напряжение на его клеммах и поддерживать в заданных пределах.

Предлагаем вам обратить внимание на схему автомобильного индикатора напряжения на RGB-светодиоде, с помощью которой вы поймете, как изготовить устройство самостоятельно. RGB-светодиод отличается от обычного, наличием 3-х разноцветных кристаллов внутри своего корпуса

Данное свойство мы будем использовать для того, чтобы каждый цвет сигнализировал нам об уровне напряжения.

Схема состоит из девяти резисторов, трех стабилитронов, трех биполярных транзисторов и одного 3-цветного светодиода

Обратите внимание, какие элементы рекомендуется выбирать для реализации схемы

1. R1=1, R2=10, R3=10, R4=2.2, R5=10, R6=47, R7=2.2, R8=100, R9=100 (кОм).
2. VD1=10, VD2=8.2, VD3=5.6 (В).
3. VT – BC847C.
4. HL – LED RGB.

Результат такой системы следующий. Светодиод загорается:

• зеленым – напряжение 12-14 В;
• синим – напряжение ниже 11,5 В;
• красным – напряжение свыше 14,4 В.

Это происходит за счет правильно собранной схемы. С помощью потенциометра (R4) и стабилитрона (VD2) выставляется низший предел напряжения. Как только разность потенциалов между клеммами батареи становится меньше указанного значения – транзистор (VT2) закрывается, VT3 открывается, синий кристалл индуцирует. Если напряжение на клеммах находится в указанном диапазоне, то ток проходит через резисторы (R5,R9), стабилитрон (VD3), светодиод (HL), естественно, светит зеленым, транзистор (VT3) находится в закрытом состоянии, а второй (VT2) – в открытом. С помощью настройки переменного резистора (R2), превышение напряжения больше 14,4 В будет отображаться свечением светодиода красного цвета.

Индикатор напряжения на светодиодах своими руками: схемы с описанием

Светодиоды давно применяется в любой технике из-за своего малого потребления, компактности и высокой надежности в качестве визуального отображения работы системы. Индикатор напряжения на светодиодах это полезное устройство, необходимое любителям и профессионалам для работы с электричеством. Принцип используется в подсветках настенных выключателей и выключателей в сетевых фильтрах, указателях напряжения, тестерных отвертках. Подобное устройство можно сделать своими руками из-за его относительной примитивности.

На 12 вольт

Схема индикатора на светодиодах для определения напряжения заряда автомобиля содержит 16 деталей.

Схема пробника на 12 вольт.

В приборе установлены три делителя напряжения: на резисторах, стабилитронах и транзисторах. Их выходы подключены к трехцветному светодиоду.

Как выбрать регулятор

Существует несколько характеристик, по которым нужно выбирать регулятор оборотов для автомобиля, станочного электродвигателя, бытовых нужд:

1. Тип управления. Для коллекторного электродвигателя бывают регуляторы с векторной или скалярной системой управления. Первые чаще применяются, но вторые считаются более надежными;
2. Мощность. Это один из самых важных факторов для выбора электрического преобразователя частот. Нужно подбирать частотник с мощностью, которая соответствует максимально допустимой на предохраняемом приборе. Но для низковольтного двигатель лучше подобрать регулятор мощнее, чем допустимая величина Ватт;
3. Напряжение. Естественно, здесь все индивидуально, но по возможности нужно купить регулятор оборотов для электродвигателя, у которого принципиальная схема имеет широкий диапазон допустимых напряжений;
4. Диапазон частот. Преобразование частоты – это основная задача данного прибора, поэтому старайтесь выбрать модель, которая будет максимально соответствовать Вашим потребностям. Скажем, для ручного фрезера будет достаточно 1000 Герц;
5. По прочим характеристикам. Это срок гарантии, количество входов, размер (для настольных станков и ручных инструментов есть специальная приставка).

При этом также нужно понимать, что есть так называемый универсальный регулятор вращения. Это частотный преобразователь для бесколлекторных двигателей.

Фото – схема регулятора для бесколлекторных двигателей

В данной схеме есть две части – одна логическая, где на микросхеме расположен микроконтроллер, а вторая – силовая. В основном такая электрическая схема используется для мощного электрического двигателя.

Видео: регулятор оборотов электродвигателя с ШИро V2