Индикатор подключения электроприборов к сети 220 В. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Индикаторы, датчики, детекторы

 Комментарии к статье

Пишу по следам публикации в №12 "Электрика" [1]. Важность этой темы я осознал недавно, когда мои домашние забыли утром выключить электроплиту, и к вечеру на электросчетчике "накрутило" энергии на лишние 3 грн. Схема в [1] очень проста, но вызвала такие возражения.

1. В современных домах электропроводка скрыта в стене. Где находится этот ввод в квартиру? Скорее всего, в самом неудобном месте.

2. Хорошо, если есть в доме трансформатор. Если нет, его нужно покупать, а деталь эта не из дешевых (и не всякий трансформатор подойдет).

3. В квартире есть приборы, которые постоянно включены. Одни из них включаются время от времени (холодильник), другие работают постоянно (электронные часы, электронный термометр). Что делать с ними?

4. Если Вы забыли выключить лампочку в кладовой мощностью 25 Вт, то к вечеру дополнительный расход составит несколько копеек. Нужно ли для этого ставить индикатор?

5. Невыключенная радиоаппаратура напоминает о себе звуком, поэтому трудно этого не заметить.

6. Единственная электроустановка, которую нужно снабдить индикатором подключения, это электроплита. Вот здесь и нужно ставить индикатор подключения.

Простейший индикатор подключения - неоновая лампочка или светодиодный индикатор, подключенный к проводам сети после выключателя. Если выключатель отключен, указанные приборы не светятся. Но в электроплите таких выключателей много и установлены они в труднодоступных (изнутри) местах. Поэтому нужно устанавливать датчик тока потребления. Обычно это резистор с малым сопротивлением (чтобы не забирать из сети большую мощность), включаемый в разрыв одного из проводов сети.

Теперь произведем небольшие расчеты. На минимальной мощности (порядка 100 Вт) электроплита потребляет от сети ток 0,5 А. При использовании резистора сопротивлением 1 Ом в нем выделяется мощность 0,25 Вт. Но при максимальном токе электроплиты 30 А (включены все конфорки) на этом резисторе будет выделяться мощность 900 Вт при напряжении на резисторе 30 В! А это солидная часть потребления плиты, расходуемая впустую. Таким образом, нужно как-то ограничить напряжение на резисторе.

Для этой цели прекрасно подходят мощные диоды VD1, VD2, шунтирующие резистор R1 в прямом и обратном направлениях (рис.1).

При токе через резистор 0,5 А падение напряжения на нем составляет 0,5 В, а при таком напряжении кремниевые диоды VD1 и VD2 заперты. По мере повышения напряжения на резисторе диоды постепенно открываются и входят в насыщение при прямом напряжении порядка 0,8...1 В (рис.2).

На диодах начинает выделяться мощность, они разогреваются и, как видно по характеристикам рис.2 напряжение на них уменьшается. Таким образом, диоды становятся идеальными ограничителями напряжения. Вместе с диодами греется и резистор R1. Терморезистор R2 электрически изолирован от R1, но связан с ним механически, и поэтому также греется. От R2 к собственно индикатору (на рис.1 выделен штрихпунктиром) протянута линия связи (телефонный провод).

Делитель R4, R2, R3 в базовой цепи транзистора VT1 рассчитан так, что при нормальной температуре терморезистора R2 транзистор VT1 заперт и светодиод HL1 не светится. При нагреве терморезистора R2 транзистор открывается, и светодиод загорается, сообщая от том, что нагрузка включена. В качестве источника питания используется гальванический элемент.

Если светодиод просто светится, то это может не привлечь внимания человека, уходящего из квартиры. В схеме рис.3 (показан только собственно индикатор) установлен низкочастотный генератор на КМОП цифровых элементах И-НЕ DD1.

При нормальной температуре терморезистора R2 делитель R2R3 обеспечивает напряжение на входе 1 элемента DD1.1 ниже половины напряжения питания, поэтому этот элемент закрыт, на его выходе 3 находится лог."1", соответственно на выходе 4 элемента DD1.2 - лог."0". Транзистор VT1 закрыт, и светодиод HL1 не светится. При нагреве терморезистора R2 напряжение на делителе R2/R3 превышает половину напряжения питания, генератор запускается с частотой примерно 1 Гц. С этой частотой начинает мигать светодиод.

При большой нагрузке (ток нагрузки до 15-20 А) на диодах VD1, VD2 начинает выделяться мощность примерно по 10 Вт. Поэтому диоды нужно ставить на радиаторы, к сожалению, каждый на свой радиатор. Каждый транзистор можно превратить в диод, если закоротить коллектор и базу. Используя транзисторы разного типа проводимости (как показано на рис.4), можно реализовать ту же пару диодов, но, поскольку коллекторы транзисторов соединены вместе, то можно обойтись одним радиатором.

Простейший расчет радиатора на мощность 20 Вт можно произвести по методике [2]. Кроме тепловой связи между измерительным элементом R1 и индикатором можно использовать также и оптическую связь. Но для работы светоизлучающего элемента напряжения порядка 1 В, выделяющегося на измерительном элементе, недостаточно.

Необходимо повысить сопротивление резистора R1 хотя бы до 5-6 Ом, чтобы при токе 0,5 А падение напряжения составило 2,5-3 В. Но тогда для ограничения напряжения на R1 необходимо ставить две ветви по три диода. Вместо диодов можно использовать тиристоры (рис.5).

Указанные на рис.5 тиристоры VS1, VS2 типа КУ202 срабатывают при напряжении на управляющих электродах порядка 4...8 В. Тиристор включается, и напряжение на нем остается порядка 2 В. На резисторе R1 напряжение равно ±2 В, но в начале каждого полупериода сетевого напряжения образуются "вспышки" по 4...8 В. Этими "вспышками" запускается передающий диод транзисторного оптрона UB1. Приемный транзистор оптрона открывается, и загорается светодиод HL1 (в динамическом режиме).

Во всех описанных выше схемах питание индикатора осуществлялось за счет гальванического элемента. Если элемент "подсел", то индикатор может не работать. На рис.6 показано непосредственное подключение индикатора к измерительному элементу R1 (для схемы рис.5, для остальных схем такое включение не работает). При этом индикатор оказывается под сетевым напряжением. Для уменьшения опасности измерительный элемент необходимо включить в разрыв нулевого провода сети.

Литература:

1. Рыбак П.Д. Индикация подключения электроприборов к сети 220 В //Радіоаматор-Электрик. -2000. -№12.
2. Простой расчет площади теплооотвода для мощных транзисторов и тиристоров//Радіоаматор-Конструктор. -2000. -№4.

Автор: И.Н.Проксин

Смотрите другие статьи раздела Индикаторы, датчики, детекторы.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Курение отупляет 02.12.2024

Курение давно известно как фактор риска для множества заболеваний, но его влияние на умственные способности исследуется относительно недавно. Группа ученых из Университета штата Огайо провела масштабное исследование, результаты которого показали: курение связано с ухудшением когнитивных функций, особенно в среднем возрасте. В рамках работы исследователи проанализировали данные 136 тысяч человек старше 45 лет. Участники исследования были разделены на группы: активные курильщики и те, кто бросил курить недавно. Основной задачей было изучить, как их привычка влияет на здоровье мозга. Наиболее заметная связь между курением и ухудшением когнитивных способностей была обнаружена в возрастной группе от 45 до 59 лет. Ученые подчеркивают, что отказ от курения в этом возрасте может принести значительную пользу не только физическому, но и ментальному здоровью. Помимо снижения рисков сердечно-сосудистых и дыхательных заболеваний, прекращение курения может сохранить умственные способности, так ...>>

Технология точного распыления Greeneye Technology 02.12.2024

Израильская компания Greeneye Technology разработала уникальную систему точного распыления, основанную на искусственном интеллекте. Эта технология уже продемонстрировала впечатляющие результаты в США и готовится к первым испытаниям на австралийских полях. Основной особенностью технологии Greeneye является возможность точного распыления гербицидов исключительно на сорняки. Это решение позволило сократить использование остатков гербицидов в среднем на 87%, что снижает затраты фермеров и минимизирует экологический вред. Перенос этой технологии в Австралию станет важным шагом к повышению эффективности сельского хозяйства в регионе. Для продвижения технологии в Австралии Greeneye Technology сотрудничает с компанией Croplands, базирующейся в Аделаиде. Croplands, имея сильное региональное присутствие, уже давно зарекомендовала себя в области продажи и обслуживания систем точного опрыскивания. Финансовую поддержку проекту оказывает Grains Research and Development Corporation, что подчерк ...>>

Раковые клетки погибают в невесомости 01.12.2024

Исследователи из Сиднейского технологического института (Австралия) выяснили, что микрогравитация губительна для раковых клеток. В условиях, имитирующих невесомость, погибает до 90% злокачественных клеток - и это без применения лекарств. Для изучения этого явления ученые построили микрогравитационный стимулятор - специальное устройство, воспроизводящее условия невесомости. В этом аппарате они размещали культуры клеток различных видов рака, включая опухоли яичников, молочной железы, носа и легких. Через 24 часа результаты превзошли ожидания: от 80% до 90% раковых клеток подверглись гибели. Примечательно, что микрогравитация практически не оказывала аналогичного разрушительного эффекта на здоровые клетки. Несмотря на впечатляющие результаты, механизм, объясняющий, почему раковые клетки так чувствительны к микрогравитации, пока остается загадкой. Известно, что недостаток гравитации вызывает серьезные изменения в человеческом организме, например, снижение костной массы у космонавт ...>>

Случайная новость из Архива Металлический клей 02.06.2016 Ученые из Института интеллектуальных систем общества Макса Планка (Германия) разработали уникальный клей, адгезионные свойства которого можно настраивать. Новый клей, разработанный немецкими физиками, совсем не похож на привычный. Он сделан на основе галлия - необычного металла серебристого цвета, который переходит из твердого состояния в жидкое при температуре человеческого тела. Эти неординарные свойства галлия теперь были использованы, чтобы придумать клей, который можно буквально "включать" и "отключать" путем обычного нагревания или охлаждения. В отличие от термопластичного клея, с ним гораздо проще работать, потому что клей на основе галлия требует гораздо меньшего нагрева для активации и не нуждается в термоклеевом пистолете. При охлаждении клей теряет свои адгезионные свойства и быстро отклеивается от любой поверхности, не оставляя на ней никаких следов. Примечательно, что металлический клей работает даже на влажных поверхностях и под водой, хотя и с небольшим снижением адгезионных качеств. Разработчики утверждают, что клей на основе галлия имеет бесчисленное множество практических применений и станет отличной заменой целому ассортименту клеев дома, в промышленности и даже медицине.

Другие интересные новости:

▪ Зарядная станция Tesla Supercharger V3

▪ Стволовые клетки в оболочке

▪ Накопители данных большой емкости

▪ В российских поездах появится интернет

▪ Объявлены окончательные характеристики стандарта 5G

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Жизнь замечательных физиков. Подборка статей

▪ статья Основной закон электростатики. История и суть научного открытия

▪ статья Почему ценность денег определяется золотом? Подробный ответ

▪ статья Руководитель художественного парка культуры и отдыха. Должностная инструкция

▪ статья Широкополосный УМЗЧ с малыми искажениями. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Возраст по размеру обуви. Секрет фокуса

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2024