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:

Лабораторная модель прогнозирования землетрясений 30.11.2025

Предсказание землетрясений остается одной из самых сложных задач геофизики. Несмотря на развитие сейсмологии, ученые все еще не могут точно определить момент начала разрушительного движения разломов. Недавние эксперименты американских исследователей открывают новые горизонты: впервые удалось наблюдать микроскопические изменения в контактной зоне разломов, которые предшествуют землетрясению. Группа под руководством Сильвена Барбота обнаружила, что "реальная площадь контакта" - участки, где поверхности разлома действительно соприкасаются - изменяется за миллисекунды до высвобождения накопленной энергии. "Мы открыли окно в сердце механики землетрясений", - отмечает Барбот. Эти изменения позволяют фиксировать этапы зарождения сейсмического события еще до появления традиционных сейсмических волн. Для наблюдений ученые использовали прозрачные акриловые материалы, через которые можно было отслеживать световые изменения в зоне контакта. В ходе искусственного моделирования примерно 30% ко ...>>

Музыка как естественный анальгетик 30.11.2025

Ученые все активнее исследуют немедикаментозные способы облегчения боли. Одним из перспективных направлений становится использование музыки, которая способна воздействовать на эмоциональное состояние и когнитивное восприятие боли. Новое исследование международной группы специалистов демонстрирует, что даже кратковременное прослушивание любимых композиций может значительно снижать болевые ощущения у пациентов с острой болью в спине. В эксперименте участвовали пациенты, обратившиеся за помощью в отделение неотложной помощи с выраженной болью в спине. Им предлагалось на протяжении десяти минут слушать свои любимые музыкальные треки. Уже после этой короткой сессии врачи фиксировали заметное уменьшение интенсивности боли как в состоянии покоя, так и при движениях. Авторы исследования подчеркивают, что музыка не устраняет саму причину боли. Тем не менее, она воздействует на эмоциональный фон пациента, снижает уровень тревожности и отвлекает внимание, что в сумме приводит к субъективном ...>>

Алкоголь может привести к слобоумию 29.11.2025

Проблема влияния алкоголя на стареющий мозг давно вызывает интерес как у врачей, так и у исследователей когнитивного старения. В последние годы стало очевидно, что границы "безопасного" употребления спиртного размываются, и новое крупное исследование, проведенное международной группой ученых, вновь указывает на это. Работы Оксфордского университета, выполненные совместно с исследователями из Йельского и Кембриджского университетов, показывают: даже небольшие дозы алкоголя способны ускорять когнитивный спад. Команда проанализировала данные более чем 500 тысяч участников из британского биобанка и американской Программы миллионов ветеранов. Дополнительно был выполнен метаанализ сорока пяти исследований, в общей сложности включавших сведения о 2,4 миллиона человек. Такой масштаб позволил оценить не только прямую связь между употреблением спиртного и развитием деменции, но и влияние генетической предрасположенности. Один из наиболее тревожных результатов касается людей с повышенным ге ...>>

Случайная новость из Архива Эффективный солнечный элемент из обычного кремния 26.04.2021 Ученые из Института систем солнечной энергетики Фраунгофера (ISE) создали из классического монокристаллического кремния фотоэлемент с эффективностью преобразования на уровне 26 %, что стало мировым достижением. Новая технология проще предложенной ранее технологии Interdigitated Back Contact (IBC) с контактами на тыльной стороне ячеек и обещает приблизиться к теоретическому пределу кремния при преобразовании солнечной энергии в электричество. Сегодня из обычного монокристаллического кремния выпускается подавляющее большинство солнечных панелей - свыше 90 %. Было бы заманчиво повысить КПД таких панелей без усложнения технологии и удорожания производства. В этом обещала помочь технология IBC, когда оба токопроводящих контакта в ячейках создаются на тыльной стороне ячейки, что не затеняет панель и позволяет полнее использовать объем элемента в процессе выбивания электронов фотонами. К сожалению, хотя панели IBC по КПД и приблизились к 26 %, их производство достаточно дорого, поэтому они оказались невостребованными. Исследователи из ISE смогли приблизить КПД монокристаллических ячеек к 26 % другим путем и даже обещают пойти дальше - добиться значения КПД на уровне 27 % при теоретическом пределе для кремния 29,4 %. Этого удалось добиться благодаря особому расположению токопроводящих контактов на обеих сторонах ячеек, но это не все изменения. В основе новой ячейки лежит контакт TOPCon - это контакт, пассивированный туннельным оксидом. От выпускаемых сегодня панелей новая разработка отличается тем, что контакт TOPCon расположен не сверху, а лежит по всей тыльной стороне ячейки. Этот подход позволил также легировать бором не всю переднюю поверхность, а только места под вторым оставшимся там обычным контактом, что упростило и удешевило производство. Таким образом, новая ячейка получила название TOPCoRE (элемент с контактом TOPCon на задней стороне). Помимо высокого КПД новый элемент выдает большее напряжение, а его работа сопровождается меньшими потерями из-за поверхностной рекомбинации и благодаря эффективному транспорту электронов.

Другие интересные новости:

▪ Сон защищает от простуды

▪ Винная бутылка с телеэкраном

▪ Медиаплеер Apple TV 4K

▪ Зафиксирован загадочный эффект воды

▪ Квантовая спин-жидкость

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Усилители низкой частоты. Подборка статей

▪ статья Генри Джеймс. Знаменитые афоризмы

▪ статья Кто похоронен в могиле, которая является самой посещаемой в Израиле? Подробный ответ

▪ статья Работа в кабинете информатики. Типовая инструкция по охране труда

▪ статья Слюдинитовые электроизоляционные материалы. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Сетевой источник питания с высокими удельными параметрами, 5 вольт 6 ампер. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2025