плата индикатора в сборке

Схема индикатора напряжения на светодиодах для сборки своими руками

Светодиоды отлично зарекомендовали себя в роли различных индикаторов. В качестве примера, можно привести промышленно выпускаемый индикатор напряжения «Контакт-55ЭМ». Среди аналогичных приборов, которые можно легко сделать своими руками, авторы обычно ограничиваются узким диапазоном возможного измеряемого напряжения с целью упрощения схемы, поэтому готовые изделия имеют узкое практическое применение.

схемаПредлагаемая конструкция светодиодного индикатора напряжения собрана на одном светодиоде. Прибор способен сигнализировать о напряжении от 4,5 до 600В с током потребления от измеряемой сети не более 1 мА. Простота и универсальность схемотехнического решения достигнута, благодаря включению MOSFET транзистора по схеме стабилизатора тока. Работает устройство без батареек.

Назначение элементов и принцип работы схемы

Как видно из рисунка, схема индикатора собрана всего на семи элементах. «Сердцем» устройства является полевой транзистор VT2, включенный как стабилизатор тока и способный выдерживать напряжение до 600В на переходе сток-исток. В свою очередь на транзисторе VT1 собрана цепь обратной связи стабилизатора, направленная на поддержание тока заданной величины.

Схема индикатора работает следующим образом. При касании измерительными щупами контактов под напряжением, в схеме начинает протекать ток, величина которого зависит от напряжения перехода база-эмиттер VT1 (UБЭ) и от сопротивления резистора R2. Так как значение UБЭ открытого транзистора является константой, то ток стабилизации можно определить по формуле: IСТ=UБЭ/R2. Как правило, UБЭ маломощных транзисторов находится в пределе 0,5-0,6В. Подставляя в формулу R2 номиналом 560 Ом, получаем ток стабилизации равный примерно 1 мА. Как показывают практические испытания этого достаточно, чтобы слаботочный светодиод засветился.

Мегаомный резистор R1 служит нагрузкой для VT1, а конденсатор С1 дополнительно защищает светодиод от возможных негативных бросков тока. При проверке переменного напряжения диод VD1 служит выпрямителем, а при замере постоянного – служит защитой от переполюсовки.

Рабочий диапазон устройства определяется техническими характеристиками полевого транзистора. Минимальный порог срабатывания индикатора зависит от напряжения затвор-исток, которое может быть от 2 до 4 вольт. Это означает, что прибор просигнализирует о наличии разницы потенциалов, величиною более 4 вольт. Максимум измеряемого напряжения ограничен параметром UСИ=600В.

Нюансы в работе индикатора напряжения

Наличие в схеме светодиодного индикатора диода VD1 позволяет определять полярность напряжения в цепях постоянного тока. Если коснуться щупом, припаянным к аноду VD1, плюсового провода, а щупом, припаянным к эмиттеру VT1, минусового провода, то светодиод засветится. Если щупы поменять местами, индикатор ничего не покажет.

При проверке напряжения в цепях переменного тока соблюдение полярности не требуется. Светодиод засветится в обоих случаях, но с меньшей яркостью, т. к. отрицательную часть полуволны не пропустит диод.

Детали сборки

В качестве полевого транзистора используется Power MOSFET IRFBC40 с UСИ=600В, UЗИ=2-4В. Он является самым дорогим элементом схемы с ценником чуть более 1 доллара. Биполярный транзистор – это всем известный КТ315Б, который можно заменить на КТ3102 с любым буквенным индексом. Диод подойдет любой с обратным напряжением более 600В, например, 1N4005-1N4007. Конденсатор должен быть неполярным ёмкостью 0,1 мкФ.

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.

Не стоит забывать об электрической прочности резисторов, на которых во время замера может появляться потенциал в несколько сотен вольт. Предельное рабочее напряжение непроволочных резисторов может колебаться от 100 до 1000В и во многом зависит от длины самого элемента. Поэтому миниатюрные планарные компоненты придётся оставить для других целей, а здесь лучше применить сопротивление типа МЛТ-0,25. Для повышения надежности во время монтажа R1 и R2 делают составными, заменяя каждый из них двумя последовательно включенными элементами.

Печатная плата

Один из возможных вариантов печатной платы приведен на рисунке. плата индикатора

Плата в файле Sprint Layout 6.0: plata-indikatora.lay6

Плата выполнена из одностороннего текстолита с использованием деталей в DIP-корпусах. Светодиод для удобства размещают в торце платы. Широкие контактные площадки нужны для надёжного контакта деталей. Имея удлиненную форму размером 12 на 60 мм, готовая сборка легко помещается в корпусе из-под толстого фломастера или маркера. С одного торца располагают светодиод, а с другого выводят два измерительных провода со щупами на концах. Отверстия для проводов обозначены надписью (Control).

Уверен, что данный индикатор напряжения станет верным помощником как мастеру-электрику, так и рядовому хозяину в своём доме.