Схемы простых индикаторов потребляемой мощности (К176ЛА7)
Зачастую, уходя из дома, приходится вспоминать, а затем и проверять, не оставлены ли какие-либо электроприборы включенными. А ведь некоторые из них могут не только «накрутить» счетчик, но и стать причиной пожара. Исключить подобное помогут индикаторы потребляемой мощности, описанные-ниже.
Что такое трансформатор тока
Основой этих индикаторов является трансформатор тока. На один из сетевых проводов, входящих в квартиру, надевают кольцевой магнитопровод с обмоткой, образующие трансформатор тока. В нем сетевой провод работает как первичная обмотка трансформатора, а обмотка на магнитопроводе - вторичная. Когда включена какая-либо нагрузка, по сетевому проводу протекает ток и на вторичной обмотке появляется переменное напряжение, по значению которого можно судить о включенных в данный момент электроприборах. Чем больше это напряжение, тем больше потребляемая мощность.
Индикатор нагрузки со световой сигнализацией
На рис. 1 показана схема варианта сигнализатора потребляемой мощности со световой сигнализацией включенной нагрузки. Переменное напряжение с вторичной обмотки поступает на усилитель, собранный на элементе DD1.1, а с его выхода через конденсатор С2 — выпрямитель на диодах VD1, VD2. Выпрямленное напряжение поступает на компараторы на элементах DD1.2—DD1.4 на выходах включены светодиоды HL1—HL3, сигнализирующие о включенных электроприборах.
Если суммарная мощность потребления не превышает 100 Вт, то напряжение на входах компараторов соответствует низкому уровню, поэтому ни один из светодиодов гореть не будет. Когда потребляемая мощность превысит 100 Вт (но не более 300 Вт), на выходе выпрямителя напряжение окажется достаточным для срабатывания только первого компаратора на элементе DD1.2 — загорится светодиод HL1.
Если потребляемая мощность находится в пределах 300... 1000 Вт, то срабатывает компаратор на элементе DD1.3 и загорается светодиод HL2, а светодиод HL1 гаснет, так как в этом случае на вход элемента через диод VD4 поступает напряжение низкого уровня.
Когда же потребляемая мощность превышает 1000 Вт, то срабатывает компаратор на элементе DD1.4, загорается светодиод HL3, а светодиод HL2 гаснет, так как на вход элемента DD1.3 поступает напряжение низкого уровня. Конечно, градации индицируемой мощности можно выбрать и другие.
Конструкция трансформатора тока и его вольт-амперная характеристика показаны на рис. 2. Его магнитопровод — ферритовое кольцо 2000 НМ типоразмера К20Х10Х5, которое аккуратно разламывают на две части и на одну из них наматывают 1500 витков провода ПЭВ-2 0,08 - это вторичная обмотка 3. Затем, надев вторую часть кольца 2 ,на сетевой провод 1, обе половины оклеивают клеем БФ-2 или эпоксидным клеем.
Рис. 1. Схема индикатора потребляемой мощности со световой сигнализацией трех уровней нагрузки.
Рис. 2. Конструкция (а) и вольт-амперная характеристика (б) трансформатора тока.
Рис. 3. Печатная плата и схема размещения элементов индикатора потребляемой мощности со световой сигнализацией.
При этом магнитные свойства кольца, склеенного без зазора, ухудшаются незначительно. Выводы обмотки трансформатора соединяют изолированными проводами с монтажной платой устройства (рис. 3), размещенной в корпусе подходящего размера. Выключатель питания SA1 - может находиться на корпусе индикатора и включаться вручную или устанавливаться на косяке двери таким образом, чтобы питающее напряжение поступало на индикатор при ее открывании.
Налаживают индикатор в следующей последовательности. К электросети подключают нагрузку мощностью около 300 Вт и подбором резистора R1 добиваются свечения светодиода HL2. Затем подключают нагрузку мощностью 100 Вт и подбором резистора R7 добиваются свечения светодиода HL1, а при уменьшении нагрузки на 20...30 Вт этот светодиод должен погаснуть. После этого в сеть включают нагрузку мощностью 1000 Вт и подстроечным резистором R5 добиваются свечения светодиода HL3.
Трансформатор тока лучше всего разместить в распределительной коробке, находящейся обычно в прихожей квартиры.
Индикатор нагрузки со звуковой сигнализацией
Схема и монтажная плата еще одного варианта индикатора потребляемой мощности показаны на рис. 4, а, б. Этот индикатор имеет звуковую сигнализацию и, кроме того, обладает «памятью».
Как и в предыдущей конструкции, переменное напряжение трансформатора тока выпрямляется диодами VD1, VD2, но в отличие от предыдущего варианта, в этом установлен конденсатор С2 значительно большей емкости, кроме того, увеличено входное сопротивление компаратора и генератора на элементах DD1.1. DD1.2, что и используется для сохранения информации о значении потребляемой мощности в течение нескольких минут.
Это необходимо в тех случаях, когда нагрузка подключена к сети не постоянно (например, утюг с терморегулятором). Если мощность превышает заранее установленный порог, то начинает работать генератор на элементах DD1.1 и DD1.2 и в телефоне раздается звуковой сигнал с частотой около 1 кГц. Этот прибор, чувствительность которого сравнительно невелика, следует использовать для индикации мощности потребляемой электроэнергии 1000 Вт и более.
Рис. 4. Схема (а) и монтажная плата (б) индикатора потребляемой мощности со звуковой сигнализацией.
Трансформатор тока - аналогичной конструкции, его описание смотри в первом варианте. Налаживание сводится к подбору резистора R1 и для индикации включения нагрузки определенной мощности. Телефон BF1 должен быть обязательно высокоомным.
Литература: И. А. Нечаев, Массовая Радио Библиотека (МРБ), Выпуск 1172, 1992 год.