Схемы датчиков перегрузки по линии питания
Превышение выходного тока в источниках питания свидетельствует об увеличении потребляемой мощности в нагрузке. Иногда потребляемый ток в нагрузке (из-за неисправности соединений или самого устройства нагрузки) может увеличиться вплоть до значения тока короткого замыкания (к.з.), что неминуемо приведет к аварии (если источник питания не снабжен узлом защиты от перегрузки).
Последствия перегрузки могут оказаться более существенными и непоправимыми, если использовать источник питания без узла защиты (как сегодня часто делают радиолюбители, изготавливая простые источники и покупая недорогие адаптеры), — увеличится энергопотребление, выйдет из строя сетевой трансформатор, возможно возгорание отдельных элементов и неприятный запах.
Для того, чтобы вовремя заметить выход источника питания в «заштатный» режим, устанавливают простые индикаторы перегрузки. Простые — потому, что они, как правило, содержат всего несколько элементов, недорогих и доступных. Установить эти индикаторы можно универсально практически в любой самодельный или промышленный источник питания.
Самая простая электронная схема индикатора токовой перегрузки показана на рис. 3.9.
Работа элементов устройства основана на том, что последовательно с нагрузкой в выходной цепи источника питания включают ограничивающий резистор малого сопротивления (R3 на схеме). Данный узел можно применять универсально в источниках питания и стабилизаторах с разным выходным напряжение (испытано в условиях выходного напряжения 5—20 В).
Рис. 3.9. Электрическая схема светового индикатора токовой перегрузки
Однако значения и номиналы элементов, указанных на схеме (рис. 3.9), подобраны для источника питания с выходным напряжением 12 В. Соответственно для того, чтобы расширить диапазон источников питания для данной конструкции, в выходном каскаде которых будет эффективно работать предлагаемый узел индикации, потребуется изменить параметры элементов R1—R3, VD1, VD2.
Пока перегрузки нет, источник питания (и узел нагрузки) работают в штатном режиме, через R3 протекает допустимый ток и падение напряжения на резисторе невелико (менее 1 В). Также невелико в этом случае падение напряжения на диодах VD1, VD2, и светодиод едва светится.
При увеличении тока потребления в устройстве нагрузки или коротком замыкании между точками А и Б ток в цепи возрастает. При этом падение напряжения на резисторе R3 может достигнуть максимального значения (выходного напряжения источника питания), вследствие чего светодиод HL1 загорится (будет мигать) в полную силу. Для наглядного эффекта в схеме применен мигающий светодиод L36B.
Вместо указанного светодиода можно применить аналогичные по электрическим характеристикам приборы, например, L56B, L456B (повышенной яркости), L816BRC-B, L76yBGR, TLBR5410 и аналогичные.
Мощность, рассеиваемая на резисторе R3 (при токе к.з.) более 5 Вт, поэтому этот резистор изготавливается самостоятельно из медной проволоки типа ПЭЛ-1 (ПЭЛ-2) диаметром 0,8 мм. Ее берут из ненужного трансформатора. На каркас из канцелярского карандаша наматывают 8 витков этого провода, концы ее облуживают, затем каркас вынимают. Проволочный резистор R3 готов. Все постоянные резисторы — типа МЛТ-0,25 или аналогичные.
Вместо диодов VD1, VD2 можно установить КД503, КД509, КД521 с любым буквенным индексом. Эти диоды защищают светодиод в режиме перегрузки (гасят излишнее напряжение).
К сожалению, на практике нет возможности постоянно визуально следить за состоянием индикаторного светодиода в источнике питания, поэтому разумно дополнить схему электронным узлом звукового сопровождения. Такая схема представлена на рис. 3.10.
Как видно из схемы, она работает по тому же принципу, но в отличие от предыдущей, это устройство более чувствительно и характер его работы обусловлен открыванием транзистора VT1 (при установлении в его базе потенциала более 0,3 В).
На транзисторе VT1 реализован усилитель тока. Транзистор выбран германиевым. Из старых запасов радиолюбителя. Его можно заменить аналогичными по электрическим характеристикам приборами МП16, МП39—МП42 с любым буквенным инідексом. В крайнем случае, можно установить кремниевый транзистор КТ361 или КТ3107 с любым буквенным индексом, однако тогда порог включения индикации будет иным.
Рис. 3.10. Электрическая схема узла звукового и светового индикатора перегрузки.
Порог включения транзистора VT1 зависит от сопротивления резисторов R1 и R2, и в данной схеме при напряжении источника питания 12,5 В индикация включится при токе нагрузки, превышающем 400 мА.
В коллекторной цепи транзистора включен мигающий светодиод и капсюль со встроенным генератором ЗЧ НА1. Когда на резисторе R1 падение напряжения достигнет 0,5—0,6 В, транзистор VT1 откроется, на светодиод HL1 и капсюль НА1 поступит напряжение питания. Поскольку капсюль для светодиода является активным элементом, ограничивающим ток, режим работы светодиода в норме.
Благодаря применению мигающего светодиода, капсюль также будет звучать прерывисто — звук будет слышен во время паузы между вспышками светодиода.
В этой схеме можно достичь еще более интересного звукового эффекта, если вместо капсюля НА1 включить прибор КРІ-4332-12, который имеет встроенный генератор с прерыванием. Таким образом звук в случае перегрузки будет напоминать сирену (этому способствует сочетание прерываний вспышек светодиода и внутренних прерываний капсюля НА1). Такой звук достаточно громко и эффективно (слышно в соседнем помещении при среднем уровне шума) будет привлекать внимание людей.
Еще одна схема индикаторов перегрузки рассматривается далее, она представлена на рис. 3.11.
В тех конструкциях, где установлен плавкий (или иной, например, самовосстанавливающийся) предохранитель, часто требуется визуально контролировать их работу. Простая разработка, схема которой показана на рис. 3.11, позволяет это сделать. Здесь применен двухцветный светодиод с общим катодом и, соответственно, тремя выводами. Кто на практике испытывал эти диоды с одним общим выводом, знают, что они функционируют несколько иначе, чем ожидается. Шаблон мышления в том, что, казалось бы, зеленый и красный цвета будут появляться у светодиода в общем корпусе соответственно при приложении (в нужной полярности) напряжения к соответственным выводам R или G. Однако это не совсем так.
Рио. 3.11. Световой индикатор перегорания предохранителя
Пока предохранитель FU1 исправен, к обоим анодам светодиода HL1 приложено напряжение. Порог свечения корректируется сопротивлением резистора R1. Если предохранитель обрывает цепь питания нагрузки, зеленый светодиод гаснет, а красный остается светить (если напряжения питания совсем не пропало). Поскольку допустимое обратное напряжение для светодиодов мало и ограничено, для указанной конструкции в схему введены диоды с разными электрическими характеристиками VD1—VD4.
То, что к зеленому светодиоду последовательно включен только один диод, а красному — три, объясняется особенностями светодиода AЛC331A. При экспериментах оказалось, что порог напряжения включения красного светодиода меньше, чем у зеленого. Чтобы уравновесить эту разницу (заметную только на практике), количество диодов неодинаково.
При перегорании предохранителя к зеленому светодиоду (G) прикладывается наііряжение в обратной полярности.
Номиналы элементов в схеме даны для контроля напряжения в цепи 12 В. Вместо светодиода AЛC331A допустимо применять другие аналогичные приборы, например КИПД18В-М, L239EGW.
Кашкаров А. П. 500 схем для радиолюбителей. Электронные датчики.