Схема индикатора переменного тока
Иногда возникает необходимость контроля переменного тока через нагрузку. Решению этой проблемы посвящено немало схем. Читателям предлагается еще одна. В основу схемы (см. рисунок) положено авторское свидетельство [1].
Принцип действия схемы основан на известном соотношении AU = фт ln(lkDA1.1 / IkDA1.2), где AU - разность падений напряжения на эмиттерных переходах согласованной пары транзисторов; фт -температурный потенциал, раный 26 мВ при +20°С; IkDA11, 'kDa12 - коллекторные токи соответствующих транзисторов.
Допустим, что в рассматриваемый момент времени ток протекает через нагрузку от клеммы 1 к клемме 4. Если через датчик тока - резистор Rобр протекает ток, меньший предельного 1п, то на нем падает напряжение не более нескольких милливольт, т.е. UбЭDA1.1 = u63da1 .2-Поскольку эти транзисторы одной пары, их коллекторные токи одинаковы, однако из-за большого сопротивления в цепи коллектора DA1.2 этот транзистор оказывается в насыщении. Транзистор VT1 закрыт, и светодиод HL1 погашен.
При увеличении тока нагрузки падение напряжения на Rобр достигает DU, транзистор DA1.2 закрывается, а VT1 открывается, следовательно, светодиод светит и индицирует протекание тока через нагрузку. Ток коллектора DA1.2 можно определить как ^стаб - UбэVT1)/Rобр. Задавшись AU = UбэDA1.2/10, можно записать AU = ф-^п^/т). (1)
Учитывая, что AU = 60 мВ, из формулы (1) следует R2 = 10R1. При протекании тока через нагрузку от клеммы 4 к клемме 1 транзистор DA1.2 находится в насыщении, и светодиод HL1 погашен. Так как частота сети близка к частоте 50 Гц, то свечение светодиода воспринимается как непрерывное.
Питание выполнено по бестрансформаторной схеме с помощью гасящего конденсатора С1. Резистор R1 ограничивает бросок тока через схему в момент ее включения, когда конденсатор С1 еще не заряжен. Однополупериодный выпрямитель выполнен на диодах VD2, VD3. Конденсатор С2 сглаживает пульсации выпрямленного напряжения, a VD1 стабилизирует напряжение питания рассматриваемой схемы. Минимальный индицируемый ток, протекающий через нагрузку, 0,11 А (действующее значение), соответствует мощности нагрузки, равной 25 Вт. Так как нагрузка может быть значительно большей, то падение напряжения на резисторе Rобр может превысить максимальное допустимое для перехода база-эмиттер. Для предотвращения этого рекомендуется включить параллельно Rобр два кремниевых диода (как показано на схеме пунктиром) с максимальным допустимым прямым током, превышающим ток нагрузки. Тогда AU не превысит падения напряжения на диоде.
В схеме использована транзисторная пара DA1 типа КР159НТ1Б. Ее можно заменить на К159НТ1Б или другие в интегральном исполнении. Необходимо, чтобы UбЭDA11 -UбЭDA12 > 0, в противном случае погрешность вычислений по формуле (1) будет значительной.
Транзистор VT1 любой кремниевый маломощный (КТ312, КТ301, КТ3102). Стабилитрон VD3 любой на напряжение стабилизации 9.15 В. Диоды VD2, VD3 типа КД522, КД102, КД103 и т.д. Конденсатор С1 типа К73-17, К73-16. Электролитический конденсатор С2 типа К50-35 на 16 В, но может быть любого типа с рабочим напряжением выше напряжения стабилизации VD3.
Резисторы R1, R2, R3 типа МЛТ, С2-23, С2-33 мощностью 0,125 Вт, резистор R4 мощностью не меньше 0.5 Вт. Так как потенциал jT линейно зависит от температуры, резистор Rобр рекомендуется изготовить из медного провода, температурный коэффициент сопротивления которого примерно такой же, как и jT. Для того чтобы получить сопротивление Rобр = 0,53 Ом, необходимо 1,5 м провода ПЭВ-2 диаметром 0,28 мм. Намотку его на оправку желательно проводить бифилярным способом. Ток плавления провода такого диаметра равен 11 А. Если не устраивает величина сопротивления Rобр, можно задаться иным значением DU и по формуле (1) определить R2/R1.
Автор: О.В. Белоусов, г Ватутино, Черкасская обл.
Литература: 1.А.С. СССР 1026130 (Бюллетень «Открытия, изобретения, товарные знаки», 1983, №24).