Сигнализатор подключения потребителя к сети 220 В
Для контроля подключений потребителей энергии к сети 220 В Удобно использовать звуковой сигнализатор (рис. 5.28).
Рис. 5.28
Сигнализатор издает кратковременный, длительностью 1...2 с, звуковой сигнал при подключении к сети 220 В потребителей, мощность которых превышает 20 Вт. Любой потребитель энергии (нагрузка) в момент подключения к сети 220 В из-за дребезга контактов штепсельного разъема или включателя аппарата дает незначительные помехи в электрической сети. Чем больше мощность потребителя, тем сильнее помехи. Если подключить к фазовому проводу сети 220 В осциллограф (через соответствующий делитель напряжения) и контролировать состояние синусоидального сигнала частотой 48...52 Гц (в некоторых местах частота может отличаться - это зависит от параметров электрической подстанции и удаленности потребителя), то такие помехи на синусоиде будут заметны в виде незначительных изменений ее формы.
Потребители энергии и прибор должны находиться в одном электрическом контуре - до трансформатора (счетчика), установленного в каждой квартире, доме, промышленном узле. Прибор будет полезен для контроля несанкционированного включения кем-либо потребителя в одном электрическом контуре или для дистанционного контроля за автоматическим включением/выключением электрических приборов. В последнем случае нужно ориентироваться по звуку, издаваемому устройством. Особенность устройства в том, что оно не связано непосредственно с контролируемыми системами, а получает информацию об их включении/выключении по проводам сети 220 В, не требуя дополнительных проводов и подключений, используя кратковременную сетевую помеху.
Устройство может находиться в подключенном состоянии в режиме 24 ч неограниченное время. Бестрансформаторный источник напряжения для схемы сигнализатора защищает ее от колебаний напряжения в сети в ночное время. Ток, потребляемый устройством, находится в пределах 15 мА, что позволяет применять маломощный источник напряжения с конденсаторами на входе. Конденсаторы С1, С2 работают в режиме гасящих напряжение резисторов, оказывая небольшое сопротивление переменному току и не излучая тепло. Они обязательно должны быть на рабочее напряжение не менее 200 В, типа МБМ или К73-ПЭ. Диодный мост со стабилитронами позволяет получить на выходе источника напряжение 10...11 В. При использовании в качестве VD3, VD4 других стабилитронов выходное напряжение такого источника можно изменять. Резистор R2 ограничивает ток бестрансформаторного БП так, что в приведенной схеме максимальный ток источника составит 70 мА. Оксидный конденсатор СЗ сглаживает пульсации на пряжения. Большая емкость конденсатора необходима, чтобы звуковой сигнал из динамической головки был приятен на слух и не отличался сетевым «фоном» 50 Гц.
Схема звукового сигнализатора - это мультивибратор на транзисторах разной проводимости со сходными электрическими характеристиками. Транзисторы VT1, VT2 германиевые. Цепь обратной связи R4 С4 задает частоту импульсов генератора. Отличие от классической схемы мультивибратора - в применении низкоомной динамической головки В1 (высокочастотная динамическая головка 2ГД-36 или аналогичная по электрическим характеристикам). Если в качестве В1 применять динамический капсюль типа ДЭМШ или низкоомный телефон типа ТК-67, ТОН-1 с сопротивлением более 50 Ом (как и рассчитана предлагаемая схема), то звуковой сигнал будет излучаться постоянно, пока на схему подано напряжение. При применении низкоомной динамической головки сопротивлением 8 Ом генератор не работает и находится в ждущем режиме. Транзисторы VT2 и VT1 не перегреваются (их рабочая температура не более 25°С), так как ток, протекающий через переход эмиттер-коллектор VT2, очень мал из-за применения маломощного бестрансформаторного БП. В результате такого включения устройство издаст звуковой сигнал только в момент дребезга контактов включателя новой нагрузки в сети 220 В, когда источник питания пропустит помеху к транзисторному генератору и небольшой всплеск напряжения окажется достаточным для запуска генератора на 1...2 с. Длительность звукового сигнала и чувствительность устройства зависят от коэффициента усиления по току h2i3 применяемых транзисторов и от сопротивления резистора R4, определяющего порог открытия транзистора ѴТ1.
Собранное из исправных элементов устройство начинает работать сразу. Настройка для стабильной работы может понадобиться в том случае, если при включении/выключении периферийной нагрузки в динамической головке В1 слышны только щелчки. Тогда необходимо включить в разрыв цепи от В1 к минусовому полюсу БП переменный резистор сопротивлением 12...20 Ом. Регулировкой ограничивающего сопротивления в цепи В1 добиваются устойчивой работы генератора при подключении новых потребителей в сети 220 В. Затем дополнительный резистор заменяют на постоянный типа МЛТ-1. Принудительно вызвать звуковой сигнал можно, подав на базу транзистора VT1 смещение через резистор сопротивлением 47...100 кОм от положительного полюса источника питания.
Интересная особенность прибора проявилась при задании смещения на базу транзистора VT1 от положительного полюса источника питания через резистор 2 МОм. В этом случае устройство реагирует не только на помехи по сети 220 В (по питанию), но и на дистанционное сотрясение непосредственно динамической головки или плоскости, к которой та надежно прикреплена. Таким образом, схема может являться базовым датчиком ударов и сотрясений контролируемой поверхности.
Транзистор VT1 можно заменить на любой из серии МП35-МП38, VT2 - соответственно на любой из серии МП25, МП26, МП41-МП42. Конденсатор СЗ типа К50-6 на рабочее напряжение 25 В. Все постоянные резисторы, указанные на схеме, типа МЛТ-ОМЛТ-0,5. Конденсатор С4 может быть типа БМ2 или КМ. При необходимости схему можно дополнить светодиодом типа АЛ307Б, включенным последовательно с ограничивающим резистором 1 кОм параллельно полюсам БП для индикации подключения аппарата к сети.
Узел монтируют в корпусе из пластмассы или нефольгирован-ного текстолита. Элементы схемы монтируют навесным монтажом на фольгированную площадку текстолита, предварительно разделенную скальпелем на сектора.
При настройке и эксплуатации узла следует соблюдать меры электробезопасности - не прикасаться руками и неизолированным инструментом к элементам схемы при включенном питании, так как на выводах элементов может быть опасное напряжение 220 В.
Литература: А. П. Кашкаров, А. Л. Бутов - Радиолюбителям схемы, Москва 2008