Меню

Индикатор потребляемого тока или мощности

Обзор измерителя мощности Даджет Энергомер

Обзор измерителя мощности Даджет Энергомер

Аватар пользователя

Приветствую посетителей сайта Клуба ДНС!

Счета за коммунальные расходы, как и за другие виды периодических услуг, имеют неприятную тенденцию расти со временем. Получая ежемесячную квитанцию, зачастую остается только тяжело вздохнуть от гнета платежей на семейный бюджет. Можно продолжать действовать по слогану «Плачу и плачу» недавней рекламной кампании одного из крупных операторов мобильной связи в нашей стране, либо сесть и продумать варианты снижения затрат путем своеобразной оптимизации. Если рассматривать конкретно расходы на электроэнергию, то раньше альтернативы сертифицированным счетчикам, устанавливаемым на вводе электропроводки в помещение, не было как таковой, разве что приблизительно прикинуть потребление приборов по паспортным значениям и отталкиваться в расчетах от этих цифр, или с таймером и мультиметром наперевес проводить замеры вручную. Но это все затратно по времени и, как правило, муторно и неточно. Конечно же, такую насущную проблему не могли оставить без внимания производители электронных средств измерения, и в последние несколько лет в продаже появилось немало компактных моделей измерителей мощности, подсчитывающих затраты в автоматическом режиме. Одним из представителей таких простых и удобных приборов является поступивший ко мне на обзор измеритель мощности Даджет Энергомер.

Спецификация

Гаджеты, выпускаемые под торговой маркой «Даджет», ориентированы большей частью на непрофессиональное применение и поэтому достаточно просты в использовании и первичной настройке. Спецификация устройства максимально лаконична и доступна как на официальной страничке, так и на упаковке с прибором.

  • Модель: Даджет Энергомер;
  • Производитель: CIXI YIDONG Electronic Company LTD.;
  • Артикул: KIT MT4014;
  • Материал корпуса: пластик;
  • Цвет корпуса: белый;
  • Максимальная нагрузка: 16 А, 3,6 кВт;
  • Измеряемое напряжение: 190 — 276 В / 45 — 65 Гц;
  • Диапазон измерения тока: 0,01 — 16 А;
  • Диапазон измерения мощности: 0,2 — 3600 Вт;
  • Точность измерений: +/-1%;
  • Батареи: 3 х 1,5 В LR44/AG13;
  • Размер: 274 х 120 х 27 мм;
  • Условия эксплуатации: внутри помещений при температуре воздуха от -10 до +40 градусов Цельсия при относительной влажности

Внутри коробки Энергомер лежит без дополнительных демпферов, поэтому если коробку потрясти, содержимое немного болтается.

Комплектация Даджет Энергомера максимально проста и включает в себя только сам измеритель мощности и краткую инструкцию в виде одного большого листа, сложенного «гармошкой». Инструкция на русском и написана понятным языком, разобраться с особенностями настройки не составит труда.

Внешний вид

Первый взгляд на измеритель мощности вызвал зрительные ассоциации с powerline адаптерами, чему способствует близкий к ним по форме корпус с проходной розеткой, разве что дополненный жидкокристаллическим дисплеем, который обладает неплохой контрастностью и углами обзора, но не имеет подсветки. В абсолютно идентичном исполнении ваттметр продается под разными торговыми марками, примером тому служат Мастеркит MT4014, Perel E305EM5-G и многие другие.

Верхнюю часть корпуса отвели под органы управления и дисплей. Кнопок управления всего три, но этого достаточно для быстрой настройки и переключения между режимами мониторинга параметров электропитания и измерения мощности. На лицевую панель также выведена утопленная в корпус четвертая кнопка — Master Clear, которая полностью сбрасывает настройки и очищает память устройства при необходимости. Нижняя половина отдана полностью под гнездо для штепсельных вилок евростандарта с заземляющими контактами.

Боковые грани устройства напоминают перевернутую букву «Г». Они не несут на себе никаких управляющих элементов и зеркально повторяют друг друга по форме и внешнему виду.

С обратной же стороны корпуса находится вилка для включения прибора в бытовые электрические розетки и отсек для батареек, поддерживающих энергозависимую память устройства в отсутствие подключения к сети.

Вилка с заземляющим контактом, по заверению производителя, рассчитана на максимальную нагрузку до 3600 Вт, маркировка на корпусе говорит о максимально допустимых 250 В, 16 А.

Для поддержания измеренных параметров потребления электроэнергии полезной нагрузкой используются три 1,5 В батарейки типа LR44 (AG13), устанавливаемые в специальный отсек на задней стенке Энергомера, закрывающийся пластиковой крышкой с тугими защелками и неудобным способом открывания. Благо, что к процедуре замены прибегать придется нечасто. Для снятия крышки потребуется плоская отвёртка или что-то подобное, так как пальцами надавить на защелки не получается. Как устанавливать батарейки схематично указано с внутренней стороны самой крышки, а ее саму вверх тормашками не вставить из-за особой формы. За счет такого автономного питания возможно просматривать показания из памяти прибора и менять его настройки и без подключения к электрической сети.

Настройка

Параметров, которые необходимо задать перед полноценным использованием измерителя мощности, немного — это установка правильной даты, времени, текущего дня недели и настройка тарифов на потребляемую электроэнергию.

После снятия пленочной вставки между батарейками, исключающей их разряд во время транспортировки, происходит первичный запуск Энергомера, в ходе которого около 10 секунд на дисплее отображаются все возможные комбинации символов. Как видно по фотографии ниже, возможен вывод значений четырех знаков до и одного знака после запятой. Именно этим фактом и ограничен подсчет потребленной электроэнергии — максимум 9999,9 кВт*ч.

Даже без первичной настройки прибор через несколько секунд после включения покажет на дисплее напряжение в сети переменного тока. Последовательные нажатия кнопки FUNC переключают по кругу режимы отображения результатов мониторинга в реальном времени: напряжение в вольтах (VOLT), силу тока в амперах (AMP), мощность в ваттах (WATT), потребленную энергию в кВт*ч (kWh), цену потребленной энергии в условных единицах (TOTAL PRICE) и общее время, за которое сделан расчет.

Внутренние компоненты измерителя мощности Даджет Энергомер разнесены на две платы:

  • Одна — для дисплея с контроллером, залитым черным компаундом, и кнопок;
  • Вторая — для измерения параметров питания электрической сети.

Плата мониторинга включена в разрыв цепи одного из входных питающих контактов через шунт, заземляющий контакт к плате не подключен. Основу измерителя составляет интегральная микросхема Cirrus Logic CS5460 — специализированное решение для электрических измерительных приборов, реализующее в одном компактном корпусе 24L SSOP два аналогово-цифровых преобразователя, функции учета параметров питания и двусторонний последовательный интерфейс. Чип изначально разрабатывался для точного измерения и подсчета потребляемой мощности для 2-х и 3-х проводных электрических линий. Он поддерживает как работу с внешним микроконтроллером, так и без него (режим Auto-Boot), считывая необходимые калибровочные и стартовые параметры с внешней микросхемы EEPROM памяти. Микросхема памяти HK 24C02 объемом 2048 бит распаяна неподалеку на той же плате. Cirrus Logic CS5460 обладает крайне низким собственным энергопотреблением

На сегодня Cirrus Logic рекомендует использовать более новую модификацию чипа — CS5490, но, видимо, запасы CS5460 еще до конца не закончились. Общее впечатление от качества пайки основной платы — на «четверочку» по пятибалльной системе. Основные силовые дорожки пропаяны хорошо, и напряженные места дополнительно усилены термоклеем, а вот рядом с мелкими SMD-элементами местами присутствуют следы брызг олова, остатки паяльного флюса и термоклеевого состава.

Использование

По использованию Даджет Энергомера в бытовых электрических сетях особых нюансов нет. Единственные два момента, на которые разработчикам стоило бы обратить внимание :

  • Немного уменьшить габариты корпуса, который на сдвоенных и строенных розетках будет мешать соседним гнездам;
  • Сделать штекер самого Энергомера поворотным, чтобы им одинаково было удобно пользоваться и в горизонтальном, и в вертикальном расположении;
  • Добавить отключаемую подсветку экрану.

В части точности измерений заявленный 1% погрешности измерений близок к реальности, по крайней мере в сравнении с показаниями мультиметра MASTECH MAS830L разница как раз «плавала» около 0,8 — 1.1 %. Нижний порог измерений силы тока в 0,01 А подтвердился, именно столько потребляет, например, микроволновая печь Samsung CE287GNR в режиме ожидания и работы встроенных часов.

Ну а какое же преимущество от применения прибора, а не прикидок «на глазок» по паспортным данным электрических приборов в ходе тестов наглядно показала проверка потребления простого масляного электрического обогревателя. На фото ниже пример, когда заявленная мощность 2400 Вт указана с избытком и не соответствует даже пиковой зафиксированной около 2065 Вт, не говоря уже о том, что в течение дня периодически нагреватель переключается владельцем на режим с меньшим нагревом, плюс автоматическое отключение по набору заданной температуры. Без автоматически считающего измерительного прибора понять, сколько же «набежит» за день просто нереально.

Потребление некоторых домашних бытовых приборов вообще всерьез заставляет задуматься об их смене на более энергоэффективные или наоборот развеять мнимые предположения. Например, суточный замер потребления энергии термопота (чайник-термос) Mystery MTP-2440, поддерживающего в течение дня запас горячей питьевой воды у автора дома, показал, что, несмотря на кажущуюся постоянную работу нагревателя, это совсем не так. Сумма затрат не вносит существенного влияния на общий счет за электроэнергию. После переключения термопота в режим поддержания температуры воды не 98, а 86 градусов Цельсия, от приобретения нового чайника-термоса немного другого принципа, нагревающего воду непосредственно в момент подачи воды в кружку, и подавно решено было отказаться в силу отсутствия экономической выгоды, учитывая существенную разницу в стоимости бытовой техники.

Даджет Энергомер также сгодится многим потенциальным покупателям как средство мониторинга в реальном времени за параметрами электропитания в домах со старыми электросетями, в частных домах, на дачных участках или в гаражных кооперативах с ограниченным потреблением на одного абонента. Ведь он позволяет сразу видеть на дисплее текущее напряжение в сети переменного тока или контролировать чрезмерную нагрузку на «успевшую подустать» электропроводку.

Заключение

Подводя краткий итог небольшому обзору измерителя мощности Даджет Энергомер можно резюмировать, что свою главную задачу — быстрый, простой и наглядный мониторинг потребляемой конкретным бытовым устройством электроэнергии в привычных нам кВт*ч и реальных деньгах, с достаточной для непрофессионального «домашнего» применения точностью, прибор выполняет хорошо, а большего от него и не требуется.

Преимущества Даджет Энергомер:

  • Удобное средство контроля параметров электрической сети;
  • Поддержка двухтарифных начислений;
  • Наглядная демонстрация мощности подключенных приборов;
  • Автоматический подсчет стоимости потребленной энергии.

Недостатки Даджет Энергомер:

  • Дисплей без подсветки;
  • Вилка не поворачивается;
  • Перекрывает соседние гнезда на многомодульных блоках электрических розеток.

Надеюсь, данный обзор поможет вам определиться в выборе и покупке, и благодарю компанию Даджет за предоставленный измеритель мощности Даджет Энергомер, а компанию ДНС за удобную площадку для публикации обзора!

Источник



Индикатор потребляемой мощности

О. Нечаев, г. Курск

Такой индикатор полезен при контроле мощности, потребляемой бытовыми приборами от сети. Его можно разместить рядом с электросчетчиком непосредственно на силовом щитке. Тогда он позволит наглядно определять, какова мощность включенных потребителей.

По принципу действия индикатор аналогичен подобным устройствам, описанным в [1, 21], но схемное решение у него несколько иное (рис. 1). Конструкция индикатора обеспечивает гальваническую развязку от сети. Основа этого прибора — трансформатор тока Т1, включенный в один из сетевых проводов (желательно фазный). Ток, протекая по первичной обмотке трансформатора (т.е. через сетевой провод), наводит во вторичной обмотке переменное напряжение. В некотором диапазоне оно прямо пропорционально значению протекающего тока, а с учетом того, что напряжение в сети изменяется в небольших пределах, то и потребляемой мощности.

indikator-1

Это справедливо, в первую очередь, для большинства бытовых электро- и радиоприборов, которые не имеют значительной реактивной составляющей в потребляемой мощности. Если такая составляющая есть (например, при работе мощного электродвигателя), появится дополнительная погрешность.
Переменное напряжение вторичной обмотки выпрямляется диодами VD1.VD2 и сглаживается конденсатором С2. В связи с тем, что потребляемая мощность может изменяться в значительных пределах, сигнал на индикатор (микроамперметр РА1) подан через нелинейный преобразователь. При потребляемой мощности менее ЗОО Вт выпрямленное напряжение невелико и поступает на микроамперметр через малое динамическое сопротивление полевого транзистора.
По мере роста потребляемой мощности увеличивается и выпрямленное напряжение, полевой транзистор плавно переходит в режим стабилизации тока. Дальнейшее увеличение показаний микроамперметра происходит за счет тока, протекающего через резистор R2, а поэтому становится более плавным. Таким образом. шкала микроамперметра оказывается разделенной на две примерно равные части: в первой осуществляется индикация мощности до 300 Вт, во второй — от 300 до 2200 Вт.
На рис. 2 приведена зависимость показаний микроамперметра от потребляемой мощности. Кривая 1-экспериментально снятая зависимость для деталей, указанных на схеме. Здесь индицируется потребляемая мощность, начиная со 125 Вт. Для повышения чувствительности прибора выпрямительные диоды заменяют на германиевые, тогда удается индицировать мощность, начиная с 50 Вт (кривая 2).

indikator-2

В устройстве можно применить,
кроме указанных на схеме, транзистор КПЗОЗА; диоды — любые из серий КД102 — КД105. германиевые — Д9Е, Д9Ж, Д9Л, Д18, Д20, ГД507А. Конденсаторы — серий К50, К52, К53, подстроечный резистор — СПЗ-З, СП3-19, постоянный — МЛТ, С2-33. Микроамперметр — М4247 с током полного отклонения стрелки 100 мкА и сопротивлением рамки 2,8 кОм; можно применить прибор, схожий по параметрам, но с большим (до 200 мкА) током полного отклонения.
Для трансформатора Т1 (рис. 3) использован магнитопровод от согласующего или выходного трансформатора малогабаритного радиоприемника (Ш5х6, Ш4х6 и аналогичные). Каркас (1) укорочен наполовину, и на нем намотана обмотка И (2) — 1000 витков провода ПЭВ-2 0,1 — 0,12. Ш-образные пластины (3) склеены между собой и вставлены в каркас. Прямоугольные замыкающие пластины магнитопровода собраны в пакет и также склеены. Сетевой провод (4) укладывают поверх каркаса, после чего пакет приклеивают к пластинам сверху.

indikator-3

Трансформатор помещают в распределительной коробке у ввода сети в квартиру или на распределительном щите. Остальные детали, кроме микроамперметра, размещают на печатной плате (рис. 4) из одностороннего фольгированного стеклотекстолита

indikator4

Налаживание индикатора сводится к градуировке шкалы микроамперметра. Делают это резисторами R1, R2. Резистор В2 временно удаляют, и, включив нагрузку мощностью около 300 Вт, резистором R1 устанавливают стрелку микроамперметра на среднюю отметку шкалы. Затем увеличивают мощность нагрузки до предельно допустимой.
Если стрелка не достигнет максимальной отметки шкалы, ее «доводят» до нее подбором резистора R2. Когда же стрелка зашкалит, надо установить ее на конечную отметку подбором резистора R1 и проверить полученную зависимость.
Возможно, участок шкалы для индикации небольших мощностей окажется слишком мал. Тогда придется установить транзистор с меньшим напряжением отсечки и повторить настройку.
ЛИТЕРАТУРА
1. Нечаев И. Индикатор потребляемой мощности. — Радио, 1986, № 2, с. 49, 50.
2. Индикатор мощности (За рубежом). — Радио, 1995, № 3. с. 61.

Источник

Экономичные светодиодные индикаторы тока

svetodiodnye-indikatory-toka

Мультиметр, пробники, индикаторы, тестеры

Для сигнализации и контроля в современной аппаратуре широко используются световые индикаторы, излучающими элементами в которых служат светодиоды различного цвета свечения. Такие устройства выполняют в основном по схеме индикаторов напряжения, хотя во многих случаях индикаторы тока (далее для краткости — ИТ) более информативны.

svetodiodnye-indikatory-toka

Широкому распространению светодиодных ИТ (рис. 1) препятствует необходимость обеспечения падения напряжения на датчике тока — резисторе R1, превышающего напряжение свечения светодиода, т. е, в среднем около 1,8 В для светодиодов красного и зелёного свечения и примерно 2,9 В синего, вследствие чего такие ИТ имеют низкую экономичность. Для снижения падения напряжения на датчике тока, необходимого для работы светодиодного ИТ, применяют различные усилители постоянного тока или (в целях переменного тока) трансформаторы тока.

Применение усилителей усложняет устройство и требует их подключения трехполюсником, трансформаторы тока весьма громоздки. Известен способ питания светодиода от источника с низким напряжением, заключающийся в использовании преобразователя напряжения. Такие устройства различной степени сложности применяют профессионалы и радиолюбители, конструирующие малогабаритные фонари, в которых осветительный светодиод белого свечения питается от одного гальванического элемента или аккумулятора. Преобразователи сохраняют работоспособность при напряжении питания ниже 1 В. Это сравнительно мощные устройства, обеспечивающие ток через светодиод в несколько десятков миллиампер.

Если для питания светодиода применить преобразователь напряжения, а в качестве источника питания для него использовать падение напряжения на датчике тока (рис. 2,а), то потери мощности можно существенно снизить. Современные сверхъяркие индикаторные светодиоды различного свечения светят достаточно ярко при токе около 200 мкА, и мощность преобразователей, применяемых в фонариках, оказывается излишней.

При проведении экспериментов по снижению выходной мощности простейшего преобразователя — блокинг генератора — выяснилось, что этот преобразователь, выполненный на маломощном германиевом транзисторе, развивает выходную мощность, достаточную для свечения сверхъяркого светодиода, при напряжении питания всего 0,1…0,2 В, что сопоставимо с падением напряжения на шунте стрелочного электроизмерительного прибора.

В устройстве по схеме на рис. 2,6 отсутствует защита от перегрузки по току. Поэтому это устройство можно применять в цепях, в которых отсутствуют броски тока.

На рис. 2,б изображена схема наиболее экономичного светодиодного индикатора тока для устройств, потребляющих сравнительно стабильный ток. При применении транзистора МП20А со статическим коэффициентом передачи тока базы не менее 100 светодиод HL1 светит достаточно ярко при падении напряжения на датчике тока резисторе R1 не более 0,1 В.

Трансформатор Т1 намотан на кольцевом ферритовом магнитопроводе с наружным диаметром 10 мм от ЭПРА неисправной КЛЛ. Обе обмотки содержат по 24 витка эмалированного провода диаметром 0,18 мм. Этот ИТ применим в цепях как постоянного, так и переменного тока: при положительной полуволне питающего напряжения работает преобразователь и светит светодиод HL1, при отрицательной транзистор закрыт небольшим обратным напряжением. Ток через светодиод имеет вид пачек импульсов, следующих с частотой 50 Гц, но изза инерционности зрения его свечение воспринимается непрерывным.

Если ИТ будет эксплуатироваться совместно с устройством, чувствительным к пульсациям питающего напряжения, то датчик тока следует шунтировать керамическим конденсатором ёмкостью 0,5… 1 мкФ(С1). Сопротивление датчика тока подбирают таким, чтобы при максимальном токе нагрузки яркость свечения светодиода была комфортной. Потребляемый преобразователем ток при этом обычно не превышает 2 мА.

Если ток, потребляемый нагрузкой, может изменяться в широких пределах, в таких устройствах в качестве датчика тока для ИТ следует применять диод Шотки (рис. 2,в). Его обратное напряжение может быть не более 25 В, а вот предельно допустимое значение прямого тока должно быть больше максимального тока нагрузки в несколько раз (например, для диода КД269А ток нагрузки не должен превышать 2 А, а для диода КД273А — 10 А).

При выполнении этих условий и изменении тока нагрузки от 5 мА до максимального падение напряжения на диоде будет изменяться в пределах 0,2…0,35 В. Это позволяет использовать в преобразователе более распространённые низкочастотные германиевые транзисторы серий МП39—МП42 (минимальное напряжение питания преобразователя — 0,14…0,16 В) или высокочастотные серий ГТ308—ГТ310 (минимальное напряжение питания преобразователя — 0,2 В). Статический коэффициент передачи тока базы h2)3 транзистора в таком применении должен быть не менее 15.

Трансформатор для этого ИТ намотан на таком же, что и предыдущем случае магнитопроводе, обе обмотки содержат по десять витков эмалированного провода диаметром 0,1 мм.
Резистор R1 подбирают по оптимальной яркости свечения светодиода HL1 при максимальном токе нагрузки. Если встречнопараллельно VD1 подключить такой же диод VD2 (показано на рис. 2,в штриховыми линиями), то получится экономичный светодиодный индикатор переменного тока, который можно применить в цепях переменного тока напряжением от нескольких вольт до нескольких сотен вольт.

Весьма удобно использовать его в качестве индикатора сетевого тока. При мощности нагрузки до 400 Вт диоды КД269А нагреваются незначительно, поэтому индикатор можно смонтировать навесным монтажом в евровилке. Если мощность нагрузки не превышает 100 Вт, то при использовании малогабаритных деталей (диодов Шотки 1N5818, сверхьяркого светодиода и транзистора серии ГТ310) индикатор сетевого тока можно собрать и в обычной вилке (рис. 3).

Магнитопровод трансформатора этого ИТ — ферритовая трубка с наружным диаметром 5 и длиной 6 мм (такие трубки надевают на выводы некоторых деталей в импульсных блоках питания). При необходимости трубку можно разрезать пополам, получив сразу два кольцевых магнитопровода. Перед намоткой острые кромки колец необходимо скруглить мелкозернистой наждачной бумагой.

Обе обмотки содержат по десять витков эмалированного провода диаметром 0,1 мм. Наматывать их рекомендуется одновременно двумя проводами, продев их в ушко тонкой швейной иглы, а после намотки соединить начало одной обмотки с концом второй. Для светодиода в корпусе вилки нужно просверлить отверстие. После монтажа детали фиксируют в корпусе вилки несколькими каплями термоклея. Предлагаемые светодиодные ИТ просты, дёшевы, экономичны, легко встраиваются в любую аппаратуру и способствуют повышению её потребительских свойств, расширяя область применения светодиодных индикаторов.

Источник

Индикатор потребляемого тока или мощности

Предлагаемое устройство предназначено для световой индикации потребляемого тока (и соответственно мощности) нагрузкой, подключённой к осветительной сети 220 В. Его включают в разрыв одного из сетевых проводов. Особенности устройства — отсутствие какого-либо дополнительного источника питания и гальваническая развязка от сети. Этого удалось добиться применением светодиодов повышенной яркости свечения и трансформатора тока.

Схема индикатора приведена на рис. 1. В его состав входят трансформатор тока Т1, два однополупериодных выпрямителя на диодах VD1 и VD2 со сглаживающими конденсаторами С1 и С2. К первому выпрямителю подключены последовательно соединённые светодиоды HL1 и HL4, ко второму — HL2 и HL3. Параллельно светодиодам HL2- HL4 установлены подстроечные резисторы R1-R3. С помощью этих резисторов можно установить выходной ток выпрямителя, при котором соответствующие светодиоды начинают светить.

Когда ток нагрузки протекает через первичную обмотку трансформатора Т1,во вторичной возникает переменное напряжение, которое выпрямляют оба выпрямителя. Индикатор настроен так, что при токе нагрузки менее 0,5 А напряжения на выходах выпрямителей недостаточно для свечения светодиодов. Когда ток превысит это значение, начнётся слабое, но заметное свечение светодиода HL1 (красного цвета). По мере роста тока нагрузки выходной ток выпрямителя также возрастает. Если ток нагрузки достигнет 2 А, включится светодиод HL2 (зелёного цвета), при токе более 3 А светится HL3 (синего), а когда ток превысит 4 А, начнёт светить белый светодиод HL4. Эксперименты показали, что индикатор работоспособен до тока нагрузки 12 А, для бытовых условий этого вполне достаточно, при этом ток через светодиоды не превышает 15. 18 мА.

Все элементы индикатора, кроме трансформатора, установлены на печатной плате из фольгированного с одной стороны стеклотекстолита, чертёж которой показан на рис. 2. В устройстве применены подстроечные резисторы СП3-19, конденсаторы — оксидные импортные, диоды можно использовать любые маломощные выпрямительные, светодиоды — обязательно повышенной яркости свечения.

Трансформатор тока изготовлен из понижающего трансформатора малогабаритного блока питания (120/12 В, 200 мА). Активное сопротивление первичной обмотки — 200 Ом. Обмотки этого трансформатора намотаны в отдельных секциях, что упрощает доработку. Его первичная обмотка станет вторичной обмоткой трансформатора тока Т1, а вторичную удаляют и взамен неё наматывают провод первичной обмотки. Для указанных выше параметров индикатора число витков первичной обмотки — три, провод должен быть в надёжной изоляции и рассчитан на сетевое напряжение и ток, потребляемый нагрузкой. Для изготовления трансформатора также подойдёт любой маломощный серийный понижающий трансформатор, например, из серий ТП-121, ТП-112.

Для градуировки шкалы индикатора можно применить амперметр переменного тока и понижающий трансформатор с напряжением вторичной обмотки 5.6 В и током до нескольких ампер. К этой обмотке последовательно подключают налаживаемое устройство, амперметр и нагрузку — переменный резистор сопротивлением 10.15 Ом и мощностью 25 Вт. Изменяя сопротивление нагрузочного резистора, устанавливают требуемый ток и подстроечными резисторами добиваются зажигания соответствующего этому току светодиода.

Внешний вид смонтированной платы показан на рис. 3. Трансформатор и плату допустимо размещать на большом удалении друг от друга. Изменяя число витков первичной обмотки трансформатора тока, можно перестроить индикатор на другой интервал индикации тока. Это устройство позволяет также индицировать потребляемую нагрузкой мощность в интервале от 100 Вт до нескольких киловатт, для этого светодиодную шкалу следует проградуировать в единицах мощности.

Автор: И. Нечаев, г. Москва

Мнения читателей

Александр / 11.02.2018 — 00:16

Классная штука! Можно использовать в «ЭлектроПечке» с простым тиристорным регулятором. Не нужно никаких цифровых «дел». Себестоимость = «три копейки»

Вы можете оставить свой комментарий, мнение или вопрос по приведенному выше материалу:

Источник

Читайте также:  Сварка током до 20а

Индикатор потребляемого тока или мощности

Индикатор потребляемой мощности

Если в вашей квартире нет прямого доступа к сетевой проводке, то можно собрать индикатор с выносным индуктивным датчиком, размещенным вблизи сетевых проводов у места их ввода в квартиру. Правда, переменное напряжение на выводах катушки датчика будет в этом случае небольшим и понадобится усилитель. Его можно собрать по схеме, приведенной на рис. 7.14. Переменное напряжение, наведенное в катушке датчика L1 переменным магнитным полем сетевых проводов, поступает на вход линейного усилителя, выполненного на операционном усилителе DA1, через фильтр нижних частот R2, С1 — он ослабляет импульсные помехи.

Для расширения диапазона индицируемых мощностей в устройство введен еще логарифмический усилитель, собранный на операционном усилителе DA2. С его выхода сигнал поступает на выпрямитель (на диодах VD3 и VD4) с удвоением напряжения и далее — на вольтметр, составленный из стрелочного индикатора РА1 и резистора R9. Стрелочный индикатор — с током полного отклонения стрелки 50. 100 мкА. В качестве датчика подойдет катушка с магнитопроводом от реле РСМ или других малогабаритных реле (РЭС6, РЭС9, РЭС22), содержащая 1000. 1500 витков. Налаживают индикатор в такой последовательности. Подключив источники питания (две батареи 3336), перемещением движка резистора R7 устанавливают на выходе микросхемы DA2 (вывод 6) нулевое напряжение относительно общего провода.

Затем подключают к выходу операционного усилителя DA1 вольтметр переменного тока и включают в сеть какую-нибудь нагрузку мощностью не менее 100 Вт. Перемещая датчик по стене в месте предполагаемого ввода сетевых проводов, добиваются максимальных показаний стрелочного индикатора. В этом месте датчик закрепляют на стене. Далее включают нагрузку (скажем, несколько электроприборов) максимально возможной потребляемой мощности, и подстроечным резистором R3 добиваются переменного напряжения на выходе DA1 0,1. 0,5 В, а затем подбором резистора R9 устанавливают стрелку микроамперметра на конечное деление шкалы.

Следует иметь в виду, что батареи питания разряжаются неодинаково и через некоторое время может появиться разбаланс операционного усилителя, что приведет к нарушению градуировки шкалы индикатора. Поэтому периодически проверяйте напряжение батареи питания, и если оно отличается от первоначального более чем на 10%, замените батарею.

Источник

Экономичные светодиодные индикаторы тока

svetodiodnye-indikatory-toka

Мультиметр, пробники, индикаторы, тестеры

Для сигнализации и контроля в современной аппаратуре широко используются световые индикаторы, излучающими элементами в которых служат светодиоды различного цвета свечения. Такие устройства выполняют в основном по схеме индикаторов напряжения, хотя во многих случаях индикаторы тока (далее для краткости — ИТ) более информативны.

svetodiodnye-indikatory-toka

Широкому распространению светодиодных ИТ (рис. 1) препятствует необходимость обеспечения падения напряжения на датчике тока — резисторе R1, превышающего напряжение свечения светодиода, т. е, в среднем около 1,8 В для светодиодов красного и зелёного свечения и примерно 2,9 В синего, вследствие чего такие ИТ имеют низкую экономичность. Для снижения падения напряжения на датчике тока, необходимого для работы светодиодного ИТ, применяют различные усилители постоянного тока или (в целях переменного тока) трансформаторы тока.

Применение усилителей усложняет устройство и требует их подключения трехполюсником, трансформаторы тока весьма громоздки. Известен способ питания светодиода от источника с низким напряжением, заключающийся в использовании преобразователя напряжения. Такие устройства различной степени сложности применяют профессионалы и радиолюбители, конструирующие малогабаритные фонари, в которых осветительный светодиод белого свечения питается от одного гальванического элемента или аккумулятора. Преобразователи сохраняют работоспособность при напряжении питания ниже 1 В. Это сравнительно мощные устройства, обеспечивающие ток через светодиод в несколько десятков миллиампер.

Если для питания светодиода применить преобразователь напряжения, а в качестве источника питания для него использовать падение напряжения на датчике тока (рис. 2,а), то потери мощности можно существенно снизить. Современные сверхъяркие индикаторные светодиоды различного свечения светят достаточно ярко при токе около 200 мкА, и мощность преобразователей, применяемых в фонариках, оказывается излишней.

Читайте также:  Мощность электрического тока выражается формулой

При проведении экспериментов по снижению выходной мощности простейшего преобразователя — блокинг генератора — выяснилось, что этот преобразователь, выполненный на маломощном германиевом транзисторе, развивает выходную мощность, достаточную для свечения сверхъяркого светодиода, при напряжении питания всего 0,1…0,2 В, что сопоставимо с падением напряжения на шунте стрелочного электроизмерительного прибора.

В устройстве по схеме на рис. 2,6 отсутствует защита от перегрузки по току. Поэтому это устройство можно применять в цепях, в которых отсутствуют броски тока.

На рис. 2,б изображена схема наиболее экономичного светодиодного индикатора тока для устройств, потребляющих сравнительно стабильный ток. При применении транзистора МП20А со статическим коэффициентом передачи тока базы не менее 100 светодиод HL1 светит достаточно ярко при падении напряжения на датчике тока резисторе R1 не более 0,1 В.

Трансформатор Т1 намотан на кольцевом ферритовом магнитопроводе с наружным диаметром 10 мм от ЭПРА неисправной КЛЛ. Обе обмотки содержат по 24 витка эмалированного провода диаметром 0,18 мм. Этот ИТ применим в цепях как постоянного, так и переменного тока: при положительной полуволне питающего напряжения работает преобразователь и светит светодиод HL1, при отрицательной транзистор закрыт небольшим обратным напряжением. Ток через светодиод имеет вид пачек импульсов, следующих с частотой 50 Гц, но изза инерционности зрения его свечение воспринимается непрерывным.

Если ИТ будет эксплуатироваться совместно с устройством, чувствительным к пульсациям питающего напряжения, то датчик тока следует шунтировать керамическим конденсатором ёмкостью 0,5… 1 мкФ(С1). Сопротивление датчика тока подбирают таким, чтобы при максимальном токе нагрузки яркость свечения светодиода была комфортной. Потребляемый преобразователем ток при этом обычно не превышает 2 мА.

Если ток, потребляемый нагрузкой, может изменяться в широких пределах, в таких устройствах в качестве датчика тока для ИТ следует применять диод Шотки (рис. 2,в). Его обратное напряжение может быть не более 25 В, а вот предельно допустимое значение прямого тока должно быть больше максимального тока нагрузки в несколько раз (например, для диода КД269А ток нагрузки не должен превышать 2 А, а для диода КД273А — 10 А).

При выполнении этих условий и изменении тока нагрузки от 5 мА до максимального падение напряжения на диоде будет изменяться в пределах 0,2…0,35 В. Это позволяет использовать в преобразователе более распространённые низкочастотные германиевые транзисторы серий МП39—МП42 (минимальное напряжение питания преобразователя — 0,14…0,16 В) или высокочастотные серий ГТ308—ГТ310 (минимальное напряжение питания преобразователя — 0,2 В). Статический коэффициент передачи тока базы h2)3 транзистора в таком применении должен быть не менее 15.

Трансформатор для этого ИТ намотан на таком же, что и предыдущем случае магнитопроводе, обе обмотки содержат по десять витков эмалированного провода диаметром 0,1 мм.
Резистор R1 подбирают по оптимальной яркости свечения светодиода HL1 при максимальном токе нагрузки. Если встречнопараллельно VD1 подключить такой же диод VD2 (показано на рис. 2,в штриховыми линиями), то получится экономичный светодиодный индикатор переменного тока, который можно применить в цепях переменного тока напряжением от нескольких вольт до нескольких сотен вольт.

Весьма удобно использовать его в качестве индикатора сетевого тока. При мощности нагрузки до 400 Вт диоды КД269А нагреваются незначительно, поэтому индикатор можно смонтировать навесным монтажом в евровилке. Если мощность нагрузки не превышает 100 Вт, то при использовании малогабаритных деталей (диодов Шотки 1N5818, сверхьяркого светодиода и транзистора серии ГТ310) индикатор сетевого тока можно собрать и в обычной вилке (рис. 3).

Магнитопровод трансформатора этого ИТ — ферритовая трубка с наружным диаметром 5 и длиной 6 мм (такие трубки надевают на выводы некоторых деталей в импульсных блоках питания). При необходимости трубку можно разрезать пополам, получив сразу два кольцевых магнитопровода. Перед намоткой острые кромки колец необходимо скруглить мелкозернистой наждачной бумагой.

Читайте также:  Работа мощность электрического тока эдс электрической

Обе обмотки содержат по десять витков эмалированного провода диаметром 0,1 мм. Наматывать их рекомендуется одновременно двумя проводами, продев их в ушко тонкой швейной иглы, а после намотки соединить начало одной обмотки с концом второй. Для светодиода в корпусе вилки нужно просверлить отверстие. После монтажа детали фиксируют в корпусе вилки несколькими каплями термоклея. Предлагаемые светодиодные ИТ просты, дёшевы, экономичны, легко встраиваются в любую аппаратуру и способствуют повышению её потребительских свойств, расширяя область применения светодиодных индикаторов.

Источник



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.

Схема индикатора потребляемой мощности со световой сигнализацией трех уровней нагрузки

Рис. 1. Схема индикатора потребляемой мощности со световой сигнализацией трех уровней нагрузки.

Конструкция

Рис. 2. Конструкция (а) и вольт-амперная характеристика (б) трансформатора тока.

Печатная плата и схема размещения элементов индикатора потребляемой мощности со световой сигнализацией

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.

Читайте также:  Прижигание с помощью электрического тока

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.

Схема

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.

  • PCBWay — всего $5 за 10 печатных плат, первый заказ для новых клиентов БЕСПЛАТЕН.
  • Сборка печатных плат от $30 + БЕСПЛАТНАЯ доставка по всему миру + трафарет.
  • Проекты с открытым исходным кодом — доступ к тысячам открытых проектов в сообществе PCBWay!

  • Восьмиканальный индикатор уровней аналоговых сигналов
  • Индикаторы сети 220В на светодиодах, замена индикаторным неонкам
  • Индикаторы поднятой трубки для параллельного телефона
  • Светодиодный индикатор с постоянной яркостью

Я к данному индикатору вкл. нагрузки приклеил таймер периодически включаемой нагрузки с интервалом 2,5 минут — 5 секунд и простеньким прерывистым звоночком. Получилась индикация окончания работы стиральной машины. Ну не предусмотрел конструктор простенькой стиралки индезит 8 лет назад в своей машине такую функцию — звуковой дублёр окончания стирки! Пришлось делать самому. В результате получилось:
вкл. стиралку — два-три писка(типо контроль ратобы схемы..)
Машина стирает — моргают диоды в зависимости от потребляемой мощности.
Закончила стирку — через 2,5 мин пищит 6-7 раз, ждёт ещё 2,5 мин и опять пищит 6-7 раз и так до тех пор, пока не выключишь стиралку. Вот над этим режимом пришлось повозиться. Всё делал на дискретных элементах.
Общей схемы конечно нет, потому как к этой схеме приклеивал дополнительные узлы и элементы.

Интересное применение вы придумали для данной схемы, браво! Сама схема индикатора потребляемой мощности нагрузкой очень простая, но умело скомбинировав ее с другими схемами и блоками можно решать самые разнообразные задачи по контролю потребляемой мощности.
Спасибо что поделились своим опытом, Юрий!

Источник