Основне джерело енергії в наших квартирах – це мережа змінного струму. Освітлювальні та побутові прилади, комп’ютери і телевізори працюють від мережі. Надійне і правильне функціонування всіх споживачів електроенергії в наших квартирах залежить від якості мережевої напруги.

У першу чергу вплив на працездатність споживачів надає величина напруги в мережі. Вона повинна бути в певних межах. Допустиме відхилення напруги не повинно перевищувати 10%. При підвищеній напрузі в мережі збільшується потужність ламп розжарювання і в момент включення вона може згоріти, що неодноразово і спостерігається. При низькій напрузі лампи горять тьмяно, СВЧ піч майже не працює, а для холодильника настає важка пора. Адже при зниженій напрузі в мережі мотор може перегрітися і вийти з ладу.

Визначати величину напруги в мережі на око по лампам розжарювання не завжди зручно, особливо вдень. Але якщо мережа «сідає», особливо часто це буває в сільській місцевості, на дачі або в періоди сильної навантаження, то не завадить попереджувальний сигнал про це небезпечному явищі.

Невтомно і постійно спостерігати за напругою в мережі буде електронний пристрій – індикатор зниження напруги, а при небезпечному зниженні він видасть звуковий сигнал.

Нескладне пристрій містить всього одну мікросхему і кілька інших деталей і може бути виготовлене навіть початківцям радіоаматором.

Розглянемо схему індикатора пониження мережевої напруги. Вона наведена на рис. 3.25. Тут можна виділити два основних вузла: індикатор зниження напруги і перетворювач напруги – джерело харчування.

Напруга мережі перетвориться за допомогою трансформатора в більш низьке, придатний для живлення мікросхеми, і в той же час здійснюється гальванічна розв’язка. Після випрямлення і згладжування пульсацій воно зберігає нестабільність, притаманну мережевої напруги. Тому індикатор, отримуючи живлення від такого джерела, стежить за його величиною. При зниженні напруги і, відповідно, живить напруги спрацьовує звуковий сигнал.

Рис. 3.25. Схема електрична індикатора пониження мережевої напруги

Основна частина пристрою – індикатор зниження напруги – виконаний на мікросхемі КР1156ЕУ5 і нагадує пристрій, описаний раніше. Тому коротко розглянемо його функціонування.

Нестабільний напруга джерела живлення компаратор мікросхеми КР1156ЕУ5 на вході 5 порівнює зі стабільним напругою внутрішнього джерела опорного напруги. В залежності від співвідношення цих напружень відбувається управління роботою інших вузлів мікросхеми.

У тому випадку, коли напруга джерела живлення в нормі (потенціал виведення 5 перевищує 1,25 В), компаратор переводить вихідні транзистори в непроводящее стан. Зелений світлодіод постійно світиться за рахунок протікаючого струму, що задається резистором R3.

При зниженні напруги в мережі відбувається перемикання компаратора і починає працювати внутрішній генератор. Вихідні транзистори по черзі переходять з відкритого стану в закрите і періодично відкривають транзистор VT1. В такт з цим починає блимати зелений сегмент двоколірного світлодіода внаслідок його шунтування транзистором мікросхеми. Одночасно транзистор VT1 також періодично шунтує червоний сегмент світлодіода. Тому при зниженні напруги в мережі нижче заданої межі двоколірний світлодіод починає блимати, причому внаслідок певної шпаруватості вихідного імпульсу червоний сегмент світиться довше, ніж зелений. Таким чином, електронний пристрій – індикатор зниження напруги – постійно стежить за напругою мережі та при його зниженні привертає увагу світловим сигналом.

Пристрій доповнено ще й звуковий індикацією. Для цього в ланцюзі передвихідного транзистора мікросхеми (висновок 8) включений генератор звукового сигналу. За рахунок застосування трьохелектродної пьезоізлучателя (Від імпортного телефону) відбувається його самозбудження на звуковий частоті. При цьому автоматично встановлюється резонансна частота, що призводить до підвищення гучності звуку. Тому при спрацьовуванні такого індикатора виробляється не тільки візуальний сигнал (миготливий світлодіод), але і звуковий (що нагадує звук «біп-біп»).

Подальша підготовка полягає в підборі комплектуючих радіоелементів. Їх перелік наведено в табл. 3.9.

Таблиця 3.9. Перелік елементів для схеми індикатора зниження напруги зі світловою і звуковою індикацією

Поз. обозн.

Тип

Допустима заміна

 

BF1

Пьезоізлучатель від імп. телефону

ЗП-11

 

Конденсатори

 

С1

К50-35100 мкФ 16 В

47 мкФ

 

С2

К50-35470 мкФ 25 В

 

> Мікросхема

 

DA1

КР1156ЕУ5

 

Пое. обозн.

Тип

Допустима заміна

Резистори С2-33 0,25 Вт 10%

С1-4, імп., 5%

R1

30 кОм

R2, R3. R5

2 кОм

R6

100 кОм

82 кОм – 120 кОм

R7

510 0м

R8

15 кОм

13к0м – 18к0м

R9

200 кОм

R10

2 кОм

Резистор СПЗ-386 0,125 Вт

R4

4,7 кОм

Див. текст)

Трансформатор |

Т1! ГПК2 12×2

i

Діоди j

i VD1, VD2

[КД243А

ГкД243Б-Г

j Транзистори

j VT1, VT2

КТ3102БМ-ЕМ

KT315P

Індикатор

HL1

КІПД18

АЛ307 (2 шт.) I

Мережевий індикатор збирають на друкованій платі. Її виготовляють за ескізом, показаному на рис. 3.26.

Перевірені деталі встановлюють на плату, як показано на рис. 3.27. Після цього необхідно ретельно перевірити монтаж, правильність установки елементів і якість пайки.

Тепер можна подати живлення і переконатися в правильному функціонуванні мережевого індикатора. Для цього достатньо

Рис. 3.26. Ескіз друкованої плати мережевого індикатора напруги

Рис. 3.27. Розташування елементів на платі індикатора

замкнути (можна пінцетом) резистор R8. Нарешті, потрібно налаштувати поріг спрацьовування індикатора шляхом підбору опорів дільника R6, R8.

Індикатор пониження мережевої напруги можна перетворити на пристрій, що реагує і на підвищення напруги в мережі.

Розширення функцій індикатора напруги досягається доопрацюванням схеми, яка полягає в тому, що вводиться додатковий вузол, що реагує на підвищену напругу в мережі.

Вузол контролю перевищення напруги є опорний елемент на основі стабілітрона з додатковими транзисторами. Схема індикатора пониження і підвищення напруги показана на рис. 3.28. Тут наочно видно, що вона відрізняється від попередньої лише частиною, реагує на підвищення напруги.

Рис. 3.28. Схема електрична індикатора напруги

При номінальній напрузі в мережі на стабілітрон потрапляє напруга менше напруги стабілізації і тому він не проводить струм. Отже, закритий транзистор VT3 і як наслідок транзистор VT4. Закритий транзистор VT4 не шунтується ланцюг входу компаратора (IN) і додатковий вузол не впливає на роботу пристрою при зниженій напрузі мережі.

Але при підвищенні напруги відбувається пробій стабілітрона і транзистор VT3 відкривається. Збільшення його колекторного струму приводить до відкривання транзистора VT4 і протіканню струму через його колекторний перехід. Внаслідок цього відбувається шунтування входу компаратора і зменшення напруги на резисторі R8. При досягненні порогу спрацьовування компаратора відбувається включення звукового і світлового сигналів. Ток відкритого транзистора VT3 призводить до світіння світлодіода HL2, що сигналізує про підвищений напрузі в мережі.

Таким чином, додавання нового вузла дозволяє розширити функціональні можливості колишнього пристрої та отримати додаткову інформацію про стан мережі.

Вузол контролю перевищення напруги містить зовсім небагато деталей (див. табл. 3.10) і монтується на окремій друкованій платі.

Розташування елементів на платі показано на рис. 3.29, а, а ескіз плати на рис. 3.29, б. Зібрана і перевірена візуально на відсутність помилок плата приєднується за допомогою трьох провідників (1, 2 і 3), відповідно до загальної схеми. Перевірку на функціонування можна здійснити при номінальній напрузі

Рис. 3.29. Розташування елементів на платі вузла контролю перевищення напруги (а) та ескіз плати (б)

мережі. Для цього обертанням підлаштований резистора R13 (в сторону зменшення) домагаються відкривання транзистора VT3 і світіння світлодіода HL2. При цьому повинен включитися звуковий сигнал.

Тепер можна зробити налаштування верхнього порогу спрацьовування індикатора напруги. Для цього його включають через ЛАТР, на якому повинно бути встановлено підвищена напруга, відповідне верхньому межі спрацювання пристрою (наприклад 250 В). Обертанням підлаштований резистора R13 (убік збільшення) домагаються згасання світлодіода HL2 і виключення звукового сигналу. Після цього здійснюють перевірку напруги спрацьовування, підключивши вольтметр змінного струму до виходу ЛАТР.

Таблиця 3.10. Перелік елементів для вузла контролю перевищення напруги

Поз. обозн.

Тип

Допустима заміна

I Резистори С2-33 0,25 Вт 10%

С1-4, імп., 5%

| R11

200 0м

|R12

680 Ом

R14

120 Ом

100-200 Ом

Резистор СПЗ-386 0,125 Вт

R13

1 кОм

Див текст

Діод

VD3

2С156А (2 шт.)

КС515А, ВСХ55С12

Транзистори

VT3

КТ3107Б, Г, Д, Ж-Л

КТ361Б, Е, Ж, І

VT4

КТ3102БМ-ЕМ

КТ315Р

Індикатор

HL2

AJ1307K

АЛ307-Д

Аналогічно за допомогою ЛАТР перевіряється нижня межа спрацьовування сигналізатора. Для цього зменшується напруга і фіксується момент появи звукового і світлового сигналів.

Якщо буде потрібно, то можна більш точно встановити величину нижнього порогу спрацьовування. Про це було сказано вище.

Джерело: 33 схеми на мікросхемі КР1156ЕУ5, © «АЛЬТЕКС», 2005 © І. Л. Кольцов, 2005