Індикатори електричних полів можуть бути використані для індивідуального захисту електромонтерів, при пошуку місць пошкоджень електричних мереж. З їх допомогою визначається наявність електростатичних зарядів в напівпровідниковому, текстильному виробництвах, сховищах легкозаймистих рідин. При пошуку джерел магнітних полів, визначенні їх конфігурації і дослідженні полів розсіювання трансформаторів, дроселів і електродвигунів не обійтися без індикаторів магнітних полів.

Схема індикатора високочастотних випромінювань показана на рис. 20.1. Сигнал з антени потрапляє на детектор, виконаний на германієвих діодів. Далі через Г-подібний LC-фільтр сигнал надходить на базу транзистора, в колекторних ланцюг якого включено мікроамперметр. По ньому і визначається потужність високочастотних випромінювань.

Рис. 20.1

Для індикації низькочастотних електричних полів використовують індикатори з вхідним каскадом на польовому транзисторі (рис. 20.2 – 20.7). Перший з них (рис. 20.2) виконаний на основі мультивібратора [ВРЯ 80-28, Р 8/91-76]. Канал польового транзистора є керованим елементом, опір якого залежить від величини контрольованого електричного поля. До затвору транзистора підключена антена. При внесенні індикатора в електричне поле, опір витік – стік польового транзистора зростає, і мультивібратор включається.

У телефонній капсулі лунає звуковий сигнал, частота якого залежить від напруженості електричного поля.

Рис. 20.2

Рис. 20.3

Наступні дві конструкції за схемами Д. Болотников і Д. Приймака (рис. 20.3 і 20.4) призначені для пошуку несправностей в новорічних електричних гірляндах [Р 11/88-56]. Індикатор (рис. 20.3) в цілому являє собою резистор з керованим опором. Роль такого опору знову ж грає канал стік – витік польового транзистора, доповненого двокаскадного підсилювача постійного струму. Індикатор (рис. 20.4) виконаний за схемою керованого низькочастотного генератора. Він містить порогове пристрій, підсилювач і детектор сигналу, наведеного в антені змінним електричним полем. Всі ці функції виконує один транзистор – VT1. На транзисторах VT2 і VT3 зібраний генератор низької частоти, що працює в режимі, що чекає. Як тільки антену пристрою наближають до джерела електричного поля, транзистор VT1 включає звуковий генератор.

Рис. 20.4

Рис. 20.5

Індикатор електричного поля (рис. 20.5) призначений для пошуку прихованої проводки, електричних ланцюгів, що знаходяться під напругою, індикації наближення до зони високовольтних проводів, наявності змінних або постійних електричних полів [РАЕ 8/00-15].

У пристрої використано загальмований генератор світлозвукових імпульсів, виконаний на аналогу інжекційно-по-лівого транзистора (VT2, VT3). При відсутності електричного поля високої напруженості опір стік – витік польового транзистора VT1 невелика, транзистор VT3 закритий, генерація відсутня. Струм, споживаний пристроєм, складає одиниці, десятки мкА. За наявності постійного або змінного електричного поля високої напруженості опір стік – витік польового транзистора VT1 зростає, і пристрій починає виробляти світлозвукові сигнали. Так, якщо в якості антени використаний висновок затвора транзистора VT1, індикатор реагує на наближення мережевого проводу на відстань близько 25 мм.

Потенціометром R3 регулюється чутливість, резистор R1 задає тривалість світлозвуковою посилки, конденсатор С1 – частоту їх слідування, а С2 визначає тембр звукового сигналу.

Для підвищення чутливості в якості антени може бути використаний відрізок ізольованого проводу або телескопічна антена. Для захисту транзистора VT1 від пробою паралельно переходу затвор – витік варто підключити стабілітрон або високоомний резистор.

Рис. 20.6

Індикатор електричних і магнітних полів (мал. 20.6) містить релаксаційний генератор імпульсів. Він виконаний на біполярному лавинному транзисторі (транзистор мікросхеми К101КТ1А, керований електронним ключем на польовому транзисторі типу КП103Г), до затвора якого підключена антена. Для завдання робочої точки генератора (зрив генерації у відсутності діагностуємих електричних полів) використовують резистори R1 і R2. Генератор імпульсів через конденсатор С1 навантажений на високоомні головні телефони. При наявності змінного електричного поля (або переміщенні предметів, несучих електростатичні заряди) на антені і, відповідно, затворі польового транзистора з’являється сигнал змінного струму, що приводить до зміни електричного опору переходу стік – витік з частотою модуляції. У відповідності з цим релаксаційний генератор починає генерувати пачки модульованих імпульсів, а в головних телефонах буде прослуховуватися звуковий сигнал.

Чутливість приладу (дальність виявлення токонесущего дроти мережі 220 В 50 Гц) становить 15 … 20 см. В якості антени використаний сталевий штир 300×3 мм. При напрузі живлення 9 В струм, споживаний індикатором в режимі мовчання, становить 100 мкА, в робочому режимі – 20 мкА.

Індикатор магнітних полів (мал. 20.6) виконаний на другому транзисторі мікросхеми. Навантаженням другого генератора є високоомний головний телефон. Сигнал змінного струму, що знімається з індуктивного датчика магнітного поля L1, через перехідною конденсатор С1 подається на базу лавинного транзистора, не пов’язану по постійному струму з іншими елементами схеми («плаваюча» робоча точка). У режимі індикації змінного магнітного поля напруга на керуючому електроді (базі) лавинного транзистора періодично змінюється, змінюється також і напруга лавинного пробою колекторного переходу і, в зв’язку з цим, частота і тривалість генерації.

Рис. 20.7

Індикатор (мал. 20.7) виготовлений на основі подільника напруги, одним з елементів якого є польовий транзистор VT1, опір переходу стік – витік якого визначається потенціалом керуючого електрода (затвора) з підключеною до нього антеною [Рк 6/00-19]. До резистивний дільник напруги підключений релаксаційний генератор імпульсів на лавинному транзисторі VT2, працюючий в режимі очікування. Рівень початкового напруги (поріг спрацьовування), що подається на релаксаційний генератор імпульсів, встановлюється потенціометром R1.

Для запобігання пробою керуючого переходу польового транзистора в схему введена захист (при відключенні джерела живлення ланцюг затвор – витік закорочена). Підвищення рівня гучності звукового сигналу досягається введенням підсилювача на біполярному транзисторі VT3. В якості навантаження вихідного транзистора VT3 можна використовувати низькоомний телефонний капсуль.

Для спрощення схеми високоомний телефонний капсуль, наприклад, ТОН-1, ТОН-2 (або «среднеомний» – ТК-67, ТМ-2) може бути включений замість резистора R3. У цьому випадку потреба у використанні елементів VT3, R4, С2 відпадає. Роз’єм, в який включається телефон, для зниження габаритів пристрою, може одночасно служити вимикачем живлення.

При відсутності вхідного сигналу опір переходу стік – витік польового транзистора становить кілька сотень Ом, і напруга, що знімається з движка потенціометра на харчування релаксаційного генератора імпульсів, мало. При появі сигналу на керуючому електроді польового транзистора опір переходу стік – витік останнього зростає пропорційно рівню вхідного сигналу до одиниць, сотень кОм. Це призводить до збільшення напруги, що подається на релаксаційний генератор імпульсів до величини, достатньої для виникнення коливань, частота яких визначається твором R4C1. Споживаний пристроєм струм при відсутності сигналу – 0,6 мА, в режимі індикації – 0,2 … 0,3 мА. Дальність виявлення токонесущего дроти мережі 220 В 50 Гц при довжині штирьовий антени 10 см становить 10 … 100 см.

Рис. 20.8

Індикатор високочастотного електричного поля (рис. 20.8) [МК 2/86-13] відрізняється від аналога (рис. 20.1) тим, що його вихідна частина виконана по бруківці схемою, що має підвищену чутливість. Резистор R1 призначений для балансування схеми (установки стрілки приладу на нуль).

Чекає мультивибратор (рис. 20.9) використаний для індикації напруги [МК 7/88-12]. Індикатор працює при наближенні його антени до мережевого проводу (220 В) на відстань 2 … 3 см. Частота генерації для наведених на схемі номіналів близька до 1 Гц.

Рис. 20.9

Рис. 20.10

Індикатори магнітних полів за схемами, поданими на рис. 20.10 – 20.13, мають індуктивні датчики, в якості яких може бути використаний телефонний капсуль без мембрани, або багатовитковому котушка індуктивності з залізним сердечником.

Індикатор (рис. 20.10) виконаний за схемою радіоприймача 2-V-0. Він містить датчик, двохкаскадний підсилювач, детектор з подвоєнням напруги і показує прилад.

Індикатори (рис. 20.11, 20.12) мають світлодіодну індикацію і призначені для якісної індикації магнітних полів [Р 8/91-83; Р 3/85-49].

Рис. 20.11

Рис. 20.12

Рис. 20.13

Більш складну конструкцію має індикатор за схемою І.П. Шелестова, зображений на рис. 20.13. Датчик магнітного поля підключений до керуючого переходу польового транзистора, в ланцюг витоку якого включено опір навантаження R1. Сигнал з цього опору посилюється каскадом на транзисторі VT2. Далі в схемі використаний компаратор на мікросхемі DA1 типу К554САЗ. Компаратор порівнює рівні двох сигналів: напруги, що знімається з регульованого резистивного дільника R4, R5 (регулятора чутливості) і напруги, що знімається з колектора транзистора VT2. На виході компаратора включений світлодіодний індикатор.

   
Література: Шустов М.А. Практична схемотехніка (Книга 1), 2003 рік