Indikator napetosti: vezje. Digitalni indikator napetosti

Verjetno ste videli indikator napetosti v obliki pisala več kot enkrat. Priročno ga je nositi v prsnem žepu srajce ali kombinezona. Nekateri sodobni modeli takšnih indikatorjev lahko zaznajo napetost tudi brez kovinskega stika s prevodnim prevodnikom. Naš članek je namenjen tej vrsti električne zaščitne opreme.

Terminologija

Izrazi »napetostni indikator«, »indikator nizke napetosti«, »indikator napetosti« najdete v številnih člankih, objavljenih na spletu. V tem primeru se pogosto ne razlikuje med področji njihove uporabe, včasih pa so celo identificirana. Poskusimo razumeti to vprašanje.

Številna pravila za uporabo električnih zaščitnih naprav, ki se nenehno spreminjajo in ponovno izdajajo, vedno uporabljajo izraz "indikator napetosti". Poleg tega so vse take naprave razdeljene na bipolarne, sestavljene iz dveh stavb, ki so povezane z gibljivim izoliranim prevodnikom; in en pol, ki vsebuje eno telo. Prvi delujejo na aktivni tok, ki teče skozi obe lupini, drugi pa na kapacitivni tok, ki teče skozi telo uporabnika.

Izraz »indikator napetosti«, ki se običajno uporablja v vsakdanjem življenju, se nanaša na drugo vrsto indikatorja. Njihovi zgodnji modeli so prišli v obliki izvijača z indikatorsko lučko v ročaju. Sodobne naprave so bolj podobne konstrukcijskemu markerju (vendar s kovinskim kontaktnim delom na koncu).

Nekaj ​​besed o rezervoarjih okoli nas.

Kako deluje kapacitivni indikator napetosti? Da bi to razumeli, pojdimo za trenutek na električno teorijo vezij in spomnimo se, kako deluje kondenzator. Ima dva prevodnika ali plošče, ločene z dielektrikom. Mnogi mislijo, da so kondenzatorji ločeni elementi elektronskih vezij, v resnici pa je svet napolnjen s kondenzatorji, ki jih navadno preprosto ne opazimo. Tukaj je primer. Recimo, da stojite na preprogi, ki pokriva betonsko tla neposredno pod žarilno žarnico z napetostjo 220 V. Čeprav tega ne čutite, vaše telo izvaja zelo majhen (mikro-jakost) izmenični tok, saj je del tokokroga, ki je sestavljen iz dveh kondenzatorji. Obe ploščici prvega kondenzatorja sta žarnica v žarnici in vaše telo. Dielektrik - zrak (in morda klobuk) med njimi. Plošče drugega kondenzatorja so vaše telo in betonska tla (to je precej dober vodnik).

Dielektrik drugega kondenzatorja je preproga plus vaše čevlje in nogavice. Ker je betonska tla dobro ozemljena, kot tudi nevtralni vod napajalnega omrežja, se napetost 220 V priključi na vezje teh dveh zaporednih kondenzatorjev.

In kje je indikator napetosti?

Razumevanje, kako je omrežna napetost razdeljena med dve serijski kondenzatorji, je ključnega pomena za ugotovitev delovanja kapacitivnega indikatorja.

Nazaj k teoriji električnih tokokrogov. V serijskem vezju se napetost porazdeli glede na velikost upora (Ohmov zakon). Kondenzator, manjša je njegova zmogljivost, večja je tako imenovana kapacitivnost izmenični tok. Tako, ko sta dva kondenzatorja priključena zaporedoma, bo največji delež napetosti, ki se uporablja za njih, padel na manjšo napravo.

V zgornjem primeru sta med nogama in tlem le nekaj voltov (v veliki prostornini), preostanek 220 V pa se nanaša med glavo in žarilno nitko (na manjšo prostornino). Zdaj, če držite palec na kontaktni blazinici na koncu ročice kapacitivnega indikatorja in se dotaknete izpostavljenega dela žice, ki napaja svetilko, namesto majhne kapacitivnosti, se v kapacitivnem električnem tokokrogu vklopi indikatorsko vezje z nizko napetostjo. Ta tok se seveda poveča, toda upor visokega upora znotraj indikatorja ga omejuje na nenevarno vrednost. Zaradi tokovnega toka v indikatorju sveti neonska luč ali LED dioda, ali se oglasi zvočni signal.

Tradicionalni kazalnik kapacitete

Omrežni napetostni indikatorji v obliki izvijača, ki kažejo, kateri vtič vtičnice je vklopljen in je nič, se je pojavil v 60. letih prejšnjega stoletja. Njihov električni tokokrog vsebuje serijsko povezan kovinski sondni upor, upor visoke upornosti v območju upornosti od 0,47 do 1 MΩ z majhno lastno zmogljivostjo med njegovimi priključki (npr. Tip MLT-1.0, VS-0.5, MLT-2.0). ), neonska žarnica in kontaktna blazinica na koncu ročaja. Ko se konica dotakne izvijača "faznega" vodnika in zapre kapacitivni tokovni krog skozi kontaktno blazinico in telo uporabnika, sveti neonska lučka, kar kaže na napetost v območju delovanja indikatorja od 90 do 380 V (včasih od 70 do 1000 V) pri 50 Hz .

Zakaj ravno neonska žarnica?

Ali ga je mogoče zamenjati z drugim indikatorjem? Dolgo časa se je mislilo, da ni. Pri kapacitivnosti človeškega telesa stotine pF in napetosti U = 220 V je največji kapacitivni tok s frekvenco f = 50 Hz skozi njega do tal U / (1 / ωC) = U2πfC = 220 x 6,28 x 50 x n100 pF = n7 μA. Da bi se LED prižgal, mora skozi njo preiti tok reda milliampere. Kljub temu so bile ugotovljene posebne rešitve vezja, ki so omogočile izdelavo indikatorja napetosti na LED, piezokeramičnih zvočnih napravah in drugih elementih zaslona.

Od neonske žarnice do LED

Rešitev je bila, da sam način luminiscence spremeni iz neprekinjenega v pulzno. Če poskušate oceniti porabljeno moč neonska svetilka nato pri napetosti 100 V in kapacitivnem toku 20 μA, znaša 100 x 20 μA = 2 mW. Če to LED napajanje pripeljete v časovnem intervalu, na primer 10 ms in ne polni sekundi, bo v tem intervalu dobro zasvetila. Konec koncev, pri napetosti 100 V, bo tok skozi to 0,002 W x 100/100 V = 0,002 A = 2 mA.

Če zagotovimo akumulacijo energije v neki shemi (npr. V generatorju za sprostitev) za delce sekunde, nato pa ostro ponastavimo na LED v 10 ms, potem bo slednja občasno svetlo bliskavica. Indikator LED napetosti se bo prikazal brez vgrajene baterije.

Kje ste šli na Kitajsko?

Kitajski razvijalci so se odločili, da je potrebno LED svetlobo za stalno osvetlitev enosmerni tok nekaj milliamp, morate vgraditi indikator baterijo tipa prst (ali dve). V tem primeru tok skozi LED odpre najpreprostejše tranzistorsko stikalo, ki ga krmili kapacitivni tok skozi telo uporabnika.

Ali je shema poenostavljena? Na splošno, da, vendar je postala zelo občutljiva na različne vrste pickupov. Zato je zanesljivost takšnih kazalnikov vprašljiva.

Digitalni indikator napetosti

Sijaj neonske žarnice ali LED diode je seveda zanesljiv način za prikaz prisotnosti napetosti, vendar je preveč neinformativen, če ima tokokrog več napetostnih nivojev. V tem primeru rešuje hitro razvijajoča se merilna elektronika.

Najlažji način, da indikatorju daste več informacij, je, da v njegovo vezje vnesete več napetostnih komparatorjev, ki delujejo na različnih nivojih. Izhod vsakega primerjalnika nadzoruje njegov prikazni element na ohišju instrumenta.

Pravi digitalni indikator napetosti se dobi, če se izmerjena napetost digitalizira na vgrajenem ADC, nato pa preko posebnega tokokroga napelje na sedemsegmentne elemente prikaza, ki lahko prikažejo številke od 0 do 9 ali kompaktni matrični digitalni indikator. Po tej shemi so izdelani dragi profesionalni indikatorji napetosti.