Indikator napona: krug. Digitalni indikator napona

Vjerojatno ste više puta vidjeli indikator napona u obliku olovke. Pogodno je nositi ga u džepu na majici ili kombinezonu. Neki suvremeni modeli takvih pokazatelja mogu detektirati napon čak i bez metalnog kontakta s vodičem koji nosi struju. Naš članak posvećen je ovoj vrsti električne zaštitne opreme.

terminologija

Izrazi „indikator napona“, „indikator niskog napona“, „indikator napona“ mogu se naći u brojnim člancima objavljenim na webu. U ovom slučaju, često se ne pravi razlika između područja njihova korištenja, a ponekad se čak i identificiraju. Pokušajmo razumjeti ovaj problem.

Brojna pravila za uporabu električnih zaštitnih uređaja, koji se stalno mijenjaju i ponovno izdaju, uvijek koriste pojam "indikator napona". Štoviše, svi takvi uređaji se dijele na bipolarne, koje se sastoje od dvije zgrade povezane fleksibilnim izoliranim vodičem; i jedan pol koji sadrži jedno tijelo. Prvi rade na aktivnoj struji koja teče kroz obje školjke, a druga na kapacitivnu struju koja teče kroz tijelo korisnika.

Pojam „indikator napona“ koji se obično koristi u svakodnevnom životu odnosi se na drugu vrstu indikatora. Njihovi rani modeli došli su u obliku odvijača s indikatorskom lampom u ručici. Moderni uređaji više su kao građevinski marker (ali s metalnim kontaktnim dijelom na kraju).

Nekoliko riječi o tenkovima oko nas.

Kako radi kapacitivni indikator napona? Da bismo razumjeli ovo, idemo na trenutak na električnu teoriju krugova i prisjetimo se kako funkcionira kondenzator. Ima dva vodiča ili ploče odvojene dielektrikom. Mnogi ljudi misle da su kondenzatori odvojeni elementi elektroničkih sklopova, ali u stvarnosti svijet je ispunjen kondenzatorima, čija prisutnost obično jednostavno ne primjećujemo. Evo primjera. Pretpostavimo da stojite na tepihu koji prekriva betonski pod izravno pod upaljenom žaruljom naponom od 220 V. Iako to ne osjećate, vaše tijelo provodi vrlo malu (mikro-amperažu) izmjeničnu struju, jer je dio kruga koji se sastoji od dva serijski kondenzatori. Dvije ploče prvog kondenzatora su vlakna u žarulji i vaše tijelo. Dielektrik - zrak (i ​​možda šešir) između njih. Ploče drugog kondenzatora su vaše tijelo i betonski pod (prilično dobar dirigent).

Dielektrik drugog kondenzatora je tepih plus vaše cipele i čarape. Budući da je betonski pod dobro uzemljen, kao i neutralna žica napojne mreže, napon od 220 V primjenjuje se na krug tih dvaju uzastopnih kondenzatora.

A gdje je indikator napona?

Razumijevanje kako je mrežni napon podijeljen između dva serijska kondenzatora je ključno za pronalaženje načina rada kapacitivnog indikatora.

Natrag na teoriju električni krugovi. U serijskom krugu, napon će biti distribuiran prema veličini otpora (Ohmov zakon). Kondenzator, što je manji kapacitet, veći je tzv. Kapacitivnost izmjenična struja. Prema tome, kada su dva kondenzatora spojena u seriju, najveći dio napona koji se primjenjuje na njih pada na manji uređaj.

U gornjem primjeru, samo nekoliko volti su između nogu i poda (u velikom kapacitetu), a ostatak od 220 V se primjenjuje između glave i žarulje žarulje (na manji kapacitet). Sada, ako držite palac na kontaktnoj podlozi na kraju ručke kapacitivnog indikatora i dodirnete izloženi dio žice koja opskrbljuje svjetiljku, umjesto malog kapaciteta, strujni krug indikatora napona osjetljivog na nisku struju se uključuje u kapacitivnom strujnom krugu. Ta se struja, naravno, povećava, ali otpornik visokog otpora unutar indikatora ga ograničava na neopasnu vrijednost. Kao rezultat struje u indikatoru, svijetli neonska lampica ili LED dioda ili se oglašava zvučni signal.

Tradicionalni pokazatelj kapaciteta

Pokazatelji mrežnog napona u obliku odvijača, koji pokazuju koji je pin na utičnici uključen, a koji je nula, pojavili su se šezdesetih godina prošlog stoljeća. Njihov električni krug uključuje serijski spojeni metalni probni otpornik, otpornik visokog otpora u rasponu otpornosti od 0,47 do 1 MΩ s malim vlastitim kapacitetom između njegovih priključaka (na primjer, tip MLT-1.0, VS-0.5, MLT-2.0). ), neonsku žarulju i kontaktnu pločicu na kraju ručke. Kada vrh kontaktira s odvijačem "faznog" vodiča i zatvara kapacitivni strujni krug preko kontaktne ploče i tijela korisnika, neonsko svjetlo je uključeno, što ukazuje na napon u radnom području indikatora od 90 do 380 V (ponekad od 70 do 1000 V) pri 50 Hz ,

Zašto baš neonska žarulja?

Je li moguće zamijeniti ga drugim indikatorom? Dugo se mislilo da nije. Zaista, s kapacitetom ljudskog tijela reda stotina pF i naponom od U = 220 V, maksimalna kapacitivna struja s frekvencijom f = 50 Hz kroz nju do tla je U / (1 / ωC) = U2πfC = 220 x 6,28 x 50 x n100 pF = n7 μA. I da bi se LED upalio, struja reda milliampere mora proći kroz nju. Ipak, pronađena su posebna rješenja sklopova koja su omogućila stvaranje indikatora napona na LED, piezokeramičkim zujalicama i drugim elementima zaslona.

Od neonske žarulje do LED

Rješenje je bilo promijeniti način luminiscencije od kontinuiranog u pulsni. Ako pokušate procijeniti potrošenu snagu neonska svjetiljka zatim na naponu od 100 V i kapacitivnoj struji od 20 μA, bit će 100 x 20 μA = 2 mW. Ako takvo napajanje uključite LED u vremenskom intervalu, na primjer, 10 ms, a ne punoj sekundi, tada će se u tom intervalu dobro upaliti. Uostalom, pri naponu od 100 V, struja kroz nju će biti 0,002 W x 100/100 V = 0,002 A = 2 mA.

Ako osiguramo akumulaciju energije u nekoj shemi (na primjer, u generatoru za opuštanje) za djeliće sekunde, a zatim oštrim resetiranjem na LED u roku od 10 ms, tada će ovo drugo periodično bljeskati. LED indikator napona će se pojaviti bez ugrađene baterije.

Kojim ste putem otišli u Kinu?

Kineski programeri su odlučili da je LED svjetlo za kontinuirano osvjetljenje potrebno istosmjerna struja red od nekoliko miliampera, morate ugraditi indikator bateriju prsta (ili dva). U tom slučaju struja kroz LED otvara najjednostavniji tranzistorski prekidač, koji se kontrolira kapacitivnom strujom kroz tijelo korisnika.

Je li shema pojednostavljena? Općenito, da, ali ona je postala iznimno osjetljiva na razne vrste pickupova. Stoga je pouzdanost takvih pokazatelja upitna.

Digitalni indikator napona

Sjaj neonske žarulje ili LED diode je, naravno, pouzdan način ukazivanja na prisutnost napona, ali je previše neinformativan ako krug ima nekoliko naponskih razina. U tom slučaju spašava se brzo razvijajuća mjerna elektronika.

Najjednostavniji način da se indikatoru pruži više informacija jest uvođenje nekoliko komparatora napona u njegov krug, koji rade na njegovim različitim razinama. Izlaz svakog od komparatora kontrolira njegov element prikaza na kućištu instrumenta.

Stvarni digitalni indikator napona dobiva se ako se izmjereni napon digitalizira na ugrađenom ADC-u, a zatim se kroz poseban krug napaja sedam-segmentnim elementima prikaza koji mogu prikazati brojeve od 0 do 9 ili kompaktni matrični digitalni indikator. Prema toj shemi izrađuju se skupi profesionalni indikatori napona.