С момента публикации статьи [1] прошло уже более четырех лет. За это время многое поменялось в наших странах, неизменной осталась лишь нестабильность напряжения сети (220 В), которая на момент подготовки статьи (февраль 2006 г.) в квартире автора достигала 100 В (от 160 до 260 В), и это при том, что понижающая электроподстанция 10 кВ/380 В находится всего лишь в 80 м от дома. Нестабильность напряжения сети у потребителей, удаленных на 5…30 км от центральной подстанции, может достигать еще большего значения.
В сложившейся обстановке информативности описанного в [1] индикатора оказывается недостаточно, так как он не способен информировать об очень завышенном и очень малом напряжении, которые одинаково опасны для бытовой радио и электротехнической аппаратуры.
Как и прототип, предлагаемое устройство (рис.1) работает по следующему принципу. Когда напряжение в сети соответствует норме, т.е. 220 В, светодиоды HL1 и HL2 светятся с одинаковой яркостью. Если напряжение сети уменьшается, светодиод HL2 светит ярче, a HL1 тусклее. Когда напряжение сети становится меньше 175 В, светодиод HL1 полностью гаснет, a HL2 светит с максимальной яркостью. Когда напряжение больше нормы, более ярко светит HL1, a HL2 полностью гаснет при напряжении сети 245 В. В диапазоне напряжений сети 210…235В яркость свечения светодиодов почти неразличима.
Подстроечными резисторами R4 и R6 узел на транзисторах VT1, VT2 настраивается таким образом, чтобы при напряжении 220 В оба светодиода горели с одинаковой яркостью. При этом транзистор VT1 частично открыт, и напряжение коллектор- эмиттер — около 5,4 В, а напряжение сток-исток VT2 — около 1,2 В.
Двухпороговый компаратор на микросхеме К561ЛП2 взят из [2]. Этот узел обеспечивает мигание светодиода HL1, когда напряжение сети превышает 260…270 В, и мигание HL2, когда напряжение сети понижается до 150… 160 В. Логический элемент DD1.1 одновременно выполняет аналоговые и цифровые функции. Элемент DD1.2 — инвертор напряжения, а на DD1.3, DD1.4 построен несимметричный мультивибратор. Если напряжение сети не достигло критического значения, на выходе DD1.1
- высокий уровень, на выходе DD1.2
- низкий, и мультивибратор на DD1.3, DD1.4 заторможен. Транзистор VT3 постоянно открыт, один или оба светодиода светятся постоянно. Когда напряжение сети значительно отклоняется от нормы в большую или меньшую сторону, на выходе элемента DD1.1 устанавливается низкий уровень, на выходе DD1.2 — высокий, и запускается мультивибратор на DD1.3, DD1.4.
Если напряжение сети меньше безопасно допустимого для радиоэлектронной аппаратуры, то мигает HL2, если больше, то HL1. Следует отметить, что критически низкое напряжение сети не так безобидно, как считает большинство людей. Например, со значительной перегрузкой по току работают ключевые каскады импульсных блоков питания, может не запуститься двигатель холодильника, что повлечет за собой или поврежден пускозащитного реле (в новых модулях холодильников), или электродвигателя (в старых), или того и другого вместе.
Вся электронная “начинка” устройства питается от простейшего однополупериодного выпрямителя, построенного на балластном конденсат ре С1, защитном резисторе R3 и выпрямителе на диодах VD2, VD3. Оксидный конденсатор С4 сглаживает пульсации выпрямленного напряжения. На стабилитроне VD4 выполнен параметрический стабилизатор напряжения 10 В.
Детали. Резистор R3 желательно взять невозгораемый — Р1-7, Р1 -2 или малогабаритный импортный керамическом корпусе (разрывной). Остальные резисторы — С1-4, МЛТ или аналогичные импортные. В случае использования на месте R1, R2 малогабаритных импортных резисторов, их мощность желательно увеличить до 0,5 Вт. Подстроечные резисторы — типа СПЗ-38, РП1-63М. Настройка резистором R4 весьма “острая”, и здесь желательно применить многооборотный, например, СПЗ-39. Конденсатор С1 — К73-17, К73-24 или аналогичный импортный на рабочее напряжение не ниже 630 В. Оксидные конденсаторы — К50-35 или импортные аналоги. Конденсатор С6 — керамический, емкостью 0,1…1 мкФ.
Он припаивается к выводам питания микросхемы. Остальные конденсаторы — любые малогабаритные керамические или пленочные. Диоды КД209А можно заменить любыми из этой серии или КД105Б…Г, КД243Г…Е, КД247В…Д, 1 N4004… 1 N4007. Вместо импульсного диода можно применить любой из серий КД503, КД510, КД522 или импортный 1N4148. Стабилитрон КС51ОА имеет допустимую мощность 1 Вт, его можно заменить на 1N5347. Светодиоды — любые общего применения, например, АЛ307К, КИПД21Г-К. Эксплуатировать устройство нужно именно с теми экземплярами светодиодов, с которыми оно настраивалось. Вместо транзистора КТ3102Д применим любой из серий КТ3102, КТ315, КТ645, SS9014, 2SC184, ВС239. Маломощный полевой транзистор КП501Б можно вменить на любой из серий КП501, ZVN2120, КП504, BSS88, КР1064КГ1, КР1014КТ1. При заменах следует учитывать различия в цоколевках этих приборов. Вместо КТ502Г подойдет любой маломощный р-п-р, например, из серий КТ361, КТ3107, SS9015, ВС546.
Микросхема К561ЛП2 имеет импортный аналог CD4070A, но его нормальная работа в этом устройстве не гарантируется, поскольку здесь используются индивидуальные особенности работы микросхемы К561ЛП2. В изготовленном блоке автор использовал отечественную микросхему выпуска 1989 г. Если узел компаратора дополнить “антидребезговым узлом” и узлом на чувствительном оптосимисторе, то можно будет автоматически отключать нагрузку при опасном напряжении сети.
Устройство смонтировано на печатной плате размерами 65×45 мм. Вид на монтаж готового устройства показан на рис.2. Для настройки собранного устройства удобно использовать регулируемый автотрансформатор. Сама настройка достаточно трудоемкая. Для начала подстроечным резистором R4 устанавливается средняя яркость светодиода HL1 при напряжении 220 В, а с помощью резистора R6 — примерно такая же яркость HL2. Изменяя с помощью автотрансформатора напряжение питания от 170 до 250 В, нужно добиться погасания соответствующих светодиодов при напряжении 170… 175 и 245.. .250 В.
Чувствительность к изменению напряжения питания во многом зависит от коэффициента передачи транзистора VT1. Чем он больше, тем выше чувствительность и тем уже диапазон контролируемого напряжения (от погасания одного и до погасания другого светодиода). Если VT1 заменить полевым транзистором, например, тем же КП501 Б, то весь диапазон контролируемого напряжения сузится до 10 В, например, 215. . 225 В вместо 175…245 В. С помощью резисторов R5, R7 можно в небольших пределах подстроить одинаковую яркость свечения светодиодов при напряжении 220 В.
С помощью подстроечных резисторов R12, R13 настраивается двухпороговый компаратор на DD1.1. Резистором R12 устанавливается порог включения прерывистой световой сигнализации при повышении сетевого напряжения свыше 270 В, а движок R13 устанавливается в такое положение, при котором светодиод HL2 начинает мигать при напряжении сети, меньшем 150…170 В. Следует отметить, что оба входа элемента DD1.1 не равнозначны. Например, если поменять на обратное назначение резисторов R12 и R13, то все попытки настроить узел на DD1 могут закончиться неудачей. Частота мигания светодиодов зависит от параметров цепи R14-C9. Так как это устройство не содержит узлов термокомпенсации, рекомендуется его эксплуатировать при комнатной температуре (+15…+35°С). Сигнализатор удобно разместить в каком-либо устройстве, которое постоянно подключено к сети, например, в настольных часах, сетевом фильтре и т.п.
