Одна из основных причин выхода из строя блока питания или глубокого разряда гальванических элементов /аккумуляторов – неконтролируемая перегрузка по току, которая может происходить из-за аварийных режимов (замыкание) или по другим причинам. В этой статье мы рассмотрим 4 простых схемы индикаторов токовой перегрузки, а в качестве бонуса разберем схему индикатора перегорания предохранителя.
На герконе
Самая, пожалуй, простая, но при правильной регулировке весьма эффективная схема защиты от перегрузки.
Основой устройства является обычный геркон, вокруг которого намотано определенное количество витков провода. Нагрузка питается как раз через эту обмотку. Как только ток потребления от блока питания превысит определенное значение, созданное катушкой магнитное поле заставит геркон сработать.
Тот в свою очередь включит индикацию перегрузки или исполнительное устройство. К примеру, отключит блок питания. Диаметр провода, которым наматывается катушка, зависит от тока, потребляемого нагрузкой, а количество витков – от порога срабатывания геркона. Обмотку можно сделать как на корпусе самого геркона, так и каркасе, в который вставляется геркон.
Схема достаточно универсальна и может работать с блоками питания самого различного напряжения и тока, отдаваемых в нагрузку. Самое важное – правильно подобрать количество витков и диаметр провода.
На двухцветном светодиоде
Эта схема достаточно интересна, но имеет существенный недостаток – большое падение напряжение на токоизмерительном резисторе. Оно (напряжение) должно быть в состоянии зажечь светодиод, а значит, нагрузка не доберет свои вольты.
Пока ток через нагрузку не превышает предельно допустимый, горит зеленый светодиод. Как только ток превысит заданное значение (устанавливается подбором токоизмерительного резистора R3), загорится красный. Цвета смешаются, и индикатор засветится желтым цветом.
Настраивается индикатор подбором резистора R1, номинал которого зависит от напряжения источника питания, и резистора R3. От него зависит порог срабатывания индикации.
По такому индикатору при некоторой практике можно примерно определить, какой ток потребляет нагрузка. Ведь красный светодиод при увеличении тока будет разгораться все ярче, а значит, общий цвет светодиода при увеличении тока будет постепенно менять цвет от зеленого до ярко-желтого.
На одноцветном диоде и диодными ключами
В этой схеме используется токоизмерительный резистор с более низким сопротивлением, а значит, падение напряжения на нем будет меньше. Кроме того, светодиод загорится лишь тогда, когда потребляемый нагрузкой ток превысит заданное значение.
Работает устройство следующим образом. Пока ток, потребляемый нагрузкой и протекающий через резистор R3, ниже предельно допустимого, диоды D1, D2 открыты – к ним приложено прямое напряжение. Они шунтируют светодиод LED1, и он не светится. Как только ток превысит допустимый, падение напряжения на токоизмерительном резисторе увеличится настолько, что диоды закроются обратным напряжением и светодиод загорится.
Регулировка этого устройства сводится к подбору мощности и номинала токоизмерительного резистора R3, типа (по прямому напряжению падения) и количества диодов D1, D2. Возможно, придется подобрать номинал R1 – он должен обеспечивать номинальный ток через светодиод, когда диоды закроются. Его величина зависит только от величины питающего напряжения.
Для большего привлечения внимания в схеме применен мигающий светодиод L36B. Вместо указанного можно применить аналогичные по электрическим характеристикам приборы, например, L56B, L456B, L816BRC-B, L769BGR, TLBR5410. Но, в принципе, можно использовать и приборы с постоянным свечением.
С дополнительной звуковой сигнализацией
Это устройство в дополнение к световой, имеет и звуковую сигнализацию. Кроме того, использование транзистора позволило существенно уменьшить падение напряжения на токоизмерительном резисторе.
Пока ток, потребляемый нагрузкой, не превышает предельно допустимый, транзистор T1 закрыт, светодиод LED1 погашен, пьезоизлучатель EP1 молчит. При увеличении тока, падение напряжения на токоизмерительном резисторе R1 увеличивается настолько, что транзистор открывается, светодиод начинает мигать, звонок со встроенным генератором излучать прерывистый сигнал.
Пари указанных элементах схема рассчитана на напряжение 12 В. Если оно будет выше, то в цепь светодиода и пьезоизлучателя придется поставить токоограничивающий резистор. Ну и следует учитывать, что транзистор КТ361Б рассчитан на напряжение коллектор-эмиттер в 20 В.
Подбирая транзистор, стоит брать приборы с максимальным коэффициентом передачи. Это позволит существенно уменьшить номинал токоизмерительного резистора. По той же причине, если есть возможность, вместо кремниевого транзистора лучше взять германиевый, к примеру, из серий МП39-42.
Индикатор перегорания предохранителя
Это устройство не совсем в теме статьи, но оно может оказаться полезным, поскольку одного взгляда на индикатор будет достаточно, чтобы определить, исправен ли предохранитель питания или он сгорел от перегрузки.
Схема достаточно интересна – в ней аж 4 диода, причем разной серии. Зачем? Дело в том, что красный и зеленый светодиоды в сборке АЛС331АМ имеют абсолютно разные характеристики, хотя в документации производитель указывает для обоих кристаллов одинаковые значения. Но если запитать оба светодиода одним и тем же напряжением/током, то разница в яркости очень заметна на глаз.
Диоды изменяют токи для каждого из кристаллов так, чтобы визуально светодиоды светились с одинаковой яркостью. Кроме того, к зеленому светодиоду (правый по схеме) при перегорании предохранителя прикладывается большое обратное напряжение, от которого и спасает диод D4.
В остальном особенностей схема не имеет. Пока предохранитель цел, оба светодиода горят (желтый цвет). Как вставка сгорела, зеленый светодиод гаснет (красный цвет, если при этом не пропало питающее напряжение). Резистор R1 ограничивает ток через светодиоды, его номинал зависит от напряжения источника питания.
На этом беседу об индикаторах перегрузки можно закончить. Рассмотренные схемы достаточно просты для повторения и при желании их сможет собрать даже начинающий радиотехник.
