Индикатор потребляемой мощности

«Показания» предыдущих индикаторов зависят от напря­женности магнитного либо электрического (как в последнем индикаторе) поля, создаваемого протекающим по проводам то­ком. Чем больше ток, тем сильнее поле. А ведь ток — не что иное, как характеристика мощности, потребляемой нагрузкой от сети переменного тока. Поэтому нетрудно догадаться, что индикатор, к примеру с индуктивным датчиком, можно приспособить для контроля или измерения потребляемой электро- и радиоустрой­ствами электрической мощности. Кроме того, такой индикатор, установленный вблизи входной двери, будет сигнализировать пе­ред уходом из квартиры об оставленных включенными приборах.

Лучшее место установки датчика — у ввода проводов в квар­тиру, вблизи разветвительной коробки. Потому что здесь про­текает общий ток всех потребителей, включенных в любую ро­зетку квартиры. Правда, переменное напряжение на выводах ка­тушки датчика будет небольшим, и понадобится усилитель, как и в предыдущих конструкциях. Наиболее чувствителен для этих целей усилитель, собранный по приведенной на рис. 12 схеме.

Рис. 12. Схема индикатора потребляемой мощности

Переменное напряжение с выводов катушки L1 датчика по­ступает на вход первого усилителя, выполненного на микро­схеме DA1 (это операционный усилитель). Между датчиком и усилителем включен фильтр R2C1, ослабляющий импульсные помехи. Чтобы диапазон измеряемых индикатором мощностей был возможно большим, кроме первого, линейного усилителя, в прибор введен еще один — логарифмический, собранный на микросхеме DA2 (тоже операционный усилитель). С увеличе­нием амплитуды входного сигнала коэффициент усиления lero уменьшается. В итоге общая амплитудная характеристика уси­лителей получается нелинейной и индикатор «чувствует» малые мощности и не перегружается при больших.

С выхода второго усилителя сигнал поступает на выпря­митель, выполненный на диодах VD3, VD4 по схеме с удвоением напряжения, и далее на вольтметр, состоящий из стрелочного индикатора РА1 и добавочного резистора R9.

Питается индикатор от двух одинаковых источников, что необходимо для нормальной работы усилителей.

Постоянные резисторы могут быть МЛТ-0,25, подстроеч-ные — СПЗ-16. Конденсаторы Cl, C2 — КЛС, КМ или другие малогабаритные, СЗ, С 4 — К50-3, К50-24 либо К50-6 на номи­нальное напряжение 10 В. Диоды VD1, VD2 — любые из серий Д105, Д220, Д223; VD3, VD4 — любые из серий Д9, Д18, Д20. Непосредственной замены операционных усилителей, к сожале­нию, нет. Это единственный усилитель, позволяющий изменять коэффициент усиления внешними регулировками. Если такого усилителя приобрести не удастся, придется изменить схему и уста­новить два последовательно соединенных каскада, каждый из которых можно собрать на микросхеме КП8УН1Г по рис. 10. Выход первого усилителя соединяют со входом второго через конденсатор емкостью 5… 10 мкФ на номинальное напряжение не ниже 6 В, а к выходу второго подключают левый по схеме вывод конденсатора СЗ. Источник питания, конечно, будет один, напряжением 9… 13,5 В. Под новую схему придется разработать самостоятельно чертеж печатной (или монтажной) платы.

Стрелочный индикатор РА1 — микроамперметр с током пол­ного отклонения стрелки 50… 100 мкА и внутренним сопротив­лением 500… 1500 Ом. В качестве датчика подойдет катушка с сердечником от реле РСМ или других малогабаритных реле (РЭС6, РЭС9, РЭС22), содержащая 1000…1500 витков. Можно использовать и самодельный датчик, описание которого было приведено выше.

Рис. 13. Печатная плата индикатора

Большинство деталей индикатора монтируют на печатной плите (рис. 13) из одностороннего фольгированного стеклотексто­лита толщиной 1…1,5 мм. При отсутствии такого материала нужно смонтировать детали навесным способом, установив на плате из изоляционного материала монтажные шпильки (в точ­ках подпайки выводов деталей) и соединив их между собой в соответствии со схемой отрезками провода — как это делали в предыдущих конструкциях.

Для размещения платы и других деталей индикатора из­готовьте корпус подходящих габаритов, разместив на его перед­ней панели стрелочный индикатор и выключатель питания (он с двумя группами замыкающих контактов). Корпус укрепите вблизи входной двери и выведите через отверстие в его боковой стенке двухпроводный шнур для подключения датчика. О раз­мещении датчика будет сказано ниже.

Налаживают индикатор в такой последовательности. Под­ключив источник питания (две батареи 3336), перемещением движка резистора R7 устанавливают на выходе микросхемы DA2 (вывод 6) нулевое напряжение относительно общего про­вода (подвижный контакт секции SA1.2 выключателя). Затем подключают к выходу микросхемы DA1 вольтметр переменного тока и включают в сеть какую-нибудь нагрузку мощностью не менее 10 Вт. Перемещая датчик по стене в месте предполага­емого ввода сетевых проводов, добиваются максимальных по­казаний стрелочного индикатора. В этом месте датчик закреп­ляют на стене.

Рис. 14. Схема индикатора потреб­ляемой мощности с трансформа­тором тока

Далее включают нагрузку максимально возможной потреб­ляемой мощности (скажем, несколько электроприборов) и подстроечным резистором R3 добиваются переменного напряже шя на выходе микросхемы DA1, равного 0,1…0,5 В, а затем подбоюм резистора R9 устанавливают стрелку микроамперметра на ко; еч-ное деление шкалы. В заключение градуируют шкалу инд1 ка-тора в единицах мощности, включая в сеть нагрузку, пот{ еб-ляемая мощность которой известна.

Благодаря использованию микромощных операционных уси­лителей, потребляемый индикатором ток не превышает 0,3 пА. Поэтому указанного источника питания хватает надолго. Од­нако следует иметь в виду, что батареи разряжаются неодина­ково и через некоторое время может появиться разбаланс опе­рационного усилителя, что приведет к нарушению градуировки шкалы индикатора. Поэтому периодически проверяйте напряже­ние батарей питания, и если оно отличается от первоначального более чем на 10 %, заменяйте батареи.

Полезным дополнением индикатора будет установленный на двери выключатель питания из трех групп замыкающих кон­тактов. Такой выключатель нетрудно изготовить из двух кно­почных выключателей КМ2-1 или контактных пружин электро­магнитных реле. Две группы контактов подключают параллельно контактам выключателя индикатора, а в цепь третьей включают последовательно соединенные батарею и сигнальную лампу. Как только перед уходом из квартиры открывают дверь, контакты выключателя замыкаются, вспыхивает лампа, установленная на корпусе индикатора, и включается индикатор. Достаточно взгля­нуть на него и убедиться, что все приборы обесточены или какой-то из них остался пока включенным.

А если вы не смогли обзавестись ни одной из указанных микросхем, но очень желаете собрать индикатор мощности? Тогда можно порекомендовать изготовить индикатор с трансфор­матором тока по схеме, приведенной на рис. 14.

Устройство этого индикатора простое. На один из сетевых проводов, входящих в квартиру, надевают кольцевой магнито-провод (ина-че говоря сердечник) с обмоткой. В итоге образуется трансформатор тока Т1, первичной обмоткой которого служит сетевой провод, а вторичной — обмотка на магнитопроводе. Когда включают нагрузку, по сетевому проводу протекает ток и на вы­водах вторичной обмотки появляется переменное напряжение. По его величине судят о мощности, которую потребляют в дан­ный момент электроприборы, радиоаппаратура и т. д. — чем больше напряжение, тем большая мощность потребляется.

Снимаемое с обмотки II трансформатора тока напряжение поступает на выпрямитель (на диодах VD1, VD2), выполнен­ный по схеме с удвоением напряжения. К выпрямителю под­ключена цепочка R1VD3 и вольтметр, составленный из стрелоч-ного индикатора РА1 и добавочного резистора R2. Диод VD3 введен для расширения диапазона индицируемых мощностей, т. е. для того, чтобы, как и в предыдущем случае, индикатор РА1 реагировал на включение устройств, потребляющих незначитель­ную мощность, и не «зашкаливал» при включении мощных при­боров. При нагрузке небольшой мощности напряжение на вы­ходе выпрямителя (на конденсаторе С2) невелико, диод VD3 закрыт, индикатор обладает максимальной чувствительностью. Когда же нагрузка потребляет значительную мощность, напря­жение на конденсаторе С2 увеличивается настолько, что диод VD3 открывается и шунтирует вольтметр — чувствительность индикатора мощности уменьшается.

Рис. 15. Устройство трансформатора тока          Рис. 16. Печатная плата индикатора

Трансформатор тока лучше всего разместить в распреде­лительной коробке в прихожей квартиры. Понадобится кольцо 1 (рис. 15) наружным диаметром около 20 мм (например, типо­размера К20Х10Х5) из феррита 2000НМ. Кольцо аккуратно разламывают пополам и на одну из половин наматывают вто­ричную обмотку 2, содержащую 1500 витков провода ПЭВ-1 0,08. Затем, надев вторую половину на один из сетевых проводов 3, кольцо склеивают клеем БФ-2, БФ-4 или эпоксидной смолой (эпоксидной шпаклевкой). Магнитные свойства кольца, склеенно­го без зазора, ухудшаются незначительно. Выводы обмотки соединяют проводниками в изоляции с остальными деталями устрой­ства, размещенными в небольшом корпусе.

При изготовлении этого индикатора могут быть исполбзо-ваны резисторы МЛТ-0,25, конденсаторы К50-3 или К50-6, диоды серий Д9, Д18, Д20 с любым буквенным индексом. Эти детали смонтированы на печатной плате (рис. 16) из фольгированного стеклотекстолита толщиной 1…1.5 мм. Плату крепят внутри корпуса, на лицевой стенке которого располагают стрелочный индикатор РА1 — такой же, что и в предыдущем устройстве.

Налаживание прибора сводится к подбору резистора R2 с таким сопротивлением, чтобы при максимально возможной потребляемой мощности стрелка индикатора отклонялась на конечное деление шкалы.