Сетевое напряжение переменного тока, номинальное значение которого в странах СНГ должно быть 220В, в большинстве регионов отличается нестабильностью, что затрудняет нормальное пользование радиоаппаратурой и электроустановками. В радиотехнической литературе уже было описано несколько вспомогательных устройств, предназначенных для отключения потребителей тока от сети при выходе напряжения питания за заданные пределы. Здесь предлагается еще один вариант контроля за напряжением сети.
При всех достоинствах и надежности таких устройств их недостаток в том, что даже при незначительном и кратковременном выходе напряжения питания за допустимый диапазон они внезапно обесточивают нагрузку, что далеко не всегда приемлемо. Действительно, если какой-то аппарат может длительное время нормально работать при напряжении 240В, то всегда ли есть смысл мгновенно отключать его питание при недолгом
превышении этого напряжения на 5...10 В? Те, кто эксплуатирует компьютер без резервного источника питания или часто переписывает видеокассеты, меня поймут.
Простое устройство, схему которого вы видите на рис. 1, предназначено для аудиовизуального контроля за напряжением сети. Алгоритм его работы следующий: при номинальном напряжении сети переменного тока 220В светодиоды HL1, HL2 светят с примерно одинаковой яркостью. Если напряжение начинает возрастать, то ярче светит светодиод HL1, если уменьшаться, то более ярким будет HL2. Если отклонение напряжения составит более ±20В, то останется светиться только один светодиод. Если напряжение увеличится до 250...270В, то включится светозвуковая сигнализация на мигающем светодиоде HL3 и пьезокерамическом излучателе звука BF1.
Устройство условно можно разделить на два независимых функциональных узла, один из которых собран на маломощных полевых транзисторах обогащенного типа VT1, VT2, другой — на биполярных p-n-р транзисторах VT3—VT6. Оба узла питаются напряжением -15В, которое формируется бестрансформаторным источником питания на конденсаторе С1, предохранительном токоограничительном резисторе R3, диодах VD2, VD3.
Выпрямленное напряжение ограничивается стабилитроном VD4 и фильтруется оксидным конденсатором С4.Цепь из резисторов R1, R4, R6 представляет собой делитель входного напряжения для работы светодиодного узла индикации отклонений сетевого напряжения. При увеличении входного напряжения растет ток базы составного транзистора VT3, VT4.
Ток через светодиод HL1 красного цвета свечения увеличивается, напряжение на верхнем по схеме выводе резистора R12 уменьшается, транзисторы VT5, VT6 закрываются, яркость свечения светодиода HL2 (зеленого) уменьшается. При дальнейшем росте входного сетевого напряжения транзисторы VT3,
VT4 открываются полностью, напряжение на выводах их коллекторов уменьшается, что приводит к свечению светодиода HL1 с максимальной яркостью и полному погасанию HL2. При уменьшении напряжения процессы протекают в обратном порядке.
Если напряжение в сети станет менее 200В, то светодиод HL1 погаснет, a HL2 будет светить с максимальной яркостью. Терморезистор R6 с отрицательным ТКС нужен для компенсации влияния окружающей температурь! на работу этого узла.
При большом увеличении напряжения сети напряжение затвор-исток на выводах транзистора VT1 становится больше порогового открывающего напряжения, это ведет к увеличению напряжения на нагрузочном резисторе R7, и, соответственно, к открыванию транзистора VT2. На выводах конденсатора С5 появится постоянное напряжение около 9В, мигающий светодиод начнет вспыхивать, в такт его вспышек будет раздаваться из BF1 двухтональный звуковой сигнал с переменной громкостью. Для полного открывания VT2 необходим прирост сетевого напряжения всего 5...7 В. Не рекомендую вводить триггерный режим работы транзисторов VT1, VT2, так как пользоваться устройством станет менее удобно.
В сигнализаторе можно применить постоянные резисторы МЛТ, С1-4, С2-23 или аналогичные импортные. Резистор R3 ~-Р1-7 или разрывной импортный. Подстроечные резисторы желательно взять многооборотные, например СПЗ-39, СП5-14, СП5-22. Если не найдется такого резистора с нужным номиналом, то последовательно с подстроечным резистором меньшего сопротивления можно установить подборный постоянный. Конденсатор С1 — полиэтилентерефталатный К73-17, К73-24в.
В связи с круглосуточным режимом работы этого устройства и возможной его работой при напряжении питания более 380В (при авариях в системе трехфазного электроснабжения), рабочее напряжение этого конденсатора должно быть не менее 630 В.
Можно установить два последовательно включенных конденсатора на 0,47 мкФ, 400 В.
Диоды КД243Ж можно заменить на КД209В, КД221Г. КД243Д, КД247Д, 1 N4004—1 N4007 и другие аналогичные. Стабилитрон VD4 -КС215Ж, КС508Б, КС515Г, 1N6004B, 1N4744A.
Транзисторы КТ209К заменяются на любые из серий КТ3107, КТ6112, SS9012, SS9015, ВС307, 2SA542. VT1 можно установить типа КП304А, 2П301 А-В, КП301 Б-Г с любым буквенным индексом.
Транзистор КП501А заменяется на любой из серий КП501, К1014КТ1, КР1064КТ1.
Учитывая небольшой ток через светодиоды целесообразно выбрать экземпляры с повышенной яркостью их свечения, например L-1503SRD, L-1513IT, АЛ307КМ, КИПД40Л20-1К4 — красные, L-1503SGT, L-1513GT, АЛ307НМ, КИПД40Л20-1Л - зеленые, L-1503YT, АЛ307ЖМ, КИПД40Л20-1Ж — желтые, L-1543MWC -белый. Вместо двух светодиодов можно применить один трехвыводный двукристальный с кристаллами красного и зеленого цвета свечения (HIG3392, L-799EGW и др.), но информативность такого индикатора будет несколько ниже, так как субъективное ощущение яркости в данном случае выше, чем восприятие спектральных различий. Мигающий светодиод можно взять любой из серий L-56B, L-36B, CMDF333 желаемого цвета свечения. Излучатель звука со встроенным генератором можно заменить на близкие по параметрам EFM-250, EFM-475.
Для настройки вход собранного устройства подключают к выходу регулируемого автотрансформатора. Резисторами R4, R12 устанавливают свечение светодиодов HL1, HL2 с одинаковой яркостью при входном сетевом напряжении 220 В. Подстроечным резистором R5 устанавливается порог включения импульсного генератора на HL3, BF1. Для большинства применений целесообразно его выбрать в диапазоне 250...260В.
Так как повышенное сетевое напряжение более опасно, приводит к значительно более тяжким и многочисленным последствиям (взорванные конденсаторы, сгоревшие обмотки силовых трансформаторов, электродвигателей и т. д.) и бывает гораздо чаще чем пониженное, то тревожная сигнализация сильно заниженного напряжения в осветительной сети не предусмотрена. При желании ее можно ввести, добавив каскад на паре транзисторов и нескольких резисторах, подключив выход этого узла к затвору VT2.
Это устройство целесообразно вмонтировать в лабораторный блок питания, сетевой фильтр, настольные электронные часы, холодильник или другие аппараты, постоянно подключенные к сети.
