Сетевой пробник

В повседневной работе электрики часто используют простейшие из­мерительные приборы — пробники.

Для выполнения большинства работ достаточно двух уст­ройств, работающих по принципу да/нет, это — индикаторы сете­вого напряжения и короткого замыкания. Традиционно инди­катор сетевого напряжения, поз­воляющий определить, находит­ся ли контролируемая цепь под напряжением и найти фазный провод, делают на неоновой лампе, а индикатор короткого замыкания, позволяющий опре­делить целостность цепи, выпол­няют из последовательно соеди­нённых батареи гальванических элементов и малогабаритной лампы накаливания.

Такие пробники имеют ряд недостатков, в частности, при случайном подключении индикатора короткого замыкания к цепям, находящимся под сетевым напряжени­ем, перегорает лампа накаливания. Наличие двух устройств приводит к неудобству их использования — перед проверкой целостности цепи необходимо убедиться в отсутствии в ней напряжения.

Рис. 1

Эти недостатки устранены в предла­гаемом пробнике, схема которого по­казана на рис. 1. Оба индикатора объ­единены в единую конструкцию, а при­менение в качестве элементов индикации светодиодов различного свече­ния позволяет однозначно оценивать состояние проверяемой цепи и ком­фортно работать при любых уровнях освещения. Этот пробник предназна­чен для использования при выполне­нии монтажных, пуско-наладочных и ремонтно-восстановительных работ в цепях и электроустановках напряжени­ем 110…400 В промышленной частоты 50 и 60 Гц.

Индикатор сетевого напряже­ния выполнен на светодиоде HL1 красного свечения. Резисторы R1—R3 ограничивают ток через этот светодиод на безопасном для него уровне. Применение двух последовательно включённых ре­зисторов одного номинала (R2 и R3) позволило применять индика­тор в цепях с напряжением до 400 В. Диод VD1 защищает свето­диод HL1 от напряжения обратной полярности. Резистор R1, кроме основной функции, о которой бу­дет сказано далее, выполняет функцию предохранителя и пере­горает при возможном электриче­ском пробое элементов пробника.

Прозвонка электрических це­пей в пробнике, в отличие от традиционных, производится не посто­янным током, а импульсным током по­вышенной частоты. Это дало возмож­ность развязать индикатор короткого замыкания от измеряемой цепи по постоянному току, а наличие напряже­ния 230 В частотой 50 Гц на входе проб­ника не выводит его из строя. Ин­дикатор короткого замыкания работает на частоте около 50 кГц. Влияние индук­тивности и ёмкости проводки незначи­тельное, это проверялось для проводов различных типов длиной до 200 м.

На транзисторе VT1 и трансформато­ре Т1 по схеме блокинг-генератора собран генератор импульсов. Его пита­ние осуществляется от одного гальва­нического элемента G1, параметриче­ского стабилизатора напряжения на резисторе R4 и включённом в прямом направлении диоде VD2. Выходное на­пряжение стабилизатора — около 0,6 В, что дало возможность обеспечить ста­бильную работу генератора вплоть до полной разрядки элемента питания.

Подключение индикатора короткого замыкания к щупам пробника выполне­но через конденсаторы С1 и С2, пред­ставляющие значительное сопротивле­ние для тока частотой 50 Гц. Активное и индуктивное сопротивление обмоток трансформатора Т1, включённых после­довательно с конденсаторами С1 и С2, весьма мало, и падение напряжения на них при подключении к сети не превы­шает нескольких милливольт, что безо­пасно для транзистора VT1. Резистор снижает амплитуду зарядного тока конденсаторов С1 и С2, что повышает надёжность пробника. Разрядка этих конденсаторов при отключении пробни­ка от измеряемой цепи, находящейся под напряжением, происходит через элементы Т1, VD1, HL1, R2 и R3, что поз­воляет избежать удара током, хоть и небольшого, при прикосновении к щу­пам пробника после отключения его от сети 230 В.

Работает индикатор короткого замы­кания следующим образом. При нажа­тии на кнопку БВ1 подаётся питание на генератор. Начинает светить светодиод НL2 синего свечения, подключённый к выходу генератора. Если замкнуть щупы Х1 и Х2 или подключить их к цепи с сопротивлением не более 100 Ом, че­рез элементы С1, С2, R1 и контролируе­мую цепь с коллектора VT1 на его базу будет подан сигнал отрицательной обратной связи. Под её воздействием амплитуда импульсов на выходе гене­ратора уменьшится, и её станет недо­статочно для свечения светодиода HL2. Если нажать на кнопку SB1 при подаче на щупы пробника сетевого напряжения (светится светодиод HL1), цепь отрицательной обратной связи будет замкнута через небольшое внутреннее сопротив­ление сети и светодиод HL2 светить не будет.

Таким образом, при исправной электропроводке светодиоды НL1 и НL2 всегда светят раздельно, НL1 — только при наличии сетевого напряже­ния между щупами Х1 и Х2, а НL2 — только при большом сопротивлении между щупами. При проведении ремонтно-восстановительных работ пос­ле аварии возможна ситуация, когда оба светодиода светят одновременно. Это свидетельствует о том, что электро­проводка неисправна — имеет недо­пустимо большое сопротивление или низкое сопротивление изоляции. Такая электропроводка требует ремонта или замены.

К деталям устройства особых требо­ваний не предъявляется. Резисторы могут быть МЛТ, С2-23, конденсаторы должны быть на номинальное напряже­ние не менее 400 В. Весьма надёжны конденсаторы от ЭПРА КЛЛ. Оттуда же взят ферритовый кольцевой магнитопровод диаметром 10 мм для транс­форматора Т1. Обе его обмотки намота­ны вдвое сложенным эмалированным проводом диаметром 0,18 мм и содер­жат по 16 витков. Начало одной обмотки соединяют с концом второй и подклю­чают к линии питания. Диоды — любые маломощные кремниевые, а светодио­ды — повышенной яркости свечения диаметром 3 мм. Транзистор — любой маломощный кремниевый структуры p-n-p с коэффициентом передачи тока базы не менее 100. Если изменить полярность включения светодиода HL2, диода VD2 и элемента питания GB1, можно применить транзистор структуры n-p-n, например, серии 3102. Кнопка SB1 — малогабаритная с самовозвратом, она должна иметь длинный толка­тель из изоляционного материала.

Если применить малогабаритные детали, а в качестве источника питания использовать элемент типоразмера ААА, то пробник можно собрать на макетной плате размерами 100×10 мм (рис. 2) с применением проводного монтажа. Элемент питания фиксируют на плате несколькими витками изоля­ционной ленты, заменять его приходит­ся не чаще одного раза в год. Корпусом пробника послужил корпус маркера. Для толкателя кнопки в нём просверле­но отверстие, напротив светодиодов вырезано окно размерами 4×10 мм, заклеенное двумя слоями прозрачной липкой ленты. Это защищает пробник от попадания внутрь посторонних предме­тов и создаёт достаточную светорас­сеивающую поверхность. Плату после налаживания покрывают несколькими слоями нитролака. Щуп Х1 изготовлен из винта М3х35, установленного на месте пишущего узла. Изнутри под головку винта подложен лепесток с при­паянным проводом, гайку следует за­контрить каплей нитрокраски. Щуп Х2 — «крокодил», припаянный к проводу с надёжной изоляцией длиной примерно 0,4 м. Плата в корпусе зафиксирована кусочками поролона.

Рис. 2

Налаживание пробника заключается в подборке резистора R1, которым устанавливается глубина отрицатель­ной обратной связи. При замкнутых щупах светодиод НL2 должен быть погашен, при их подключении к сопро­тивлению 100 Ом и более — светить. При работе с пробником необходимо соблюдать требования техники безо­пасности.

Автор:  К. МОРОЗ, г. Белебей, Башкортостан