Сигнализатор отключения сетиОпубликовано: 05.09.2018 
Сигнализатор аварийного отключения напряжения сети .В процессе обслуживания электрооборудования бывают ситуации, когда важно своевременно подать сигнал обслуживающему персоналу об аварийном отключении подачи электропитания.
Для таких случаев используют визуальные, звуковые и аудиовизуальные индикаторы-сигнализаторы, в состав которых могут входить: источник автономного питания, устройство контроля наличия сетевого напряжения и схема включения звуковой и/или световой сигнализации. Главной особенностью всех этих устройств является то, что они посредством подачи звукового или светового сигнала способны предупредить о пропадании сетевого напряжения. 
Рис. 1. Схема индикатора отклонения сетевого напряжения от нормы.
Для налаживания индикатора желательно использовать автотрансформатор с регулируемым выходным напряжением к выходу, которого подключают индикатор напряжения. Установив на выходе автотрансформатора необходимое значение выходного напряжения, с помощью переменного резистора R3 устанавливают показания вольтметра, а с помощью переменного резистора R5 устанавливают порог включения светодиода. Если при понижении напряжения светодиод VD6 не гаснет, то следует увеличить сопротивление резистора R6.
Для подачи звукового сигнала, когда сетевое напряжение возрастает выше заданного предела, устройство можно дополнить релаксационным генератором, выполненным на динисторе VS2 (рис. 2). Сетевое напряжение, выпрямленное диодом VD1, через резистор R7 подается на подстроечный резистор R8, с движка которого часть напряжения поступая на конденсатор С2 будет заряжать его, если сетевое напряжение не превышает нормы, напряжения на конденсаторе будет недостаточно для пробоя динистора (он закрыт). Когда же сетевое напряжение возрастает, напряжение на конденсаторе тоже возрастает, и произойдет пробой динистора, и конденсатор С2 разрядится через динистор и соединенные последовательно с ним головной телефон BF1 и светодиод VD6. В головном телефоне раздается щелчок и вспыхивает светодиод, после чего динистор закроется и конденсатор С2 начинает снова заряжаться. Таким образом, процесс будет, повторяется до тех пор, пока напряжение в сети не упадет ниже порогового.
Детали:
Динистор, любой из серии КН102, имеющий меньшее напряжение пробоя, но в этом случае громкость щелчков и яркость вспышек уменьшатся.
Резисторы: R1, R8 — СПО-0,5; диоды: Д7Ж, КД102Б, КД105Б-Г; телефон ТМ-2, ТК-47 или подобный.
В качестве микроамперметра удобно использовать малогабаритный стрелочный индикатор уровня записи от магнитофона либо любой другой с током полного отклонения стрелки 50 - 500мкА.
Все детали монтируются на небольшой плате, которую можно, к примеру, поместить в пластмассовый корпус от блока питания (зарядного устройства) с ножками сетевой вилки для включения в розетку. На лицевой панели устройства помещают светодиод и микроамперметр, а в случае использования звуковой сигнализации в корпусе также необходимо предусмотреть отверстие для излучателя.
В схеме, представленной на рисунке 2, для подачи звукового сигнала в случае отключения источника электроэнергии использован аналог оптрона на основе неоновой лампы HL1 и фотодиода VD1 (или фотосопротивления).
Рис. 2. Схема сигнализатора отключения питания
В ждущем режиме, пока светится неоновая лампа HL1, сопротивление фотодиода VD1 мало, напряжение на входе 2 первого элемента микросхемы DD1 минимально, а на выходе 3 — максимально (около 9V), устройство потребляет от резервной батареи напряжением 9V минимальный ток.
При отключении сетевого напряжения неоновая лампа гаснет, сопротивление фотодиода резко возрастает, состояние первого элемента микросхемы DD1 изменяется и конденсатор С1 соединяется с земляной шиной, происходит его заряд через резистор R3. Через некоторое время задержки (время заряда конденсатора С1), которое пропорциональное произведению C1R3 (т.е. около 20...30 сек), напряжение на выводе 4 микросхемы DD2 возрастает от нуля до 9V. В результате включается звуковой генератор, и пьезокерамический излучатель начнет издавать звук, сигнализирующий об аварии.
Частота звукового сигнала определяется свойствами пьезокерамического излучателя и параметрами элементов R4 и С2, поэтому может потребоваться их подбор (R4=39...100 кОм) до получения требуемой частоты звучания или настройки излучателя BQ1 в резонанс.
После включения сетевого напряжения схема возвращается в исходное состояние, сигнализация прекращается, ток потребляемый устройством вновь становится минимальным — десятки мкА.
Светозвуковой сигнализатор отключения сети пригодиться в случае, когда необходимо получить оперативное предупреждение о том, что сетевое напряжение отсутствует.
Рис. 3. Схема сигнализатора отключения сети.
Питается данный сигнализатор от собственного трансформатора с напряжением на вторичной обмотке 9... 15V или подключается к любому другому устройству, постоянно включенному в сеть и имеющему трансформатор с подходящим напряжением на вторичной обмотке.
Стабилизатор напряжения собран на основе "регулируемого стабилитрона" — микросхемы КР142ЕН19А, который при наличии сетевого напряжения поддерживает аккумуляторную батарею GB1 в заряженном состоянии. Светодиод HL1 зеленого цвета свечения сигнализирует о нормальном режиме работы.
Напряжение около 10V с выхода источника питания через резистор R5 поступает на вывод 2 элемента DD1.1 и запрещает работу генератора, выполненного на элементах DD1.1, DD1.2. Высокий логический уровень с выхода элемента DD1.2 запрещает работу другого генератора — на элементах DD1.3 и DD1.4. Светодиод HL2 погашен. В этом режиме сигнализатор может находиться сколь угодно долго.
Если напряжение в сети пропадает, устройство переходит на питание от батареи GB1, разрядиться которой через резисторы R2, R3, R4 и микросхему DA1 не дает диод VD2. В свою очередь, конденсатор С1 быстро разряжается через резисторы R2— R4 и светодиод HL1 и на вход 2 элемента DD1.1 через резистор R5 поступает низкий логический уровень разрешающий работу генератора на элементах DD1.1 и DD1.2.
Из-за несимметричности цепи обратной связи R6 и R7,VD3 выходной сигнал генератора имеет вид импульсов низкого уровня длительностью около 0,4 с, следующих с периодом 3 с. Светодиод HL2 красного цвета свечения вспыхивает, индицируя отключение сети. Эти же импульсы разрешают работу генератора звуковой частоты на элементах DD1.3, DD1.4, который дублирует световую индикацию звуковым сигналом, издаваемым излучателем BF1.
В таком режиме сигнализатор будет работать до разрядки аккумуляторной батареи или до подачи сетевого напряжения в этом случае устройство переходит в нормальный (дежурный) режим работы.
Рис.4.
Все элементы сигнализатора (кроме аккумуляторной батареи) размещены на печатной плате.
Пьезоизлучатель BF1 устанавливается со стороны печатных проводников.
Диодный мост VD1 можно заменить диодами с рабочим током не менее 300 мА, диоды VD2 и VD3 — любые маломощные кремниевые.
Светодиоды — любые указанного цвета свечения. Транзистор — любой маломощный структуры р-п-р, например, серии КТ3107.
Микросхема КР142ЕН19А заменима на TL431, К561ЛЕ5 — на К176ЛЕ5 или КР1561ЛЕ5. Аккумуляторная батарея — 7Д-0.115.
Настройка.
В начале движок резистора R2 устанавливают в положение максимального сопротивления, затем подключив вместо аккумуляторной батареи резистор сопротивлением 2,2 кОм, нужно убедиться, что напряжение на нем при включении сигнализатора в сеть превышает 10V и подстроечным резистором R2 установить его равным 9,8V.
Подбором резистора R1 выставляют ток, протекающий через светодиод HL1 в пределах 12... 13 мА. Далее следует включить устройство с полностью разряженной батареей на 15 часов. Подключив затем вместо батареи нагрузочный резистор сопротивлением 51 кОм, включают устройство и устанавливают на нем подстроечным резистором напряжение, равное напряжению на заряженной батарее. Такая регулировка обеспечит остаточный ток через батарею около 0,2 мА, что для нее безопасно.
Выключив сигнализатор, убеждаются, что он подает звуковой и световой сигналы. При необходимости длительность вспышек (и звуковых сигналов) изменяют подбором резистора R7, а период их повторения — подбором резистора R6.
Если по условиям эксплуатации достаточно кратковременного звукового сигнала, то батарею можно заменить оксидным конденсатором емкостью 1000...2200 мкФ. Тогда вместо микросхемы DA1 достаточно поставить любой стабилитрон на 9... 12V, а для разрядки конденсатора вместо цепочки R2—R4 включить резистор сопротивлением 22...51 кОм. Светодиод HL2, резистор R8 и транзистор VT1 при этом следует исключить, поскольку длительная сигнализация со светодиодом невозможна.
При использовании устройства с конденсатором сигнал будет звучать с постепенно убывающей громкостью.
СИГНАЛИЗАТОР ОТКЛЮЧЕНИЯ ЭЛЕКТРОСЕТИ
В этой схеме напряжение осветительной сети через ограничительные резисторы R1, R2 поступает на выпрямитель на диодах VD1 и VD2 с параметрическим стабилизатором VD3 на выходе. Светящийся в дежурном режиме светодиод VD4 сигнализирует о нормальной работе устройства, от резких высокочастотных выбросов сетевого напряжения светодиод защищает резистор R3, для сглаживания пульсаций служит конденсатор С1.
В дежурном режиме постоянное напряжение 10,5...11,5V через диод VD5 и резистор R4 поступает на базу VT1.
Рис.5.
Транзистор находится в открытом состоянии и на выводе 1 D1.1 напряжение равно логическому нулю. Генератор на D 1.1 и D 1.2 и звуковой генератор на D1.3 и D1.4 не работают.
Когда сетевое напряжение пропадает через диод VD5 и резисторы R4 и R5 начинает быстро разряжаться конденсатор С1, и как только напряжение на нем упадет до 2V и ниже, транзистор VT1 закроется и на выводе 1 D1.1 появится напряжение высокого уровня. Оба генератора запустятся и из динамической головки В1 раздастся громкий прерывистый сигнал.
В режиме тревожной сигнализации устройство питается от батареи или аккумулятора напряжением 4,5...9V.
В основном режиме работы (дежурном) батарея подзаряжается от сети через диод VD6 и токоограничительный резистор R9 который необходимо подобрать в зависимости от примененной аккумуляторной батареи.
Детали:
В сигнализаторе можно применить конденсатор СЗ типа К73-9, К73-17. Остальные неполярные конденсаторы типов КТ, КД, КМ. Диоды VD1 и VD2 можно заменимы на диоды серий КД105, КД209, КД410, КД411. Остальные диоды любые импульсные - КД509, КД510, КД521, КД522. Транзистор VT1 типа КТ315, КТ3102. Составной транзистор VT2 типа КТ829, КТ972. Микросхему К561ЛА7 можно заменить на К176ЛА7, которая может неустойчиво работать при напряжении батареи ниже 6V. Динамическая головка любая мощностью 1...5 W.
Наладка сводится к подбору резистором R8 тональности гудков звукового сигнала (1000-2000 Гц).
Представленная на рисунке 6 схема сигнализатора работает следующим образом, пока в сети есть напряжение, его выпрямляет диодный мост VD1 — VD4, конденсатор С1 заряжается до напряжения стабилизации стабилитрона VD2, а конденсатор С2, в цепь которого включен диод VD3, до немного меньшего напряжения. Резисторы R1 и R2 ограничивают ток зарядки конденсаторов и ток, текущий через стабилитрон. Применение двух резисторов, включенных в оба сетевых провода, обеспечивает несколько большую безопасность при случайном прикосновении к деталям устройства.
Рис.6.
При исправной сети напряжение на базе транзистора VT1 относительно эмиттера положительно он закрыт и звуковой излучатель (со встроенным генератором) BF1 не работает. Через некоторое время после выключения сетевого напряжения конденсатор С1 разрядится, а конденсатор С2 еще останется заряженным, так как его емкость значительно больше и его разрядке препятствует диод VD3. Транзистор VT1, напряжение на базе которого теперь отрицательное относительно эмиттера, откроется и на излучатель BF1 поступит напряжение питания, звуковой сигнал звучит пока напряжение на конденсаторе С2 не упадет ниже того, при котором генератор излучателя BF1 еще работает (около 25 с).
Диоды КД105 можно заменить другими на обратное напряжение более 200V, а транзистор КТ361Г — любым из серий КТ361, КТ3107.
Перед первым включением устройства в сеть движок подстроечного резистора R3 установите в крайнее левое (по схеме) положение. После включения должен зазвучать сигнал. Добейтесь его прекращения, вращая движок. Отключите сигнализатор от сети и убедитесь, что сигнал вновь звучит. При необходимости продолжительность подачи звукового сигнала можно изменить, установив конденсатор С2 другой емкости.
Светозвуковой сигнализатор провалов сетевого напряжения, схема которого изображена на рисунке, работает следующим образом. При подаче напряжения питания конденсаторы С2 и С4 быстро заряжаются. Конденсатор С6 фильтра выпрямителя, питающего микросхему DD1, заряжается до напряжения 9V значительно медленнее около 30 с. Благодаря этому в начале работы прибора на выходе элемента DD1.1 уровень напряжения будет низким. Поскольку конденсатор С5 разряжен, триггер Шмитта на элементах DD1.2—DD1.4 будет находиться в состоянии с низким уровнем на выходах элементов DD1.3 и DD1.4. Светодиод HL1 не светится, звуковой сигнализатор со встроенным генератором НА1 не работает.
Рис.7.
При значительном уменьшении напряжения в сети продолжительностью более 60 мс конденсаторы С2 и С4 разрядятся, что приведет к смене низкого уровня на выходе элемента DD1.1 высокий. Через открывшийся диод VD4 будет заряжен конденсатор С5. Это приведет к изменению состояния триггера Шмитта. Будут включены светодиод HL1 и звуковой сигнализатор НА1. По окончании "провала" световой и звуковой сигналы не прекратятся, так как конденсатор С5 останется заряженным. Разрядка этого конденсатора происходит через резистор R7. При указанных на схеме номиналах С5 и R7 сигнал подается приблизительно 1 секунду. Фильтр L1C1R1 предотвращает ложные включения сигнализатора под воздействием помех. Стабилитрон VD3 ограничивает напряжение питания микросхемы до 8,5...9,5V.
Вместо микросхемы К561ЛА7 можно применить К561ЛЕ5 или аналоги микросхемы импортных производителей. Не рекомендуется использовать микросхемы серии К176 не имеющие защитных диодов. При входном напряжении, превышающем напряжение питания, они могут выйти из строя в результате "тиристорного эффекта". Стабилитрон Д814Б1 можно заменить на любой другой маломощный с напряжением стабилизации 8...9,5V. Диоды КД521А заменяются любыми из серий КД521, КД503, КД510, КД522 или 1N4148, а КД243Ж на КД243, КД209 или 1N4003—1N4007.
Конденсатор С1 — керамический высоковольтный, например К15-5. С некоторым снижением надежности здесь можно использовать пленочный конденсатор на рабочее напряжение 630V. Пленочным должен быть и конденсатор С2. Оксидные конденсаторы — К50-35, К50-68 или их импортные аналоги. Резистор R1 желательно применить Р1-7 или импортный. Остальные резисторы общего применения соответствующей мощности. Светодиод HL1 —любой из серий КИПД21, КИПД40, L-1503, L-1513, желательно красного или оранжевого цвета свечения. Излучатель звука НРА24АХ можно заменить другим с встроенным генератором и потребляемым током не более 15 мА, например, EFM-250, EFM-472A, TFM-02D.
Все детали сигнализатора, кроме светодиода и излучателя, смонтированы на печатной плате, изображенной на Рис. 8.
Рис.8.
При желании подборкой конденсаторов С2 и С4 можно изменить чувствительность устройства. Более удобно подбирать конденсатор С4, уменьшая его емкость до тех пор, пока рост пульсаций напряжения на входах элемента DD1.1 не приведет к включению сигнализации. После этого необходимо установить конденсатор С4 емкостью на 20...30 % больше найденной. Правильно настроенный сигнализатор должен подавать сигнал при включении в ту же розетку нагрузки мощностью 1...4кВт.
Следующее устройство при пропадании напряжения в сети издает прерывистый звук, который будет звучать, пока не разрядятся накопительные конденсаторы.
Рис. 9 .
Принципиальная схема показана на рисунке 1. Основу схемы составляет генератор прерывистого звукового сигнала, собранный на элементах микросхемы К561ЛЕ5 (D1). Первые два элемента D1.1 и D1.2 составляют генератор инфразвуковой частоты, который прерывает работу генератора звуковой частоты на элементах D1.3 и D1.4. Источником звука является пьезокерамическая «пищалка» В1 (подойдет любой аналогичный излучатель, например «легендарный» ЗП-1). «Пищалка» включена между входом и выходом элемента D1.4. Это позволяет увеличить размах импульсов напряжения на ней, и соответственно, получить большую громкость.
Чтобы заработал звуковой генератор необходимо установить на выводе 1 D1.1 уровень логического нуля.
Когда напряжение в сети присутствует через выпрямитель на диодах VD1-VD2 и гасящий резистор R1 происходит заряд конденсаторов С1 и С2 относительно большой емкости. Стабилитрон VD3 ограничивает напряжение на них на уровне 13V. На катоде VD1 напряжение немного выше 13V. Через резистор R2 оно поступает на конденсатор СЗ и заряжает его до напряжения логической единицы. Поэтому, звуковой генератор молчит.
После отключения сети напряжение на СЗ быстро падает за счет разряда через R3 и становится на уровне логического нуля. Запускается звуковой генератор и звучит пока ему для питания хватает заряда, накопленного в конденсаторах С1 и С2.
Еще одна схема несложного сигнализатора отключения напряжения сети приведена на рис. 10.
Рис.10.
Источник питания с гасящим конденсатором С1 и стабилитроном VD2 выполнен по однополупериодной схеме. Резистор R2 ограничивает бросок тока в момент включения, а для разряда конденсатора С1 после отключения сигнализатора от сети служит резистор R1. Светодиод VD2 сигнализирует о наличии сетевого напряжения. Источник питания поддерживает конденсатор СЗ в заряженном состоянии.
Напряжение около 0,6V (относительно вывода 7 микросхемы DD1) с минусового вывода конденсатора С2 через резистор R3 поступает на вывод 8 элемента DD1.1 и запрещает работу генератора на элементах DD1.1, DD1.2, С4, R5. Низкий логический уровень с выхода элемента DD1.2 поступает на вход 1 элемента DD1.3 и также запрещает работу генератора на элементах DD1.3, DD1.4, С5, R6.
Если напряжение в сети пропадает, светодиод VD2 гаснет, а питание устройства некоторое время осуществляется от заряженного конденсатора С3 относительно большой емкости. Конденсатор С2 быстро разряжается через резистор R3, а разряд конденсатора СЗ через этот резистор не происходит благодаря диоду VD3. С плюсового вывода конденсатора СЗ через резисторы R3 и R4 на вход 8 элемента DD1.1 поступает высокий (относительно вывода 7 микросхемы DD1) логический уровень.
Начинает работать генератор на элементах DD1.1, DD1.2, С4, R5. Выходной сигнал его имеет вид импульсов с частотой около 1 Гц. Эти импульсы разрешают работу генератора звуковой частоты около 1000 Гц на элементах DD1.3, DD1.4, С5, R6. Импульсы второго генератора поступают на излучатель ВF1, который издает прерывистый звуковой сигнал. В этом режиме сигнализатор будет работать с убывающей громкостью до разрядки конденсатора СЗ — около минуты. При подаче напряжения сети устройство переходит в нормальный режим работы. Сигнализатор монтируются на печатной плате, чертеж которой приведен ниже.
Рис.11
Конденсаторы: С1 — К73-17 на 250V, С2 — типа К50-16 или К50-35, СЗ — типа К50-29, С4 и С5 — типа КМ-5 или КМ-6, резисторы типа МЛТ.
Диоды VD1 и VD3 можно заменить на любые с рабочим током не менее 100 мА, например, КД503А, КД509А и КД522 с любыми буквенными индексами.
Стабилитрон VD2 любой на напряжение 9…12V, например, Д809, Д810, Д811 и серии Д814 с индексами Б, В, Г.
Светодиод любой зеленого цвета свечения. ВF1 — любой пьезоизлучатель, (плата рассчитана на установку ЗП-3 или ЗП-22). Микросхему K561ЛA7 можно заменить на К176ЛА7 или КР1561ЛА7. Светодиод и пьезоизлучатель подпаивают со стороны печатных проводников.
Элементы сигнализатора, показанные на схеме справа от пунктирной линии, можно запитать и от любого постоянного включенного в сеть электронного устройства, имеющего в своем составе источник подходящего напряжения.
В этом случае питание подается на выводы, обозначенные знаками «+» и «-», а элементы, показанные слева от штрихпунктирной линии на рис. 1, на плату не устанавливаются.
Литература: 1. В.М. Пестриков “Домашний электрик и не только ...”. 2. Журнал “Радио Конструктор” №7/2001, стр. 21. 3. Журнал “Радио” №5/2009 г; №4/1994г; № 3/2001г. |