Экономичные светодиодные индикаторы тока

24.10.17

[Домашняя]

 

Для сигнализации и контроля в современной аппаратуре широко используются световые индикаторы, излучающими элементами в которых служат светодиоды различного цвета свечения. Такие устройства выполняют в основном по схеме индикаторов напряжения, хотя во многих случаях индикаторы тока (далее для краткости — ИТ) более информативны. Широкому распространению светодиодных ИТ (рис. 1) препятствует необходимость обеспечения падения напряжения на датчике тока — резисторе R1, превышающего напряжение свечения светодиода, т. е. в среднем около 1,8 В для светодиодов красного и зелёного свечения и примерно 2,9 В синего, вследствие чего такие ИТ имеют низкую экономичность.

Для снижения падения напряжения на датчике тока, необходимого для работы светодиодного ИТ, применяют различные усилители постоянного тока или (в цепях переменного тока) трансформаторы тока. Применение усилителей усложняет устройство и требует их подключения трёхполюсником, трансформаторы тока весьма громоздки. Известен способ питания светодиода от источника с низким напряжением, заключающийся в использовании преобразователя напряжения. Такие устройства различной степени сложности применяют профессионалы и радиолюбители, конструирующие малогабаритные фонари, в которых осветительный светодиод белого свечения питается от одного гальванического элемента или аккумулятора. Преобразователи сохраняют работоспособность при напряжении питания ниже 1 В. Это сравнительно мощные устройства, обеспечивающие ток через светодиод в несколько десятков миллиампер. Если для литания светодиода применить преобразователь напряжения, а в качестве источника питания для него использовать падение напряжения на датчике тока (рис. 2,а), то потери мощности можно существенно снизить.

Современные сверхъяркие индикаторные светодиоды различного свечения светят достаточно ярко при токе около 200 мкА, и мощность преобразователей, применяемых в фонариках, оказывается излишней. При проведении экспериментов по снижению выходной мощности простейшего преобразователя — блокинг- генератора — выяснилось, что этот преобразователь, выполненный на маломощном германиевом транзисторе, развивает выходную мощность, достаточную для свечения сверхъяркого светодиода, при напряжении питания всего 0,1...0,2 В, что сопоставимо с падением напряжения на шунте стрелочного электроизмерительного прибора. На рис. 2,б изображена схема наиболее экономичного светодиодного индикатора тока для устройств, потребляющих сравнительно стабильный ток.

При применении транзистора МП20Асо статическим коэффициентом передачи тока базы не менее 100 светодиод HL1 светит достаточно ярко при падении напряжения на датчике тока резисторе R1 не более 0,1 В. Трансформатор Т1 намотан на кольцевом ферритовом маг- нитопроводе с наружным диаметром 10 мм от ЭПРА неисправной КЛЛ. Обе. обмотки содержат по 24 витка эмалированного провода диаметром 0,18 мм. Этот ИТ применим в цепях как постоянного, так и переменного тока: при положительной полуволне питающего напряжения работает преобразователь и светит светодиод HL1, при отрицательной транзистор закрыт небольшим обратным напряжением. Ток через светодиод имеет вид пачек импульсов, следующих с частотой 50 Гц, но из-за инерционности зрения его свечение воспринимается непрерывным. Если ИТ будет эксплуатироваться совместно с устройством, чувствительным к пульсациям питающего напряжения, то датчик тока следует шунтировать керамическим конденсатором ёмкостью 0,5... 1 мкф(С1). Сопротивление датчика тока подбирают таким, чтобы при максимальном токе нагрузки яркость свечения светодиода была комфортной. Потребляемый преобразователем ток при этом обычно не превышает 2 мА. Если ток, потребляемый нагрузкой, может изменяться в широких пределах, в таких устройствах в качестве датчика тока для ИТ следует применять диод Шоттки (рис. 2,в).

Его обратное напряжение может быть не более 25 В, а вот предельно допустимое значение прямого тока должно быть больше максимального тока нагрузки в несколько раз (например, для диода КД269А ток нагрузки не должен превышать 2 А, а для диода КД273А — 10 А). При выполнении этих условий и изменении тока нагрузки от 5 мА до максимального падение напряжения на диоде будет изменяться в пределах 0,2...0,35 В. Это позволяет использовать в преобразователе более распространённые низкочастотные германиевые транзисторы серий МП39—МП42 (минимальное напряжение питания преобразователя — 0,14...0,16 В) или высокочастотные серий ГТ308—ГТ310 (минимальное напряжение питания преобразователя — 0,2 В). Статический коэффициент передачи тока базы h21э транзистора в таком применении должен быть не менее 15. Трансформатор для этого ИТ намотан на таком же, что и предыдущем случае магнитопроводе, обе обмотки содержат по десять витков эмалированного провода диаметром 0,1 мм. Резистор R1 подбирают по оптимальной яркости свечения светодиода HL1 при максимальном токе нагрузки. Если встречно-параллельно VD1 подключить такой же диод VD2 (показано на рис. 2,в штриховыми линиями), то получится экономичный светодиодный индикатор переменного тока, который можно применить в цепях переменного тока напряжением от нескольких вольт до нескольких сотен вольт. Весьма удобно использовать его в качестве индикатора сетевого тока. При мощности нагрузки до 400 Вт диоды КД269А нагреваются незначительно, поэтому индикатор можно смонтировать навесным монтажом в евровилке. Если мощность нагрузки не превышает 100 Вт, то при использовании малогабаритных деталей (диодов Шоттки 1N5818, сверхъяркого светодиода и транзистора серии ГТ310) индикатор сетевого тока можно собрать и в обычной вилке (рис. 3).

Магнитопровод трансформатора этого ИТ — ферритовая трубка с наружным диаметром 5 и длиной 6 мм (такие трубки надевают на выводы некоторых деталей в импульсных блоках питания). При необходимости трубку можно разрезать пополам, получив сразу два кольцевых магнитопровода. Перед намоткой острые кромки колец необходимо скруглить мелкозернистой наждачной бумагой. Обе обмотки содержат по десять витков эмалированного провода диаметром 0,1 мм. Наматывать их рекомендуется одновременно двумя проводами, продев их в ушко тонкой швейной иглы, а после намотки соединить начало одной обмотки с концом второй. Для светодиода в корпусе вилки нужно просверлить отверстие. После монтажа детали фиксируют в корпусе вилки несколькими каплями термоклея. Предлагаемые светодиодные ИТ просты, дёшевы, экономичны, легко встраиваются в любую аппаратуру и способствуют повышению её потребительских свойств, расширяя область применения светодиодных индикаторов.

Радио №9 2017г стр. 53

Домашняя

Дата последнего изменения этого узла 24.10.2017