54

#

#

#

#

#

#

Do czego to służy?

Urządzenie wykrywa włączenie i wyłączenie
odbiornika energii elektrycznej, a zmianę
stanu sygnalizuje odpowiednio krótkim i dłu-
gim sygnałem akustycznym. Motywacją do
zbudowania tego układu była chęć wypeł-
nienia pewnej luki w funkcjonalności sprzętu
AGD, która może się objawiać na przy-
kład podczas przygotowania potraw pieczo-
nych. W trakcie pieczenia łatwo zapomnieć o
nagrzewającym się piekarniku elektrycznym i
przegapić moment jego nagrzania. Wiele osób
chce być wyraźnie poinformowana o zago-
towaniu się wody w czajniku elektrycznym.
Ktoś może potrzebować informacji, kiedy
zostaje włączone lub wyłączone jakieś urzą-
dzenie elektryczne. Układ może też posłużyć
jako inspiracja do zbudowania sterownika
typu MASTER-SLAVE. Zaletą jest moni-
torowanie poboru prądu za pomocą własnej
roboty przekładnika.

Jak to

działa?

Schemat ideo-
wy pokazany jest
na rysunku 1.
Ten analogowy
układ wykorzy-
stuje poczwórny
wzmacniacz ope-
racyjny U1. Rolę
czujnika prądu
gra przekładnik
prądowy TR1,
czyli specjalny
transformatorek.
Mierząc napięcie
po stronie wtór-
nej, która zawie-
ra wiele zwojów,
można zmierzyć

wartość prądu płynącego przez uzwojenie
strony pierwotnej, która z kolei ma minimal-
ną liczbę zwojów z grubego drutu. W handlu
dostępne są takie przekładniki, ale można je
też wykonać własnoręcznie. Jak się okazało,
wystarczy popularny mały rdzeń ferrytowy
toroidalny i kilka zwojów drutu.

Przez uzwojenie pierwotne przekładnika

płynie cały prąd zasilający odbiornik energii.
Przebieg 50Hz z uzwojenia wtórnego podawa-
ny jest na wzmacniacz nieodwracający U1A,
o dużym wzmocnieniu, rzędu 10000V/V. Tak
duże wzmocnienie jest konieczne, ponieważ
sygnał z przekładnika może być bardzo mały
– nawet poniżej 1mV, zależnie od mocy
dołączonego odbiornika. Dlatego dobrze, aby
wzmacniacz nie miał charakterystyki linio-
wej, lecz od pewnego przedziału charakte-
rystykę logarytmiczną. Zapewniają to diody
włączone przeciwsobnie w pętli ujemnego
sprzężenia zwrotnego wzmacniacza U1A.
Ograniczają one napięcie wyjściowe tak, że

mieści się ono w przedziale ±2V względem
napięcia spoczynkowego.

Dużym problemem podczas uruchamiania

prototypu sygnalizatora okazały się zakłóce-
nia przedostające się do układu. Są to zakłó-
cenia radiowe, które mogą się indukować w
przewodach oraz brum sieciowy. W szcze-
gólności zakłócenia powodują urządzenia
zawierające transformatory i zasilacze impul-
sowe w momencie włączania lub wyłączania
ich z sieci. Zakłócenia często powodowały
fałszywe zadziałanie sygnalizatora. Aby je
wyeliminować, został dodany kondensator
C1, włączony równolegle z uzwojeniem wtór-
nym. Tłumi on zakłócenia w.cz., ale niestety
zmniejsza również trochę poziom sygnału.

Przebieg ze wzmacniacza U1A podany jest

na wejście komparatora U1B. Jego rola pole-
ga na znormalizowaniu amplitudy sygnału, co
ułatwia jego interpretację przez kolejny blok

2943

2943

54

Rys. 1 Schemat ideowy

R2
47k

R1
47k

R3

100k

R8

10k

R7

120k

R10

1M

R6
100k

R4

1M

R13

100k

R12

4M7

R15
47k

R11

470k

R14

47k

2

3

4

1

11

U1A

TLC274

5

6

7

U1B

TLC274

12

13

14

U1C

TLC274

8

9

10

U1D

TLC274

C7

470nF

C3

100nF

D10

LED

C5

1000uF/16V

C4
47uF/16V

C6

100nF

D9

1N4148

C2

47uF/16V

VCC

VCC

VCC

R16

10k

R17

10k

R18
2k2

T1
BC548B

VCC

D5

4 x 1N4001

D7

D6

D8

R19

680R

VCC

B1

Buzer

A1

230VAC

A2

ODB

R5

100R

TR1

Przek³adnik

D3

LED G

D4

LED G

D1

2 x 1N4148

2 x 1N4148

D2

IN

GND

OUT

U2

7805

C8

100nF

C9

220uF/16V

VCC

TR2

TSZZ 2,4/007

PR1
100k

C1

1nF

Sygnalizator

Sygnalizator

pracy sprzętu AGD

pracy sprzętu AGD

worldmags & avaxhome

worldmags & avaxhome

55

Elektronika dla Wszystkich

Czerwiec 2010

Czerwiec 2010

układu. Gdy amplituda na wyjściu U1A prze-
kroczy napięcie progowe ustalone przez dzielnik
napięciowy R6/R7+PR1, na wyjściu kompara-
tora pojawia się napięcie o wartości Vcc, czyli
na wyjściu otrzymujemy przebieg prostokątny.
Ładowany jest wtedy kondensator C7 przez
diodę D9 i rezystor R11. W przerwie pomiędzy
dodatnimi połówkami sygnału rozładowuje się
przez rezystor R12. Ponieważ rezystor R12 ma
większą rezystancję od R11, napięcie na C7 jest
coraz większe wraz z kolejnym pojawieniem
się dodatniej połówki napięcia. Kondensator
ładowany jest szybciej, niż trwa jego rozłado-
wanie i tak otrzymujemy informację, czy nastą-
piło włączenie, czy też wyłączenie odbiornika
energii. Na rysunku 2 został przedstawiony
schematycznie przebieg zmian napięcia na C7.
Wykres ten został uproszczony – w rzeczywisto-
ści nie jest on gładki, lecz trochę postrzępiony.
Napięcie z kondensatora C7 jest podawane
na wejście komparatora okienkowego U1C i
U1D. Napięcia progowe U

L

i U

H

jest ustalone

za pomocą R13–R15. Jeśli napięcie na C7 mie-
ści się w przedziale od U

L

do U

H

, na obydwu

wyjściach pojawia się napięcie i dopiero wtedy
otwiera się tranzystor T1, włączający B1 i diodę
D10. Podczas włączania odbiornika energii
słychać krótkie piknięcie buzera, natomiast
podczas jego wyłączania słychać dłuższy
sygnał. Układ zasilany jest ze standardowego
zasilacza z transformatorem TR2.

Montaż i uruchomienie

Układ można zmontować na płytce z
rysunku 3. Montaż przeprowadzamy,
zaczynając od najmniejszych elementów:
rezystorów i diod. Montaż transformatora
sieciowego zostawiamy na sam koniec.

Szczególnego opisu wymaga budowa

przekładnika prądowego. Zastosowany
został toroidalny rdzeń ferrytowy o śred-
nicy zewnętrznej 10mm i szerokości 5mm.
Uzwojeniem pierwotnym jest jeden zwój
grubego przewodu sieciowego w izolacji.

Trzeba też
być świa-
domym, że
przez ścież-
ki łączące
uzwojenie
pierwotne
p r z e k ł a d -

nika z listwą zaciskową
będzie płynął duży prąd,
więc koniecznie trzeba
pogrubić ścieżki łączące
końcówki uzwojenia z
listwą zaciskową, na przy-
kład nalutowując kawałki
grubego przewodu mie-
dzianego na ścieżki łączą-
ce końcówki.

Jako uzwojenie wtór-

ne należy nawinąć w
miarę regularnie, obok
siebie 10 zwojów cien-
kiego drutu w izolacji,
np. kynaru. Gdyby ktoś potrzebował bardziej
czułego przekładnika (dla mocy 40W i mniej),
powinien dać znacznie więcej zwojów w
uzwojeniu wtórnym. W takim przypadku na
uzwojeniu wtórnym mogą występować prze-
pięcia. Do ich gaszenia przewidziane są diody
D1 i D2.

Po włączeniu zasilania urządzenie wyge-

neruje dwa sygnały: najpierw krótki, a po
chwili długi. Jest to związane z ładowaniem
się kondensatora C2, który przed włączeniem
był rozładowany.

Ponieważ urządzenie zasilane jest napię-

ciem 230VAC, uruchamiać go mogą tylko
osoby posiadające kwalifikacje do pracy z
urządzeniami będącymi pod napięciem sieci!

Uruchomienie układu polega na regulacji

napięcia progowego komparatora U1B za

pomocą PR1, podczas włączania i wyłącza-
nia współpracującego odbiornika elektrycz-
nego. Regulacja jest potrzebna w przypadku
odbiorników mnieszej mocy, kiedy to sygnał
z przekładnika jest niewielki. Dla odbiorni-
ków większej mocy, rzędu 1kW, indukowane
napięcie ma wystarczająco dużą amplitudę i
regulacja nie jest wymagana.

Dla urządzenia nie przewidziano kon-

kretnego typu obudowy. Należy wybrać
odpowiednią według uznania, pamiętając o
zachowaniu zasad bezpieczeństwa i mając
na uwadze duże prądy płynące przez obwód
pomiarowy.

Piotr Wójtowicz

[e-mail]

Rys.Rys. 3 Schemat montażowy

Rys. 2 Zmiany napięcia na C7

55

UH

UL

³adowanie C7

³adowanie C7

roz³adowanie C7

sygnalizacja

sygnalizacja
wy³¹czenia

U

C7

U

C7

t

w³¹czenia

Uwaga! Podczas użytkowania urzą-

dzenia w jego obwodach występują na pię-
cia groźne dla życia i zdrowia. Osoby
niedoświadczone i niepełnoletnie mogą
wykonać je wyłącznie pod kierunkiem
wykwalifikowanego opiekuna, na przy-
kład nauczyciela.

Komplet podzespołów z płytką jest do stęp ny

w sie ci han dlo wej AVT ja ko kit szkol ny AVT-2943.

Rezystory
R1,R2,R14,R15 . . . . . . . . . . . . . .47kΩ
R3,R6,R13. . . . . . . . . . . . . . . . .100kΩ
R4,R10 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1MΩ
R5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .100Ω
R7 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .120kΩ
R8,R16,R17. . . . . . . . . . . . . . . . .10kΩ
R11 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .470kΩ
R12 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4,7MΩ
R18 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2,2kΩ
R19 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .680Ω
PR1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .100kΩ
Kondensatory
C1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1nF
C2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47μF/16V
C3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 100nF
C4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47μF/16V
C5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1000μF/25V

C6,C8 . . . . . . . . . . . 100nF ceramiczny
C7 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 470nF MKT
C9 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 220μF/16V
Półprzewodniki
D1,D2,D9 . . . . . . . . . . . . . . . . 1N4148
D3,D4 . . . . . . . . . . . . . . . . LED zielona
D5-D8 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1N4001
D10 . . . . . . . . . . . . . . . . .LED czerwona
T1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . BC548
U1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . TLC274
U2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .LM7805
Pozostałe
TR1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . patrz tekst
TR2 . . . . . . . . . . . . . . . . .TSZZ 2,4/007
A1,A2 . . . . .listwa zaciskowa podwójna
B1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . HCM1206X
Podstawka dip14
Rdzeń ferrytowy toroidalny (10x6x4)

Wykaz elementów

worldmags & avaxhome

worldmags & avaxhome