Что такое детектор напряжения

Что такое детектор напряжения

В некоторых случаях для измерения напряжения нет смысла использовать аналоговый или цифровой вольтметр, а есть смысл сделать предлагаемый мной бюджетный прибор на микроконтроллере, который будет индицировать и издавать звуковой сигнал при заранее настроенных пороговых значениях напряжения.

Реализованный на микроконтроллере PIC16F628A алгоритм позволяет измерить напряжение с разрешением в 4 бита. Для этого в микроконтроллере задействован компаратор (однобитный АЦП) и ИОН, где ИОН пошагово изменяет напряжение, а компаратор сравнивает потенциалы. Принципиальная схема прибора приведена на рисунке 1. Используя делитель напряжения собранный на резисторах R2 и R3 можно задавать измеряемый диапазон напряжения. В таблице 1 указаны значения детектируемого напряжения и соответствующая им индикация в шестнадцатеричной системе на семисегментном индикаторе HL1. Если читателя не устраивает реализуемый диапазон, то можно путём подборки резисторов R2 и R3 сделать свой делитель напряжения. DA1 — любой операционный усилитель усиливающий ток.

Питание прибора осуществляется от постоянного или переменного источника напряжения 9 -15 В при токе 0.5 A, которое подключается к разъёму X1. Далее напряжение выпрямляется диодным мостом VD1 и фильтруется конденсаторами C1 – C4. Для стабилизированного питания микроконтроллера был выбран линейный стабилизатор напряжения DA2. При питании устройства постоянным напряжением 12 В максимальный потребляемый ток составляет 70 мА.

Напряжения, В

Индикация

При включении прибора происходит чтение EEPROM памяти микроконтроллера в которой записаны настройки прибора. По умолчанию заданы: детектор включен, выбран «внутренний диапазон», первое пороговое значение 0, второе пороговое значение 0. (Т.е. после включения не подав детектируемое напряжение, прибор будет сигнализировать о нуле!) После чего прибор согласно настройкам детектирует напряжение. Если нажать кнопку менее 1 с, то прибор будет инвертировать работу детектора, включая или выключая его. При нажатии и удержании кнопки более 1 с, прибор переходит в режим настройки первого порогового напряжения детектора. Длительность удержания кнопки помогает различать звуковой сигнал. Так при нажатии и удержании кнопки менее 1 с происходит генерация звука, затем при удержании кнопки более 1 с генерация звука прекращается. Выбор первого порогового значения детектора происходит последовательным нажатием на кнопку менее 1 с. От 0 до F (т.е. от 0 до 15), после F происходит обнуление. Выбранное значение отображается на семисегментном индикаторе. Для перехода к настройке второго порогового значения напряжения детектора нужно нажать и удерживать кнопку более 1 с. Выбор второго порогового значения начинается с установленного первого порогового значения и инкрементируется последовательным нажатием на кнопку менее 1 с. После F прибор начинает выбор с установленного первого порогового значения. Выбираемые значения отображается на семисегментном индикаторе. Для выбора диапазона детектора нужно нажать и удерживать кнопку более 1 с. Нажатием на кнопку менее 1 с происходит выбор диапазона детектора. Если у HL1 горят сегменты «E», «D», «C», то выбран «внутренний диапазон», т.е. прибор в исходном состоянии будет сигнализировать о детектировании напряжении в диапазоне от первого до второго порогового напряжения. Если у HL1 горят сегменты «F», «A», «B», то выбран «внешний диапазон», т.е. прибор в исходном состоянии будет сигнализировать о детектировании напряжении в диапазоне от минимального (0) до первого порогового напряжения и от второго порогового до максимального (F) напряжения (где первое и второе пороговое значение не входят во «внешний диапазон»). После нажатия и удержания кнопки более 1 с прибор сохранит настройки в EEPROM памяти микроконтроллера и перейдёт в исходный режим.

Алгоритм управления прибором кнопкой изображен на рисунке 2.

В исходном состоянии прибор измеряет напряжение, поданное на вилку XP1. Если детектор включен и напряжение на вилке XP1 входит в детектируемый диапазон, то прибор сигнализирует об этом, т.е. происходит периодическое мерцание семисегментного индикатора HL1 (отображая напряжение) и излучатель звука P1 издаёт периодический сигнал. Если напряжение на вилки XP1 не входит в настроенный диапазон или детектор выключен, то прибор не сигнализирует о вхождении измеренного напряжения в детектируемый диапазон, а HL1 индицирует измеренное напряжение. При выходе за пределы измеряемого диапазона (смотреть таблицу *), то у HL1 горит сегмент «G», а P1 издаёт звуковой сигнал.

Микроконтроллер DD1 имеет функциональные выводы VREF, AN1, RA0, RB0 – RB2, CCP1, RB4 – RB7 которые служат для ввода и вывода информации. Тактовой кнопкой SB1 добиваются настройки прибора, которая подключена к выводу RA0 через токоограничивающий резистор R12. В отжатом положении тактовой кнопки SB1 резистор R13 имитирует низкий логический уровень. Cемисегментный индикатор HL1 подключается к выводам RB0 – RB2, RB4 – RB7 через токоограничивающие резисторы R4 – R10. К выводу CCP1 (аппаратная реализация ШИМ, частота 2.4 кГц, скважность 2) через токоограничивающий резистор R11 подключен излучатель звука P1. Микроконтроллер DD1 не имеет функции принудительного сброса, вывод для сброса подключен через резистор R1 к положительному потенциалу питания. Для генерации тактовой частоты в микроконтроллере используется встроенный RC-генератор тактовой частоты на кристалле.

В данном устройстве можно заменить следующие детали. Микроконтроллер DD1 из серии PIC16F628A-I/P-xxx с рабочей тактовой частотой 20 МГц в корпусе DIP18. Стабилизатор напряжения DA2 отечественный КР142ЕН5А (5 В, 1.5 А). Диодный мост VD1 можно применить любой из серии 2Wxx. Разъём питания X1 аналогичный указанному на схеме с центральным контактом d=2.1 мм. Угловая вилка XP1 с шагом контактов 2.54 мм. Неполярные конденсаторы С1 и С4 номиналом 0.01 – 0.47 µF x 50 V. Излучатель звука P1 с рабочей частотой 2.4 кГц. Cемисегментный индикатор HL1 с общим катодом.
Думаю, что данный прибор может быть применён в разных областях. Например, для автомобилистов, которым нужно знать напряжение на аккумуляторе.

Читайте также:  Как исправить время на айфоне

Ниже вы можете скачать прошивку и исходник на ассемблере

В некоторых случаях для измерения напряжения нет смысла использовать аналоговый или цифровой вольтметр, а есть смысл сделать предлагаемый мной бюджетный прибор на микроконтроллере, который будет индицировать и издавать звуковой сигнал при заранее настроенных пороговых значениях напряжения.

Реализованный на микроконтроллере PIC16F628A алгоритм позволяет измерить напряжение с разрешением в 4 бита. Для этого в микроконтроллере задействован компаратор (однобитный АЦП) и ИОН, где ИОН пошагово изменяет напряжение, а компаратор сравнивает потенциалы. Принципиальная схема прибора приведена на рисунке 1. Используя делитель напряжения собранный на резисторах R2 и R3 можно задавать измеряемый диапазон напряжения. В таблице 1 указаны значения детектируемого напряжения и соответствующая им индикация в шестнадцатеричной системе на семисегментном индикаторе HL1. Если читателя не устраивает реализуемый диапазон, то можно путём подборки резисторов R2 и R3 сделать свой делитель напряжения. DA1 — любой операционный усилитель усиливающий ток.

Питание прибора осуществляется от постоянного или переменного источника напряжения 9 -15 В при токе 0.5 A, которое подключается к разъёму X1. Далее напряжение выпрямляется диодным мостом VD1 и фильтруется конденсаторами C1 – C4. Для стабилизированного питания микроконтроллера был выбран линейный стабилизатор напряжения DA2. При питании устройства постоянным напряжением 12 В максимальный потребляемый ток составляет 70 мА.

Напряжения, В

Индикация

При включении прибора происходит чтение EEPROM памяти микроконтроллера в которой записаны настройки прибора. По умолчанию заданы: детектор включен, выбран «внутренний диапазон», первое пороговое значение 0, второе пороговое значение 0. (Т.е. после включения не подав детектируемое напряжение, прибор будет сигнализировать о нуле!) После чего прибор согласно настройкам детектирует напряжение. Если нажать кнопку менее 1 с, то прибор будет инвертировать работу детектора, включая или выключая его. При нажатии и удержании кнопки более 1 с, прибор переходит в режим настройки первого порогового напряжения детектора. Длительность удержания кнопки помогает различать звуковой сигнал. Так при нажатии и удержании кнопки менее 1 с происходит генерация звука, затем при удержании кнопки более 1 с генерация звука прекращается. Выбор первого порогового значения детектора происходит последовательным нажатием на кнопку менее 1 с. От 0 до F (т.е. от 0 до 15), после F происходит обнуление. Выбранное значение отображается на семисегментном индикаторе. Для перехода к настройке второго порогового значения напряжения детектора нужно нажать и удерживать кнопку более 1 с. Выбор второго порогового значения начинается с установленного первого порогового значения и инкрементируется последовательным нажатием на кнопку менее 1 с. После F прибор начинает выбор с установленного первого порогового значения. Выбираемые значения отображается на семисегментном индикаторе. Для выбора диапазона детектора нужно нажать и удерживать кнопку более 1 с. Нажатием на кнопку менее 1 с происходит выбор диапазона детектора. Если у HL1 горят сегменты «E», «D», «C», то выбран «внутренний диапазон», т.е. прибор в исходном состоянии будет сигнализировать о детектировании напряжении в диапазоне от первого до второго порогового напряжения. Если у HL1 горят сегменты «F», «A», «B», то выбран «внешний диапазон», т.е. прибор в исходном состоянии будет сигнализировать о детектировании напряжении в диапазоне от минимального (0) до первого порогового напряжения и от второго порогового до максимального (F) напряжения (где первое и второе пороговое значение не входят во «внешний диапазон»). После нажатия и удержания кнопки более 1 с прибор сохранит настройки в EEPROM памяти микроконтроллера и перейдёт в исходный режим.

Алгоритм управления прибором кнопкой изображен на рисунке 2.

В исходном состоянии прибор измеряет напряжение, поданное на вилку XP1. Если детектор включен и напряжение на вилке XP1 входит в детектируемый диапазон, то прибор сигнализирует об этом, т.е. происходит периодическое мерцание семисегментного индикатора HL1 (отображая напряжение) и излучатель звука P1 издаёт периодический сигнал. Если напряжение на вилки XP1 не входит в настроенный диапазон или детектор выключен, то прибор не сигнализирует о вхождении измеренного напряжения в детектируемый диапазон, а HL1 индицирует измеренное напряжение. При выходе за пределы измеряемого диапазона (смотреть таблицу *), то у HL1 горит сегмент «G», а P1 издаёт звуковой сигнал.

Микроконтроллер DD1 имеет функциональные выводы VREF, AN1, RA0, RB0 – RB2, CCP1, RB4 – RB7 которые служат для ввода и вывода информации. Тактовой кнопкой SB1 добиваются настройки прибора, которая подключена к выводу RA0 через токоограничивающий резистор R12. В отжатом положении тактовой кнопки SB1 резистор R13 имитирует низкий логический уровень. Cемисегментный индикатор HL1 подключается к выводам RB0 – RB2, RB4 – RB7 через токоограничивающие резисторы R4 – R10. К выводу CCP1 (аппаратная реализация ШИМ, частота 2.4 кГц, скважность 2) через токоограничивающий резистор R11 подключен излучатель звука P1. Микроконтроллер DD1 не имеет функции принудительного сброса, вывод для сброса подключен через резистор R1 к положительному потенциалу питания. Для генерации тактовой частоты в микроконтроллере используется встроенный RC-генератор тактовой частоты на кристалле.

Читайте также:  Dvb t и dvb t2 совместимость

В данном устройстве можно заменить следующие детали. Микроконтроллер DD1 из серии PIC16F628A-I/P-xxx с рабочей тактовой частотой 20 МГц в корпусе DIP18. Стабилизатор напряжения DA2 отечественный КР142ЕН5А (5 В, 1.5 А). Диодный мост VD1 можно применить любой из серии 2Wxx. Разъём питания X1 аналогичный указанному на схеме с центральным контактом d=2.1 мм. Угловая вилка XP1 с шагом контактов 2.54 мм. Неполярные конденсаторы С1 и С4 номиналом 0.01 – 0.47 µF x 50 V. Излучатель звука P1 с рабочей частотой 2.4 кГц. Cемисегментный индикатор HL1 с общим катодом.
Думаю, что данный прибор может быть применён в разных областях. Например, для автомобилистов, которым нужно знать напряжение на аккумуляторе.

Ниже вы можете скачать прошивку и исходник на ассемблере

Детекторы проводки и металлов – назначение и виды.

Необходимость «заглянуть в стену» хоть раз, да возникала у каждого мастера. Причин может быть много:

— убедиться, что в месте сверления отверстия или прорезания штроба нет проводки или водопровода (большинство сверлят «наобум», надеясь на низкую вероятность попадания случайным отверстием в единственный провод на стене; и многие из них потом вспоминают о теории вероятности плохими словами);

Скрытая проводка в стене может проходить в довольно неожиданных местах

— найти в стене провод, чтобы подключиться к нему с минимальным повреждением стены;

— найти в стене несущую конструкцию, чтобы прикрепить к ней силовой элемент.

А уж если нужно просверлить отверстие в теплом полу (неважно каком), тот тут без детектора лучше даже не начинать, поскольку риск повреждения проводки или трубы высок, а цена ошибки весьма значительна.

Не все детекторы способны справиться со всеми перечисленными задачами. К примеру, дешевого электростатического детектора хватит, чтобы убедиться в отсутствии провода под штукатуркой в месте предполагаемого сверления, но с поиском арматурины в толще бетона или провода теплого пола под кафелем и слоем стяжки он уже не справится. Поэтому выбор детектора следует начинать с определением задач, для которых он будет применяться.

Сейчас потребителю предлагается несколько видов детекторов, наиболее популярны из них электростатические, электромагнитные и металлодетекторные – они используются для поиска металлов и токопроводящих материалов. Реже встречаются ультразвуковые и емкостные детекторы – они могут определять наличие любых посторонних материалов внутри стены. Попадаются также и комбинированные: сочетающие в себе несколько способов обнаружения материалов.

Электростатические детекторы металлов имеют самую простую конструкцию, основанную на свойстве датчика реагировать на наличие электрического поля, возникающего вокруг любого проводника под напряжением. Они просты в применении, дешевы и способны определить наличие проводника на расстоянии до 5-7 см до него. Часто электростатический детектор может работать как емкостной и способен определять наличие не только проводов в стене, но и пустот или деталей из дерева.

Но у этого прибора есть и существенные минусы:

— надежность определения наличия провода может меняться под действием внешних факторов (наличия других источников электрического поля поблизости).

— если электрическое поле провода под напряжением экранировано другим проводником (например, металлическим коробом или просто влажной штукатуркой), то определить наличие провода будет невозможно;

— проводник с протекающим по нему током создает вокруг себя электрическое поле только за счет поверхностного заряда, и при слабом токе напряженности поля может не хватить для выявления проводника с помощью такого прибора.

Для определения отсутствия провода в месте сверления этот прибор можно применять, для поиска же провода работа с электростатическим детектором имеет свои тонкости:

Если идет поиск фазового провода до выключателя, его следует выключить. Статический заряд в фазовом проводе разорванной выключателем цепи даст хорошую напряженность поля, легко обнаруживаемую таким детектором.

Если идет поиск фазового провода от выключателя до потребителя (например, лампочки), потребитель следует отключить (вывинтить лампочку), а выключатель включить.

Если идет поиск нулевого провода или отключить потребитель невозможно, выключатель должен быть включен, и по цепи должен протекать ток. Если потребляемый ток мал (например, потребитель — светодиодная лампа) цепь желательно нагрузить дополнительно достаточно мощным потребителем.

Электромагнитные детекторы металлов основаны на определении прибором электромагнитного поля, создающегося вокруг любого проводника с протекающим по нему током. Такие детекторы тоже недороги и способны довольно точно (

Читайте также:  День недели по дате рождения календарь

1см) определять наличие провода в стене, многие модели способны также сразу определить положение (направление) проходящего в стене провода. Минусом является то, что такой детектор способен обнаружить только тот провод, по которому протекает ток. Провод под напряжением, идущий к «пустой» розетке такой прибор не обнаружит.

Поэтому вне зависимости от того, для чего используется такой прибор – для поиска провода или для определения безопасного для сверления места – следует подключить потребители ко всем возможным точкам потребления в месте работы (т.е, включить все лампочки, подключить и включить какие-либо приборы во все розетки). Только тогда электромагнитный детектор будет способен «заметить» любой провод.

Металлодетекторные приборы используют, как ясно из названия, принцип металлодетекции – детектор создает собственное электромагнитное поле, создающее наведенное электромагнитное поле вокруг проводников поблизости от излучателя детектора. А уже это поле улавливается электромагнитным приемником детектора.

Эти приборы имеют наиболее сложную конструкцию, поэтому они значительно дороже двух вышеприведенных типов.

Зато такой детектор способен найти в стене не только проводник под напряжением, но и вообще любой металл – от одиночного самореза до арматурного прутка. Часто утверждается, что металлодетекторный прибор не может определить, находится провод под напряжением или нет – это не совсем так. Любой металлодетектор способен отличить электромагнитное поле, наведенное собственным излучением, от созданного протекающим током – но только протекающим. Для выявления проводки таким прибором следует воспользоваться теми же рекомендациями, что для электромагнитного детектора. Впрочем, многие металлодетекторные приборы комбинируют с электростатическим детектором – это обеспечивает максимальную универсальность прибора.

Емкостные детекторы по принципу действия близки к электростатическим – они также реагируют на изменение величины заряда на подносимом к стене датчике. Но на этот раз заряд на датчике создается собственным источником тока, а изменение его происходит из-за изменения диэлектрической проницаемости близлежащего материала. При простоте и дешевизне такие детекторы не обладают высокой точностью и подвержены влиянию помех от проходящих в стене проводов.

Ультразвуковые детекторы определяют структуру материала стены, излучая ультразвуковые волны и анализируя полученное «эхо». Такие приборы значительно дороже емкостных, но и их точность намного выше.

Электростатические, электромагнитные и металлодетекторные приборы часто комбинируются с емкостными – это значительно повышает их универсальность при небольшом увеличении цены.

Но что делать, если производитель не указал тип прибора в документации (что бывает довольно часто)? Можно определить тип по характеристикам прибора и, в первую очередь, по его цене. Модели в ценовом диапазоне до 1000 рублей, скорее всего, электростатические или комбинированные электростатические-емкостные. Модели с ценой от 1000 рублей могут иметь в составе электромагнитный детектор для более точного определения проводки или ультразвуковой – для определения дерева. Металлодетекторные приборы с отдельным или встроенным излучателем начинаются по ценам от 10000 рублей. Другие характеристики также могут подсказать, к какому типу принадлежит прибор.

Характеристики детекторов

Локализуемые материалы. Характеристика понятна из названия – это материалы, которые прибор может обнаружить за стеной. Однако, к этой характеристике следует подходить с осторожностью: не все типы детекторов одинаково хороши в распознавании материалов. Наличие в списке материалов дерева или пластика при цене прибора ниже 1000 рублей указывает на комбинированный электростатический-емкостной детектор и рассчитывать на точное определение положения деревянных элементов с его помощью не стоит. Достоверно различить разные металлы такой прибор тоже не сможет, как и найти проводку под мокрой штукатуркой.

Глубина обнаружения материала. Глубина, на которой указанный материал еще может быть обнаружен. Глубина эта очень сильно зависит от материала стен и может сильно меняться в худшую сторону. Поэтому, приобретая прибор, лучше брать его с запасом глубины обнаружения.

Автокалибровка. Автокалибровка подразумевает автоматическую подстройку сенсора прибора под конкретные условия работы. На итог работы ультразвуковых и емкостных детекторов большое влияние оказывают посторонние помехи и материал стены. Поэтому при первом запуске таких приборов, к примеру, в режиме поиска дерева, производится автокалибровка: прибор некоторое время считывает показания датчика, определяет диапазон сигнала и относит сигнал выше определенного уровня – к стене, ниже – к дереву. Разумеется, это сработает только в том случае, если дерево в стене во время калибровки действительно попадалось.

Система поиска места обрыва. Для ремонта электропроводки (например, теплого пола) очень полезно иметь прибор с такой функцией – он сможет проследить за поврежденным проводом и точно определить место его обрыва, минимизировав строительные работы и многократно сократив возможные расходы на ремонт. Из всех типов детекторов это могут делать только электростатические и металлодетекторные. Первые в разы дешевле, но, к сожалению, обладают меньшей точностью, меньшей глубиной обнаружения проводки и могут находить обрыв только фазового провода под напряжением.

Ссылка на основную публикацию
Что такое shell core
Офис built-to-suit Shell & core – состояние офисного помещения «под отделку», в данном помещении присутствуют только бетонная стяжка, стеклопакеты, подведенные...
Что лучше ps3 или ps4
PlayStation 4 выпуска 2013 года позиционируется на рынке как флагман нового поколения игровых приставок от Sony. Анонс новинки дал понять,...
Что лучше амд или нвидиа для игр
Война видеокарт никогда не прекращается. Если вы спросите консольного игрока, он вам подробно расскажет о бесконечном соперничестве между Xbox One...
Что такое sptd в daemon tools
Подлинный файл является одним из компонентов программного обеспечения SPTD Device Driver, разработанного Duplex Secure. Sptd.sys - это драйвер в Windows....
Adblock detector