Глава 10
Электричество — друг человека

Электричество уже давно стало неотъемлемой частью нашей жизни. Многие не представляют свой вечер без компьютера или телевизора. Домохозяйки впадают в панику, когда перестает работать стиральная машина или микроволновая печь. Электричество действительно наш лучший друг, и далее мы еще раз подтвердим этот факт…

Блоки питания есть практически во всех электрических приборах и предназначены для того, чтобы из электрической розетки шло меньшее напряжение. Это немного грубое определение, но в действительности так оно и есть. Как известно, любое электронное устройство питается от небольшого напряжения. Источники питания представляют собой гасители избыточного напряжения, и больше всего напряжения гасится на трансформаторах, поэтому они, как правило, нагреваются. И чем большее напряжение гасится на трансформаторе, тем сильнее он нагревается. На его нагрев влияет также уровень потребления тока устройством: чем больший ток потребляет устройство, тем больше греется трансформатор. Блоки питания бывают стабилизированными и нестабилизированными, а также импульсными. Последние стараются использовать реже, так как есть сомнения в их надежности, а вот первые и вторые довольно часто. В стабилизированном источнике питания есть стабилизатор, нестабилизированный его не имеет. В предыдущей главе мы собрали УНЧ с темброблоком, приемник и индикатор выходного сигнала. Блок питания для этих устройств, собранных воедино, можно увидеть на рис. 10.1.

Рис. 10.1. Схема блока питания.

Как видите, для питания стереоприемника (и индикатора выходного сигнала) и темброблока используются микросхемные стабилизаторы U1 и U2, а питание на УНЧ подается в обход стабилизатора сразу после диодного моста D1. Вот так отличается нестабилизированный источник питания от стабилизированного. Микросхемные стабилизаторы заменяют стабилитрон, несколько транзисторов и резисторов — такая совокупность деталей применялась раньше. Сейчас все это находится в одной микросхеме с тремя ножками (рис. 10.2), причем данные чипы делают на разное напряжение и ток.

Рис. 10.2. Распиновка микросхемного стабилизатора.

Сетевой трансформатор T1 c двумя вторичными обмотками. Одна из них на 3–9 В, другая — 10–12 В. В принципе, если вам надо получить на выходе стабилизатора, например, 5 В, то берите трансформатор с таким же напряжением вторичной обмотки. То есть выходное напряжение вторичной обмотки трансформатора должно быть таким же, какое вы хотите получить от стабилизатора.

В микросхемном стабилизаторе есть отверстие для крепления его к радиатору. Обязательно привинтите чип к небольшой алюминиевой пластине. Если заметите, что микросхема и пластина сильно нагреваются, увеличьте пластину.

Следующая схема (рис. 10.3) будет полезна для тех, у кого дома есть электромеханические часы.

Рис. 10.3. Принципиальная схема блока питания электромеханических часов.

При наличии напряжения в сети часы питаются от этой микросхемы во время положительных полупериодов, а во время отрицательных полупериодов (когда в сети нет напряжения) — энергией, запасенной аккумулятором G1 и конденсатором СЗ. Энергии аккумулятора хватит на несколько суток и даже недель непрерывной работы часов — в зависимости от значения потребляемого ими тока.

Конденсаторы С1 и С2 выступают в роли балластных, гасящих избыточное напряжение сети. Помните, как в блоке питания, мы гасили избыток напряжения с помощью трансформатора. Тут мы гасим его с помощью конденсаторов.

Данная конструкция не имеет полной изоляции от сети, поэтому во время ее работы не дотрагивайтесь до деталей. Помните о правилах безопасности! При отрицательной полуволне сетевого напряжения на верхнем (по схеме) проводе диод VD1 откроется, и через него будут заряжаться конденсаторы С1 и С2. При положительных же полуволнах конденсаторы станут перезаряжаться, ток потечет в первую очередь через открытый диод VD2, и начнут подзаряжаться аккумулятор G1 и конденсатор СЗ. Напряжение полностью заряженного аккумулятора будет не менее 1,35 В, а на светодиоде HL1 — около 2 В. Поэтому светодиод начнет открываться и тем самым ограничивать зарядный ток аккумулятора. Следовательно, аккумулятор постоянно будет в заряженном состоянии. Резистор R1 служит для разрядки конденсаторов С1 и С2 при отключении устройства от сети.

Конденсаторы С1 и С2 должны быть пленочными и рассчитаны на номинальное напряжение не менее 300 В, СЗ — электролит (желательно танталовый, который сможет достаточно долго держать энергию). Диоды VD1 и VD2 — любые выпрямительные малогабаритные. Светодиод HL1 надо брать такой, у которого прямое напряжение при токе 10 мА составит 1,9–2,1 В. Аккумулятор — никель-кадмиевый Д-0.1, лучше — Д-0.125.

Наверное, многие сталкивались с тем, что, приходя вечером домой, в полной темноте начинали искать в коридоре выключатель, чтобы зажечь свет и не задеть при этом какой-нибудь предмет. Данная схема (рис. 10.4) позволяет решить эту проблему. Теперь ваш выключать будет подсвечиваться при выключенном состоянии, а при включенном подсветка будет гаснуть. Самоделка постоянно питается от сети, но при этом не потребляет много электроэнергии и совершенна безопасна.

Рис. 10.4. Принципиальная схема подсветки для выключателя.

Схема предлагаемого устройства собрана на основе двух деталей: неоновой лампы L2 и резистора R1. При выключенном светильнике ток проходит через нить накала его (светильника) лампы L1 и через сопротивление R1, на котором гаситься больше половины напряжение, и поступает на неонку L2, которая светиться при этом. Как только контакты выключателя S1 замыкаются, неонка гаснет и включается светильник в коридоре.

Неоновую лампу можно брать любую, но лучше импортного производства (она меньше размером). Сопротивление может отличаться от номинального, от него зависит яркость свечения неонки: чем больше сопротивление, тем меньше яркость и наоборот. Важно, чтобы ваттность сопротивления резистора была не меньше 0,25 Вт (на схеме 0,5 Вт). Устройство подключается параллельно контактам выключателя и размещается прямо в нем. Где сделать отверстие для неонки в выключателе, решать вам. Будьте предельно внимательны при сборке устройства! Перед подключением самоделки к электричеству попросите кого-нибудь из взрослых проверить правильность всех соединений.

Регуляторы яркости свечения электроосветительных приборов все чаще применяются в домашнем обиходе, и это не случайно. Взять, к примеру, бра: если этот настенный светильник снабдить таким регулятором, то его можно использовать в качестве ночника.

Любительский регулятор яркости, схему которого вы видите на рис. 10.5, позволяет это осуществить. Кроме того, он обеспечивает плавное нарастание яркости свечения электролампы до заранее установленного уровня в течение 5-10 с.

Рис. 10.5. Принципиальная схема регулятора яркости светильника.

Такой режим включения светильников продлевает срок службы электроламп. В предлагаемом устройстве используется так называемый фазоимпульсный способ регулирования среднего тока через нагрузку. Он изменяется благодаря тому, что нагрузка-светильник подключается к сети электронным ключом через некоторое время после появления очередной полуволны сетевого напряжения. Функцию электронного ключа выполняет тринистор VS1. Мощность, потребляемую нагрузкой от сети, можно регулировать практически от нуля до максимума, изменяя это время. Для лампы светильника это означает изменение яркости ее свечения. Ручная регулировка яркости свечения лампы L1 (светильника) осуществляется переменным резистором R4: чем меньше его сопротивление, тем ярче светится лампа.

Все резисторы берите на 0,25 Вт, кроме R8 (2 Вт). При монтаже расположите этот резистор в 2 мм над поверхностью платы, чтобы не нагревались остальные детали. Конденсатор С1 — пленочный, тринистор КУ202Л можно заменить на КУ202К, КУ202М или КУ202Н. Соблюдайте условия его включения в схеме. Цоколевку транзисторов серий КТ315, КТ361 и тринистора КУ202 вы можете увидеть на рис. 10.6.

В корпусе, где вы поместите устройство, обязательно просверлите отверстия для вентиляции, так как элементы R8 и VS1 немного нагреваются в процессе работы.

Рис. 10.6. Цоколевка:

Прежде чем приступать к описанию этой конструкции, давайте разберемся, что же такое фазометр? Мы знаем, что в электрической сети напряжение постоянно меняется, отчего и появился термин переменное напряжение. Но это еще не все: в розетке один из выводов является землей, а другой фазой. При проведении электромонтажных работ зачастую приходится выявлять фазный провод сети. Без индикатора фазы (фазометра) сделать этого не удастся. Простейший индикатор, предлагаемый вашему вниманию, состоит из последовательно соединенных между собой неоновой лампы и токоограничительного резистора сопротивлением в несколько сотен килоом. В принципе такой фазометр можно приобрести в магазине за небольшую цену. Он выглядит, как отвертка с прозрачной ручкой. Принципиальную схему такого фазометра вы можете увидеть на рис. 10.7.

Рис. 10.7. Принципиальная схема фазометра внутри отвертки.

Свободный вывод лампы соединен с сенсорным контактом — небольшим кусочком медной или любой другой пластины, к которой можно легко припаять контакт неоновой лампы. Держась пальцем за контакт, жалом отвертки, к которому подключен резистор, касаются проверяемых цепей. Если пробник подключают к фазному проводу, через элементы пробника и тело человека протекает небольшой ток, которого достаточно, чтобы лампа зажглась. У такого устройства есть один недостаток — слабое свечение неоновой лампы, которое практически не заметно при ярком освещении. Поэтому нужно закрыть лампу, оставив небольшое окошечко, через которое можно будет легко увидеть свет. Корпус отвертки не должен проводить ток. Сделайте его, например, из испорченного пластмассового маркера. В устройстве можно использовать любую неоновую лампу, резистор ваттностью 0,25 Вт. Уменьшением сопротивления резистора R1 можно увеличить яркость свечения лампы, но не рекомендуется делать его менее 150 кОм, в этом случае вы будете чувствовать прохождения по телу электрического тока…

Определить место прохождения скрытой электрической проводки в стенах помещения поможет простой искатель, выполненный на трех транзисторах (рис. 10.8).

Рис. 10.8. Принципиальная схема искателя скрытой проводки.

На двух биполярных транзисторах (Q1, Q3) собран мультивибратор, а на полевом (Q2) — электронный ключ. Принцип действия этого устройства основан на том, что вокруг электрического провода образуется электрическое поле — его и улавливает искатель.

Рис. 10.9. Цоколевка полевого транзистора серии КП103.

Если кнопка выключателя SB1 нажата, но электрического поля в зоне антенного щупа WA1 нет, значит, искатель находится далеко от сетевых проводов. В этом случае транзистор Q2 открыт, мультивибратор не работает, светодиод HL1 погашен. Достаточно приблизить антенный щуп, соединенный с цепью затвора полевого транзистора, к проводнику с током либо просто к сетевому проводу, транзистор VT2 закроется, шунтирование базовой цепи транзистора Q3 прекратится и мультивибратор вступит в действие — начнет вспыхивать светодиод. Перемещая антенный щуп по стене, нетрудно проследить за пролеганием в ней сетевых проводов. Прибор позволяет отыскать и место обрыва фазного провода. Для этого нужно включить в розетку нагрузку, например настольную лампу, и перемещать антенный щуп прибора вдоль проводки. В месте, где светодиод перестает мигать, нужно искать неисправность.

Для данного устройства можно брать любой полевой транзистор из серии, указанной на схеме (рис. 10.9), а биполярные — любые из серий КТ312, КТ315. Все резисторы — МЛТ-0,125, светодиод также любой из серии АЛ307, источник питания — батарея «Крона» либо аккумуляторная батарея напряжением 6–9 В. Антенным щупом может быть отрезок длиной 80-100 мм толстого E мм) высоковольтного провода, используемого в телевизоре.

Если при поиске места обрыва фазного провода чувствительность прибора окажется чрезмерной, ее нетрудно снизить уменьшением длины антенного щупа. Искатель можно применять и для контроля работы системы зажигания автомобилей. Поднося антенный щуп искателя к высоковольтным проводам, по миганию светодиода определяют цепи, на которые не поступает высокое напряжение, или отыскивают неисправную свечу зажигания.