Михаил Адаменко - В помощь радиолюбителю. Выпуск 13

Этот простой индикатор был разработан для определения наличия и примерной величины напряжения на выходных контактах лабораторного источника напряжения, применяемого для питания анодных цепей радиоламп. После корректировки значений величин некоторых элементов данное устройство может быть использовано для индикации включенного состояния любых устройств, питаемых от батарей напряжением от 9 В до 12 В (не было испытано). При этом в качестве индикатора используется светодиод с высокой излучающей способностью, который периодически генерирует интенсивные вспышки света. При входном напряжении 20 В периодичность вспышек составляет примерно 1 с (частота 1 Гц), при увеличении напряжения период световых импульсов уменьшается и при 250 В составляет около 0,2 с (частота 5 Гц). Входной ток индикатора мал-от 0,11 мА при входном напряжении 20 В до 1,53 мА при 250 В.

Принципиальная схема индикатора анодного напряжения приведена на рис. 1.

Рис. 1. Принципиальная схема индикатора анодного напряжения

Работа предлагаемого индикатора основана на принципе накопления заряда. Конденсатор С1 заряжается от источника индицируемого напряжения малым током через резисторы R1, R2 и диод D1. Напряжение с конденсатора С1 через делитель R3, R4 подается на базу транзистора Т1. При достижении напряжения на конденсаторе С1 значения примерно 6 В транзистор Т1 обеспечивает открытие транзистора Т2. В результате конденсатор С1 разряжается через транзистор Т2 и светодиод D1. После полной разрядки конденсатора С1 оба транзистора закрываются, а конденсатор С1 снова начинает заряжаться.

Детали индикатора размещены на односторонней печатной плате. Печатная плата (а) и расположение элементов (б) индикатора анодного напряжения приведены на рис. 2.

Рис. 2. Печатная плата (а) и расположение элементов (б) индикатора анодного напряжения

Для того чтобы конструкция имела малые размеры, использованы элементы SMD. Печатную плату индикатора можно разместить на задней панели устройства, питающее напряжение которого предполагается измерять. Собранный без ошибок и из исправных элементов индикатор не требует налаживания.

Предлагаемый тестер предназначен для быстрой проверки малогабаритных элементов питания, которые используются в детских игрушках. С его помощью ребенок самостоятельно может определить степень разрядки батарейки.

Тестируемый элемент подключается к входу преобразователя и одновременно используется в качестве источника питания прибора. При этом проверяемый аккумулятор или батарейка работает с током нагрузки примерно 200 мА. Такая схема подключения позволяет отличить новый элемент от старого, который хотя и имеет достаточное выходное напряжение, но обладает большим внутренним сопротивлением.

Максимальное напряжение, подаваемое на вход устройства, может достигать 3 В. При величинах входного напряжения, меньших 3 В, практически отсутствует возможность выхода из строя прибора вследствие ошибочного изменения полярности контактов тестируемого элемента.

Тестер предназначен для проверки обычных элементов питания, однако с его помощью можно тестировать и аккумуляторы. Особое внимание следует уделять тому, что в процессе эксплуатации NiCd и NiMH аккумуляторных элементов их выходное напряжение изменяется незначительно даже при весьма существенной потере емкости. Помимо этого, принимая во внимание меньшее напряжение, не следует удивляться тому, что при проверке полностью заряженных и кондиционных аккумуляторов будет светиться только светодиод LED2. Поэтому с помощью данного тестера можно определить лишь факт полной разрядки аккумулятора.

Для проверки элементов питания можно было бы использовать и пару проводов с обычной лампочкой, однако такое решение вряд ли бы удовлетворило уважающего себя радиолюбителя. В данной конструкции состояние аккумулятора определяется количеством светящихся LED диодов.

Предлагаемый тестер состоит из двух частей, а именно: из преобразователя напряжения и индикатора уровня напряжения. Принципиальная схема прибора приведена на рис. 3.

Рис. 3. Тестер малогабаритных элементов питания

Для полноценного питания одного светодиода необходимо напряжение примерно 2 В. В то же время при подключении нового, полностью заряженного проверяемого элемента, напряжение на входе тестера не превышает 1,55 В. Поэтому для формирования напряжения, необходимого для нормального функционирования цепей индикации, и использован преобразователь. Функции такого преобразователя напряжения в предлагаемой конструкции выполняет простейший самовозбуждающийся генератор, уровень напряжения выходного сигнала которого зависит от напряжения питания. Эта зависимость преднамеренно увеличена использованием делителя R1, R2 в цепи базы транзистора Т1.

Критическим элементом преобразователя является транзистор Т1, который должен иметь низкое напряжение насыщения. В противном случае эффективность тестера резко снижается. В качестве трансформатора используется обычный дроссель типа 09Р с индуктивностью 330 мкГ, на который наматывается вторичная обмотка, содержащая примерно 30 витков провода ПЭЛ диаметром 0,2 мм. Для изготовления этой катушки подойдет любой лакированный провод диаметром от 0,1 до 0,25 мм. После этого на дроссель следует надеть отрезок трубки из изоляционного материала — и трансформатор готов.

Вторым каскадом тестера является индикатор уровня напряжения. При незначительном напряжении на входе тестера транзисторы Т2 и Т3 открыты напряжениями смещения, которые формируются на резисторах R3 и R4 протекаемым через них током, а транзисторы Т4 и Т5 закрыты.

При увеличении напряжения, подаваемого на вход тестера, в первую очередь начнет светиться светодиод LED1. Дальнейшее изменение входного напряжения приведет к повышению тока, протекающего через светодиод LED1, до того момента, когда падение напряжения на резисторе R5 обеспечит открытие транзистора Т5 (при токе, равном примерно 16 мА). При этом транзистор Т2 закроется, а напряжение на светодиоде LED2 будет увеличиваться до тех пор, пока он не начнет светиться. Если входное напряжение тестера и далее будет увеличиваться, то при токе примерно в 20 мА откроется и транзистор Т4. При этом транзистор Т3 закроется, а светодиод LED3 начнет светиться. Увеличение напряжения на входе тестера выше значения 1,5 В на работу выходных каскадов практически не влияет, поскольку компенсируется преобразователем. При этом уровень выходного напряжения преобразователя, при котором светодиод LED3 начнет светиться, можно регулировать подбором сопротивления резистора R1.

Для изготовления тестера можно использовать практически любую печатную плату с размерами, соответствующими выбранному корпусу.

Печатная плата тестера элементов питания приведена на рис. 4.

Рис. 4. Печатная плата тестера элементов питания

Чтобы конструкция имела малые размеры, использованы элементы SMD. С этой же целью трансформатор расположен, горизонтально. В предлагаемой конструкции можно использовать обычные зеленые светодиоды (LED1-LED3) на напряжение 2 В и ток 20 мА. Диод D1 — диод Шоттки типа BD433. Конденсаторы С1 и СЗ — на номинальное напряжение не менее 10 В.

Расположение элементов на печатной плате тестера элементов питания приведено на рис. 5.

Рис. 5. Расположение элементов на плате тестера элементов питания

Для налаживания тестера потребуется регулируемый источник напряжения, а также любой универсальный измерительный прибор, например, простейший мультиметр. Тестер подключается к источнику питания, выходное напряжение которого необходимо постепенно увеличивать от 0 до 1,6 В.

Собранный из исправных деталей и без ошибок, тестер не нуждается в дополнительном налаживании и практически сразу может быть использован для проверки работоспособности малогабаритных элементов питания.

При возникновении проблем в первую очередь рекомендуется проверить качество пайки контактов обмотки n2 трансформатора. Сразу угадать правильную полярность подключения выводов трансформатора вряд ли удастся. Поэтому в том случае, если генератор не будет возбуждаться, но тестер будет потреблять ток, сначала следует поменять местами выводы обмотки n2 трансформатора. Если это не поможет, то рекомендуется провести покаскадную проверку прибора с помощью регулируемого источника питания и обычного мультиметра.