Схема Индикатора Напряжения на Светодиодах 220 Вольт Принципиальные схемы

Порой возникает необходимость в подключении обычного, маломощного светодиода к переменному, сетевому напряжению 220 вольт в роли светового индикатора. Казалось бы нет ничего проще, чем взять и поставить последовательно светодиоду обычный резистор, который бы ограничивал силу тока в данной цепи. Но не все так просто. В этой статье давайте с вами рассмотрим наиболее распространенные варианты такого подключения, после чего можно будет выбрать наиболее лучшую схему с учетом имеющихся достоинств и недостатков.

Индикаторы сети 220В на светодиодах, замена индикаторным неонкам

Принципиальные схемы простых индикаторов наличия сети 220В на светодиодах, меняем старые неоновые индикаторные лампы на светодиоды. В электрооборудовании повсеместно применяются индикаторные неоновые лампы для индикации включения аппаратуры.
В большинстве случаев схема как на рисунке 1. То есть, неоновая лампа через резистор сопротивлением 150-200 киолом подключается к сети переменного тока. Порог пробоя неоновой лампы ниже 220V, потому она легко пробивается и светится. А резистор ограничивает ток через неё, чтобы она не взорвалась от превышения тока.

Бывают и неоновые лампы со встроенными токоограничительными резисторами, в таких схемах кажется как будто неоновая лампа включена в сеть без резистора. На самом деле резистор спрятан в её цоколе или в её проволочном выводе.

Недостаток неоновых индикаторных ламп в слабом свечении и только розовом цвете свечения, ну и еще в том что это стекло. Плюс, неоновые лампы сейчас в продаже встречаются реже светодиодов. Понятно, что есть соблазн сделать аналогичный индикатор включения, но на светодиоде, тем более светодиоды бывают разных цветов и значительно более яркие чем «неонки», ну и нет стекла.

Но, светодиод низковольтный прибор. Прямое напряжение обычно не более ЗV, да и обратное тоже весьма низкое. Даже если светодиодом заменить неоновую лампу, он выйдет из строя за счет превышения обратного напряжения при отрицательной полуволне сетевого напряжения.

Рис. 1. Типовая схема подключения неоновой лампы к сети 220В.

Впрочем, есть двухцветные двухвыводные светодиоды. В корпусе такого светодиода есть два разноцветных светодиода, включенных встречно-параллельно. Такой светодиод можно подключить практически так же, как неоновую лампу (рис.2), только резистор взять сопротивлением поменьше, потому что для хорошей яркости через светодиод должен протекать ток больше чем через неоновую лампу.

Рис. 2. Схема индикатора сети 220В на двухцветном светодиоде.

В этой схеме одна половина двухцветного светодиода HL1 работает на одной полуволне, а вторая — на другой полуволне сетевого напряжения. В результате обратное напряжение на светодиоде не превышает прямого. Единственный недостаток — цвет. Он желтый. Потому что обычно два цвета — красный и зеленый, но горят они почти одновременно, потому зрительно выглядит как желтый цвет.

Резистор R1 в схеме на рисунке 2 сопротивлением ниже, чем с неоновой лампой, и на нем выделяется больше тепловой мощности. Полностью избавится от паразитной тепловой мощности можно, если заменить резистор конденсатором (рис. 3). Прямой ток через светодиод ограничивается реактивным емкостным сопротивлением конденсатора, а на нем тепло не выделяется.

Рис. 3. Схема индикатора сети 220В на двухцветном светодиоде и конденсаторе.

На рисунках 4 и 5 показана схема индикатора включения на двух светодиодах, включенных встречно-параллельно. Это почти то же, что на рис. 3 и 4, но светодиоды отдельные для каждого полупериода сетевого напряжения. Светодиоды могут быть как одного цвета, так и разного.

Рис. 4. Схема индикатора сети 220В с двумя светодиодами.

Рис. 5. Схема индикатора сети 220В с двумя светодиодами и конденсатором.

Но, если нужен только один светодиод, -второй можно заменить обычным диодом, например, 1N4148 (рис.6 и 7). И нет ничего страшного в том, что этот светодиод не рассчитан на напряжение электросети. Потому что обратное напряжение на нем не превысит прямого напряжения светодиода.

Рис. 6. Схема индикатора сети 220В со светодиодом и диодом.

Рис. 2. Схема индикатора сети 220В с одним светодиодом и конденсатором.

В схемах испытывались светодиоды, двухцветные типа L-53SRGW и одно-цветные типа АЛ307. Конечно же можно применить и любые другие аналогичные индикаторные светодиоды. Резисторы и конденсаторы так же могут быть других величин, — все зависит от того, какую силу тока нужно пустить через светодиод.

• PCBWay — всего $5 за 10 печатных плат, первый заказ для новых клиентов БЕСПЛАТЕН.
• Сборка печатных плат от $30 + БЕСПЛАТНАЯ доставка по всему миру + трафарет.
• Проекты с открытым исходным кодом — доступ к тысячам открытых проектов в сообществе PCBWay!

Схемы с балластными конденсаторами очень не рекомендую. В момент включения происходит бросок тока, диоды очень часто при этом горят. Проверено на практике.

Это нужно знать

Главное – это помнить о технике безопасности. Представленные схемы питаются от 220 В сети переменного тока, поэтому требуют во время сборки особого внимания.

Подключение светодиода в сеть должно осуществляться в четком соответствии с принципиальной схемой. Отклонение от схемы или небрежность может привести к короткому замыканию или выходу из строя отдельных деталей.

При первом включении, сборки рекомендуется дать поработать некоторое время, чтобы убедиться в ее стабильности и отсутствии сильного нагрева элементов.

Для повышения надёжности устройства рекомендуется использовать заранее проверенные детали с запасом по предельно допустимым значениям напряжения и мощности.

Собирать бестрансформаторные источники питания следует внимательно и помнить, что они не имеют гальванической развязки с сетью. Готовая схема должна быть надёжно изолирована от соседних металлических деталей и защищена от случайного прикосновения. Демонтировать её можно только с отключенным напряжением питания.

Назначение элементов и принцип работы схемы

У многих читателей в доме установлены выключатели света со светодиодной подсветкой. Схема светодиодной подсветки выглядит следующим образом:

1. Параллельно контакту выключателя включается цепочка, состоящая из гасящего резистора, светодиода и простого кремниевого диода.
2. При разомкнутом выключателе электрический ток протекает через гасящий (токоограничивающий) резистор, включенные встречно-параллельно светодиоды и лампу накаливания.
3. Во время одной из полуволн, когда положительное напряжение приложено к аноду LED, светоизлучающий диод светится. Тем самым не только обеспечивается подсветка выключателя, но и осуществляется светодиодная индикация напряжения.

Если убрать из схемы выключатель, лампочку и провода, у нас останется цепочка, состоящая из резистора и двух диодов. Эта цепочка представляет собой простейший индикатор (указатель) переменного тока 220 В.

Остановимся подробнее на назначении элементов схемы. Выше мы указывали, что рабочий ток сигнального LED составляет около 10-15 мА. Понятно, что при непосредственном подключении светоизлучающего диода к сети 220 В через него будет протекать ток, во много раз превышающий предельно допустимое значение. Для того чтобы ограничить ток LED, последовательно с ним включают гасящий резистор. Рассчитать номинал резистора можно по формуле:

• U max – максимальное измеряемое напряжение;
• U led – падение напряжения на светодиоде;
• I led – рабочий ток светоизлучающего диода.

Выполнив простейший расчет, для сети 240 В мы получим номинал резистора R1 равный 15-18 кОм. Для сети 380 В нужно применить резистор, имеющий сопротивление 27 кОм.

Кремниевый диод выполняет функцию защиты от перенапряжения. Если он отсутствует, при отрицательной полуволне U на запертом светодиоде будет падать 220 В или 380 В. Большинство светоизлучающих диодов не рассчитано на такое обратное напряжение. Из-за этого может произойти пробой p-n перехода LED. При встречно-параллельном подключении кремниевого диода, во время отрицательной полуволны он будет открыт и U на светодиоде не превысит 0,7 В. LED будет надежно защищен от высокого обратного напряжения.

На основе рассмотренной схемы можно сделать индикатор напряжения 220/380 В. Достаточно дополнить радиоэлементы двумя щупами и поместить их в подходящий корпус. Для изготовления корпуса индикатора подойдет большой маркер или толстый фломастер. Можно разместить радиодетали на самодельной печатной плате или выполнить соединения навесным способом.

В маркере проделывают отверстие, в которое вставляют светодиод. На одном конце корпуса закрепляют металлический щуп. Через второй конец корпуса пропускают провод, идущий ко второму щупу или изолированному зажиму «крокодил».

Несмотря на простоту конструкции, устройство позволит проверять наличие напряжения на выходе автоматического выключателя или в розетке, найти сгоревший предохранитель в распределительном щите. Заметим, что приведенная схема индикатора применяется и в промышленных изделиях.

Нюансы подключения к сети 220 Вольт

Значительное внимание обращается на особенности процессов, протекающих в выключателе в момент подачи питания. Для обеспечения «мягкого» режима включения к его контактам потребуется подпаять в параллель гасящий резистор и светодиод-индикатор, обозначающий включенное состояние.

Значение сопротивления подбирается по методикам, описанным ранее.

Только после выключателя с резистором в схеме располагается сама лента с чипами светодиодных элементов. В ней не предусмотрены защитные диоды, так что величина гасящего резистора подбирается из расчета протекающего по цепи тока, он не должен превышать значения порядка 1 мА.

Светодиодный индикатор-лампочка в этой схеме выполняет функцию нагрузки, еще больше ограничивающей ток. Из-за небольшой величины он будет светиться очень тускло, но этого вполне хватает для ночного режима. При действии обратной полуволны напряжение частично гасится на резисторе, что защищает диод от нежелательного пробоя.

Индикатор переменного напряжения 220 В

Рассмотрим первый, наиболее простой вариант индикатора сети на светодиоде. Его применяют в отвертках для нахождения фазы 220 В. Для реализации нам понадобится:

Светодиод (HL) вы можете выбрать абсолютно любой. Характеристики диода (VD) должны быть ориентировочно такими: прямое напряжение, при прямом токе 10-100 мА – 1-1,1 В. Обратное напряжение 30-75 В. Резистор (R) должен иметь сопротивление не меньше 100 кОм, но и не больше 150 кОм, иначе просядет яркость свечения индикатора. Такое устройство можно самостоятельно выполнить в навесной форме, даже без использования печатной платы.

Схема примитивного индикатора тока будет выглядеть аналогичным образом, только необходимо использовать емкостное сопротивление.

Проверка постоянного напряжения

Нередко возникает необходимость прозвонить низковольтную цепь бытовых приборов, либо проверить целостность соединения, например, провод от наушников.

В качестве ограничителя тока можно использовать маломощную лампу накаливания либо резистор на 50-100 Ом. В зависимости от полярности подключения загорается соответствующий диод. Этот вариант подходит для цепей до 12В. Для более высокого напряжения потребуется увеличить сопротивления ограничивающего резистора.

Индикатор переменного и постоянного напряжения до 600 В

Следующий вариант представляет собой немного более сложную систему, из-за наличия в схеме кроме уже известных нам элементов, двух транзисторов и емкости. Но универсальность этого индикатора вас приятно удивит. Ему доступна безопасная проверка наличия напряжения от 5 до 600 В, как постоянного, так и переменного.

Основным элементом схемы индикатора напряжения выступает полевой транзистор (VT2). Пороговое значение напряжения, которое позволит сработать индикатору фиксируется разностью потенциалов затвор-исток, а максимально возможное напряжение определяет падение на сток-истоке. Он выполняет функции стабилизатора тока. Через биполярный транзистор (VT1) осуществляется обратная связь для поддержания заданного значения.

Принцип работы светодиодного индикатора заключается в следующем. При подаче на вход разности потенциалов, в контуре возникнет ток, значение которого определяется сопротивлением (R2) и напряжением перехода база-эмиттер биполярного транзистора (VT1). Для того чтобы слабенький светодиод загорелся, достаточно тока стабилизации 100 мкА. Для этого сопротивление (R2) должно быть 500-600 Ом, если напряжение база-эмиттер примерно 0,5 В. Конденсатор (С) необходим неполярный, емкостью 0,1 мкФ, служит он защитой светодиода от скачков тока.

Резистор (R1) выбираем величиной 1 МОм, он исполняет роль нагрузки для биполярного транзистора (VT1). Функции диода (VD) в случае индикации постоянного напряжения – это проверка полюсов и защита. А для проверки переменного напряжения он играет роль выпрямителя, срезая отрицательную полуволну. Его обратное напряжение должно быть не меньше 600 В. Что касается светодиода (HL), то выбирайте сверхъяркий, для того, чтобы его свечение при минимальных токах было заметно.

Схема мигающего светодиода на 220В

А эта схема позволяет не просто светиться светодиоду, а мигать, что гораздо информативнее и красивее. Причём LED индикатор сюда ставим самый обычный – не мигающий. Для этого надо всего 5 радиодеталей.

Здесь напряжение сети 220 вольт через диод и резистор на 200-300 кОм заряжает электролитический конденсатор на 20 мкФ 100 В, а уже с него постоянное напряжение периодически открывает динистор DB3, заставляя вспыхивать светодиод. Частота вспышек будет определяться ёмкостью, а яркость – сопротивлением резистора.

Вопросы по питанию светодиодов

• LED СТРОБОСКОП НА МИКРОКОНТРОЛЛЕРЕ
• УМНЫЙ СВЕТОДИОДНЫЙ ФОНАРЬ
• САМОДЕЛЬНАЯ ПОДСВЕТКА ДЛЯ СЪЕМКИ
• СВЕТОДИОДНЫЙ ДРАЙВЕР НА HV9910

Индикатор для микросхем – логический пробник

Научившись создавать простейший пробник электрика своими руками, на основе LED также можно сделать простой логический пробник, который поможет отыскать неисправности в цифровых устройствах.

Логические пробники появились на заре вычислительной техники. При помощи них специалисты анализировали логические уровни на входах и выходах цифровых микросхем. Высокому уровню (напряжению) на выходе логического элемента присваивается значение логической «единицы», а низкому уровню – логического «нуля». Сопоставляя уровни на входе и выходе цифровой микросхемы, можно судить о ее исправности.

Для индикации «0» или «1» достаточно двух светодиодов. Поэтому светодиодные логические пробники имеют простую конструкцию. Для сборки простейшего логического пробника понадобятся:

• 2 транзистора VT1 и VT2 n-p-n структуры;
• 2 светоизлучающих диода;
• несколько резисторов.

На транзисторах собирают 2 усилительных каскада с общим эмиттером. Усилительные каскады должны иметь непосредственную связь. В цепь коллектора транзисторов включают светодиоды красного и зеленого цвета.

Логический пробник работает следующим образом:

1. При подаче логической единицы на вход пробника открывается транзистор VT1 и загорается красный светодиод. При этом VT2 оказывается запертым и зеленый светодиод не горит.
2. При подаче на вход логического нуля VT1 запирается, при этом открывается транзистор VT2 и загорается зеленый LED.

Если на выходе проверяемого устройства с большой скоростью чередуются логические «0» и «1», то визуально будет казаться, что оба светодиода горят одновременно.

Рассмотренный пробник можно применять для проверки устройств, собранных как на микросхемах ТТЛ логики, так и на КМОП-микросхемах. При использовании прибора его питают от проверяемой схемы.

Последовательное подключение

При последовательном же подключении светодиодов через них протекает один и тот же ток. Количество светодиодов не имеет значение, это может быть всего один светодиод, а может быть 20 или даже 100 штук.
Например, мы можем взять один светодиод 2835 и подключить его к драйверу на 180 мА и светодиод будет работать в нормальном режиме, отдавая свою максимальную мощность. А можем взять гирлянду из 10 таких же светодиодов и тогда каждый светодиод также будет работать в нормальном паспортном режиме (но общая мощность светильника, конечно, будет в 10 раз больше).

Ниже показаны две схемы включения светодиодов, обратите внимание на разницу напряжений на выходе драйвера:

Так что на вопрос, каким должно быть подключение светодиодов, последовательным или параллельным, может быть только один правильный ответ — конечно, последовательным!

Количество последовательно подключенных светодиодов ограничено только возможностями самого драйвера.

Идеальный драйвер может бесконечно повышать напряжение на своем выходе, чтобы обеспечить нужный ток через нагрузку, поэтому к нему можно подключить бесконечное количество светодиодов. Ну а реальные устройства, к сожалению, имеют ограничение по напряжению не только сверху, но и снизу.

Вот пример готового устройства:

Мы видим, что драйвер способен регулировать выходное напряжение только лишь в пределах 64…106 вольт. Если для поддержания заданного тока (350 мА) нужно будет поднять напряжение выше 106 вольт, то облом. Драйвер выдаст свой максимум (106В), а уж какой при этом будет ток — это от него уже не зависит.

Наличие минимального напряжения объясняется (в зависимости от схемотехнического решения) ограничениями мощности выходного регулирующего элемента либо выходом за предельные режимы генерации импульсного преобразователя.

Разумеется, драйверы могут быть на любое входное напряжение, не обязательно на 220 вольт. Вот, например, драйвер превращающий любой источник постоянного напряжения (блок питания) от 6 до 20 вольт в источник тока на 3 А:

Вот и все. Теперь вы знаете, как включить светодиод (один или несколько) — либо через токоограничительный резистор, либо через токозадающий драйвер.

Как изготовить эвуковой пробник электрика своими руками?

У некоторых запасливых любителей в «арсенале» можно найти множество полезных вещей, в том числе и наушник (капсюль) для телефона ТК-67-НТ.

Подойдет и другое аналогичное устройство, снабженное металлической мембраной, внутри которого расположена пара последовательно соединенных катушек.

На базе такой детали может быть собран несложный звуковой пробник.

В первую очередь нужно разобрать телефонный капсюль и отсоединить катушки друг от друга. Это нужно для того, чтобы освободить их выводы. Элементы размещаются в наушнике под звуковой мембраной, около катушек. После сборки электрической цепи мы получим вполне рабочий определитель со звуковой индикацией, который возможно применять, к примеру, в целях проверки дорожек печатных схем на взаимное перемыкание.

База такого пробника – электрогенератор с индуктивной противоположной взаимосвязью, основными деталями которого является телефон и транзистор малой мощности (лучше всего германиевый). Если такого транзистора у вас нет, то можно воспользоваться другим, обладающим проводимостью N-P-N, однако в этом случае полярность включения источника электропитания следует поменять. Если включить генератор не получается, выводы одной (любой) катушки нужно поменять между собой местами.

Индикатор напряжения на двухцветном светодиоде

Еще одна популярная схема индикации, это схема с использованием двухцветного светодиода для отображения степени заряда батареи или же сигнализации о включении или выключении лампы в другом помещении. Это может быть очень удобно, например, если выключатель света в подвале расположен до лестницы ведущей вниз (кстати, не забудьте прочитать интересную статью о том как сделать подсветку лестницы светодиодной лентой).

До того как спуститься туда, вы зажигаете свет, и индикатор загорается красным, в выключенном состоянии вы видите зеленое свечение на клавише. В этом случае вам не придется заходить в темную комнату и уже там нащупывать выключатель. Когда вы покинули подвал, вы по цвету светодиода знаете, горит свет в подвале или нет. Одновременно с этим, вы контролируете исправность лампочки, потому что в случае ее перегорания, красным светодиод светиться не будет. Вот схема индикатора напряжения на двухцветном светодиоде.

В заключении можно сказать, что это лишь основные возможные схемы использования светодиодов для индикации напряжения. Все они несложные, и в своей реализации под силу даже дилетанту. В них не использовалось никаких дорогостоящих интегральных микросхем и тому подобное. Рекомендуем обзавестись таким устройством всем любителям и профессионалам электрикам, чтобы никогда не подвергать свое здоровье опасности, приступая к ремонтным работам, не проверив наличие напряжения.

Какой резистор использовать?

Чтобы подобрать оптимальное сопротивление резистора, необходимо воспользоваться законом Ома.

Предположим, мы взяли для индикатора красный светодиод с номинальным значением тока 18мА и прямым напряжением 2,0 Вольт.

Объясним, откуда взялось число 311. Это пик синусоиды, по которой меняется напряжение в нашей сети. Не вдаваясь в область математики со всеми ее вычислениями, можно просто сказать, что пиковое напряжение составляет 220*√2.

Иногда встречаются схемы, в которых отсутствует выпрямляющий диод. В этом случае сопротивление необходимо увеличить в несколько раз, чтобы сделать ток меньше и обезопасить индикаторную лампочку от перегорания.

Мнение эксперта

It-Technology, Cпециалист по электроэнергетике и электронике

Задавайте вопросы «Специалисту по модернизации систем энергогенерации»

ОБЗОР ПРОБНИКОВ ЭЛЕКТРИКА Его можно посоветовать для полноценного питания мощного светодиода или линейки осветительных светодиодов а также если необходима гальваническая развязка от сети высокого напряжения. Спрашивайте, я на связи!

Вариант для автомобиля

Простая схема для индикации напряжения бортовой сети автомобиля и заряда аккумулятора. Стабилитрон ограничивает ток аккумулятора до 5В для питания микросхемой логики.

Переменные резисторы позволяют выставить уровень напряжения для срабатывания светодиодов. Настройку лучше проводить от сетевого стабилизированного источника питания.

Детектора наличия опасного для жизни напряжения, изготовление

Выполнен прибор на трех транзисторах, без платы навесным монтажом.

Обратите внимание, что в схеме используются транзисторы разной структуры. Требований к ним особых нет, подойдут практически любые. В качестве элементов сигнализации используются светодиод и зуммер. Роль антенны играет кусок провода, длиной 5 см.

Схема подключения светодиода к напряжению 220 вольт (гасящий конденсатор + резистор)

Здесь все тоже самое, за исключением того, что в цепочку добавили резистор. В целом влияние резистора способно сделать всю схему более предсказуемое, более надежной. Здесь будет меньше импульсных токов с высоким напряжением. Это хорошо!

(…как и н на схеме выше использован гасящий конденсатор + резистор)

Все плюсы и минусы сродни варианту с гасящим конденсатором, но надежности здесь тоже нет. Даже более, того, использование диода, а не стабилитрона, скажется на защите светодиода при разрядке конденсатора. То есть весь ток потечет именно через светодиод, а не как в предыдущем случае через светодиод и стабилитрон. Вариант этот так себе. И вот последний случай, с применением резистора.

Нюансы в работе индикатора напряжения

Собранный своими руками светодиодный индикатор, так же как и промышленные приборы данного типа, может применяться для проверки наличия напряжения. Измерительным прибором он не является, а лишь указывает на наличие или отсутствие напряжения. Приобретя некоторый опыт работы с указателем, можно по яркости свечения светоизлучающего диода определить величину напряжения между двумя проводниками. Однако для точных измерений нужно применять стрелочные или цифровые вольтметры.

В отличие от указателей с газоразрядными лампами светодиодный индикатор нельзя применять для поиска «фазы», прикасаясь к одному из щупов пальцем. Прибор имеет малое внутреннее сопротивление, и такой способ поиска фазного проводника грозит поражением электрическим током.

Принцип понижения напряжения питания для светодиода

Для питания низковольтной нагрузки может быть выбрана два пути питания. Первый, это так скажем классический вариант, когда питание снижается за счет резистора. Второй, вариант, который часто используется для зарядных устройств, это гасящий конденсатор. В этом случае напряжение и ток идут словно импульсами, и эти самые импульсы и должны быть точно подобраны, дабы светодиод, нагрузка не сгорела. Здесь необходимо более детальный расчет чем с резистором. Третий вариант, это комбинированное питание, когда применяется и тот и другой способ понижения напряжения. Что же, теперь обо всех этих вариантах по порядку.