Что такое детектор напряжения

Детектор, демодулятор (фр. demodulateur ) — элемент электрической цепи, в котором происходит обнаружение электромагнитных колебаний. Детекторы могут работать в инфракрасных, видимых, ультрафиолетовых и радиодиапазонах. [1] [2] Детектирование происходит отделением полезного (модулирующего) сигнала от несущей составляющей [3] .

Содержание

Радиодиапазон [ править | править код ]

Детектор радиоприёмного устройства, или демодулятор, восстанавливает информацию из радиосигнала, заложенную в него модулятором. Например, приём радио- или телепередач возможен за счёт демодуляции высокочастотного сигнала, поступившего на антенну устройства.

Демодулятор, в случае амплитудной модуляции (АМ), в простейшем случае может быть диодом или другим нелинейным элементом.

При частотной модуляции (ЧМ) применяется специальный каскад.

Важной функцией демодулятора цифрового сигнала является восстановление тактовой частоты передаваемого потока символов.

Демодуляторы, способные принимать сигналы, модулированные любыми способами (включая сложные сигналы типа КАМ256 или OFDM, применяющиеся при радиопередаче цифровой информации), называются векторными.

В простейшем случае детектор амплитудно-модулированного сигнала устроен аналогично выпрямителю. Принцип работы основан на предположении, что частота несущей значительно выше частоты модулирующего сигнала, а коэффициент модуляции меньше единицы. В этом случае сигнал на входе устройства выпрямляется и фильтруется с помощью ФНЧ с частотой среза большей, чем максимальная частота модулирующего сигнала.

Простейший диодный АМ детектор [ править | править код ]

Демодулятор амплитудно-модулированного высокочастотного сигнала в простейшем случае представляет собой однополупериодный выпрямитель на одном диоде с выходным фильтром из конденсатора и резистора. Соотношение номиналов резистора и конденсатора выбирается так, чтобы оптимально сглаживать полупериоды несущей высокой частоты. При превышении амплитуды полупериодов несущей выше напряжения на конденсаторе диод открывается, и конденсатор заряжается; при уменьшении амплитуды полупериодов несущей ниже напряжения на конденсаторе диод закрывается, и конденсатор разряжается; тем самым огибающая восстанавливает модулирующий (низкочастотный) сигнал.

При демодуляции сигнала звуковых частот ( 20‑ 20 000 Гц ) как правило, применяется кремниевый или германиевый диод и конденсатор ёмкостью порядка 10‑ 47 нФ .

Рассмотренная схема диодного АМ детектора получила название детектор с открытым входом. Вход назван открытым потому, что постоянная составляющая амплитудно-модулированного высокочастотного сигнала (при её наличии) беспрепятственно проходит на нагрузку детектора.

Если же поменять местами диод и конденсатор, получится детектор с закрытым входом или параллельный детектор, не пропускающий постоянную составляющую на нагрузку. По такой схеме строятся детекторные головки (ВЧ-пробники) для измерения переменного напряжения радиочастотного диапазона с помощью вольтметра постоянного тока.

При сверлении отверстий в незнакомой стене легко получить электротравму или повредить проводку коротким замыканием, попав в кабель под напряжением. Для предотвращения таких ситуаций используется индикатор скрытой проводки (ИСП). Для того чтобы прибор был полезен, нужно знать, как им пользоваться. Согласны?

Мы познакомим вас со всеми видами устройств, применяемых в настоящее время для определения трассы скрыто проложенного электрического провода. Расскажем о принципах действия и правилах выбора индикаторов. Для самостоятельных домашних мастеров в представленной нами статье приведена инструкция по эксплуатации.

Виды индикаторов электропроводки

Не все индикаторы скрытой проводки имеют одинаковую схему работы и функции. Производители пытаются снабдить оборудование дополнительными опциями для получения конкурентных преимуществ. Из-за этого существует несколько классификационных категорий детекторов, в которых нужно подробно разобраться.

По физическим принципам работы

Основное деление индикаторов скрытой проводки происходит по физическим принципам, на основе которых строиться их работа.

Различают такие типы детекторов:

  • электромагнитные;
  • металлодетекторы;
  • электростатические;
  • комбинированные устройства.

Электростатические детекторы способны определять провода, находящиеся под напряжением, без пропускания по ним тока. Они имеют невысокую цену и просты в эксплуатации.

С помощью электростатических детекторов легко определять и разрывы кабелей. К недостаткам этих приборов относится высокая чувствительность к наведенным электромагнитным помехам. Нормальную работу детекторов могут нарушить включенные в сети роутеры, микроволновки, компьютеры, телевизоры.

Также не подойдут электростатические индикаторы для определения местонахождения проводки во влажных стенах и армированных металлом конструкциях.

Электромагнитные ИСП способны определять только провода, по которым идет ток. У бюджетных моделей минимальная нагрузка на сеть для корректной работы прибора составляет 1 кВт.

То есть определить с помощью такого детектора проводку, идущую к светильникам и люстрам, будет практически невозможно. Плюсом таких приборов является их высокая точность, которая позволять отследить расположение электрокабеля до нескольких миллиметров.

Читайте также:  Розетки закрытого типа наружные

Металлодетекторы в чистом виде редко используются в качестве индикаторов проводки, потому что они одинаково реагируют и на медные трубы или провод, и на металлическую арматуру, и на гвозди и зажимы для проводов.

В ИСП металлодетекторы обычно применяются для подтверждения слабых или неустойчивых сигналов, полученных другими датчиками.

Комбинированные индикаторы скрытой проводки стоят дорого, но и обладают хорошим функционалом. За счет использования одновременно нескольких методов обнаружения, эти приборы обеспечивают высокую эффективность работы. Кроме того, комбинированные ИСП зачастую оснащаются дополнительными функциями, который необходимы профессиональным электромонтажникам.

Для бытового использования вполне подойдут недорогие электростатические индикаторы, которых хватит для определения поверхностно залегающей квартирной проводки.

По эксплуатационным характеристикам

Индикаторы скрытой проводки имеют массу конструкционных и функциональных различий, поэтому и разделить их можно в рамках нескольких категорий.

По сфере применения ИСП разделяются на:

Бытовые детекторы обычно не содержат датчиков металла, потому их использование на армированных стенах является высокоэффективным. Стоимость простейших приборов начинается от 5$. Они оснащаются одним датчиком, а также световым или звуковым индикатором обнаружения электропроводки.

Некоторые профессиональные модели способны определять даже кабели на глубине до 150 мм с точностью 5 мм. Их стоимость может достигать 500-600$, при одинаковых размерах с бытовыми детекторами.

Индикация обнаружения проводки может быть таких типов:

Световая и звуковая индикация реализуется соответственно с помощью светодиода или звукового динамика. Иногда интенсивность сигнала коррелирует с мощностью электромагнитного излучения. Графическая индикация отображается на жидкокристаллическом дисплее.

По внешнему виду ИСП можно разделить на:

Цилиндрические аппараты обычно представляют собой индикаторную отвертку с функцией обнаружения скрытой проводки. Такие модели малофункциональные, но и дешевые. Отвертки способны определять электрокабель обычно на глубине не более 2 см.

Стоимость детектора зависит во многом от глубины обнаружения скрытой проводки и дополнительной функциональности. Поэтому следует изучить принцип работы и сферы применения различных моделей индикаторов.

Принцип работы детектора

Принцип работы индикатора скрытой проводки довольно прост.

Обычно он состоит из трех элементов:

  • датчик электромагнитного поля;
  • усилитель;
  • индикатор.

Простейшая схема ИСП представлена на рисунке. Его можно собрать самостоятельно с помощью элементарных деталей, купленных на радиорынке.

Срабатывание электростатических устройств (например, модели «Дятел») обеспечивается свойством транзистора изменять сопротивление при наводках на выходе затвора. Металлодетекторные датчики основаны на фиксации токов, возникающих в металлическом предмете под действием магнитного поля катушки индуктивности самого ИСП.

Приборы с регулированием чувствительности и дополнительными функциями имеют более сложные схемы, но основные элементы сохраняют свою актуальность.

Сферы применения индикаторов

Сферы применения ИПС зависят от комплектации прибора и его чувствительности.

Базовые модели комбинированных детекторов можно использовать в таких целях:

  • определение скрытой электропроводки в потолках, стенах, полах;
  • обнаружение мест обрывов электрокабелей;
  • правильность подключения фаз электросчетчиков;
  • определение фазового провода;
  • обнаружение незаземленного оборудования;
  • проверка исправности плавких вставок и предохранителей;
  • обнаружение мест расположения металлической арматуры в стене,

К дополнительным возможностям ИСП можно отнести такие функции:

  • индикация объектов типов «неметалл», «немагнитный металл», «магнитный металл», «проводка под напряжением»;
  • определение температуры поверхности;
  • индикация точности обнаружения в процентах;
  • обнаружение дерева;
  • автоматическое обнаружение центра металлических предметов.

Думать о необходимой функциональности нужно ещё до покупки детектора, потому что цена приборов с минимальной и максимальной начинкой может отличаться в 50-100 раз.

Правила выбора индикатора скрытой проводки

Модели индикаторов скрытой проводки, в большинстве своем, гарантируют описанную в инструкции функциональность.

Однако есть особенности выбора, о которых обычный человек не задумывается при покупке специализированного электрооборудования.

Именно они и перечислены в виде списка правил:

  1. Физические параметры иностранных электросетей могут сильно отличаться от отечественных, поэтому не стоит покупать ИПС, которые не сертифицированы в рамках национального законодательства.
  2. Нужно учитывать материал стен в месте предполагаемого использования прибора и глубину залегания проводки.
  3. При определении мест залегания неактивной проводки необходимы приборы с датчиками металла.
  4. После покупки прибора желательно проверить его работоспособность в магазине. Глубину обнаружения можно оценить, заслонив кабель керамической плиткой, деревянной доской или листом пенопласта.
  5. Бюджетные модели из-за простоты конструкции могут быть более долговечны, чем ИСП со сложными электронными схемами.

При покупке детектора скрытой проводки обязательно нужно консультироваться с продавцом, потому что при самостоятельном выборе есть большая вероятность, что приобретенное оборудование не будет полностью соответствовать поставленным перед ним задачам.

Инструкция по применению детектора

Из-за разнообразия конструкций индикаторов скрытой проводки рассматривать инструкцию по их использованию необходимо на примере конкретной модели. Для этого был выбран недорогой электростатический ИСП «Дятел Е-121», широко используемый отечественными монтажниками. Но сначала необходимо подготовиться к поисковой процедуре.

Читайте также:  Расчет момента затяжки гайки

Подготовка к предстоящей работе

Для ускорения обнаружения электропроводки с помощью любого детектора опытные специалисты предлагают соблюдать ряд простых правил.

Ниже приведены основные из них:

  1. Изначально протестировать работоспособность прибора на любом проводе под напряжением. В детекторе могут просто сесть батарейки, и он будет работать некорректно.
  2. Откалибровать устройство на удалении 1 метра от стен, если такая опция присутствует.
  3. Исследуемые поверхности не должны быть влажными.
  4. При возможности, выключить все работающие электроприборы в квартире, в том числе телефоны.
  5. Точность определения электропроводки будет резко снижена, если использовался токопроводящий клей для обоев.

Эти рекомендации позволят исключить потери времени из-за неработоспособного оборудования и недопустимых параметров исследуемой поверхности.

Использование детектора «Дятел Е-121»

Детектор «Дятел Е-121» способен работать в 4 диапазонах чувствительности.

Порядок работы с этим прибором для обнаружения проводки следующий:

  1. Поочередно нажать на кнопки диапазонов чувствительности. Сигнализатор при этом должен издать короткий световой и звуковой сигналы. При отсутствии реакции прибора проверить элемент питания.
  2. Нажать на кнопку «4» (обеспечивает максимальную чувствительность), поднести детектор к анализируемой поверхности и, при наличии индикации, уменьшить чувствительность, нажимая последовательно кнопки от «3» до «1».
  3. Одновременно со снижением чувствительности нужно уменьшать и расстояние до обнаруживаемого объекта, локализуя зону срабатывания сигнализатора.
  4. Чтобы обнаружить участок залегания проводника, перемещать детектор по стене, пытаясь найти участок с максимальным электромагнитным полем.
  5. Для нейтрализации мешающих окружающих токов приложить руку к анализируемой поверхности вблизи детектора. Если проводника рядом с рукой нет, то «Дятел Е-121» перестанет подавать сигналы.
  6. При поиске разорванного провода подать напряжение на поврежденную жилу, а остальные заземлить.

Точность определения залегания электрокабеля зависит от степени влажности и окружающих провод материалов.

Обнаружение электропроводов в стенах со штукатуркой, железобетонных панелях и в заземленном экране будет затруднено.

Для тестирования предохранителей и плавких вставок необходимо включить режим «1» или «2» и прикоснуться антенной к контактам до и после предохранителя. При неисправности детектор не будет подавать сигнал.

Для корректной интерпретации результатов работы аппарата следует предварительно ознакомиться с его инструкцией, потому что практически каждый детектор требует правильной начальной настройки.

Выводы и полезное видео по теме

Видеоматериалы помогут увидеть действие различных детекторов в работе и оценить реальную пользу от дорогостоящих моделей. Представлено сравнение результативности моделей индикаторов скрытой проводки различных ценовых диапазонов.

Видео #1. Работа с ИСП «Дятел Е-121»:

Видео #2. Сравнение четырех детекторов скрытой проводки:

Видео #3. Обзор дорогого и дешевого индикатора скрытой проводки:

Эффективность прибора для определения скрытой проводки не всегда коррелирует с его ценой. Важнейшим фактором, на который необходимо ориентироваться при выборе прибора, являются характеристики непосредственного объекта обследования. А при его неопределенности нужно оговаривать в магазине возможность обмена детектора на другую модель.

Расскажите о том, как использовали индикатор для определения трассы скрытой проводки или для выявления ее обрыва. Пишите, пожалуйста, комментарии в расположенном ниже блоке, задавайте вопросы и публикуйте фото по теме статьи. Делитесь полезными сведениями и известными вам технологическими тонкостями.

BOD (Brown-Out Detector) — это детектор, который следит за колебаниями напряжения питания МК и генерирует сигнал сброса при его значительных «просадках». Такие узлы часто называют «супервизорами» или «мониторами питания».

Детекторы BOD разделяются на внутренние и внешние. Считается, что внутренний аппаратный узел BOD, имеющийся в современных моделях МК Atmel AVR, Microchip PIC, обеспечивает достаточную надёжность и ему можно доверять автоматическую перезагрузку устройства при аварии. Однако иногда требуется выставить нестандартный порог срабатывания детектора или подстраховаться «на всякий пожарный случай». В таких ситуациях применяют отдельный узел внешнего BOD, собранный на транзисторах или микросхемах.

Промышленностью выпускаются следующие типы микросхем BOD:

  • трёхвыводные супервизоры с однотактным выходным каскадом. Они содержат на выходе п—р—^-транзистор, включённый по схеме с общим эмиттером, и внутренний «pull-up» резистор;
  • трёхвыводные супервизоры с выходным каскадом, имеющим открытый коллектор или открытый сток без нагрузочного «pull-up» резистора;
  • трёхвыводные супервизоры с двухтактным выходным каскадом. Они формируют уровни «rail-to-rail», близкие к напряжению Усс и GND;
  • четырёхвыводные супервизоры, совмещённые с элементами начального сброса POR (Power-On-Reset) или со сторожевым таймером Watch-Dog;
  • многовыводные мониторы питания, содержащие одновременно узлы BOD, POR и Watch-Dog.

На Рис. 4.3, а. д показаны схемы подключения узлов BOD, собранных на «россыпи» элементов, а на Рис. 4.4, а. п — на микросхемах супервизоров.

Рис. 4.3. Схемы подключения узлов BOD, выполненных на «россыпи» элементов:

Читайте также:  Сталь aisi 321 характеристики и аналоги

а) резисторы Rl, R2 должны иметь точность ±1%. Сопротивление резистора R3 должно быть примерно в три раза меньше, чем у внутреннего «pull-up» резистора МК. Резистор R4 можно заменить перемычкой, если не используется адаптер программирования ISP;

б) напряжение BOD определяется порогом срабатывания стабилитрона VD1 и напряжением перехода «база — эмиттер» транзистора VT1. В рабочем состоянии транзистор открыт и на вход сброса МК поступает ВЫСОКИЙ уровень. При снижении напряжения питания ниже порога, транзистор закрывается (R1, R2) и МК сбрасывается НИЗКИМ уровнем от резистора R3

в) питание МК пилообразным напряжением для проверки устойчивости срабатывания узла BOD. Сигнал «пилы», снимаемый с обкладок конденсатора С1, имеет частоту 2. 3 Гц (зависит от типа «мигающего» светодиода HL1) ц может использоваться в качестве синхронизирующего для других трактов устройства;

г) аналогично Рис. 4.3, б, но с более крутыми фронтами импульса сброса за счёт триггера Шмитта, собранного на транзисторах VTI, VT2. Пороговое напряжение BOD задаётся стабилитроном VD1 и напряжением «база — эмиттер» транзистора VT1

д) светодиод HL1 индицирует напряжение +5 В и одновременно осуществляет функцию внешнего BOD при «просадках» питания. Порог срабатывания подбирается резистором R1, чтобы при напряжении питания +3. +3.5 В на входе RES гарантированно был НИЗКИЙ уровень (зависит от конкретного МК).

Рис. 4.4. Схемы подключения микросхем супервизоров питания к МК (начало):

д) супервизор DA1 (фирма Microchip) формирует на выходе «Out» логические уровни НИЗКОГО уровня и ВЫСОКОГО уровня. Порог срабатывания BOD зависит от модификации микросхемы DAI (цифры «ххх» в названии) и выбирается из ряда напряжений: 2.7; 3.0; 3.15; 4.5; 4.6; 4.75; 4.85 В. Перемычка SI временно удаляется при программировании, иначе канал ISP не сможет сформировать сигнал RES. Замена DAI — МСР112;

е) супервизор DAI (фирма Microchip) имеет выход с открытым стоком. Это позволяет физически не отключать адаптер ISP при программировании. Порог срабатывания BOD зависит от модификации микросхемы супервизора (цифры «ххх» в названии) и выбирается из ряда напряжений: 1.95; 2.4; 2.7; 2.9; 3.0; 3.15; 4.5; 4.75 В. Замена DAI- МС33064;

ж) супервизор DA1 (фирма Maxim/Dallas) имеет на выходе транзисторный ключ и «pull-up» резистор сопротивлением 3.5. 7.5 кОм. Дополнительно в супервизор встроена схема мониторинга состояния кнопки SB1. При её нажатии автоматически вырабатывает импульс сброса длительностью 150 мс, который шунтирует «дребезг» контактов кнопки. Наличие схемы мониторинга не позволяет подключать напрямую к МК адаптер ISP, поскольку его сигналы будут восприниматься как нажатие кнопки. Порог срабатывания BOD зависит от модификации микросхемы DA1 (цифры «хх» в названии) и выбирается из ряда напряжений: 4.0; 4.25; 4.5 В;

з) супервизор DA1 (фирма Microchip) имеет двухтактный выходной каскад. Резистор R1 необходим для развязки от цепей адаптера ISP. Конденсатор C1 устраняет ложные срабатывания супервизора DA1 в условиях сильных помех. Подобный конденсатор можно устанавливать и в других аналогичных схемах;

и) резисторы R1 R2, обеспечивают гистерезис порога срабатывания супервизора DA1 (фирма ON Semiconductor), имеющего выход с открытым стоком;

к) нажатие кнопки SB1 вызывает формирование на выходе супервизора DA 1 одиночного импульса сброса длительностью 140. 280 мс, свободного от «дребезга» контактов;

Рис. 4.4. Схемы подключения микросхем супервизоров питания к МК (окончание):

л) длительность импульса сброса супервизора DA 1 (фирма National Semiconductor) регулируется конденсатором С1. Достоинство — низкое собственное потребление тока DA1

м) развязка микросхемы супервизора DA1 и адаптера программирования ISP через логический элемент DDL Для ТТЛ-логики следовало бы ещё поставить резистор как на Рис. 3.16, з;

н) подключение детектора BOD DA 1 (фирма Maxim/Dallas) к уже существующей цепи сброса VDI, Rl, CL Резистор R1 в данной схеме может отсутствовать, т.к. внутри микросхемы DA1 уже находится свой «pull-up» резистор сопротивлением 3.75. 6.25 кОм;

о) DA1 — это регулируемый стабилизатор напряжения (фирма National Semiconductor), используемый для питания МК. Стабилизатор имеет встроенный детектор «просадок» выходного напряжения. При снижении напряжения больше, чем на 5%, вырабатывается сигнал НИЗКОГО уровня на выводе 5. Этот сигнал поступает в МК, который и принимает решение о целесообразности программного «самосброса». Схема рассчитана на МК с широким диапазоном питания;

п) многофункциональный монитор питания выполнен на микросхеме DA1 фирмы TelCom Semiconductor. Для его нормальной работы требуется, чтобы МК (или другой цифровой узел) периодически генерировал контрольные импульсы на линии «Watch-Dog».

Источник: Рюмик С.М. 1000 и одна микроконтроллерная схема.

Ссылка на основную публикацию
Adblock detector