W tym artykule zamierzamy stworzyć niewidzialny wykrywacz zerwanych przewodów, który służy do sprawdzania zerwanych lub odłączonych przewodów wewnątrz ścian. Wykrywa przerwany przewód, wykrywając obecność napięcia zmiennego w przewodzie. Gdy w pobliżu będzie obecne napięcie AC, zacznie wydawać sygnał dźwiękowy, a dioda LED zaświeci się na wysokim poziomie, a gdy nie będzie napięcia AC lub jeśli będzie uszkodzony przewód, brzęczyk pozostanie cichy, a dioda LED zgaśnie. Obwód ten może również służyć jako detektor EMF i może wykrywać pole elektryczne generowane przez prąd przemienny (AC).
Urządzenia zasilane prądem zmiennym, takie jak żelazka elektryczne, szlifierki, klimatyzatory, naświetlacze, zasilane są długimi dwu- lub trzyżyłowymi kablami podłączonymi do sieci prądu przemiennego. Ze względu na długotrwałe użytkowanie tych urządzeń przy przepływie dużego prądu lub z powodu naprężeń mechanicznych, przewody te mogą skądś się zrywać.
Bardzo trudno jest zlokalizować dokładne położenie zerwanego drutu, ponieważ obecnie przewody elektryczne są instalowane wewnątrz ścian za pomocą rur PVC. I z tego powodu ludzie na ogół wolą wymienić zepsuty, zamiast go naprawiać. Tak więc, aby znaleźć dokładne położenie zerwanego drutu, bardzo przydatny jest ten wykrywacz zerwanego drutu, który wykrywa zerwany drut, wykrywając pole elektromagnetyczne generowane przez prąd przemienny w przewodzie. Przestaje wydawać sygnał dźwiękowy w miejscu, w którym znajduje przerwany przewód, a dioda LED w obwodzie również gaśnie.
Wymagane komponenty:
- IC CD 4069
- Tranzystor BC 547
- Brzęczyk
- Bateria 9V
- Diody LED
- Rezystory 10M, 4,7k, 470k, 220k, 470 i 1,8k omów
- Rezystor zmienny 47k
- Dioda 1N4148
- Kondensator 470pF, 100nF
Schemat obwodu i wyjaśnienie:
Główną częścią projektu jest IC 4096. Jest to układ scalony CMOS z inwerterem hex, który składa się z sześciu obwodów inwertera. Pomoże nam w wykrywaniu pola elektromagnetycznego. Jest on połączony liniowo poprzez umieszczenie rezystora sprzężenia zwrotnego między pinami 1 i 2. Rezystancja rezystora sprzężenia zwrotnego jest utrzymywana na wysokim poziomie, dzięki czemu zmiana pola elektromagnetycznego nie wpływa na układ scalony IC 4096.
Kiedy nie ma pola elektromagnetycznego, wówczas pin 4 układu IC 4096 pozostaje wysoki i jeśli pole elektromagnetyczne jest obecne w pobliżu obwodu detektora, wówczas pin 4 staje się niski, a pin 12 staje się wysoki, co wyzwala tranzystor NPN BC547 do zaświecenia czerwona dioda LED.
W tym samym czasie pin 6 również przejdzie w stan wysoki, a wyjście pin 6 spowoduje, że dioda będzie spolaryzowana odwrotnie, co spowoduje działanie oscylatora RC utworzonego przez R7 i C2. Częstotliwość tego oscylatora będzie wynosić około 1 kHz, a sygnał wyjściowy tego oscylatora będzie napędzał brzęczyk.
Objaśnienie robocze:
Działanie tego wykrywacza przerwanego przewodu jest bardzo łatwe, a główną częścią tego obwodu, jak wspomniano wcześniej, jest sześciokątny inwerter IC CD4069. Ten układ scalony składa się z 6 falowników, które w zasadzie są bramką „NIE”. Bramki N3 i N4 z tych sześciu inwerterów działają jak generator impulsów, który oscyluje w zakresie audio około 1 kHz.
Rezystory R4 (470k) i R5 (220k) oraz kondensator C1 (100nF) w tym obwodzie są składowymi czasowymi, które decydują o częstotliwości. Bramki N1 i N2 wykrywają obecność napięcia AC wokół przewodu pod napięciem i słabe napięcie AC pobrane z sondy testowej. Obwód oscylatora jest włączany lub wyłączany przez pin wyjściowy bramki N2, który jest pinem wyjściowym 10.
Gdy w pobliżu przewodu pod napięciem nie będzie napięcia AC, wówczas pin wyjściowy 10 pozostanie niski, w wyniku czego dioda D3 przewodzi w trybie spolaryzowanym do przodu i powstrzymuje część oscylatora przed oscylacjami. Podobnie niska moc wyjściowa styku 6 powstrzymuje tranzystor przed przewodzeniem. W rezultacie brzęczyk nie będzie wydawał sygnału dźwiękowego, a dioda LED pozostanie niska.
Gdy obwód wykryje obecność napięcia zmiennego w pobliżu, pin wyjściowy 10 przechodzi w stan wysoki. Pozwoli to oscylatorowi oscylować z częstotliwością około 1 kHz. Kiedy oscylator będzie oscylował, spowoduje to, że dioda LED zacznie migać z bardzo dużą prędkością, a brzęczyk zacznie wydawać sygnał dźwiękowy. Chociaż dioda LED i brzęczyk w rzeczywistości oscylują, ale wydaje się, że świecą się stale, ponieważ prędkość migania jest bardzo wysoka.