АВТОНОМНЫЙ ПРОБНИК

Предлагаемый пробник предназначен для проверки целостности электрической цепи. Источником питания конструкции служит солнечная батарея, а собранная ей энергия накапливается в блоке электролитических конденсаторов. Данное приспособление может быть первой конструкцией начинающего любителя электроники, так как оно иллюстрирует принципы работы основных типов пассивных компонентов электрических схем, а разобраться в его работе по силам любому школьнику. Отсутствие же расходуемых элементов делает возможным использование пробника в автономных условиях.

«Прозвонка», или проверка целостности электрических цепей — обычная функция практически любого мультиметра. И, вероятнее всего, одна из наиболее часто востребованных. А это значит, что вполне резонно изготовить для этих задач отдельную несложную конструкцию, что сэкономит ресурс более сложного и дорогого прибора [1].

В простейшем случае для проверки цепи достаточно нескольких соединительных проводов, пары гальванических элементов в колодке, светодиода и токоограничительного резистора. Правда, есть и существенный недостаток — любой химический источник тока постепенно деградирует, причем это происходит, даже когда он не используется. Наверное, каждому знакома досада от «севших» батареек в фонарике, хранящимся для экстренной ситуации отключения света в доме. А если такой пробник хранится, например, в редко посещаемом гараже или дачном домике, то в нужный момент он может подвести. Именно для таких условий и была создана данная конструкция.

Питание устройства осуществляется от солнечной батареи, образованной элементами GB1-GB3. Габариты одного элемента 37×22 мм, а номинальное напряжение составляет 4 В, то есть три таких элемента, включенные последовательно, дают под прямыми солнечными лучами напряжение 12-14 В. Солнечная батарея GB1-GB3 заряжает блок С1-С4, собранный из электролитических конденсаторов типа К50-35 емкостью 1000 мкФ, рассчитанных на напряжение 40 В. Диод Шоттки VD1 типа 1N5817 не дает конденсаторам С1-С4 разряжаться через солнечную батарею GB1-GB3, если последняя освещена слабо и имеет э.д.с. меньшую, чем текущее напряжение на конденсаторах. Кроме этого, батарею С1-С4 можно зарядить через диод VD2 типа Д220 и резистор R1 типа МЛТ-0,25 сопротивлением 10 Ом. Для этого надо подключить щупы Х1-Х2 с соблюдением полярности к источнику переменного или постоянного тока, напряжением 5-12 В. При замыкании щупов конденсаторы С1-С4 разряжаются через последовательно включенные диод VD3 типа Д220, светодиод HL1 красного свечения типа GNL-5013НТ и резистор R1 типа МЛТ-0,25 сопротивлением 560 Ом. При проверке целостности цепи свечение светодиода HL1 свидетельствует о наличии электрического контакта между щупами.

В конструкции допустимо использовать любые относительно исправные электролитические конденсаторы большой емкости (изменение их емкости со временем и увеличение ESR заметного влияния не окажут). Я, например, применил в устройстве конденсаторы возрастом более 30 лет. Вместо диодов Д220 можно взять любые маломощные выпрямительные диоды, рассчитанные на напряжение не меньше, чем у конденсаторов С1-С4.

Резистор R2 следует подбирать так, чтобы он ограничивал ток, протекающий через светодиод НИ, не выше допустимого для HL1 значения, даже при максимально заряженной батарее конденсаторов. Слишком большое значение R2 тоже брать нежелательно, так как при малом токе свечение HL1 будет плохо заметно. Светодиод HL1 можно заменить на любой маломощный сигнальный светодиод видимого спектра и аналогичных габаритов.

Диоды VD2, VD3 и резистор R1, R2 размещены на миниатюрной плате из фольгированного стеклотекстолита, выполненной псевдопечатным монтажом.

Щуп Х1 изготовлен из медного лакированного провода диаметром 1 мм и длиной 100 мм, припаянного непосредственно к плате. Его конец был заточен и облужен. Щуп Х2 представляет собой изолированный гибкий провод, длиной 200-300 мм с зажимом типа «крокодил» на конце.

Конструкция собрана в корпусе, представляющем собой «пенал», изготовленный из кабельного короба с сечением 25×15 мм (аналогично устройствам, описанным в [2-5]). Диаметр примененных конденсаторов составляет 18 мм, поэтому крышка короба не использовалась. Две части короба длиной 270 мм были стянуты винтами М3 с гайками и плоскими шайбами, под гайки были подложены пружинные шайбы для защиты от самооткручивания. Торцы корпуса закрыты заглушками, вырезанными из того же самого короба. Заглушки закреплены клеем

Элементы солнечной батареи для защиты от механических повреждений закрыты тонким пластиком, который держится на трех винтах М3 с гайками и плоскими шайбами. Кроме этого, в фиксации этой пластины участвует один из винтов М3, обеспечивающих общую целостность конструкции (на фото общего вида он крайний справа).

Светодиод закреплен отдельно на крышке при помощи маленькой пластины из органического стекла, в которой просверлено отверстие диаметром 5 мм. В это отверстие светодиод должен входить с некоторым усилием. Габариты крепежной пластины подбираются по месту, но важно, чтобы она не затрудняла размещение других компонентов.

Перед началом работы с пробником его надо подержать 3-4 минуты так, чтобы прямой свет попал на солнечную панель. После этого можно сделать 8-10 проверок целостности цепи, а затем повторить процедуру зарядки.

Отсутствие расходуемых гальванических элементов делает это приспособление весьма надежным и долговечным, по крайней мере, в той степени, насколько можно говорить о долговечности электролитических конденсаторов. А наличие солнечной панели делает его независимым от запасных батареек или сетевого блока питания. Разумеется, я никого не призываю отказываться от современного измерительного оборудования и переходить на подобную самоделку. Скорее, этот пробник может быть резервным устройством, которое предполагается использовать в таких условиях, когда другие приборы недоступны.

Источники:

1) Лекомцев Д.Г. Автономные пробники. — Журнал «Моделист-конструктор» № 12-2022 г.

2) Простой пробник для проверки целостности цепи на конденсаторах — URL: https://tabun.everypony.ru/blog/electro/215329.html

3) Автономный индикатор радиоактивности без батареек. — URL: https://habr.com/ru/articles/752844/

4) Индикатор радиоактивности без батареек. — URL: https://tabun.everypony.ru/blog/electro/212349.html

5) Лекомцев Д.Г. Индикатор радиоактивности с ручным электрогенератором. — Журнал «Радио» № 2-2024 г.

Денис ЛЕКОМЦЕВ