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ENCICLOPEDIA DELLA RADIOELETTRONICA ED ELETTRICA
Semplice cercatore di cablaggio nascosto senza alimentazione. Enciclopedia dell'elettronica radio e dell'ingegneria elettrica
Enciclopedia della radioelettronica e dell'elettrotecnica / Manuale dell'elettricista A volte nella vita di tutti i giorni diventa necessario determinare la posizione dei cavi elettrici nelle pareti o nei soffitti degli edifici. La rivista "Radio" ha pubblicato molti articoli che descrivono tali dispositivi, sia stand-alone [1-6] sia sotto forma di prefissi al multimetro [7, 8]. Tuttavia, richiedono tutti una fonte di alimentazione o sono alimentati da un multimetro, che però ha anche una propria fonte. È possibile creare un cercatore che non richieda una fonte di energia? È chiaro che un dispositivo del genere dovrebbe avere almeno un indicatore. È anche intuitivamente chiaro che questo indicatore dovrebbe essere micropotente e preferibilmente ottico. Dall'intera gamma, puoi scegliere lampade a scarica di gas (neon), LED e LCD. Nelle lampade al neon, la corrente è di decimi di milliampere, ma la tensione di accensione è molto alta: decine di volt. Tra i LED si possono trovare dispositivi con una corrente di decimi di milliampere e una tensione di 1,5 ... 2 V. Tuttavia, secondo l'autore, i più economici sono gli LCD. Consumano corrente da unità a decine (a volte centinaia) di microampere a una tensione di un volt. Inoltre, a differenza dei LED, non necessitano di una tensione costante, il che significa che non è necessario un raddrizzatore. Quindi, l'indicatore è selezionato. Qual è il prossimo? Come fargli indicare la presenza di un campo elettrico alternato, visto che il cercatore non dovrebbe avere un collegamento galvanico con il cablaggio? Ricordiamo che solitamente il cablaggio elettrico viene realizzato con un cavo a due o tre fili isolati di diametro 1...2 mm in isolamento comune. Uno dei fili è zero o neutro, il secondo è in fase con una tensione effettiva (rms, effettiva) di 230 V rispetto a zero, il terzo è a terra (non è in un cavo a due fili). A volte, estremamente raramente, ci sono situazioni in cui la tensione nella rete è formata da due fili di fase. In ogni caso, si può presumere che a una certa distanza dai fili, superando il loro diametro e la distanza tra loro, si crei un campo elettrico alternato da due fili con una tensione di 230 V tra di loro.
Considerando che l'LCD, come elemento del circuito elettrico, è simile a un condensatore [9], si consideri il circuito di Fig. 1. Su di esso SZhKI - la capacità del display LCD (un elemento relativo alla potenza totale); 1 e 2 - cavi di rete; 3 e 4 - punti a cui sono collegate le uscite LCD; C1-C4 - condensatori formati da cavi di rete e punti di connessione delle uscite LCD. Tenendo conto del fatto che, in prima approssimazione, a grande distanza, superando la distanza tra i fili di rete, la capacità dei condensatori C1-C4 può essere considerata la stessa, otteniamo C=CLCD (ULCD/(uc - ULCD)), dove C è la capacità dei condensatori C1 -C4; uLCD - Tensione LCD; Uc - tensione di rete. Come indicatore è stato scelto un LCD a sette elementi a una cifra FP-056P. Le misurazioni hanno mostrato che la capacità del suo elemento g rispetto all'uscita comune è leggermente inferiore a 80 pF e la tensione di "accensione" dell'elemento non supera i 3 V. Sostituendo questi valori nella formula, troviamo che la capacità dei condensatori C1-C4 deve essere almeno 1 pF. Tale capacità può essere fornita, ad esempio, da uno spezzone di cavo con due anime del diametro di 1 mm in isolamento comune, lungo circa 150 ... 200 mm, ad una distanza di 20 mm dai conduttori di rete. Tuttavia, va tenuto presente che tale cavo ha una propria capacità lineare, che dovrebbe essere aggiunta alla capacità dell'LCD, poiché sono collegati in parallelo. Ad esempio, la capacità lineare misurata di un cavo con due conduttori con un diametro di 1 mm, una distanza tra loro di 2 mm e nell'isolamento in PVC è di circa 70 pF / m. Ciò significa che un pezzo di tale filo lungo 150 mm ha una capacità di circa 10 ... 15 pF. Gli esperimenti condotti hanno dimostrato che in situazioni reali, per cercare cavi nascosti, la lunghezza dei fili del ricercatore deve essere di almeno 350 ... 400 mm. È estremamente scomodo lavorare con un tale cercatore, inoltre, il cablaggio elettrico deve avere tratti rettilinei di tale lunghezza, cosa che nella pratica è tutt'altro che sempre eseguita. È possibile, ovviamente, separare i fili l'uno dall'altro a una distanza maggiore, riducendo così la propria capacità, ma come dimostrano gli esperimenti, senza ridurre la sensibilità, la lunghezza dei fili non può essere ridotta in modo significativo. È possibile sostituire i cavi con qualcos'altro? Dal corso dei fondamenti teorici dell'elettrotecnica è noto che la capacità di un filo su un piano conduttore infinito è il doppio di quella di due fili equidistanti. Si può presumere che la capacità di un filo situato sopra una piastra di larghezza finita avrà un valore intermedio tra questi casi estremi. Pertanto, i fili possono essere sostituiti da piastre, che dovrebbero fornire la capacità necessaria. Il problema del calcolo della capacità tra due piastre della stessa larghezza giacenti sullo stesso piano è stato risolto in [10]. C'è anche un grafico della dipendenza della capacità lineare dal rapporto tra la distanza tra le piastre e la larghezza della piastra (Fig. 9.4 a p. 227). Si noti che per ottenere la capacità lineare in picofarad per metro, è necessario moltiplicare il valore della capacità da questo grafico per 8,86. Calcoli preliminari hanno mostrato che per indicare la presenza di un campo elettrico alternato a una distanza di circa 20 mm dai fili, piastre con una larghezza di 15 ... cavo) con una distanza di 20...2 mm tra loro e una lunghezza di 3...200 mm. Un aumento della lunghezza delle piastre porta anche ad un aumento della sensibilità del dispositivo.
Sulla base di ciò, si è deciso di assemblare il cercatore su un circuito stampato. Il suo disegno è mostrato in Fig. 2, è realizzata in fibra di vetro laminata su un lato con uno spessore di 1,5 mm. Al centro della tavola, parallelamente ai lati larghi, la pellicola viene rimossa per una larghezza di 2 mm. Le due aree risultanti sono i punti 3 e 4 in Fig. 1. Le misurazioni hanno mostrato che la capacità tra due pad lunghi 205 mm e larghi 16,5 mm è di circa 6 pF, rispettivamente, la capacità lineare è di circa 30 pF / m, che è più della metà della capacità lineare di due fili nell'isolamento comune, che era discorso sopra. Un'uscita comune dell'LCD è saldata a un sito sulla scheda e l'uscita dell'elemento g è saldata all'altro. Questo viene fatto in modo che l'elemento g indichi la direzione dei fili elettrici. Un tale cercatore "riconosce" con sicurezza la presenza di cavi elettrici a una distanza di 15 ... 20 mm, il che è abbastanza per la pratica. Se un elemento "acceso" non è sufficiente per qualcuno, puoi collegarne due situati ai bordi - elementi a e d (pin 7 e 2 dell'LCD FP-056P), lasciando il pin comune non collegato. In questo caso, la tensione di "accensione" raddoppierà, ma la capacità totale dell'LCD diminuirà della metà, poiché i suoi elementi saranno collegati in serie. Esperimenti con tale inclusione di due elementi hanno mostrato che la sensibilità del cercatore non è cambiata in modo evidente, ma è apparso un effetto "spiacevole" associato all'inclusione caotica e imprevedibile di elementi non collegati, sebbene possa essere considerato positivo, poiché esiste un'ulteriore indicazione della presenza di un campo elettrico alternato. È molto semplice utilizzare il mirino: è necessario fissare la scheda al muro e spostarla, ruotandola di piccole angolazioni in direzioni opposte. In base al "bagliore" massimo dell'elemento o degli elementi, viene determinata la posizione dell '"occorrenza" del cablaggio elettrico (Fig. 3).
È possibile aumentare la sensibilità (aumentare la distanza alla quale il cercatore "sente" il cablaggio) toccando uno dei pad della scheda con il dito. In questo caso, uno dei terminali dell'LCD è collegato a terra attraverso la capacità umana. Poiché nella maggior parte dei casi anche il filo neutro del cablaggio elettrico è collegato a terra, teoricamente la capacità dei condensatori C1 e C3 (o C2 e C4, a seconda di quale terminale LCD viene toccato) per il normale funzionamento del cercatore potrebbe essere inferiore. È vero, questo è possibile solo se la capacità di una persona è maggiore della capacità di C1 e C3 (o C2 e C4), il che è tutt'altro che vero. Innanzitutto dipende dall'ambiente, dalla posizione di una persona rispetto a strutture messe a terra, principalmente tubi di riscaldamento e impianti idraulici o rinforzo di strutture in cemento armato, nonché dalla posizione del cablaggio elettrico stesso. In ogni caso, vale la pena provare! Letteratura
Autore: I. Podushkin
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