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ENCICLOPÉDIA DE RÁDIO ELETRÔNICA E ENGENHARIA ELÉTRICA
Um simples localizador de fiação oculta sem fonte de energia. Enciclopédia de rádio eletrônica e engenharia elétrica
Enciclopédia de eletrônica de rádio e engenharia elétrica / Manual do eletricista Às vezes, na vida cotidiana, torna-se necessário determinar a localização da fiação elétrica nas paredes ou tetos dos edifícios. A revista "Radio" publicou muitos artigos descrevendo tais dispositivos, tanto autônomos [1-6] quanto como acessórios de um multímetro [7, 8]. Porém, todos eles necessitam de fonte de alimentação ou são alimentados por multímetro, que, no entanto, também possui fonte própria. É possível fazer um localizador que não necessite de fonte de energia? É claro que tal dispositivo deve ter pelo menos um indicador. Também é intuitivamente claro que este indicador deve ser de micropotência e preferencialmente óptico. De toda a variedade você pode escolher lâmpadas de descarga de gás (néon), LEDs e LCDs. As lâmpadas de néon têm uma corrente de décimos de miliamperes, mas a tensão de ignição é muito alta - dezenas de volts. Entre os LEDs você encontra dispositivos com corrente de décimos de miliampere e tensão de 1,5...2 V. Porém, segundo o autor, os mais econômicos são os LCDs. Eles consomem corrente de unidades a dezenas (às vezes centenas) de microamperes a uma voltagem de um volt. Além disso, ao contrário dos LEDs, eles não requerem tensão constante, o que significa que não há necessidade de retificador. Então, o indicador está selecionado. Qual é o próximo? Como posso fazer com que indique a presença de campo elétrico alternado, visto que o localizador não deve ter ligação galvânica com a fiação? Lembremos que a fiação elétrica geralmente é feita com um cabo com dois ou três fios isolados com diâmetro de 1...2 mm no isolamento geral. Um dos fios é neutro ou neutro, o segundo é fase com tensão efetiva (rms, efetiva) de 230 V em relação a zero, o terceiro é aterramento (não está presente em cabo de dois fios). Às vezes, muito raramente, há situações em que a tensão na rede é formada por fios bifásicos. Em qualquer caso, podemos supor que a uma certa distância dos fios, ultrapassando o seu diâmetro e a distância entre eles, é criado um campo elétrico alternado por dois fios com uma tensão de 230 V entre eles.
Considerando que o LCD, como elemento de um circuito elétrico, é semelhante a um capacitor [9], considere o circuito da Fig. 1. Nele, o LCD é a capacidade do LCD (um elemento relativo à saída comum); 1 e 2 - fios de rede; 3 e 4 - pontos aos quais estão conectadas as saídas LCD; C1-C4 são capacitores formados por fios de rede e pontos de conexão para terminais LCD. Levando em consideração que, numa primeira aproximação, em uma grande distância superior à distância entre os fios da rede, a capacitância dos capacitores C1-C4 pode ser considerada a mesma, obtemos C=CLCD (ULCD/(VOCÊc - VOCÊLCD)), onde C é a capacitância dos capacitores C1-C4; vocêLCD - tensão no LCD; vocêc - tensão da rede. Um LCD FP-056P de sete elementos e um dígito foi selecionado como indicador. As medições mostraram que a capacitância de seu elemento g em relação ao terminal comum é ligeiramente inferior a 80 pF, e a tensão de “ignição” do elemento não excede 3 V. Substituindo esses valores na fórmula, descobrimos que o a capacitância dos capacitores C1-C4 deve ser de pelo menos 1 pF. Tal capacidade pode ser fornecida, por exemplo, por um pedaço de cabo com dois núcleos com diâmetro de 1 mm em isolamento total de aproximadamente 150...200 mm de comprimento a uma distância de 20 mm dos fios da rede. Porém, deve-se levar em consideração que tal cabo possui capacitância linear própria, que deve ser somada à capacitância do LCD, uma vez que estão conectados em paralelo. Por exemplo, a capacitância linear medida de um cabo com dois núcleos com diâmetro de 1 mm, distância entre eles de 2 mm e em isolamento de PVC é de cerca de 70 pF/m. Isso significa que um pedaço desse fio com 150 mm de comprimento tem uma capacitância de cerca de 10...15 pF. Experimentos mostraram que em situações reais, para procurar fiação oculta, o comprimento dos fios do localizador deve ser de pelo menos 350...400 mm. É extremamente inconveniente trabalhar com tal localizador, além disso, a fiação elétrica deve ter trechos retos de tal comprimento, o que na prática nem sempre é conseguido. É possível, claro, espaçar os fios uns dos outros a uma distância maior, reduzindo assim a sua própria capacitância, mas como mostram as experiências, sem reduzir a sensibilidade, o comprimento dos fios não pode ser reduzido significativamente. É possível substituir os fios por outra coisa? A partir do curso de fundamentos teóricos da engenharia elétrica sabe-se que a capacitância de um fio acima de um plano condutor infinito é duas vezes maior que a de dois fios separados pela mesma distância. Pode-se supor que a capacitância de um fio localizado acima de uma placa de largura finita terá algum valor intermediário entre esses casos extremos. Consequentemente, os fios podem ser substituídos por placas, que deverão fornecer a capacidade necessária. O problema de cálculo da capacitância entre duas placas de mesma largura situadas no mesmo plano foi resolvido em [10]. Há também um gráfico que mostra a dependência da capacidade linear da relação entre a distância entre as placas e a largura da placa (Fig. 9.4 na pág. 227). Observe que para obter a capacidade linear em picofarads por metro, você deve multiplicar o valor da capacidade deste gráfico por 8,86. Cálculos preliminares mostraram que para indicar a presença de um campo elétrico alternado a uma distância de cerca de 20 mm dos fios, placas com largura de 15...20 mm são suficientes (no caso de placas mais largas, a sensibilidade aumenta, mas a capacitância e as dimensões intrínsecas aumentam e a precisão da determinação da “localização” da rede se deteriora.cabo) com uma folga de 2...3 mm entre eles e um comprimento de 200...250 mm. Aumentar o comprimento das placas também leva a um aumento na sensibilidade do dispositivo.
Com base nisso, optou-se por montar o localizador em uma placa de circuito impresso. Seu desenho é mostrado na Fig. 2, é feito de folha de fibra de vidro em um dos lados com espessura de 1,5 mm. No meio da placa, paralelamente às laterais largas, a folha é retirada com uma largura de 2 mm. As duas áreas resultantes são os pontos 3 e 4 na Fig. 1. As medições mostraram que a capacitância entre duas almofadas de 205 mm de comprimento e 16,5 mm de largura é de cerca de 6 pF, respectivamente, a capacitância linear é de cerca de 30 pF/m, que é mais da metade da capacitância linear dos dois fios no isolamento comum que foram discutidos discurso acima. O pino comum do LCD é soldado a um bloco da placa e o pino do elemento g é soldado ao outro. Isso é feito para que o elemento g indique a direção dos fios da rede elétrica. Tal localizador “reconhece” com segurança a presença de fiação elétrica a uma distância de 15...20 mm, o que é suficiente para a prática. Se um elemento “aceso” não for suficiente para alguém, você pode conectar dois localizados nas bordas - elementos a e d (pinos 7 e 2 do LCD FP-056P), deixando o pino comum desconectado. Neste caso, a tensão de “ignição” dobrará, mas a capacidade total do LCD diminuirá pela metade, pois seus elementos serão conectados em série. Experimentos com tal inclusão de dois elementos mostraram que de fato a sensibilidade do localizador não mudou visivelmente, mas apareceu um efeito “desagradável” associado à inclusão caótica e imprevisível de elementos não conectados, embora possa ser considerado positivo, uma vez que existe um adicional indicação da presença de um campo elétrico alternado. O localizador é muito simples de usar: você precisa fixar a placa na parede e movê-la, girando-a em pequenos ângulos em direções opostas. Com base no “brilho” máximo do elemento ou elementos, é determinada a localização da fiação elétrica (Fig. 3).
Você pode aumentar a sensibilidade (aumentar a distância em que o localizador “sente” a fiação elétrica) tocando em uma das placas da placa com o dedo. Neste caso, um dos terminais do LCD é conectado ao terra através de uma capacitância humana. Como na maioria dos casos o fio neutro da fiação elétrica também está conectado ao terra, teoricamente a capacitância dos capacitores C1 e C3 (ou C2 e C4, dependendo de qual pino do LCD você toca) para operação normal do localizador pode ser menor. É verdade que isto só é possível se a capacidade de uma pessoa for superior à capacidade de C1 e C3 (ou C2 e C4), o que nem sempre é o caso. Em primeiro lugar, depende do ambiente, da localização da pessoa em relação às estruturas aterradas, principalmente tubos de aquecimento e canalizações ou estruturas de betão armado, bem como da localização da própria cablagem eléctrica. De qualquer forma, vale a pena tentar! Literatura
Autor: I. Podushkin
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