Проектная работа по теме "Детектор скрытой проводки"
проект по физике (9 класс)

Детектор скрытой проводки

                                                              проект

                                                               Белогорск, 2020 г

  Оглавление

Введение…………………………………………………………….…………........3

Глава I. Значение детектора  в современном обществе.

1. Что представляет собой детектор скрытой проводки.…………….…....5-6
2. Значение электрического поля в работе детектора скрытой проводки....7

    1.3 Виды детекторов  скрытой проводки……….………………….….....…8-11

Глава II. Практическая часть

   2.1. Детектор скрытой проводки…………………………..…..………..…..12-13

Заключение ……………………………………………….....................................14 Литература …………………………………..…………………………………....15

Приложение ………………………………………………………………...…16-17

 Введение.

«Если будешь любознательным,

 то будешь многознающим».

                                                    ( Сократ)   

        Ведь каждый из нас хоть раз в жизни  будет сверлить  стену для установки различных полочек, картин, светильников, часов и т.п. И наверняка, у нас в голове возникнет  мысль о том, что где то в «недрах» этой стены проходит скрытая электропроводка. Проведение ремонтных работ в помещениях, которые строились давно, и никаких сопроводительных документов к помещению уже не осталось, в частности схемы электропроводки, значительно осложнены. Ведь при надобности сверления стен существует возможность попадания в проводку.    А это и опасно для жизни, особенно если проводка не обесточена, можно и повредить инструмент или сам провод, что еще хуже, поскольку тянуть проводку придется по новой.   В общем, без знания точного месторасположения проводки делать что-либо со стенами здания – себе дороже.

     На помощь могут прийти специальные приборы – детекторы скрытой проводки, они же индикаторы, которые являются одним из главных инструментов электрика.   Он без труда обнаружит место прокладки проводов. Благодаря этому прибору, сохраняется целостность кабеля от ударов дрели или перфоратора. Так же обеспечивается и сохранность инструментов, которые могли бы быть повреждены при соприкосновении с не обесточенным кабелем. Новизна данного проекта состоит в том, что существующие в настоящее время приборы, всевозможные «отвертки» и «пробники», выполняют обычно только одну функцию, и стоят достаточно дорого. Анализируя цены детекторов в магазинах  и на сайтах интернет магазинов, диапазон цен варьируется от 1500 рублей до  9500 рублей.

      Актуальность выбранной темы исследования заключается в  создании  конкурентоспособного  бюджетного прибора, который может  пригодиться электрику или    монтеру, в работе  с электропроводкой и определением наличия    электромагнитного поля.

     Гипотеза: Если электрический ток окружает человека повсюду, то какими оптимальными приборами  его можно обнаружить.

     Цель: Изучение устройства детектора скрытой проводки, его функциональности, создание конкурентоспособного и простого в эксплуатации прибора с низкой себестоимостью.

    Объект исследования: Детектор скрытой проводки, как   устройство поиска электромагнитного поля.

   Задачи:

1. Изучить характеристики и виды устройств электромагнитных полей.
2. Рассмотреть характеристику детектора скрытой проводки.
3. Описать принцип работы детектора скрытой проводки.
4. Спроектировать и разработать  детектор скрытой проводки.
5. Проанализировать качество разработанного детектора скрытой проводки

 Методы исследования:

1. Экспериментальный метод;
2. Метод эмпирического исследования. 

     Использование самых простых детекторов позволяет найти место прохождения проводки с определенной точностью. Кроме того, они могут сообщить, о том,  где находится проводка под напряжением или она обесточена. Несложно будет обнаружить инородные материалы, находящиеся в толще стен, к примеру, пластиковые или деревянные фрагменты.  Малогабаритный универсальный искатель может применяться лицами,  чья производственная деятельность связана с электропроводкой,   электрическими и магнитными полями и послужить основой для создания на  его основе достаточно простых с точки зрения реализации, и в тоже время   дешевых и надежных приборов такого типа.

Глава I. Значение детектора  в современном обществе.

1. Что представляет собой детектор скрытой проводки.

      Детектор ЭДС — это измерительное устройство, которое используется в различных промышленных приложениях для обнаружения проблем во внутридомовой электропроводке и линиях электропередач. Измеритель ЭДС дает информацию о рабочем процессе в электромагнитном поле путем измерения плотности потока электромагнитного излучения (DC). Кроме того, этот прибор может отслеживать изменения электромагнитного поля, которые происходят в проводниковой продукции при эксплуатации в течение определенного периода времени.  Измерители ЭДС обнаруживают проблемы в электромагнитном поле в комплекте с высокочувствительными компонентами, которые являются частью данного контрольно-измерительного устройства. С его применением, возможно, предотвратить аварийные ситуации в сети, тем самым обеспечить безопасные условия проживания людей.

      По сути детектор является достаточно простым прибором, при его помощи несложно будет обнаружить трассу пролегания скрытой проводки, обнаружить точку обрыва проводов. Детекторы имеют достаточно простую схему, разобраться в ней по силам даже учащимся школы. Работают детекторы от элементов питания, одного или нескольких. В конструкцию прибора также входит полевой транзистор.

Схема детектора скрытой проводки включает:

• датчик, который служит в качестве антенны, обнаруживающей электрические поля,
• индикатор,
• усилитель
• резистор
• транзистор

       Причины, по которым при выполнении ремонтных работ следует пользоваться детектором обнаружения скрытой проводки достаточно много:

• возможность точно определить нахождение кабелей скрытой проводки, предупредив тем самым повреждение кабеля,
• возможность предупредить поломку инструментов, которые используются при работе,
• обеспечить безопасность работающего человека, исключить угрозу его поражения электрическим током.

      Использование самых простых детекторов позволяет найти место прохождения проводки с определенной точностью, более дорогие современные модели имеют более широкие возможности. Кроме того, они могут сообщить, о том находится проводка под напряжением или она обесточена. Несложно будет обнаружить инородные материалы, находящиеся в толще стен, к примеру, пластиковые или деревянные фрагменты. При производстве современных устройств используются разнообразные технологии и всевозможные новшества, позволяющие достойно справляться с задачами поиска.

    Принцип работы детектора можно объяснить с  помощью изменяющего переменного магнитного поля. Использование силы магнитного поля, создаваемого проводкой. В соответствии  с ней меняется световой тон оповещателя.

1.2 Значение электрического поля в работе детектора скрытой проводки.

     Электрическое поле — одна из двух компонент электромагнитного поля, представляющая собой векторное поле, существующее вокруг тел или частиц, обладающих электрическим зарядом, а также возникающее при изменении магнитного поля (например, в электромагнитных волнах). Электрическое поле непосредственно невидимо, но может быть обнаружено благодаря его силовому воздействию на заряженные тела.

Для количественного определения электрического поля вводится силовая характеристика — напряжённость электрического поля — векторная физическая величина, равная отношению силы, с которой поле действует на положительный пробный заряд, помещённый в данную точку пространства, к величине этого заряда. Направление вектора напряженности совпадает в каждой точке пространства с направлением силы, действующей на положительный пробный заряд.  В классической физике, применимой при рассмотрении крупномасштабных (больше размера атома) взаимодействий, электрическое поле рассматривается как одна из составляющих единого электромагнитного поля и проявление электромагнитного взаимодействия. В квантовой электродинамике — это компонент электрослабого взаимодействия.     Основным действием электрического поля является силовое воздействие на неподвижные относительно наблюдателя электрически заряженные тела или частицы. На движущиеся заряды силовое воздействие оказывает и магнитное поле (вторая составляющая силы Лоренца). Из опытов, приводимых в электростатике, известно, что избыточные заряды привнесённые в проводник извне, перемещаются к поверхности проводника и остаются у поверхности проводника. Само перемещение избыточных зарядов к поверхности проводника свидетельствует о наличии электрического поля внутри проводника в период перемещения к поверхности проводника.

 1.3  Виды детекторов  скрытой проводки.

      Если вы сами делали ремонт в помещении, и знаете, где находятся электрические провода, то это существенно упростит процесс работы. Но дело в том, что зачастую проводку делают мастера, которые пытаясь сэкономить, прокладывают провода по самому простому пути — от распределительных коробок не под прямым углом как положено, а по диагонали. И в этом случае не обойтись без специального приспособления, которое позволяет быстро и безошибочно найти скрытые провода — детекторы скрытой проводки.

      Такой детектор можно приобрести в магазинах радиотоваров или на рынках. Они бывают недорогими (бюджетные модели) и дорогостоящими. Дешёвое устройство помогает определить провода под током и различные электрические приборы. Более дорогие аппараты являются многофункциональными и поэтому могут обнаруживать обесточенные провода.

      Для домашнего использования можно купить самый простой детектор или собрать его самостоятельно по схеме. Каждый человек, который разбирается в электросхемах, может самостоятельно сделать недорогое бюджетное устройство.

     На сегодняшний день существует большое количество детекторов различных типов. Некоторые устройства помогают найти не только провода в стене, но и случайный обрыв. В настоящее время существует такое большое количество самых различных марок и моделей приборов поиска скрытой или оборванной проводки, что все тяжело рассмотреть и описать их характеристики, преимущества и недостатки. Поэтому мы рассмотрим только самые популярные детекторы, которые используются в домашнем обиходе.

По принципу своего действия различают такие виды искателей:

• Электростатические. (см. приложение 1)
• Электромагнитные.  (см. приложение 2)
• Металлодетекторы.  ( см. приложение 3)
• Комбинированные.  ( см. приложение 4)

     Электростатические тестеры

Электростатические детекторы помогают обнаруживать электромагнитные поля, которые исходят от проводов под напряжением. Это простые искатели, которые можно сделать по определённой схеме самостоятельно.

    Особенности и характеристики детекторов:

• Так как искатель реагирует на определённые электромагнитные поля, то провода в стене должны находиться под высоким напряжением, чтобы их можно было обнаружить.
• Во время работы с прибором необходимо выбрать определённый уровень чувствительности, так как если он будет слишком низким, то могут появиться проблемы с обнаружением проводов, которые слишком глубоко находятся в стене под штукатуркой. Если уровень будет слишком высоким, то устройство может ошибочно срабатывать.
• Если в помещении стены сырые или в них находится множество различных металлических конструкций, то поиск проводки будет осуществить практически невозможно.

   Электромагнитные устройства

• Такие приборы помогают найти электромагнитное возбуждение, которое исходит от проводки, подключённой к определённой нагрузке. Качество работы и точность таких искателей намного выше, чем предыдущих.
• Также данные приборы имеют одну особенность работы. Для того чтобы определить, где проложена определённая проводка в стене и насколько глубоко, она должна иметь нагрузку не меньше 1 кВт. Например, к электросети можно просто подключить электрочайник или утюг.

      Детекторы (искатели) металла

    Бывают ситуации, когда нельзя подключить напряжение к проводам или нагрузку, то в этом случае применяются детекторы или искатели металла. Устройства работают таким образом: в электромагнитное поле искателя попадают различные металлические элементы, которые вызывают определённые колебания, улавливающиеся детектором. Такие устройства чётко реагируют на любые предметы из металла, которые находятся в стенах, поэтому кроме проводов они будут находить и их.

         Комбинированные устройства

Детекторы данного типа являются многофункциональными, так как способны комбинировать в себе несколько видов устройств, которые находят в стенах проводку. Такие функции существенно расширяют область использования детекторов, и повышают степень их эффективности.

        Самодельные детекторы могут быть:

• Со звуковой индикацией. Во время работы такого устройства при нахождении ним скрытых проводов издаётся характерный звук.
• Со звуковой и световой системой оповещения (индикацией). При нахождении прибором проводки он издаёт не только звуковое оповещение, но и начинает мигать лампочка.
• На полевом транзисторе. Данное устройство легко сделать по определённой схеме. Существует несколько различных вариантов сборки прибора со световым оповещением.
• Сигнализатор поиска без батареек. Устройство работает от электросети, которое также сигнализирует об обнаружении яркой лампочкой, расположенной на корпусе искателя.
• Детектор на микроконтроллере. Такой детектор работает на отзывчивости искателя к электромагнитному полю, которое образуется током, текущим по проводам. При сборке можно использовать в качестве оповещателя светодиод или звуковой пьезоизлучатель.
• Двухэлементный прибор. Детектор имеет в качестве индикатора светодиодную лампу, которая начинает светиться при выявлении проводки.

      Примеры и сравнение популярных моделей

В настоящее время существует такое большое количество самых различных марок и моделей приборов поиска скрытой или оборванной проводки, что все тяжело рассмотреть и описать их характеристики, преимущества и недостатки. Поэтому мы рассмотрим только самые популярные детекторы, которые используются в домашнем обиходе.

                  Недостатки и достоинства

Достоинства электромагнитных детекторов:

• высокая точность сканирования
• простота и надежность устройства.

Недостатки электромагнитных детекторов:

Электромагнитный детектор не может обнаружить не только отключенную, но и слабо нагруженную проводку. Для точного сканирования необходима нагрузка порядка 1 кВт.

                                     Глава II. Практическая часть.

         2.1 Изготовление модели детектора.

       Наиболее интересным и простым для сборки мне показался вариант с электромагнитным принципом работы.

Из уроков физики мы знаем, что электрический ток, протекающий по проводнику, создает вокруг этого проводника электромагнитное поле.

Если говорить простыми и понятными словами, то при подаче тока в проводке создается  электромагнитное поле, способное контактировать с различными веществами.   Малогабаритный универсальный искатель может применяться лицами,чья производственная деятельность связана с электропроводкой и  электромагнитными полями, и послужить основой для создания достаточно простых с точки зрения реализации, и в тоже время дешевых  и надежных приборов для определения скрытой проводки.

    Техническая реализация сборки данного малогабаритного универсального искателя включает в себя:  

• датчик, который служит в качестве антенны, обнаруживающей электромагнитные  поля (спиральная медная проволока из медного провода сечением 2 мм. Антенна будет улавливать слабое электромагнитное поле, создаваемое скрытой проводкой и передавать его на каскад усилителей, выполненных на. Длина антенны определяет чувствительность прибора. Высокая чувствительность достигается путём применения антенны более 10см.).
• индикатор;
• резистор;
• кнопка оповещателя;
• батарея типа «Крона» - 1 штука.
• пластиковая коробка.

           Продемонстрировать  работу  детектора можно  следующим способом,  поднести прибор  к стене, соответствующий световой  сигнал покажет нам наличие электропроводки. Проанализировав работу, я пришёл к выводу, что увеличение длины приёмной антенны, увеличивает чувствительность прибора, а уменьшение уменьшает. Но увеличение чувствительности не всегда положительно сказывается на работе прибора, так как излишняя чувствительность приводит к самовозбуждению  и размытости точки нахождения проводки. Мой прибор  способен не только находить скрытую проводку, но и определять место разрыва в проводке.  

Заключение.

      Наличие в квартире или доме  детектора скрытой проводки позволит значительно повысить безопасность проведения ремонта. И если возможности покупки дорогостоящего искателя нет, его может заменить устройство, изготовленное своими руками. Хотя его эффективность будет ниже, тем не менее, данный прибор будет хорошим помощником при ремонте помещений и электроприборов.

В ходе проекта я убедился на собственном опыте, что создание подобных приборов требует, разумеется, определенных усилий как в плане к физической работы при конструировании устройства, так и умственной – для изучения основ работы подобных механизмов, выбора оптимальной схемы сборки и правильного применения детектора. Однако при наличии желания, даже с ограниченными ресурсными возможностями,  можно изготовить этот прибор самостоятельно.

Рекомендую использованную мной схему сборки всем, кто заинтересован в конструировании электрических приборов, изучении электромагнитных явлений и просто всем, кто хочет помочь себе и своей семье во время домашних ремонтных работ. Не бойтесь и не ленитесь экспериментировать, создавая с учетом соблюдения техники безопасности электроприборы самостоятельно. Это не только позволяет вам сэкономить деньги, но и просто интересно и познавательно.

Литература

1. Блудов М.И. Беседы по физике. – М.: Просвещение, 1984, с.225
2. О. Ф. Кабардин. Справочные материалы по физике. - М.: Просвещение 1985
3. А. К. Кикоин, И.К. Кикоин. Электродинамика. - М.: Наука 1976.
4. Красновский А.А. Преобразование энергии света при фотосинтезе – Саранск, 1987, с.223
5. Рыженков А.П. Физика. Человек. Окружающая среда. – М.: Просвещение, 1999, с.336
6. Энциклопедический словарь юного физика. - М.: Педагогика, 1991г
7. Википедия (http://ru.wikipedia.org/wiki)
8. Научно-популярное шоу «ГАЛИЛЕО» www.galileo-tv.ru
9. www.uvasbu.net/ru/articles/article5.html

        Приложение

                  Приложение .1 Электростатический детектор

                    Приложение . 2 Электромагнитный детектор

                          Приложение . 3 Металлодетектор

         Приложение . 4 Комбинированное устройство