Индикатор тока и напряжения. Индикаторы напряжения и тестеры: виды, характеристики и применение

Виды индикаторов

Отвертка

Самая простая и распространенная это пассивная отвертка индикатор. С ее помощью можно узнать есть или нет напряжение в цепи. Основным достоинством данного вида отвертки является то, что индикатор показывает наличие либо отсутствие напряжения после прикосновения к контакту.

На рукоятке расположен контакт, который необходимо зажимать, когда подносим к проводнику. Результат наличия тока показывает неоновая лампа, встроенная в рукоять.

Электрики редко используют этот вид индикатора напряжения сети из-за низкой функциональности. Такой вид индикаторов больше подходит для домашнего пользования.

Активная отвертка

Более усовершенствованной моделью индикаторов является активная отвертка. Этот вид отверток определяет наличие напряжения в сети, а также ее целостность. В корпусе находится схема работающая от батарейки и светодиод.

Главной особенностью этого индикатора является возможность контактного и бесконтактного применения, и подходит для профессионального использования.

Контролька

Самым популярным пробником среди электриков является индикатор напряжения сделанный своими руками – контролька. Это конструкция в виде лампочки вставленной в патрон и провода, края которого являются щупами.

Контролька удобна тем, что показывает наличие напряжения и нормальная ли мощность сети. Главное достоинство этого индикатора, это возможность проверки трехфазных цепей.

Мультиметр

Еще одним типом индикаторов напряжения является мультиметр. Это универсальное устройство измеряющее силу тока, напряжение, частоту, емкость и т.д. Мультиметр измеряет с точностью до тысячных единиц.

Универсальный пробник

Для профессионального пользования электрики зачастую выбирают универсальный пробник. Этот прибор наиболее многофункциональный чем остальные. Благодаря возможности определять фазы, плюсы и минусы, прозванивать и т.д. Этот индикатор считается одним из основных инструментов электрика.

Бесконтактный индикатор напряжения

Также одним из наиболее безопасным считается бесконтактный индикатор напряжения. Данный вид индикаторов оснащен тремя режимами работы.Это бесконтактное использование при высокой и низкой чувствительности и световое оповещение. Эти три режима изменяются в зависимости от выполняемых задач:

• Световое оповещение – сигнал подается свечением лампочки.Определяет наличие тока только при контакте.
• Бесконтактное оповещение при низкой чувствительности – прибор выявляет наличие тока на небольшом расстоянии.

Бесконтактное оповещение при высокой чувствительности – выявляет наличие тока на большом расстоянии. Этот режим позволяет измерять напряжение в проводах заштукатуренных в стене, а также выявлять их маршрут.

Эта отвертка упрощенный мультиметр. Это отличный прибор имеющий много функций и очень легкий в использовании. С его помощью можно проверить целостность цепи, определить напряжение на расстоянии, а также имеется световая и звуковая индикация.

Для получения большей информации об электрической цепи используют цифровой индикатор напряжения. Этот указатель на дисплее дает более детальную информацию показывая цифровое значение напряжения в сети. С его помощью можно контролировать напряжение, задав максимальные и минимальные показатели. Этот прибор устанавливают для защиты от перепадов напряжения.

Выбирая индикатор важно знать все плюсы и минусы. Рекомендуется с особой осторожностью выполнять работы связанные с электричеством, и проверять наличие электроэнергии в сети только используя индикаторы.

Фото индикатора напряжения

Также рекомендуем посетить:

Индикатор напряжения. Виды и использование. Особенности

Индикатор напряжения является специализированным диагностическим инструментом в виде отвертки, указывающим на наличие в электрической цепи напряжения. С его помощью осуществляется проверка безопасности контакта с элементами электрической цепи в частности фазного провода. При наличии напряжения световой индикатор на приборе загорается.

Существует несколько конфигураций индикаторных отверток, которые отличаются по функциональному набору.

При этом их применение позволяет:

• Определять наличия напряжения в сети.
• Искать фазные провода в пучке, отсеивая нулевые и линии заземления.
• Проверять целостность проводки на предмет обрывов жил под изоляцией.
• Искать места обрыва для частичной замены проводки вставкой нового кабеля.

Отвертка кроме работы как индикатор также может применяться для выкручивания саморезов и различных винтов. Она имеет достаточно хлипкое устройство, поэтому непригодна для серьезных нагрузок, к примеру, выкручивания приржавевшего крепежа. Однако инструмент вполне может использоваться при монтаже новых розеток, выключателей, диммеров, регуляторов температуры для теплого пола и т.д.

Существует несколько разновидностей индикаторных отверток в зависимости от их устройства. Конструкция инструмента влияет на его функциональные возможности, надежность и естественно стоимость.

Наиболее распространенными являются следующие виды отверток тестеров:

• Обычная с неоновой лампой.
• С дисплеем.
• Со светодиодом.

Является самой дешевой и при этом надежной благодаря своей простоте. Такой инструмент оснащается долговечной неоновой лампой, которая загорается при пропуске через отвертку фазы электрической цепи. Прибор реагирует на напряжение в пределах 60-500 В.

Обычная отвертка тестер способна определять только фазный провод и присутствие в нем напряжения. С ее помощью невозможно искать места обрыва в проводке. Чтобы инструмент сработал, нужно прикоснуться его жалом к оголенной части фазного провода или подключенному к нему элементу. При этом нужно прижать пальцем контакт на торце отвертки. Это позволит замкнуть электрическую цепь на теле человека и добиться свечения лампочки. Хотя цепь замыкается на тело, это не вызывает никого дискомфорта и никак не ощущается.

Стоит отметить, что такая отвертка сработает только если человек выступит проводником. Если же замыкать контакт на торце отвертки пальцем и стоять при этом на резиновом коврике или в диэлектрической обуви, то инструмент не сработает. В результате возникнет ложное впечатление, что сеть обесточена. В связи с этим неоновый индикатор напряжения должен использоваться с осторожностью.

Данный инструмент имеет простое устройство:

1. Металлическое контактное жало отвертки.
2. Резистор 0,5-1 мОм.
3. Неоновая лампа.
4. Металлический замыкающий контакт на торце рукоятки.

Абсолютная безопасность проверки напряжения такой отверткой обеспечивается за счет ее изоляции. С оголенной электросетью контактирует лишь часть незащищенного стального жала инструмента. При этом изоляция на ручке предотвращает поражение током человека. Когда при проверке сети прижимается контакт на торце отвертки, то ток протекает на руку человека через резистор, который снижает его до абсолютно безопасной неощутимой величины.

Более удобными и многофункциональными являются отвертки с дисплеем. Их можно приравнять к простенькому мультиметру.

Инструмент выполняет ряд функций, отдельные из которых выходят за рамки обычной индикаторной отвертки:

• Определяет напряжение.
• Ищет фазный провод.
• Замеряет величину напряжения в сети.
• Ищет скрытую электропроводку в штукатурке.
• Способна работать в сетях переменного и постоянного тока.

Данный инструмент выглядит менее всего похожим на отвертку. У него имеется ЖК дисплей. Этот инструмент оснащается собственным источником питания. Без батареек он не работает. По своему устройству отвертка больше напоминает маркер. Ее контактное жало скрывается колпачком. Оно крайне узкое, а сама конструкция достаточно хлипкая, поэтому такую отвертку лучше вообще не использовать для монтажа крепежа, а применять только как индикатор.

Индикатор напряжения с дисплеем имеет 3 режима работы. Переключение между ними осуществляется кнопкой на корпусе.

Отвертка работает в следующих режимах:

1. О – это контактный режим с проводником, подразумевает проверку путем прикладывания жала и придавливания кнопки на торце инструмента.
2. L – бесконтактный режим, который позволяет среагировать на электрическую цепь на расстоянии от нее до пера отвертки в 1-3 см.
3. Н – бесконтактный режим с повышенной чувствительностью, что позволяет определять напряжение в проводке даже скрытой в слое штукатурки.

Данный инструмент позволяет при работе в режиме Н найти скрытую электропроводку в стене при условии, что ток подается на фазный провод. Для этого перо отвертки водится в непосредственной близости к стене и как только оно окажется возле провода, то загорится световой индикатор.

Также такой индикатор напряжения позволяет найти на проводке места обрыва фазной жилы. Для этого перо инструмента ведется вдоль подключенного провода. Его световой индикатор будет гореть, несмотря на отсутствие контакта с жилой, поскольку отвертка выставляется в бесконтактный режим реагирования. При достижении участка провода с обрывом световой индикатор потухнет. Найденное место отмечается, а в дальнейшем срезается и меняется отрезком нового кабеля.

Внешне практически полностью повторяет конструкцию отвертки с неоновой лампой. При этом он является более чувствительным для сетей с напряжением менее 60 В.

Такой индикатор напряжения имеет свой собственный источник питания. Благодаря этому он выполняет много функций:

• Указывает на фазный провод.
• Определяет присутствие напряжения в сети.
• Ищет обрыв проводки.
• Прозванивает проводку не под напряжением.
• Определяет маршрут скрытой в стене проводки.

Фактически это та же отвертка с дисплеем, но не указывающая на количество вольт в сети, поскольку не имеет экрана. Инструмент этого типа существенно крепче дисплейного, поэтому вполне может использоваться для затягивания крепежных элементов в розетках и выключателях.

Схема отвертки со светодиодом позволяет определять фазный провод без замыкания контакта на торце ручки. Достаточно просто прикоснуться к нему пером и индикатор загорится, если провод не обесточен.

Если нужно проверить обесточенный провод на предмет обрыва его жилы, нужно коснуться к одному его краю отверткой, а второй взять рукой. При этом на индикаторе следует придавить пальцем контакт. Если отвертка засветится, то обрыва нет. То есть таким методом можно проверять абсолютно любой провод, не подключая его к фазе.

При использовании светодиодной отвертки для поиска обрыва провода в стене необходимо работать не обесточивая сеть. Для этого инструмент с прижатым контактом водится по маршруту провода, при условии, что тот залегает на глубине не более 1,5 см. В месте где индикатор погаснет и будет точка обрыва. При этом нужно учитывать, что такая отвертка крайне чувствительна, поэтому при узком обрыве провода может не погаснуть, а слегка снизить яркость свечения.

Отвертка тестер должна использоваться исключительно в исправном состоянии, в противном случае при прямом контакте с фазным проводом существует опасность получения поражения электрическим током. Чтобы этого избежать индикатор напряжения нужно осматривать перед каждым использованием. Он может сломаться при хранении, к примеру, если складывается в ящике вместе с молотками и прочим тяжелым инструментом, способным расколоть его корпус.

Проверка отвертки выполняется в 2 этапа:

1. Визуальный контроль целостности.
2. Контрольное касание к фазе.

Для начала индикатор осматривается на предмет сколов изоляции. У большинства инструментов она сделана за счет использования пластиковых деталей, которые при механическом воздействии разлетаются на осколки. Если отвертки имеет сколы и оголенные токопроводящие части, то ее нельзя использовать как индикатор.

Далее нужно убедиться, что индикатор работает. Для этого следует проверить исправную не обесточенную розетку. Отвертка вставляется в отверстие розетка и прижимается к ее контакту. Если в первом индикатор не сработал, то это нулевой провод. Заведя перо отвертки во второе отверстие можно увидеть ее свечение, поскольку там находится фаза. При этом если отвертка не засветиться, то это даст понять, что она не работает.

Если отвертка при внешней исправности и целостности изоляции не срабатывает на фазу, то ее можно попробовать отремонтировать. Так обычное неоновое и светодиодное устройство нужно разобрать, чтобы прочистить контакты. Также у светодиодной и отвертки с дисплеем нужно заменить батарейки. Выполняя замену батареек нужно соблюсти полярность их подключения.

Если неоновый или светодиодный индикатор напряжения имеют небольшие сколы изоляции на стальном стержне пера, то оголенный участок можно замотать изолентой или защитить термоусадкой. После изоляции таким инструментом можно продолжать пользоваться.

Таким же способом можно отремонтировать трещину на рукоятке. Однако, отвертка с повреждением должна в дальнейшем использоваться только как индикатор. Ее нельзя применяться для работы с крепежными элементами, так как от нагрузки та может разломиться на несколько частей.

Похожие темы:

Индикатор напряжения и тока ИЦ412

Индикатор тока и напряжения, 50-500V, 0-100A зеленый MT22-VAM3 MT22-VAM3 ОВЕН

Измерители тока: необходимы для точных измерений!

Электрический тестер измеряет напряжение или ток и подходит как для переменного, так и для постоянного напряжения. В качестве мультиметра он также определяет другие данные измерений, помимо точного уровня напряжения. Автоматическое обнаружение означает, что прибор подходит практически для всех повседневных задач электрических измерений без необходимости переключения.

Преимущества тестеров тока / напряжения testo 755

• Надежное отображение напряжения даже при разряженной батарее
• Измерение сразу без включения или выбора
• Сменные измерительные наконечники

Тестер тока / напряжения testo 755 в сравнении

• • Ток / напряжение testo 755-1
• testo 755-1, тестер тока / напряжения, включая батареи и измерительные наконечники
• Арт. 0590 7551
• Напряжение: от 6 до 600 В
• Ток: от 0,1 до 200 А
• Сопротивление: от 1 Ом до 100 кОм
• Проверка непрерывности:
• Испытание вращающимся магнитным полем: Н / Д
• Однополюсное испытание фазы: НЕТ
• Категория измерений: CAT IV 600 В; CAT III 1000 В

• • Ток / напряжение testo 755-2
• testo 755-2, тестер тока / напряжения, включая батареи и измерительные наконечники
• Арт. 0590 7552
• Напряжение: от 6 до 1000 В
• Ток: от 0,1 до 200 А
• Сопротивление: от 1 Ом до 100 кОм
• Проверка непрерывности:
• Испытание вращающимся магнитным полем: От 100 до 690 В
• Однополюсное испытание фазы: От 100 до 690 В
• Категория измерений: CAT IV 600 В; CAT III 1000 В

Токовый тестер для важных измерений

Измерительные приборы обычно имеют сменные измерительные наконечники.Встроенная подсветка также означает, что неблагоприятные условия освещения не проблема, поскольку свет четко показывает результаты измерений.

Классический электрический тестер позволяет выполнять следующие измерительные задачи:

• проверка электрических систем на определенное напряжение или отсутствие напряжения,
• измерение тока,
• проверка целостности цепи.

Безопасное испытание тока — с подходящими приборами

Для проверки силы тока или напряжения можно использовать различные инструменты.Профессиональный тестер напряжения позволяет не только получить информацию о наличии напряжения, но также определить сопротивление и другие значения измерения.

Выбирая электрический тестер , вы можете выбрать один из следующих продуктов:

С двухполюсным тестером напряжения вы получаете прибор, который обеспечивает особенно точные данные измерений. Два испытательных электрода жестко закреплены на измерительном приборе. Этот блок управления имеет хорошо видимый дисплей, а его эргономичная форма позволяет надежно удерживать его.Чтобы защитить тестер напряжения и пользователя, прибор оснащен множеством последовательных резисторов. Чтобы провести измерение, вы касаетесь двух разных кабелей или других потенциалов тестовыми электродами. Затем вы считываете последние значения напряжения на дисплее.

Измерители тока от Testo — для вашего безопасного использования

Измерители тока Testo характеризуются надежным измерением и отображением напряжения даже при разряженной батарее.Инструменты не нужно специально включать и работать без предварительного выбора. Измерительные приборы имеют соответствующие знаки соответствия безопасности.

При необходимости вы просто замените измерительные наконечники, чтобы затем можно было безопасно продолжить проверку тока. Электрический тестер выполняет автоматическое определение электрических параметров, поэтому отдельный выбор не требуется.

Testo предлагает вам два измерителя тока, которые обеспечивают надежный результат и впечатляют своей универсальностью:

• тестер тока / напряжения testo 755-1 с батареями, измерительными наконечниками и колпачками для измерительных наконечников,
• testo 755-2 с большим диапазоном напряжения до 1000 вольт.

Электрический тестер для точных измерений

По сравнению с другими приборами для измерения напряжения, двухполюсные испытательные приборы впечатляют своей многофункциональностью и точными результатами. Существуют категории измерений для тестеров напряжения, которые предназначены для обеспечения оптимальной защиты персонала. Двухполюсные тестеры напряжения CAT III надежно защищены от перенапряжения и, следовательно, также выдерживают короткое замыкание.

Тестеры напряжения Testo очень удобны и безопасны в эксплуатации благодаря своему удобному размеру и весу 320 граммов.Они подходят для рабочей температуры от -10 до +50 градусов Цельсия и имеют класс защиты IP64.

Следующие технические данные относятся к обоим токовым тестерам Testo:

• диапазон измерения от 6 до 600 В или от 6 до 1000 В, в зависимости от прибора,
• разрешение составляет 0,1 В,
• точность измерения Переменный и постоянный ток составляет ± 1,5% от измеренного значения + 3 цифры.

Испытательные токи: что нужно иметь в виду

Испытательные токи: что нужно помнить Вы всегда управляете тестерами напряжения двумя руками, что означает, что вы избегаете случайного прикосновения к испытательным электродам, которые находятся под напряжением.Кроме того, испытательные приборы соответствуют строгим требованиям безопасности и имеют печати CSA и CE.

Перед проверкой напряжения стоит провести функциональную проверку. Для этого вы держите инструмент на уже известном источнике тока и проверяете правильность отображения. Следующее поможет вам как в этом процессе, так и в тестировании фактического тока:

• светодиодная подсветка точки измерения, цифровой дисплей
• .

Испытание электрических цепей на мощность

Первым шагом практически в любом электрическом проекте является проверка наличия питания, чтобы убедиться, что цепь или устройство безопасны для работы.Вы можете сделать это с помощью различных недорогих тестеров или даже мультиметра.

Тестеры и как они работают

Стандартные тестеры цепей зондового типа, такие как неоновые тестеры цепей, вольтметры и мультиметры, имеют два провода с зондами для проверки проводки цепей или электрических устройств. Когда вы вставляете провода в розетку или касаетесь ими винтовых клемм переключателя, световой индикатор или индикатор покажут, есть ли в устройстве напряжение. Еще более простой (и решительно более безопасный) тип тестера — это бесконтактный тестер напряжения, который даже не нужно вставлять в розетку или прикасаться к соединениям оголенных проводов; простое поднесение датчика к проводу или устройству, по которому подается питание, приведет к включению прибора или появлению звукового сигнала, указывающего на наличие питания.

Существуют также тестеры розеток с тремя небольшими неоновыми лампочками разного цвета. Эти тестеры просто подключаются к розетке и могут проверить наличие обрыва нейтрали, отсутствия заземления, неправильного подключения проводов или отсутствия питания. Определенный образец света указывает на каждое состояние, а диаграмма в верхней части тестера расскажет вам, как интерпретировать образец света.

В то время как простые тестеры напряжения могут проверять только наличие напряжения, мультиметры имеют несколько функций тестирования и могут измерять напряжение, сопротивление (сопротивление) и силу тока (электрический ток), указывая величины на цифровом индикаторе или аналоговом циферблате.Проверка включения питания — лишь одна из функций мультиметра.

Предупреждение

Никогда не прикасайтесь к неизолированным концам щупа тестера во время теста, потому что через них может протекать электричество, и это может вызвать опасный удар. Кроме того, никогда не позволяйте зондам касаться друг друга во время теста.

Убедитесь, что ваш тестер работает

Всегда проверяйте, правильно ли работает тестер, прежде чем использовать его для проверки напряжения. Самый простой способ — подключиться к розетке в цепи, которая, как вы знаете, находится под напряжением (в ней есть питание).Вставьте провода тестера или датчик в выходные отверстия. Если тестер загорелся, значит все работает нормально. Если он не загорается, тестер неисправен или ему нужны новые батарейки.

Как проверить розетки на мощность

Типичная розетка имеет три отверстия на лицевой стороне. Более короткий прямой разъем является «горячим» проводом и подключается к активному горячему проводу в розетке. Более длинный прямой разъем является «нейтральным» проводом и подключается к нейтральному проводу цепи в электрической коробке.Прорезь, которая выглядит как небольшое D-образное отверстие, является прорезью заземления, и она подключается к заземляющему проводу схемы.

Чтобы проверить розетку на наличие питания, отключите питание цепи с помощью автоматического выключателя. Вставьте два щупа тестера в два прямых вертикальных паза на розетке. Если питание включено, тестер загорится. Поскольку существует вероятность того, что розетка имеет «раздельную проводку» — верхняя и нижняя половины розетки питаются от разных цепей — всегда проверяйте обе половины на наличие питания, прежде чем снимать розетку для работы с ней.

Вы также можете проверить, правильно ли подключена система заземления к розетке. Чтобы проверить землю, убедитесь, что в цепи включено питание. Вставьте один щуп тестера в горячий (короткий, прямой) слот, а другой — в заземляющий (D-образный) слот. Если цепь исправна и у вас хорошее заземление, тестер загорится.

Тестирование настенных переключателей

Чтобы проверить переключатель на наличие питания, отключите питание цепи с помощью автоматического выключателя.Снимите крышку переключателя и переведите тумблер переключателя так, чтобы переключатель был включен. Осторожно прикоснитесь одним щупом тестера к одному из винтов на стороне переключателя. Прикоснитесь другим щупом к оголенному медному заземляющему проводу или к винту заземления на переключателе (вы также можете прикоснуться этим щупом к электрической коробке, если она металлическая, но этот тест работает только в том случае, если металлическая коробка правильно заземлена; пластиковые коробки — нет. заземлен). Затем прикоснитесь одним щупом к другой винтовой клемме переключателя, а другим щупом — к заземляющему проводу или винту.Переведите тумблер переключателя в положение , выключите и повторите те же тесты. Если тестер не загорается ни в одном из тестов, коммутатор не получает питание.

Испытательные светильники для питания

При проверке электропроводки осветительной арматуры отключите питание цепи с помощью автоматического выключателя, затем ослабьте монтажные ремни, крепящие светильник к потолочной коробке, и слегка потяните осветительную арматуру от потолочной коробки для проверки. Всегда проверяйте дважды — настенный выключатель на и выключатель на , потому что светильник может получать питание в любом положении.

Чтобы проверить питание с помощью бесконтактного тестера напряжения, прикоснитесь кончиком датчика тестера к каждому из проводов цепи. Если тестер загорается при прикосновении к любому из проводов, цепь все еще находится под напряжением.

Чтобы проверить прибор на наличие питания с помощью тестера зондового типа, вам потребуется доступ к винтовым клеммам прибора или, если прибор имеет проводные выводы, к концам выводов проводов. Коснитесь одним щупом тестера горячей (черный или красный провод) винтовой клеммы, а другим щупом — нейтральной клеммы (белый провод).Если тестер загорелся, прибор все еще находится под напряжением.

Если в приборе есть провода, подключенные к электрической проводке с помощью соединителей (проволочных гаек), вставьте один датчик в разъем для черного (или красного) провода, а другой датчик — в разъем для белого провода. Если тестер не загорается, подтвердите тест, аккуратно раскручивая каждый соединитель проводов — не касаясь оголенных металлических концов проводов и не позволяя соприкасаться разноцветным проводам, — затем касаясь каждого датчика непосредственно к группе черных (или красных) белые провода.

Индикаторы напряжения

Генетические индикаторы напряжения | BMC Biology

Подобно тому, как Лейбниц входит в свою мельницу разума, представьте, что он наблюдает в реальном времени за работой нервной системы, с нейронами, получающими возбуждающий и тормозной постсинаптические потенциалы (EPSP и IPSP соответственно), интегрируя их в общую электрическую систему. ответ и генерирование потенциалов действия (AP), которые передаются другим нейронам.Такой эксперимент в сновидениях, являющийся своего рода «святым Граалем» нейробиологии, можно было провести с помощью визуализации мембранного потенциала. Аромат этого уже можно оценить по визуализации кальция [1,2,3], где, используя либо органические, либо генетически закодированные индикаторы кальция, можно отслеживать активность популяций нейронов у бодрствующих животных, хотя и с медленным разрешением по времени и без способность наблюдать отдельные спайки во время высокочастотных последовательностей спайков или измерять синаптические потенциалы [4,5,6].

Визуализация напряжения нейронов затруднена по многим причинам. Хотя мембранный потенциал весьма значителен по амплитуде (до десятых долей вольта), он существует в ограниченном пространстве, тонкой плазматической мембране и связанной с ней дебаевской длине, толщиной всего несколько нанометров. Из-за этого, чтобы измерить электрическое поле, датчики должны быть нацелены с нанометровой точностью, с небольшой вероятностью ошибки. Более того, датчики должны быть специально нацелены на плазматическую мембрану, поскольку подавляющее большинство клеточных мембран являются внутриклеточными, которые, будучи помечены датчиками напряжения, вносят только фоновый вклад в сигнал.Помимо этой задачи нацеливания, абсолютная тонкость мембраны означает, что там можно разместить только несколько сенсорных молекул, поэтому об изменениях напряжения можно сообщить только с использованием очень небольшого количества фотонов, требующих эффективных хромофоров, сильных источников света и временного или пространственного усреднения. Тем не менее, сигналы напряжения мембраны являются миллисекундными, а нейроны имеют богатую дендритную или аксональную морфологию, где сигналы напряжения необходимо измерять, что затрудняет пространственное или временное усреднение. Еще больше усложняет ситуацию то, что даже если нацеливание было эффективным и метило все клетки и процессы, клубок нейропиля млекопитающих остается оптически неразрешимым для традиционной микроскопии.Кроме того, мембранные потенциалы градуированы по амплитуде, поэтому измерения должны иметь значительный динамический диапазон с, в идеале, линейными передаточными функциями в физиологическом диапазоне от — 100 до 100 мВ. Последняя трудность возникает, поскольку плазматическая мембрана — это не просто еще один клеточный компартмент, а именно тот, который защищает нейрон извне и целостность которого имеет первостепенное значение. Это делает его чрезвычайно чувствительным к любым возмущениям, от добавления дополнительных молекул или зарядов, которые могут повлиять на его биохимические или электрические свойства, до фотоповреждений от образования свободных радикалов кислорода из-за фотовозбуждения индикаторов напряжения или эндогенных хромофоров.

Этот запретительный набор трудностей не остановил исследователей от работы с изображениями напряжения [7,8,9], что привело к появлению множества различных методологических подходов, демонстрирующих большую изобретательность [10]. В самом деле, в методах оптического измерения мембранного потенциала использовались самые разные стратегии, такие как (i) повторное разделение, при котором хромофоры перемещаются в мембрану и выходят из нее с изменениями напряжения; (ii) переориентация, при которой электрическое поле изменяет относительное выравнивание хромофора относительно мембраны; (iii) электрохромизм, когда мембранный потенциал модулирует основное и возбужденное состояния хромофора, изменяя длину волны возбуждения или излучения; (iv) резонансный перенос энергии Ферстера (FRET), когда вызванные напряжением конформационные или спектральные изменения изменяют эффективность передачи энергии хромофоров; (v) тушение, когда мембранный потенциал влияет на молекулярные взаимодействия, снижающие интенсивность флуоресценции; (vi) индуцированная напряжением димеризация / агрегация хромофоров, изменяющая их спектры; (vii) электрооптическая модуляция генерации второй гармоники (ГВГ) хромофоров; (viii) плазмонный эффект наночастиц по усилению сигналов от соседних хромофоров; и (ix) отображение показателя преломления или других внутренних оптических изменений в клетке из-за ее электрической активности.

Используя некоторые из этих механизмов, за последние четыре десятилетия исследователи синтезировали органические потенциалочувствительные красители для измерения мембранного потенциала in vitro и in vivo [7,8,9, 11,12,13,14]. Эти красители были особенно эффективны в препаратах беспозвоночных с большими и прочными нейронами и с небольшим нейропилем [15,16,17], а также в некоторых препаратах млекопитающих, либо in vitro [18, 19], либо путем инъекции красителей в отдельные клетки [ 20, 21], или использовать их для измерения объема ткани in vitro [22, 23] или in vivo, но без разрешения отдельных клеток [8].Несмотря на эту новаторскую работу, вольтажная визуализация препаратов млекопитающих in vivo с разрешением отдельных клеток остается проблемой, а визуализация активности нейронных цепей in vivo вместо этого обычно выполняется с помощью кальциевых индикаторов в сочетании с двухфотонным возбуждением для оптического проникновения и секционирование [4, 24, 25].

Недавняя разработка генетически кодируемых индикаторов напряжения (GEVI) представляет собой новую стратегию, которая с помощью белковой инженерии может преодолеть некоторые ограничения органических красителей, чувствительных к напряжению (рис.1). Основываясь на успешной разработке генетически кодируемых индикаторов кальция [26], открытие чувствительного к напряжению домена (VSD) из фосфатазы [27, 28] позволило создать семейство GEVI, связав его с флуоресцентными белками в различных конфигурациях ( Рис.1, слева). Кроме того, было разработано второе семейство GEVI на основе микробных родопсинов, которые демонстрируют слабую, но чувствительную к напряжению флуоресценцию [29]. Наконец, третья категория генетических датчиков напряжения использует гибридный подход с взаимодействием органических и белковых компонентов [30], используя совместные преимущества химического и генетического дизайна.В следующих разделах мы даем краткий обзор этих трех семейств генетических индикаторов напряжения и приводим сравнение их эффективности в таблице 1. Учитывая, насколько быстро эта область развивается, наш обзор является лишь моментальным снимком во времени, и мы поощряем читателя. чтобы быть в курсе новых показателей напряжения по мере их публикации.

Исторический обзор генетических индикаторов напряжения. Датчики делятся на три различных семейства на основе доменов измерения напряжения (VSD; слева, ), микробных родопсинов (, средний ) или хемогенетических зондов ( справа, ) и расположены в хронологическом порядке в соответствии с годом первого отчета.Цвет рамки относится к длине волны активации, указанной в документе или полученной из спектра флуоресцентного белка. Черные звезды обозначают зарегистрированные двухфотонные измерения. Обратите внимание, что HAPI-Nile Red и Voltron также основаны на родопсине. См. Текст для ссылок

GEVI на основе чувствительных к напряжению доменов

Индикаторы напряжения на основе VSD состоят из VSD и флуоресцентного белка (рис.2а). Первый индикатор напряжения на основе VSD, FlaSh, использовал VSD из потенциалзависимого калиевого канала [31], но имел ограниченное применение в препаратах для млекопитающих. Совсем недавно VSD фосфатазы из Ciona Кишечник [27] систематически использовался для создания GEVI с улучшенным переносом через мембрану и повышенной производительностью [32, 33]. Скрининг флуоресцентных белков, слитых с этим VSD, привел к созданию ArcLight, состоящему из VSD и мутантного суперэклиптического pHluorin [34]. Хотя ArcLight обладает хорошей чувствительностью к напряжению, его медленная кинетика флуоресценции приводит к низкой амплитуде сигнала и ограниченному временному разрешению для обнаружения пиков.Для ускорения кинетики в VSD Ciona были внесены мутации, в результате чего были получены улучшенные варианты ArcLight [35,36,37]. В качестве альтернативы VSD Ciona , VSD другой потенциалочувствительной фосфатазы из Gallus gallus был использован для вставки GFP суперпапки с круговой перестановкой во внеклеточную петлю VSD между третьей и четвертой трансмембранными спиралями, чтобы получить более быстрое индикаторы напряжения, получившие название ускоренного датчика потенциалов действия (ASAP) [38,39,40,41].В последнее время были предприняты попытки изменить полярность оптических сигналов; в отличие от некоторых из более ранних индикаторов, эти новые индикаторы напряжения (Marina, FlicR1 и FlicR2) увеличивают яркость, когда мембрана деполяризована, и демонстрируют более низкую флуоресценцию при потенциалах покоя мембраны (рис. 2b, c) [42, 43]. Кроме того, недавно были разработаны GEVI на основе VSD (рис. 2b) [42, 44, 45].

Последние GEVI на основе VSD. a Схематический чертеж двух конфигураций GEVI на основе VSD. Слева : слияние VSD с внутриклеточным флуоресцентным белком (FP). Справа : вставка ДМЖП с внеклеточной циркулярной перестановкой FP. b Слева : Экспрессия FlicR1, индикатора с красным смещением и обратной полярностью, в диссоциированном нейроне гиппокампа. Правый : оптический ( красный ) и электрический ( черный ) отклики на потенциалы действия с частотой 5 Гц, записанные с помощью однофотонной визуализации. Изменено с разрешения [43]. c Слева : Экспрессия Марины, зеленого индикатора с обратной полярностью в культивируемых нейронах гиппокампа. Справа : спонтанная импульсная активность в корковом нейроне из острого среза головного мозга, зарегистрированная с помощью однофотонной визуализации. Изменено из [44] с разрешения

VSD успешно использовались для измерений как одиночных нейронов, так и нейронных цепей, что позволяет регистрировать динамику мембранного потенциала в небольших нейронных компартментах, труднодоступных с помощью обычных электрофизиологических методов. Например, измерения мембранного потенциала в дендритных шипах in vitro были выполнены с помощью ArcLight, сочетая однофотонную визуализацию напряжения с двухфотонным снятием каркаса глутамата [46].Кроме того, потенциалы действия в дендритах, распространяющиеся в обратном направлении, регистрировались с помощью ASAP2s с двухфотонной микроскопией [40]. GEVI на основе VSD также использовались in vivo. С помощью одно- или двухфотонной визуализации напряжения в широком поле можно отобразить сенсорно-вызванные или спонтанные потенциалы с больших территорий, хотя и без разрешения отдельных клеток [47,48,49]. Мониторинг подпороговой динамики мембранного потенциала и потенциалов действия с клеточным разрешением был достигнут in vivo с использованием VSD на основе GEVI у Drosophila [39, 50].Но визуализация напряжения с разрешением отдельных клеток in vivo была сложной задачей для препаратов млекопитающих из-за рассеяния света и плохого отношения сигнал / шум (SNR). Недавно и ArcLight-MT, и недавно разработанный ASAP3 были использованы для регистрации подпороговых потенциалов и потенциалов спонтанного действия у бодрствующих или анестезированных мышей in vivo при двухфотонном возбуждении с разрешением одной клетки [49]. Кроме того, визуализация вольтамперометра и визуализация кальция также недавно были объединены у плодовых мух in vivo [39].

Хотя производительность GEVI на основе VSD улучшилась, создание изображений напряжения с их помощью все еще остается сложной задачей. Необходимы дальнейшие успехи, особенно в области визуализации in vivo. В частности, были бы желательны лучшие характеристики при двухфотонном возбуждении и разработка индикаторов с красным смещением для многоцветной визуализации и комбинации с оптогенетикой. Также представляется важным разработать более яркие GEVI на основе VSD, чтобы получить более высокие отношения сигнал / шум, сравнимые с визуализацией кальция. Наконец, как и в случае с другими индикаторами напряжения, быстрое фотообесцвечивание GEVI на основе VSD может помешать долгосрочному мониторингу динамики мембранного потенциала.Чтобы преодолеть фотообесцвечивание, улучшение GEVI типа Marina и FlicR кажется особенно многообещающим, поскольку они показывают низкую флуоресценцию в состоянии покоя и становятся ярче при деполяризации мембранного потенциала.

GEVI на основе родопсина

GEVI на основе микробных родопсинов делятся на два различных класса. Один использует родопсин и как датчик напряжения и как флуоресцентный репортер, в то время как другой использует чувствительный к напряжению родопсин, связанный с флуоресцентной меткой (рис. 3a). Первым микробным датчиком напряжения на основе родопсина был PROPS (оптический датчик протонов протеородопсина) [51].Авторы обнаружили, что в протеородопсине, поглощающем зеленый цвет, состояние протонирования основания Шиффа сетчатки (RSB), которое ковалентно прикрепляет хромофор к апопротеину, в значительной степени определяет цвет и флуоресценцию родопсина. Они пришли к выводу, что изменение мембранного напряжения должно влиять на локальный электрохимический потенциал вокруг RSB и тем самым изменять флуоресценцию белка [51]. Посредством мутагенеза естественная светоактивированная ионная транспортная активность микробного родопсина была отменена, и RSB pk _a был сдвинут, чтобы воспринимать мембранные потенциалы в физиологическом диапазоне.Использование PROPS было ограничено Escherichia coli , но, используя аналогичный механизм восприятия, Archaerhodopsin 3 haloarchaea Halorubrum sodomense , известный как Arch, был впоследствии разработан для визуализации напряжения нейронов млекопитающих [29]. В последние годы усовершенствования сенсоров на основе родопсина в основном связаны с мутациями в Arch [52, 53], что дает улучшенные индикаторы, такие как QuasAr 1-3 [54, 55], NovArch [56] и, недавно, Archon 1 и 2. [57] (рис. 1). И QuasAr3, и Archon1 использовались для успешной регистрации поездов потенциала действия in vitro с хорошим SNR [55, 57] (Таблица 1) и использовались in vivo, хотя и с однофотонным возбуждением [55, 57].

Недавние ГЭВИ на основе родопсина. a Представление двух типов GEVI на основе родопсина с GEVI типа PROPS ( слева, ) и GEVI на основе eFRET ( справа ). b Слева : конфокальные изображения экспрессии QuasAr3 в срезах мозга; стержень 50 мкм. Средний : записи патч-зажим ( черный ) с соответствующими следами флуоресценции ( красный ) в острых срезах головного мозга. Справа : наложение электрического и оптического сигнала для одной точки доступа.Изменено с разрешения [55]. c Слева : экспрессия Archon1 в острых срезах головного мозга; стержень 25 мкм. Середина : флуоресценция Archon1 ( розовый ; одно испытание) и соответствующие электрические следы ( черный ) в культивируемых клетках с наложением обоих сигналов для AP, указанных стрелкой. Справа : Изменения флуоресценции (единичное испытание) Archon 1 после изменения напряжения, подобного потенциалу действия ( черный ) 200 Гц в нейроне с ограниченным напряжением в культуре.Изменено с разрешения [57]. d Слева : конфокальное изображение экспрессии VARNAM в пирамидных нейронах в фиксированных постнатальных срезах головного мозга. Средний : Параллельные оптические ( красный ) и электрические записи ( черный ), вызванные подачей тока 10 Гц ( слева, ) и 50 Гц ( справа, ) с наложением обоих сигналов для указанной точки доступа. Правый : Изменения мембранного потенциала, вызванные активацией канала родопсина Cheriff ( синий ), отслеживаются электрически ( черный ) и оптически ( красный ).Изменено с разрешения [44]

Комбинация сенсора и репортера в одном маленьком белке в микробных родопсинах кажется элегантной и обеспечивает время отклика в субмиллисекундном диапазоне [29, 51, 54, 58] и, кроме того, большую чувствительность ( как ΔF / F на 100 мВ) от 30 до 90% [53,54,55,56,57] делают их очень многообещающими. Тем не менее, как индикаторы напряжения, микробные родопсины страдают недостатками, которые не смогли преодолеть даже самые последние варианты. Поскольку белки оптимизированы для переноса ионов, а не флуоресценции, их квантовый выход обычно на порядки ниже, чем у флуоресцентных белков, таких как GFP [29], что создает низкую яркость и требует высокой интенсивности освещения в диапазоне от нескольких десятков до сотен Вт / см. ² , даже для последних вариантов [55, 57].Для повышения яркости микробные родопсины были объединены с флуоресцентными белками, в результате чего получилась вторая подгруппа сенсоров на основе родопсина: электрохромные FRET (eFRET) GEVI (рис. 3a), где родопсин по существу служит VSD. Здесь флуоресцентный белок слит на С-конце с седьмой трансмембранной спиралью, обеспечивая чувствительное к напряжению безызлучательное тушение флуорофора с помощью родопсина, механизм, уже исследованный ранее с органическими красителями [59]. Первоначальные подходы объединили макродопсин, световой протонный насос из L.maculans (пик поглощения 550 нм) до mCitrine или mOrange2 [60]. Хотя MacQ-mCitrine и mOrange2 немного медленнее, чем сенсоры чистого родопсина, они все же генерируют полный амплитудный ответ в течение 5 мс и достоверно сообщают о потенциалах действия в культивируемых нейронах с 5-7% ΔF / F на спайк [60]. Следуя тому же подходу, QuasAr2 был слит с несколькими флуоресцентными белками (eGFP, Citrine, mOrange2, mRuby2), что дало сенсоры со сходной кинетикой и чувствительностью [61]. Используя более быстрый родопсин Acetabularia (Ace) в качестве тушителя mNeonGreen, можно значительно ускорить время отклика без потери чувствительности [62].Последним дополнением к GEVI eFRET является недавно опубликованный VARNAM, который также использует Ace, связанный с флуоресцентным белком mRuby3. VARNAM требует низкой интенсивности света (1,5 Вт / см2), сохраняет быструю кинетику Ace-mNeonGreen и демонстрирует высокую фотостабильность [44], в то время как его активация с красным смещением делает его легко комбинируемым с оптогенетическими приводами, активируемыми синим светом. Однако даже VARNAM не смог преодолеть недостаток GEVI на основе родопсина: слабые характеристики при двухфотонном освещении [44].

Хемогенетические индикаторы

Хотя GEVI имеют то преимущество, что они могут быть генетически нацелены на плазматические мембраны и клеточные популяции, они могут иметь недостатки из-за низкой яркости, плохой фотостабильности и медленной кинетики. Но, как уже упоминалось, оптические измерения потенциала клеточной мембраны выполнялись на протяжении десятилетий с небольшими органическими синтетическими молекулами [12, 13, 15]. Эти красители чувствительны к напряжению, часто из-за электрохромизма, и могут иметь большие частичные изменения флуоресценции и отличные кинетические характеристики и фотофизические свойства [8, 11, 63].В то же время эти маленькие липофильные молекулы вызывают неспецифическое окрашивание ткани, серьезно нарушая SNR и разграничение клеток. Чтобы обойти эти проблемы, появилась гибридная стратегия, использующая вместе химические и генетические индикаторы: сочетание оптических свойств низкомолекулярных флуорофоров с генетическим нацеливанием (рис. 1) [30, 64, 65, 66]. Термин «хемогенетика», обычно используемый для небольшой молекулы, которая активирует генно-инженерные белки, был применен к этим гибридным индикаторам напряжения [67].Мы рассматриваем три общих класса индикаторов хемогенетики в соответствии с молекулярным механизмом сенсорного домена и флуоресцентного репортера.

Хемогенетические датчики на основе FRET

В одном из первых хемогенетических датчиков, названном гибридным датчиком напряжения (hVOS), использовалась экзогенно добавленная липофильная молекула, которая в зависимости от напряжения подавляла флуоресцентные белки, рекрутированные на мембрану. hVOS использовала двухкомпонентную стратегию на основе FRET, изначально разработанную без генетических компонентов [68], но адаптированную для генетического нацеливания (рис.4а) [69,70,71,72,73]. Первый компонент состоит из флуоресцентного белка с присоединенными фарнезилированными и пальмитоилированными мотивами, которые прикрепляют его к плазматической мембране [70, 72]. Второй компонент — нефлуоресцентное синтетическое соединение дипикриламин (DPA), которое служит в качестве чувствительного к напряжению акцептора FRET (тушителя). Поскольку DPA является липофильным, но отрицательно заряженным, он распределяется в мембране в зависимости от напряжения, перемещаясь во внутренний слой во время деполяризации, что гасит флуоресценцию белка.Но поскольку DPA увеличивает емкость мембраны, следует использовать низкую концентрацию, чтобы не нарушать естественные физиологические реакции [73]. Недавнее использование этого сенсора показывает большую универсальность для представления активности нервной популяции с использованием генетического нацеливания на клетку у трансгенных мышей (рис. 4b).

Хемогенетические индикаторы напряжения. a Схематическое изображение hVOS, состоящего из флуоресцентного белка, прикрепленного к плазматической мембране, в сочетании с нефлуоресцентным синтетическим соединением дипикриламином (DPA), которое служит в качестве чувствительного к напряжению акцептора FRET. b Сотовая визуализация напряжения с разрешением hVOS. Срезы гиппокампа мышей hVOS :: Fos, экспрессирующие зонд hVOS в гранулярных клетках Cre-Fos-зависимым образом. Слева : флуоресценция в срезах мозга после скрещивания Ai35-hVOS с мышами Cre-Fos, демонстрирующая нейроны, экспрессирующие hVOS, в слое гранулярных клеток гиппокампа. Справа : Ответ четырех нейронов в срезе гиппокампа от мыши hVOS :: Fos на электрическую стимуляцию. c Схематическое изображение VoltageSpy, состоящего из экспрессии SpyCatcher на клеточной поверхности и последующего внеклеточного взаимодействия с красителем VF. d Визуализация субклеточного напряжения с помощью VoltageSpy. Культивированные нейроны гиппокампа, коэкспрессирующие SpyCatcher и ядерный mCherry и меченные с помощью VoltageSpy, были захвачены при 500 Гц под широкопольным флуоресцентным микроскопом. Слева : VoltageSpy показано зеленым и окрашивание ядер красным . Средний : большее увеличение выбранных дендритных областей. Шкала 20 мкм. Справа : отображение напряжения в дендритах, показывающее вызванные потенциалы действия в выбранных областях интереса, закодированные цветами, указанными на панели.Изображения и следы изменены с разрешения [69] ( b ) и [82] ( d )

Второй тип хемогенетических сенсоров на основе FRET использует микробные родопсины в качестве сенсоров [61, 62]. Как уже упоминалось, колебания мембранного напряжения вызывают изменение абсорбции родопсинов, которое можно считывать с помощью сайт-специфически лигированного органического флуорофора. Электрохромный FRET родопсина с помощью лигирования флуорофора (FlareFRET) действует как флуорофор, селективно присоединенный к неприродной аминокислоте, кодируемой внутри родопсина [74].Этот датчик обладает широкой универсальностью, позволяя добавлять цветовую палитру и достигать 35,9% ΔF / F на 100 мВ и отклик в миллисекундах.

Наконец, недавняя разработка новых родаминовых красителей с высокой фотостабильностью и яркостью, таких как серия Janelia Fluor (JF), привела к разработке Voltron [42]. JFs совместимы с белковыми метками и пересекают гематоэнцефалический барьер в экспериментах на млекопитающих in vivo. Voltron сочетает в себе чувствительный к напряжению микробный родопсин с самомеченным белковым доменом, который ковалентно связывает синтетический флуорофор JF [75, 76].Зависимые от напряжения изменения в спектре поглощения родопсина обратимо модулируют степень тушения флуоресценции красителя посредством FRET. С помощью Voltron можно измерять импульсные нейронные импульсы и подпороговые напряжения в личиночных рыбках данио, плодовых мушках и мозге мышей [42].

Хемогенетические сенсоры на основе ферментов

Эта конструкция основана на генетически закодированном ферменте на поверхности клетки, который активирует предшественник органического индикатора напряжения. Например, водорастворимый краситель-предшественник гидролизуется щелочной фосфатазой, которая отщепляет полярную группу, усиливая ее липофильный характер [30].Это значительно улучшает нацеливание и накопление модифицированного электрохромного красителя в мембране клетки, экспрессирующей фосфатазу. Хромофор аминостирилпиридиния (ASP) является примером предшественника чувствительного к напряжению красителя с фосфатной группой, присоединенной к его головной группе [30, 65]. Первое поколение красителей на основе ASP приводило к окрашиванию внутренних органелл за секунды. Используя ту же стратегию, второе поколение сенсоров с использованием ANNINE-6, одного из наиболее чувствительных к напряжению красителей, показало изменение интенсивности ΔF / F на 50% на 100 мВ и могло быть использовано для нацеливания in vivo [66].Одним из основных преимуществ этих методов является то, что мембраны можно маркировать большим количеством молекул.

Новое поколение сенсоров на основе ферментов (VF-EX) представляет собой хемогенетический зонд, в котором генетически кодируемая эстераза выводит из клетки краситель VF в определенных нейронах [77]. Затем VF использует фотоиндуцированный перенос электронов (PeT) в качестве триггера интенсивности флуоресценции, зависящего от мембранного потенциала [78,79,80]. VF обладает скоростью, яркостью и чувствительностью, чтобы сообщать о потенциалах действия в нейронах в единичных испытаниях.Кроме того, VF химически модифицирован, чтобы он был минимально флуоресцентным в качестве предшественника и активируется при ферментативной активности. Нацеленная эстераза печени свиньи (PLE) на мембране расщепляет VF на поверхности клетки [81]. Используя этот подход, можно измерить потенциалы действия в культивируемых нейронах [77]. Кроме того, по сравнению с некоторыми GEVI [70], VF-EX показывает улучшенное соотношение сигнал / шум и изменение флуоресценции, маркируя дендриты и дендритные шипы [77].

Хемогенетические датчики с привязкой к метке

Последняя категория хемогенетических зондов улавливает химические флуорофоры в плазматической мембране с помощью белкового каркаса.В системе VoltageSpy используется сконструированная молекула клеточной адгезии, взаимодействующая с красителем VF, содержащим саркозин (рис. 4a). Это взаимодействие стало возможным благодаря линкеру полиэтиленгликоля (ПЭГ) между небольшим пептидом из 13 остатков и красителем VF [82]. Локализация VoltageSpy определяется экспрессией белка SpyCatcher на клеточной поверхности. Об улучшении обнаружения напряжения по сравнению с обычно используемыми генетическими индикаторами напряжения в культуральных клетках сообщалось для VoltageSpy [82].Используя этот датчик, можно измерять напряжения в терминалах аксонов, дендритах и ​​шипах (рис. 4d). Наконец, гибридный сенсор, прикрепленный к белковой метке, HAPI-Nile, основанный на индикаторе напряжения Nile Red, демонстрирует флуоресцентные изменения в физиологическом диапазоне мембранного потенциала [83]. С помощью этого зонда можно обнаруживать запускаемые потенциалы действия и над / подпороговую активность в культивируемых нейронах.

Селективная локализация синтетического индикатора напряжения в интересующих клетках с использованием генетически закодированных белковых тегов кажется многообещающей.Некоторые проблемы, связанные с этими гибридными хемогенетическими стратегиями, связаны с их потенциальной токсичностью и избирательным применением экзогенного липофильного соединения к нейрональным мембранам в интактной ткани для использования in vivo.

Создайте свой собственный бесконтактный детектор напряжения

Описание: Бесконтактный детектор напряжения
Уровень квалификации: Начинающий
Время сборки: 1 час или меньше

Электричество может вызвать серьезные травмы или даже смерть, поэтому безопасность должна быть на первом месте при работе с электричеством или электрическими устройствами.Во избежание травм перед началом работ с электрической коробкой, например, с распределительным щитом сети переменного тока или источником питания, вы должны сначала убедиться в отсутствии напряжения переменного тока. Если вы не можете полностью изолировать свое устройство от проводов питания, как вы можете быть уверены, что в нем не осталось напряжения? Введите бесконтактный детектор переменного напряжения.

На рынке доступно несколько опций, и они различаются по цене, но по-настоящему DIY, с помощью этого набора вы можете быстро и легко создать свой собственный бесконтактный детектор напряжения переменного тока менее чем за час.

Необходимые инструменты:
Паяльник
Припой
Сверла и сверла (для проделывания отверстий в коробке)
Медный провод
Резаки (для медной проволоки)
Клейкая лента
Схема соединений

Приобрести бесконтактный детектор напряжения Набор.

В комплекте:

Как работает бесконтактный датчик напряжения переменного тока?

В этом бесконтактном датчике напряжения переменного тока используются транзисторы типа NPN для определения напряжения. Транзистор имеет три вывода — коллектор, эмиттер и базу. Ток от коллектора к эмиттеру регулируется током базы. Когда нет тока базы, ток от коллектора к эмиттеру не течет. Таким образом, транзистор действует как переключатель. Он может быть включен, выключен или находиться в промежуточном состоянии.

Отношение тока коллектора к току базы известно как коэффициент усиления транзистора.Обычно коэффициент усиления 2N3904 составляет около 200, то есть ток между коллектором и эмиттером может в 200 раз превышать ток базы. Если мы подключим выход одного транзистора к базе другого транзистора, общее усиление будет умножено на два, т.е. 200×200 = 40000. Таким образом, если мы подключим три транзистора в такой конфигурации, общее усиление будет 200x200x200 = 8000000. Следовательно, очень слабый сигнал может быть использован для включения нормальной схемы с использованием такой конфигурации транзисторов.

В нашей схеме антенна (медный провод) подключена к базе первого транзистора. Когда мы помещаем эту антенну рядом с объектом, который находится под напряжением переменного тока, в антенну индуцируется небольшой ток из-за электромагнитной индукции. Этот ток запускает первый транзистор, а выход первого транзистора запускает второй и третий. Третий транзистор включает светодиод и цепь зуммера, указывая на наличие переменного напряжения.

Создание собственного бесконтактного датчика напряжения переменного тока

Используйте следующую принципиальную схему в качестве справочной при размещении компонентов на печатной плате (PCB).

Подключите одну клемму медного провода к базе первого транзистора. Медный провод будет действовать как антенна. Совет: для повышения чувствительности используйте проволоку длиной от 10 до 12 см.

Сделайте два отверстия в корпусе — одно для переключателя, а другое для снятия медного провода. Прикрепите переключатель к коробке.

Поместите схему в коробку.Выведите антенный провод наружу, скручивая его в виде спирали. Прикрепите его к коробке с помощью липкой ленты.

Подключите провода к переключателю в соответствии со схемой.

Подключите провода держателя батареи 9 В к цепи согласно схеме. Символ батареи должен иметь с одной стороны плюс для обозначения полярности.

После завершения вы готовы определить, присутствует ли напряжение переменного тока. Включите бесконтактный детектор напряжения переменного тока и поднесите его к объекту, о котором вы хотите узнать, присутствует ли напряжение.Если вы слышите зуммер, это означает наличие переменного напряжения, в противном случае напряжение переменного тока отсутствует.

Посмотрите видео:

Если у вас есть проект в области электроники, которым вы хотели бы поделиться, напишите нам по адресу [адрес электронной почты защищен].

Тестер напряжения | HowStuffWorks

Поток электрического тока измеряется путем размещения электрического тестера в двух точках цепи. Измеритель напряжения — самый простой из этих инструментов. Он состоит из небольшой неоновой лампочки с двумя изолированными проводами, прикрепленными к нижней части корпуса лампы; каждый провод заканчивается металлическим испытательным щупом.Этот тип тестера всегда используется при включенном токе, чтобы определить, течет ли ток через провод, и проверить правильность заземления. Он также используется для определения наличия в проводе соответствующего напряжения. Ищите тестер, рассчитанный на напряжение до 500 вольт.

Чтобы использовать тестер напряжения, прикоснитесь одним щупом к одному проводу или соединению, а другим щупом — к противоположному проводу или соединению. Если компонент получает электричество, лампочка в корпусе светится. Если свет не горит, проблема в этом.Например, если вы подозреваете, что электрическая розетка неисправна, вставьте один датчик тестера в один разъем розетки, а другой датчик — в другой разъем. Лампочка в тестере должна загореться. В противном случае розетка может быть плохой.

Для дальнейшего тестирования розетки вытащите ее из стены. Поместите один щуп тестера на один винтовой зажим, а другой датчик — на другой винтовой зажим. Если лампочка тестера горит, вы знаете, что розетка неисправна — ток течет в розетку, но не проходит через розетку, чтобы обеспечить питание подключенного к ней прибора.Если контрольная лампочка не горит, значит, в розетку нет тока. Проблема может заключаться в перегоревшем предохранителе или сработавшем автоматическом выключателе, а также в отсоединении или обрыве провода за розеткой.

Это не то, что вы ищете? Попробуйте следующее:

• Инструменты для ремонта дома: предпочитаете ли вы использовать «Желтые страницы» для чего-либо, что нужно исправить по дому, или считаете себя обычным мастером по дому, есть несколько инструментов, которые каждый должен иметь в своем инструменте. коробка.Узнайте все о них в этой статье.
• Электрические инструменты: для решения основных проблем с электричеством в вашем доме вам понадобится несколько инструментов. Узнайте о них в этом разделе.
• Тестер целостности цепи: тестер целостности цепи поможет вам определить, переносит ли конкретный компонент электрического устройства электричество. Узнайте больше о тестерах непрерывности здесь.

Бесплатные карточки об уроке 2-2-2

Вопрос	Ответ
Объясните разницу между портативными и постоянными измерительными приборами.	Портативный используется для временных измерений и обычно работает от батарей. Постоянный — это устройство, которое устанавливается в технологическом процессе или на стенде для непрерывного измерения и отображения величин и питается от розетки 115 В
Напряжение переменного тока — это напряжение в цепи, которая течет только в одном направлении. Верно или неверно	Неверно
Напряжение переменного тока — это напряжение в цепи, которая меняет направление потока через равные промежутки времени, и выражается и измеряется как пиковое, среднее или ___ значения.	RMS
Значение ___ синусоиды — это максимальное мгновенное значение положительного или отрицательного значения в синусоиде.	Пик
Среднее значение синусоидальной волны переменного тока — это математическое среднее всех мгновенных значений напряжения в синусоиде, равное ___ пикового значения.	0,637
A (n) — это испытательный прибор с лампочкой, которая подключена к двум выводам для визуальной индикации наличия напряжения в цепи.	Контрольная лампа
Неисправность возникает, когда любой горячий провод (находящийся под напряжением) касается металлической части, которая не ___?	Заземлен
Каковы недостатки индикаторов напряжения?	Это индикаторы напряжения только указывают на то, что напряжение присутствует, но не показывают фактическое значение напряжения. Они могут не указывать на наличие напряжения, даже если оно присутствует, например, когда проверяемый провод экранирован.
Объясните разницу между индикатором напряжения и тестером напряжения.	Индикатор напряжения сообщает вам, присутствует ли напряжение. Тестер напряжения покажет вам, сколько там напряжения.
Одним из преимуществ тестеров напряжения является то, что они имеют более низкий импеданс (сопротивление) и потребляют больше тока, чем индикаторы напряжения, что позволяет использовать их для тестирования ___.	GFCIs
Что можно использовать с помощью анализатора цепей?	Неисправности проводки цепи (обратная полярность или обрыв заземления)
Когда измерения напряжения отличаются от ожидаемых, измерения напряжения, скорее всего, будут ниже нормальных.Верно или неверно	Верно
Когда трехфазный двигатель выходит из строя из-за несимметрии напряжения, одна или две обмотки статора становятся черными. Обмотка ___ — это обмотка с наибольшим разбалансом напряжений.	Darkest
Омметр — это измерительный прибор, который измеряет ___, сопротивление потоку электронов в цепи.	Сопротивление
Чем выше сопротивление в цепи, тем выше ток, протекающий по цепи.Верно или неверно	Ложь
Замкнутый переключатель, который работает должным образом, имеет непрерывность. Верно или неверно	Верно
Что можно использовать с помощью измерения омметра?	Сопротивление (состояние) обесточенных компонентов или цепей.
При использовании омметра сопротивление всех компонентов, подключенных параллельно проверяемому компоненту, влияет на значение сопротивления и обычно снижает его.Верно или неверно	Верно
Чем мегомметр отличается от омметра?	Мегомметр используется для определения изоляции различных проводов путем измерения высоких значений сопротивления в условиях испытания высоким напряжением. Омметры измеряют сопротивление.
___ ток утечки — это ток, который течет из областей на проводниках, изоляция которых была удалена для обеспечения электрических соединений.	Поверхность
Как можно свести к минимуму емкостный ток утечки.	Путем разделения или скручивания проводов по ходу.
___ измеряется в амперах.	Ток
Клещи на амперметре — это испытательный прибор, который измеряет ток в цепи путем измерения напряженности поля ___ вокруг одиночного проводника.	Магнитный
Для линейных амперметров требуется, чтобы цепь была ___, чтобы амперметр можно было вставить в цепь для получения показаний.	Открытый
Клещи на амперметре обычно используются для измерения тока в цепи с током более 1 А.Верно или нет	Верно
Почему измерение тока является особенно полезным методом поиска и устранения неисправностей?	Потому что электрик может использовать только измерение тока, чтобы определить, насколько нагружена цепь.
Многие измерительные приборы включают (n) ___ в цепь измерения тока, чтобы предотвратить повреждение, вызванное чрезмерным током.	Предохранитель
Проблема с небольшими несимметриями трехфазного напряжения заключается в том, что они вызывают сильные ___ дисбалансы, которые вызывают чрезмерный нагрев, что приводит к пробою изоляции.	Ток
Каждый раз, когда несимметрия трехфазного тока превышает ___%, электрики должны проверять несимметрию напряжения.	10%
Большинство аналоговых мультиметров имеют несколько откалиброванных ___, что соответствует различным настройкам селекторного переключателя (переменный ток, постоянный ток и R) и расположению измерительных проводов (гнездо ma и гнездо 10 A).	Весы
Что обозначают шкалы в децибелах мультиметра?	Обозначает сравнение двух или более мощностей или напряжений сигналов.
Большинство дисплеев цифровых мультиметров включают (n) ___ для отображения изменений и тенденций в цепи.	Гистограмма
Измерения напряжения с помощью ___ на цифровом мультиметре полезны для определения условий низкого напряжения, вызванных запуском больших двигателей, временными потерями напряжения, перегрузкой цепи или скачками высокого напряжения.	Режим Min Max
Чем полезен относительный режим цифрового мультиметра?
Идентифицируйте испытательный прибор с соответствующим элементом в регистрации	B — испытательный свет F — клещевой амперметр A — аналоговый мультиметр Тестер розеток H D — тестер напряжения C — анализатор цепей E — цифровой мультиметр G — индикатор напряжения
Обозначьте функцию или компонент мультиметра символом на рисунке	C — измерьте переменный ток H — измерить сопротивление А — измерить емкость G — измерение переменного и постоянного напряжения E — функциональный переключатель B — измерение температуры F — измерение напряжения переменного тока D — измерение переменного и постоянного тока
Обозначьте компонент клещей на амперметре соответствующей частью на рисунке	C — дисплей H челюсти А — знаки совмещения F — домкрат обыкновенный B — функциональный переключатель D — гнездо напряжения или сопротивления G — триггер E — съемные измерительные провода
Определите, исправны ли проверяемые диоды, закорочены или разомкнуты, по показаниям измерителя на иллюстрации. Похожие записи 21.11.2024 0 Особенности питания кормящей мамы: что можно и нельзя есть при грудном вскармливании 19.11.2024 0 Новорожденный какает слизью: причины появления слизи в кале грудничка 19.11.2024 0 Гемангиома у новорожденных: причины, виды, лечение и профилактика Добавить комментарий Отменить ответ Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены * Комментарий * Имя * Email * Сайт