Светодиодный индикатор отклонения уровня напряжения

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Защита аппаратуры от аварийных режимов работы сети, блоки бесперебойного питания

 Комментарии к статье

В статье описана конструкция индикатора, который показывает, в какую сторону и насколько отклонилось значение контролируемого параметра. В устройстве предусмотрен выход сигнала, включающего исполнительный механизм. Индикатор может быть легко перенастроен для работы в режиме измерителя уровня сигнала.

Светодиодный индикатор предназначен для наблюдения за отклонением сигнала постоянного тока от заданного значения в плюсовую или минусовую сторону. Собранный на шести светодиодах, описываемый вариант устройства показывает по три градации отклонения от "нуля" в каждую сторону. Максимальное значение регистрируемого отклонения - +0,1 В. Напряжение на входах не должно превышать 3 В, в противном случае потребуется применение входного аттенюатора. Входное сопротивление индикатора - около 6 кОм.

Индикатор является составной частью системы автоматического поддержания заданной влажности почвы [1] и служит для наблюдения за отклонением ее от оптимального значения.

Табло устройства представляет собой линейку из шести светодиодов, размещенных либо горизонтально, либо вертикально. В отсутствие отклонения сигнала от заданного значения три правых (или верхних) светодиода в линейке не светят, три остальные - включены. При положительном отклонении сигнала число включенных светодиодов пропорционально увеличивается, при отрицательном - уменьшается.

Индикатор питается стабилизированным двуполярным напряжением 2x12 В; потребляемый ток - не более 40 мА.

Схема индикатора показана на рис. 1. Контролируемый входной сигнал подают на вход А. К входу Б подводят образцовое напряжение. Оно должно быть высокостабильным. Его устанавливают равным номинальному значению контролируемого напряжения.

ОУ DA1 включен по схеме с параллельной отрицательной ОС. Такое включение ОУ редко применяют из-за присутствия синфазного напряжения на выходе, но для индикатора это вполне допустимо. Синфазное напряжение компенсируют при налаживании устройства.

На выходе ОУ включен двуполярный эмиттерный повторитель на транзисторах VT1, VT2, выходной сигнал которого через пороговое устройство (триггер Шмитта) управлял работой поливного клапана системы поддержания влажности почвы. Если устройство будет использовано только как индикатор, эмиттерный повторитель можно исключить.

Усиленный по току сигнал через резистор R5 поступает на цепь диодов VD1-VD5, выполняющих роль стабисторов. Падение напряжения на каждом диоде около 0,6 В, чем и определяется "высота" ступени индикации. Распределение напряжения в цепи диодов зависит от соотношения значений сопротивления резисторов R7 и R8 и уровня выходного сигнала ОУ.

В исходном состоянии в точке соединения диодов VD3 и VD4 должно быть нулевое напряжение относительно общего провода. Базы транзисторов VT3-VT5 находятся под положительным напряжением, поэтому транзисторы VT3-VT5, а значит, и VT10-VT12 открыты. Светодиоды HL1-HL3 обесточены, так как они шунтированы открытым транзистором VT12.

К базе транзисторов VT7, VT8 приложено минусовое напряжение, а VТ6 - нулевое, поэтому они закрыты; закрыты также транзисторы VT13-VT15. Через транзистор VT12 и светодиоды HL4- HL6 протекает рабочий ток - светодиоды включены.

При увеличении напряжения на входе А выходное напряжение ОУ уменьшается, точка нулевого напряжения перемещается влево по цепи диодов VD1- VD5. Последовательно закрываются пары транзисторов VT5 и VT12, VT4 и VT11, VT3 и VT10, прекращая шунтировать светодиоды HL3, HL2 и HL1 соответственно. Поэтому светодиоды включаются один за другим.

При уменьшении напряжения на входе А точка нулевого потенциала перемещается вправо по цепи диодов, открываются пары транзисторов VT6 и VT13, VT7 и VT14, VT8 и VT15. Светодиоды HL4, HL5 и HL6 один за другим гаснут.

Светодиоды в индикаторе включены последовательно. Ток через них поддерживается постоянным и равным 10 мА стабилизатором тока на транзисторе VT9. Это уменьшает нагрузку на блок питания и делает ее постоянной. Для управления каждым светодиодом приходится использовать пару транзисторов, так как усиления одиночного транзистора здесь недостаточно.

В журнале "Радио" были опубликованы подобные светодиодные измерители уровня сигнала [2-5]. Некоторые их схемные решения использованы в описываемом устройстве. Отличается же оно наличием дифференциального входа, более высоким и регулируемым коэффициентом усиления, а также последовательным подключением светодиодов к источнику питания, что расширяет возможности применения.

Все детали индикатора, кроме светодиодов, смонтированы на односторонней печатной плате толщиной 1 мм из фольгированного стеклотекстолита. Чертеж платы показан на рис. 2. Плата изготовлена методом резания по линейке резаком, выточенным на точиле. Черные линии на чертеже платы - это участки, где фольга срезана. Безусловно, плату можно выполнить и традиционным способом - травлением.

Диоды и большинство резисторов на плате установлены "стоймя". Светодиоды смонтированы на лицевой панели и с платой связаны жгутом проводников.

Транзисторы, используемые в индикаторе, могут быть любыми маломощными кремниевыми. Например, вместо КТ315Б (VT3-VT8) подойдут транзисторы старых типов МП113 (с коэффициентом h21Э>45), а вместо КТ502В (VT10- VT15) - МП116 (h21Э>20). Для этого, правда, придется несколько увеличить размеры монтажной платы. Транзисторы VT1, VT2, VT9 должны допускать напряжение на коллекторе не менее 30 В.

Диоды VD1-VD5 - любые кремниевые маломощные. Применение ОУ К140УД5 некритично - индикатор может работать и с другим ОУ, рассчитанным на напряжение питания 2x15 В. Можно изменять и число светодиодов, и соответственно пар управляющих транзисторов.

Налаживание индикатора начинают с начальной установки состояния светодиодов. Для этого входы А и Б соединяют между собой и подают на них образцовое напряжение. Его обычно формируют из напряжения питания с помощью дополнительного стабилизатора и резистивного делителя (на схеме они не показаны). Опытным путем на цепи диодов VD1-VD5 находят оптимальную точку, к которой и подключают правый по схеме вывод резистора R5. Критерий выбора оптимальной точки - светодиоды HL4-HL6 светят, а HL1-HL3 - выключены.

Затем отключают вход А и подают на него стабильное напряжение, которое можно регулировать в пределах +1...2 В от значения образцового. Источником этого напряжения может служить еще один такой же делитель, но с переменным резистором в одном из плеч. Устанавливают на входе А напряжение, точно равное образцовому, и подбирают резистор R8 таким, при котором для включения очередного светодиода требуется увеличить это напряжение настолько, насколько нужно его уменьшить для того, чтобы, наоборот, выключить еще один из них. От тщательности выполнения этой операции будет зависеть достоверность индикации "нуля".

Необходимую чувствительность индикатора устанавливают подборкой резистора R3 в цепи отрицательной ОС ОУ.

Если надо использовать индикатор в режиме измерения уровня сигнала, входы А и Б для налаживания соединяют с общим проводом и подключают резистор R5 к той точке цепи диодов VD1- VD5, которая дает минимальное число включенных светодиодов. Затем подбирают резистор R8 так, чтобы светодиод HL6 находился на границе начала свечения. Затем вход Б оставляют соединенным с общим проводом, а на вход А подают измеряемое плюсовое напряжение. При входном сигнале противоположной полярности входы меняют местами. Чувствительность индикатора изменяют подборкой резистора R3. Если уровень входного сигнала достигает 3 В, можно обойтись без операционного усилителя и эмиттерного повторителя. В этом случае источник сигнала с внутренним сопротивлением не более 2 кОм подключают к цепи диодов VD1-VD5 через резистор R5.

Литература

1. Егоров Ю., Галицкий В. Электронная система управления полива в теплице. - Радио, 1997, № 11, с. 48, 49.
2. Димов В. Светодиодные измерители уровня сигнала. - Радио, 1987, № 10, с. 59, 60.
3. Нечаев И. Светодиодный измеритель уровня сигнала. - Радио, 1988, № 12, с. 52.
4. Потигин И. Светодиодный индикатор настройки. - Радио, 1987, № 12, с. 39.
5. Янко Б., Потапова Л. Комбинированный индикатор выходной мощности усилителя ЗЧ. - Радио, 1987, № 8, с. 32, 33.

Автор: Ю.Егоров, г.Москва

Смотрите другие статьи раздела Защита аппаратуры от аварийных режимов работы сети, блоки бесперебойного питания.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Искусственная кожа для эмуляции прикосновений 15.04.2024

В мире современных технологий, где удаленность становится все более обыденной, сохранение связи и чувства близости играют важную роль. Недавние разработки немецких ученых из Саарского университета в области искусственной кожи представляют новую эру в виртуальных взаимодействиях. Немецкие исследователи из Саарского университета разработали ультратонкие пленки, которые могут передавать ощущение прикосновения на расстоянии. Эта передовая технология предоставляет новые возможности для виртуального общения, особенно для тех, кто оказался вдали от своих близких. Ультратонкие пленки, разработанные исследователями, толщиной всего 50 микрометров, могут быть интегрированы в текстильные изделия и носиться как вторая кожа. Эти пленки действуют как датчики, распознающие тактильные сигналы от мамы или папы, и как исполнительные механизмы, передающие эти движения ребенку. Прикосновения родителей к ткани активируют датчики, которые реагируют на давление и деформируют ультратонкую пленку. Эта ...>>

Кошачий унитаз Petgugu Global 15.04.2024

Забота о домашних животных часто может быть вызовом, особенно когда речь заходит о поддержании чистоты в доме. Представлено новое интересное решение стартапа Petgugu Global, которое облегчит жизнь владельцам кошек и поможет им держать свой дом в идеальной чистоте и порядке. Стартап Petgugu Global представил уникальный кошачий унитаз, способный автоматически смывать фекалии, обеспечивая чистоту и свежесть в вашем доме. Это инновационное устройство оснащено различными умными датчиками, которые следят за активностью вашего питомца в туалете и активируются для автоматической очистки после его использования. Устройство подключается к канализационной системе и обеспечивает эффективное удаление отходов без необходимости вмешательства со стороны владельца. Кроме того, унитаз имеет большой объем смываемого хранилища, что делает его идеальным для домашних, где живут несколько кошек. Кошачий унитаз Petgugu разработан для использования с водорастворимыми наполнителями и предлагает ряд доп ...>>

Привлекательность заботливых мужчин 14.04.2024

Стереотип о том, что женщины предпочитают "плохих парней", долгое время был широко распространен. Однако, недавние исследования, проведенные британскими учеными из Университета Монаша, предлагают новый взгляд на этот вопрос. Они рассмотрели, как женщины реагируют на эмоциональную ответственность и готовность помогать другим у мужчин. Результаты исследования могут изменить наше представление о том, что делает мужчин привлекательными в глазах женщин. Исследование, проведенное учеными из Университета Монаша, приводит к новым выводам о привлекательности мужчин для женщин. В рамках эксперимента женщинам показывали фотографии мужчин с краткими историями о их поведении в различных ситуациях, включая их реакцию на столкновение с бездомным человеком. Некоторые из мужчин игнорировали бездомного, в то время как другие оказывали ему помощь, например, покупая еду. Исследование показало, что мужчины, проявляющие сочувствие и доброту, оказались более привлекательными для женщин по сравнению с т ...>>

Случайная новость из Архива Гибрид атомных часов и сверхточных весов 18.01.2013 Физики создали новый вид атомных часов на основе атома цезия, которые можно использовать не только в качестве хронометра и эталона времени, но и как сверхточные весы, что позволит в ближайшем будущем связать эталоны массы и времени, говорится в статье, опубликованной в журнале Science. "Точность наших часов превышает семь частей на миллиард. Такая погрешность соответствует сдвигу на одну секунду за восемь лет, что примерно соответствует точности первых атомных часов на базе цезия, созданных 60 лет назад. (С другой стороны), эти часы, в комбинации с лучшими сферами Авогадро, помогут нам дать новое определение килограмма. Частота "тиков" в наших часах эквивалентна массе одного атома, а зная ее, мы можем вычислить массу всего образца", - заявил руководитель группы ученых Хольгер Мюллер (Holger Mueller) из университета Калифорнии в Беркли (США). Как объясняют физики, атомы и электроны представляют собой не только микрочастицы, но и волны. Благодаря этому они обладают теми же свойствами, что и электромагнитные волны, в том числе частотой и амплитудой. Собственная частота колебаний атомов получила название комптоновской, в честь американского физика Артура Комптона, одного из ионеров квантовой механики. По словам авторов статьи, трудности в измерении и наблюдении за подобными колебаниями делали их практическое использование в качестве "метронома" или часов невозможным. Группа Мюллера смогла преодолеть эти трудности, использовав широко известный "парадокс близнецов". Согласно этому парадоксу, время будет течь медленнее для объектов, путешествующих с достаточно высокой скоростью. Благодаря этому человек, совершивший путешествие к далекой звезде и вернувшийся обратно, будет моложе, чем его брат-близнец на Земле. Авторы статьи приспособили этот феномен для измерения частоты колебаний атомов цезия. В их экспериментальных часах присутствует два атома-"близнеца". Один из них покоится, а второй - перемещается по емкости с высокой скоростью. Благодаря этому число колебаний, которые будут совершать оба атома за единицу времени, будет заметно различаться. За их поведением следит специальный прибор - атомный интерферометр, показания которого обрабатываются при помощи специального компьютерного алгоритма. Эта программа сравнивает картинки, которые возникают после столкновений лазерного луча и атомов цезия на датчиках интерферометра, и вычисляет комптоновскую частоту одного из них. Так как эта частота постоянна и зависит лишь от массы частицы, то ее можно использовать в качестве основы для сверхточных часов. Первый прототип атомных часов Мюллера и его коллег не является рекордсменом по точности - он примерно в 100 миллионов раз уступает лучшим аналогам на основе других технологий. С другой стороны, подобные часы можно использовать и для совершенно иных целей, наиболее привлекательной и перспективной из которых выступает создание нового стандарта массы. Как объясняет Мюллер, измерив точное значение комптоновской частоты, можно измерить массу частицы, что позволит точно определить значение килограмма и связать его с секундой.

Другие интересные новости:

▪ Новый вид космического шара для космических путешествий

▪ Обнаружена связь между страхом и алкогольной зависимостью

▪ Пробуждение спящих энзимов для искусственного фотосинтеза

▪ Графеновые маски

▪ Раскрыты секреты детской памяти

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Опыты по химии. Подборка статей

▪ статья Ротошют класса S9N. Советы моделисту

▪ статья Почему лед плавает? Подробный ответ

▪ статья Слесарь механической обработки. Типовая инструкция по охране труда

▪ статья Промежуточный усилитель звуковой карты для устранения недостатков. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Универсальный преобразователь напряжения, 5 вольт. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

All languages of this page

Arabic	Hebrew	Polish
Bengali	Hindi	Portuguese
Chinese	Italian	Spanish
English	Japanese	Turkish
French	Korean	Ukrainian
German	Malay	Vietnamese

Главная страница | Библиотека | Статьи | Карта сайта | Отзывы о сайте

www.diagram.com.ua
2000-2024