Упрощение индикатора напряжения. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Автомобиль. Электронные устройства

Комментарии к статье

Автор статьи предлагает вниманию читателей модернизированный вариант некогда популярного индикатора бортового напряжения.

Опубликованный почти десять лет назад Е. Климчуком индикатор бортового напряжения автомобиля [1], по моему мнению, до сих пор остается одной из самых удачных конструкций подобного назначения. Этот индикатор не требует переделки приборной панели автомобиля, показания легко "читаются". Прибор позволяет достоверно судить об основных параметрах работы системы: аккумуляторная батарея-стабилизатор напряжения. Индикатор проработал на моем автомобиле уже более пяти лет, подтвердив свою полезность, высокую стабильность и надежность.

Тем не менее, если применить несколько иной принцип реализации дополнительных режимов работы контрольной лампы и воспользоваться появлением на рынке элементов, ранее малодоступных радиолюбителям, то появится возможность заметно упростить индикатор, повысив его эксплуатационные качества, особенно при совместной работе с термокомпенсированным стабилизатором напряжения [2] Число микросхем при этом уменьшается с трех до одной, сокращается число пассивных элементов, допустимый интервал напряжения питания расширился до 3...30 В.

Принципиальная схема индикатора напряжения показана на рис. 1. Как и в прототипе, для организации четырех режимов работы контрольной лампы применены два компаратора напряжения на ОУ DA1.1 и DA1.2. Отличие заключается в том, что для получения дополнительного порога переключения верхнего по схеме компаратора использовано не высокое, а низкое выходное напряжение нижнего по схеме компаратора. Усилитель DA1.3 инвертирует выходной сигнал компаратора DA1.2.

Таким образом, по мере увеличения напряжения на выводах аккумуляторной батареи на выходах ОУ DA1.1 и DA1.3 последовательно формируются логические комбинации 01, 11, 00 и 10.

На ОУ DA1.4 собран генератор прямоугольных импульсов, частота следования которых зависит от номиналов цепи C2R15. "Гистерезис" напряжения обеспечивает положительная ОС через резистор R14. Обычно у подобных генераторов "гистерезис" симметричен относительно напряжения переключения ОУ, что обеспечивают применением в делителе напряжения R11R12 одинакового сопротивления резисторов. При этом скважность импульсов на выходе генератора равна двум.

При изменении соотношения номиналов резисторов делителя "гистерезис", не меняя ширины петли, перестает быть симметричным, а следовательно, время зарядки и разрядки конденсатора С2 оказывается неодинаковым, т. е. изменяется скважность импульсов. Причем, если напряжение переключения компаратора превышает половину напряжения питания, скважность увеличивается Этот принцип использован для оперативного распознавания двух генераторных режимов работы контрольной лампы.

Визуальная проверка работы индикатора показала, что при некоторой оптимальной частоте генератора можно получить два режима: в одном - лампа периодически гаснет, а в другом - периодически включается. Замечено, что при значительном снижении частоты погасания лампы (назовем этот режим так) длительность выключенного состояния лампы становилась такой, что в зрительной памяти нарушалась "целостность картины", иначе говоря, процесс перехода лампы из включенного состояния в выключенное и обратно как бы разбивался на отдельные элементы. Это субъективно делало оба режима в чем-то похожими, и для определения истинного требовалось на секунду-другую остановить взгляд на индикаторе, сосредоточиться и определить, что в работе лампы больше - сумма пауз или сумма включений.

В то же время подборкой частоты удалось добиться того, что оба режима стали органичным продолжением соседних основных состояний контрольной лампы - непрерывного свечения и полного его отсутствия.

Так, если при включенном зажигании, но при выключенном стартере и неработающем двигателе (положение I замка зажигания), лампа постоянно горит, это говорит о том, что батарея аккумуляторов, если и разряжена, то в меру.

Если же в постоянном свечении лампы появляются провалы яркости, батарея нуждается в подзарядке.

Аналогичная картина наблюдается и при работающем двигателе. Если напряжение, вырабатываемое генератором, находится в допустимых пределах, лампа выключена и не отвлекает водителя. Как только напряжение превысит опасный для электрооборудования уровень, начнутся равномерные короткие вспышки контрольной лампы.

Естественно, все сказанное справедливо при соответствующем выборе порогов компарирования, т. е. значений напряжения, при которых происходит смена режимов индикации. При указанных на схеме номиналах резисторов R2, R4 и R9 эти пороги примерно равны 12,2, 13,6 и 14,4 В.

Следует, однако, заметить, что значения частоты генератора все же неодинаковы, хотя и соответствуют благоприятному для психологического восприятия сочетанию. Так, частота погасания лампы несколько меньше частоты включения (при указанных на схеме номиналах пассивных элементов - около 1,2 и 1,5 Гц соответственно).

Переключение режимов работы генератора происходит в результате смены полярности напряжения на делителе R11R12-уровни 01 и 10 на выходах ОУ DA1.1 и DA1.3. Если выходные уровни совпадают (11 и 00), генератор заторможен и ОУ DA1.4 работает повторителем напряжения, т. е. на его выходе либо высокое, либо низкое напряжение. При работе без нагрузки генератор может возбуждаться на паразитной частоте.

На транзисторе VT1 собран усилитель тока, нагруженный индикаторной лампой накаливания. В случае применения вместо лампы светодиода его включают непосредственно между резистором R16 и общим проводом, анодом к резистору.

Несколько слов необходимо сказать о "гистерезисе" порогов компарирования. Как и в исходной конструкции, его можно регулировать изменением соотношения значений сопротивления резисторов делителей R6R8 и R7R10. Однако рассматриваемый индикатор имеет особенность, связанную с изменением нагрузки генератора на ОУ DA1.4. В зависимости от режима выходной ток генератора может меняться от нескольких микроампер до нескольких миллиампер. Это приводит к изменению падения напряжения на резисторе R13 сглаживающего фильтра C1R13 и, следовательно, пороговых значений напряжения. Подобный эффект, хотя и слабо выраженный, наблюдался и у прототипа [1].

При указанных на схеме номиналах деталей "гистерезис" первого и третьего порогов компарирования не превышает 20 мВ, а второго - около 250 мВ! Объясняется это тем, что средний потребляемый ток в генераторных и соседних с ними основных режимах примерно одинаков, да и пульсации напряжения хорошо подавляются фильтром C1R13.

Значительно уменьшить "гистерезис" второго порога компарирования (до значения менее 40 мВ) довольно просто - достаточно плюсовой вывод напряжения питания операционных усилителей (вывод 4) подключить к правому (по схеме) выводу резистора R13. Тем не менее я не стал этого делать, поскольку подобная неодинаковость показалась мне даже предпочтительней.

Дело в том, что второй порог компарирования разделяет два, в общем-то, нормальных состояния электрооборудования. С другой стороны, возможны незначительные колебания напряжения в бортовой сети вблизи этого порога (на холостых оборотах двигателя или при слабом натяжении ремня привода генератора), что с учетом тепловой инерционности лампы затрудняет "считывание" информации. В то же время малый "гистерезис" крайних значений контролируемого напряжения обеспечивает высокую точность контроля, что особенно важно при определении степени разряженности аккумуляторной батареи.

Вместо микросхемы LM324DP в индикаторе можно использовать ее отечественный аналог К1401УД2, необходимо только иметь в виду, что он имеет противоположное расположение выводов питания: на вывод 4 нужно подавать -Uпит а на вывод 11 - +Uпит [3]. Составной транзистор VT1 может быть заменен обычным из серий КТ815 или КТ817. Стабилитрон VD1 - любой на напряжение стабилизации 4,7...7,5 В (например, КС147Г, КС156Г, KC168A). Конденсатор C1 желательно применить танталовый (К53-1А, К53-18 и др.). Конденсатор C2 (К73-17 на номинальное напряжение 63 В) следует выбрать с возможно меньшим температурным коэффициентом емкости.

Все детали индикатора смонтированы на печатной плате из фольгированного стеклотекстолита толщиной 1,5 мм. Чертеж платы представлен на рис. 2. Плату помещают в пластмассовую коробку, которую крепят за панелью приборов.

Налаживание индикатора заключается в установке порогов компарирования подборкой резисторов R2, R4 и R9. Как зто сделать, подробно рассказано в [1]. Отмечу только, что считаю целесообразным отказаться от использования подстроечных резисторов. Как показала практика эксплуатации индикатора, необходимости в подстройке порогов напряжения не возникает.

В заключение остается добавить, что нелишним будет попробовать немного изменить частоту генератора для приведения алгоритма индикации в более полное соответствие с индивидуальными особенностями восприятия. Выполнять это желательно с лампой того же типа, с которой будет работать индикатор.

Литература

1. Климчук Е. Индикатор напряжения. - Радио, 1993, № 6, с. 35, 36.
2. Бирюков С. Простой термокомпенсированный регулятор напряжения. - Радио, 1994, № 1,с. 34, 35.
3. Петропавловский Ю. Компоненты в бытовой видеотехнике. - Радио, 2001, №7, с. 9-11.

Автор: А.Мартемьянов, г.Северск Томской обл.

Смотрите другие статьи раздела Автомобиль. Электронные устройства.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Кислотность океана разрушает зубы акул 03.10.2025

Мировые океаны выполняют важнейшую функцию - они поглощают около трети углекислого газа, выбрасываемого в атмосферу. Это помогает замедлять темпы глобального потепления, но имеет и обратную сторону. Растворяясь в воде, CO2 образует угольную кислоту, которая повышает концентрацию водородных ионов и приводит к снижению pH. Вода становится более кислой, а последствия этого процесса уже заметны для морских экосистем. Средний показатель кислотности океана сейчас равен примерно 8,1, тогда как еще недавно за условную норму брали значение 8,2. По прогнозам, к 2300 году уровень может упасть до 7,3 - это сделает океан почти в десять раз кислее нынешнего состояния. Для обитателей морей подобные изменения означают не просто сдвиг химического равновесия, а реальную угрозу физиологическим процессам, начиная от формирования раковин у моллюсков и заканчивая охотничьим поведением акул. Чтобы выяснить, как именно кислотная среда отражается на зубах акул, группа немецких исследователей провела эксп ...>>

Почтовый космический корабль Arc 03.10.2025

Космические технологии становятся частью инфраструктуры, способной повлиять на логистику, медицину и даже военную сферу. Идея использовать орбиту как глобальный склад для срочных поставок звучала еще недавно как научная фантастика, но стартап Inversion пытается превратить ее в практическое решение. Компания Inversion появилась в начале 2021 года благодаря Джастину Фиаскетти и Остину Бриггсу, которые на тот момент были студентами Бостонского университета. Их замысел состоял в том, чтобы сделать возможной доставку грузов не только через спутниковые сети данных, но и в буквальном смысле - физических предметов. В основе лежит простая мысль: если космос обеспечивает доступ к любой точке Земли, то и грузы должны перемещаться тем же маршрутом. Уже за три года работы команда из 25 специалистов успела построить демонстрационный аппарат "Ray". Его запуск состоялся в рамках миссии SpaceX Transporter-12. Устройство весом 90 килограммов проверяло ключевые технологии Inversion, включая двухком ...>>

Лазерное обогащение урана 02.10.2025

Ядерная энергия остается одним из ключевых источников стабильного электричества, особенно для стран с растущими потребностями в энергоснабжении. Однако обеспечение бесперебойных поставок топлива для атомных станций требует современных технологий обогащения урана, которые одновременно эффективны и безопасны. Американская компания Global Laser Enrichment (GLE) делает значительный шаг в этом направлении, завершив масштабное тестирование лазерной технологии обогащения урана. Демонстрационная программа была проведена на объекте в Уилмингтоне, Северная Каролина. Тестирование технологии SILEX (Separation of Isotopes by Laser EXcitation), разработанной австралийской Silex Systems, стартовало в мае 2025 года и продлится до конца года. В ходе экспериментов компания планирует получить сотни фунтов низкообогащенного урана (LEU), который может быть использован в качестве топлива для атомных электростанций. GLE была создана в 2007 году для коммерциализации лазерных методов обогащения урана в С ...>>

Случайная новость из Архива Лазерный ускоритель длиной в несколько миллиметров 12.10.2013 Группа исследователей из нескольких научных центров США разработала и создала в лаборатории прототип лазерного ускорителя с рекордной эффективностью. Устройство размером всего в несколько миллиметров продемонстрировало способность сообщать частицам энергию до 250 мегаэлектронвольт на метр, что в принципе недостижимо на традиционных ускорителях. Для ускорения электронов физики использовали электромагнитное поле лазерного луча, перпендикулярного вектору ускорения. В обычных условиях попавшая в электромагнитные волны частица будет сначала разгоняться в одну сторону, а потом затормозится и начнет движение в обратном направлении. Чтобы этого избежать, физики создали прозрачный канал переменного сечения - из-за взаимодействия электромагнитного поля с веществом амплитуда волн в нем менялась в зависимости от ширины канала и в узких участках поле оказывалось сильнее, чем в широких. Подобрав длину широких и узких участков, а также начальную скорость электронов, ученые добились того, что электрон пролетал через узкие участки канала ровно тогда, когда световые волны там разгоняли частицы в нужном направлении. К тому моменту, когда волна доходила до противоположной фазы и начинала тормозить частицы, электрон успевал добраться до широкого фрагмента с меньшей амплитудой поля и поэтому тормозился меньше, чем ускорялся. ВВобычных ускорителях для разгона заряженных частиц обычно используются электромагнитные волны микроволнового диапазона и они принципиально не могут обеспечить набор энергии больше нескольких десятков мегаэлектронвольт на метр. Лазерная технология обеспечивает на порядок большую эффективность, что, по мнению физиков из Стэнфордских национальных ускорительных лабораторий может привести к революции не только в науке, но и технике. Один из разработчиков, Джоэль Инглэнд, уподобляет переход от обычных ускорителей к лазерным переходу от радиоламп к транзисторам. По его словам, такое сравнение правомерно в частности потому, что для изготовления ускоряющих каналов в прозрачном чипе исследователи использовали те же технологии, которые применяются при производстве микросхем. Компактные ускорители с энергией электронов в десятки или сотни мегаэлектронвольт могут использоваться для генерации рентгеновского излучения с большой энергией и в виде высокосфокусированного когерентного пучка. Такое излучение сейчас активно используется в материаловедении, биологии (для определения кристаллической структуры белков, а также для просвечивания окаменевших ископаемых), однако рентгеновские лазеры для этих задач нередко занимают целые подземные комплексы с длиной туннелей в несколько километров и стоимостью в сотни миллионов долларов. Пучки с меньшей мощностью и меньшей энергией частиц применяются в медицине для облучения злокачественных новообразований.

Другие интересные новости:

▪ Обнаружен неуловимый сверхлегкий кислород

▪ Экзоскелет Hypershell ProX

▪ Самый маленький в мире ТВ тюнер

▪ Почему дельфины такие умные

▪ 4K-клиент HP T730

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Электрик в доме. Подборка статей

▪ статья Давайте жить дружно! Крылатое выражение

▪ статья Сколько существует религий? Подробный ответ

▪ статья Заместитель декана факультета. Должностная инструкция

▪ статья Блок питания барабанной установки. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Таймер для периодического включения нагрузки. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2025