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:

Расставание действительно может причинять физическую боль 16.09.2026

Разрыв отношений с близким человеком способно вызывать настолько сильные переживания, что привычное выражение "разбитое сердце" иногда воспринимается почти буквально. Человек может испытывать тревогу, тоску и эмоциональное напряжение, сопровождающиеся вполне реальными телесными ощущениями. Исследования работы мозга показывают, что такая связь между эмоциональными и физическими страданиями может иметь вполне определенную нейробиологическую основу. Эксперимент, позволивший изучить этот вопрос, провела команда психолога Итана Кросса из Мичиганского университета. В исследовании участвовали 40 человек, недавно переживших расставание по инициативе партнера. Все добровольцы продолжали остро реагировать на произошедшее, что позволило исследователям изучить мозговую активность в период наиболее сильных переживаний. Во время эксперимента участников помещали в аппарат магнитно-резонансной томографии. Испытуемым поочередно показывали фотографию бывшего партнера и подвергали предплечье воздей ...>>

Научно доказана невозможность создания нейтринного лазера 16.09.2026

Лазер давно перестал быть исключительно лабораторной технологией: сегодня он используется в связи, медицине, промышленности и научных исследованиях. Поэтому физики периодически предлагают необычные варианты устройств, способных работать по аналогичным принципам, но с другими типами частиц. В 2025 году появилась идея создать лазер, формирующий направленный поток нейтрино. Однако последующий теоретический анализ показал, что привлекательная на первый взгляд концепция сталкивается не просто с техническими трудностями, а с фундаментальными законами квантовой физики. Первоначальную концепцию предложили профессор Массачусетского технологического института (MIT) Джо Формаджио (Joe Formaggio) и Бен Джонс (Ben Jones) из Техасского университета в Арлингтоне. Согласно их замыслу, облако радиоактивных атомов следовало охладить до сверхнизких температур порядка нанокельвинов - миллиардных долей кельвина. В таких условиях атомы могли бы сформировать Бозе - Эйнштейновский конденсат, особое квантов ...>>

Индекс нижнего белья раскрыл состояние швейцарских почв 15.09.2026

Почва кажется обычной частью окружающего нас ландшафта, однако под ее поверхностью существует сложная экосистема, от состояния которой напрямую зависит жизнь человека. Миллиарды микроорганизмов, черви, грибы и другие обитатели почвы перерабатывают органические вещества и участвуют в круговороте питательных элементов. Чтобы привлечь внимание общества к этой мало заметной проблеме, исследователи из Цюрихского университета придумали весьма необычный эксперимент: они закопали более 2000 пар хлопкового нижнего белья в садах, на лугах, полях и газонах по всей Швейцарии. Проект получил название "Доказательство в виде нижнего белья" и представлял собой не массовую шутку, а научный эксперимент, позволяющий наглядно оценить биологическую активность почвы. Исследователи помещали хлопковые изделия в землю, а примерно через два месяца извлекали их и сравнивали степень разрушения ткани. Некоторые образцы за это время практически исчезали, оставляя лишь отдельные фрагменты швов, тогда как на други ...>>

Случайная новость из Архива Экраны из рыбьей чешуи 14.08.2022 Ученые из Нагойского технологического университета в Японии предложили новый способ создания углеродных нанолуковиц (CNO) - наноразмерных углеродных структур, образованных вложенными друг в друга углеродными сферами. Их предложили производить с учетом рыбьей чешуи. Основным веществом, которое необходимо для нанолуковиц, произведенных из чешуи, является коллаген. Он может поглощать необходимый объем микроволнового излучения для быстрого повышения температуры, что при нагревании приводит к термическому разложению, что способствует синтезу CNO. Благодаря отличной электро- и теплопроводности нанолуковиц, их используют в биомедицине, биоимиджинге - методе визуализации при наблюдении в режиме реального времени за происходящими в организме процессами. Также нанолуковицы применяются в производстве панелей для телевизоров и другой электроники. Подход, предложенный японскими специалистами, не требует ни сложных катализаторов, ни жестких условий, ни длительного ожидания - процесс занимает не больше 10 секунд. При этом традиционный процесс синтеза применяемых нанолуковиц - тяжелый и отличающийся выбросом вредных веществ в атмосферу.

Другие интересные новости:

▪ Геймеры принимают решения быстрее и точнее

▪ На Северном полюсе зафиксировали аномально высокую температуру

▪ Телефон для китайцев

▪ Телевизор вредит мозгу

▪ Укол без прокола

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Переговорные устройства. Подборка статей

▪ статья Рыцарь печального образа. Крылатое выражение

▪ статья Зачем на могилу прусского короля посетители кидают картошку? Подробный ответ

▪ статья Горы Кокчетау. Чудо природы

▪ статья Усилитель на микросхеме TDA1013, 4,2 ватта. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Монета переворачивается в ладони. Секрет фокуса

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026