Преобразователь К1003ПП1 в устройствах автоматики. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Радиолюбителю-конструктору

 Комментарии к статье

Устройства, предназначенные для управления линейными светодиодными шкалами, сегодня выпускают в виде сравнительно недорогих микросхем, например, отечественных серии К1003 или импортных LM315, KIA6966S и др.

В помещенной ниже статье автор рассказывает о некоторых вариантах нестандартного применения этих микросхем.

Микросхемные аналого-кодовые преобразователи рассчитаны на работу светодиодной шкалы в одном из двух режимов - либо "светящая строка" (ее длина пропорциональна индицируемому значению параметра), либо "светящая точка" (значение параметра пропорционально ее удалению от начала шкалы). Ряд микросхем - К1003ПП1, UAA180, LM314-LM316 способны работать и в том, и в другом режимах.

Известны необычные способы применения преобразователей [1, 2], реализующие в основном визуальную индикацию. При этом, отображая значение входного сигнала в том или ином режиме, устройство выполняет только информативную функцию. Расширить сферу его применения можно, если использовать свойства преобразователя как многопорогового устройства. Снимая сигналы с его выходов, переключаемых весьма четко и в определенной последовательности, удается управлять различными внешними устройствами, причем с сохранением присущих ему основных функций.

Рассмотрим в качестве примера схему двенадцатиуровневого индикатора на распространенной микросхеме К1003ПП1 (рис. 1). Он собран на аналого-кодовом преобразователе DA1, резисторах R1-R4 и светодиодах HL1-HL12. Светодиоды включены последовательно в три группы по четыре и работают в режиме "светящая строка" [1]. При увеличении постоянного напряжения на входе устройства - вывод 17 микросхемы - от уровня, заданного напряжением на выводе 16, до уровня, заданного напряжением на выводе 3, последовательно включаются светодиоды, образуя непрерывную излучающую свет линейку.

Чтобы реализовать управляющие функции, приходится снимать сигналы с выходов, к которым подключены светодиоды. Получить переключательную характеристику с высокой крутизной позволяет ступень, выполненная на транзисторах VT1, VT2. Транзистор VT1 со "сверхусилением" (h21э = 400...800) включен последовательно с транзистором VT2 - усилителем тока, что обеспечивает высокий общий коэффициент передачи, а также низкое выходное сопротивление.

Работой ступени управляет сигнал, снятый с одного из выходов преобразователя относительно плюсового провода питания. При этом изменение напряжения на резисторе R5 зависит от падения напряжения на светодиоде и равно уже 1,6...2 В в зависимости от его типа. Ток, отбираемый резистором R5, невелик (и может быть уменьшен увеличением сопротивления R5), поэтому не оказывает никакого влияния на работу преобразователя и светодиодов.

Перепад напряжения на нагрузке (на обмотке реле К1) почти равен напряжению питания при большой крутизне переключения. Выход устройства - открытый эмиттер транзистора VT2 - обладает высокой нагрузочной способностью, ограниченной только допустимым током через транзистор. То есть в качестве нагрузки могут быть включены исполнительные элементы с омическим сопротивлением не менее 120 Ом (при Uпит = 12 В), в частности, обмотка электромагнитного реле.

Если входной сигнал Uвх плавно увеличивать, в некоторый момент включится светодиод HL11 в цепи вывода 5 преобразователя DA1. Светодиод, с катода которого снят управляющий сигнал, в дальнейшем будем называть контрольным.

При включении контрольного светодиода открывается транзистор VT1, вслед за ним открывается до насыщения и транзистор VT2. Реле К1 (или иная нагрузка) срабатывает, включая своими контактами внешние устройства - бытовую аппаратуру, электродвигатели, нагреватели и т. п. Подстроечным резистором R5 устанавливают ток надежного открывания транзисторов. При уменьшении входного напряжения контрольный светодиод погасает, транзисторы закрываются и реле отпускает якорь.

Чтобы изменить порог срабатывания в такой системе, достаточно вывод А резистора R5 переключить к другому светодиоду и подстроить этот резистор. Таким образом, порог срабатывания меняется на величину, кратную шагу шкалы. Разумеется, не исключена и более точная установка - резисторами R2, R3 или входным делителем преобразователя.

В любом случае контрольный светодиод, выделенный в шкале, например, другим цветом, выполняет роль визуально удобного индикатора порогового уровня. Если в устройство ввести обратную связь по контролируемому параметру, получим готовую систему автоматического регулирования.

На практике довольно часто требуется звуковой сигнализатор, предупреждающий о выходе значения некоторого контролируемого параметра за допустимые пределы. Для этого удобно использовать вместо реле К1 простое устройство, выполненное на мигающем светодиоде HL13 (например, L-56BID) и активном капсюле BF1 (рис. 1, справа). Такие капсюли (НСМ1206Х и ему подобные) содержат встроенный генератор звуковой частоты. В моменты включения светодиода НИЗ он издает довольно громкий сигнал частотой 2 кГц. Резистор R6 подбирают таким, чтобы напряжение на капсюле при включенном светодиоде соответствовало двум последним цифрам маркировки (для указанного типа 6 В). Можно применить и другие активные капсюли [3].

С точки зрения надежности коммутации нагрузки целесообразно вместо реле применить тиристоры. На рис. 2 показана схема выходного узла с коммутатором на симисторе VS1. Узел работает на включение нагрузки - лампы накаливания EL1 (или нагревателя). Поеле открывания транзисторов VT1, VT2 через управляющий переход симистора VS1 начинает протекать открывающий ток, ограниченный резистором R6. Симистор открывается и включает нагрузку. Если симистор установить на теплоотвод, мощность нагрузки может достигать 1 кВт.

Схема узла, работающего в инверсном варианте, т. е. отключающего нагрузку при достижении порогового входного напряжения, показана на рис. 3. В отсутствие сигнала на выводе А преобразователя транзисторы VT1, VT2 закрыты, а симистор VS1 открыт током, протекающим через резистор R6, вывод 1 симистора и управляющий электрод. При появлении сигнала на выводе А транзисторы VT1, VT2 открываются, транзистор VT2 шунтирует участок вывод 1-управляющий электрод симистора VS1, в результате чего он закрывается, выключая нагрузку EL1.

Применив узел по схеме на рис. 3 в вольтметре сетевого напряжения [1], можно получить устройство, автоматически отключающее нагрузку - бытовую аппаратуру и пр. - при недопустимом повышении напряжения сети Причем такое устройство будет сочетать функции индикатора и защитного автомата, что выгодно отличает его от других аналогичных.

Устройство работает с самовозвратом, что при многократных скачках сетевого напряжения нежелательно. Если в него ввести узел на транзисторе VT3, показанный штриховыми линиями на рис. 3, то благодаря глубокой положительной ОС через транзистор VT3 устройство будет работать в режиме защелки. Отключение нагрузки будет происходить, как указано выше, а для возврата в исходное состояние необходимо выключить и снова включить напряжение питания 12 В. Такой же "защелкивающий" узел можно добавить и в устройство по схеме на рис. 2.

Обращаем внимание читателей, что, если устройство выполнено бестрансформаторным [1], узлы, схемы которых изображены на рис. 2 и 3, весь индикатор в целом и источник измеряемого сигнала будут находиться под напряжением сети. Поэтому при работе с устройством следует соблюдать известные меры предосторожности. Заземлять общий провод таких индикаторов нельзя!

Рассмотренные узлы работают корректно при использовании режима "светящая строка". В режиме "светящая точка" происходит выключение всех светодиодов с обеих сторон от светящего и в конечном счете - сбой. Добиться правильной работы в этом случае можно, если применить, например, счетный триггер, изменяющий свое состояние каждый раз при прохождении порогового уровня.

Однако есть более простое и универсальное решение (см. схему на рис. 4) В этом устройстве индикатор работает в режиме "светящая точка" в результате соответствующего включения светодиодов HL1-HL12 [1]. На диодах VD1- VDN собран логический узел ПРОВОДНОЕ ИЛИ. При наличии сигнала на любом из выходов микросхемы DA1, к которым подключены диоды VD1-VDN, сигнал в точке А будет присутствовать. Если к этой точке будет подключено устройство, собранное по схеме на рис. 2, его симистор VS1 будет открыт.

Поскольку диоды VD1-VDN включены так, что они контролируют непрерывный участок шкалы, выключение устройства будет происходить за пределами участка, т. е. когда сигнал Uвх упадет ниже уровня, отображаемого первым светодиодом (HL3) участка, или когда превзойдет уровень, отображаемый последним светодиодом (HL9). Иначе говоря, теперь устройство работает аналогично двупороговому компаратору - в некотором "коридоре" значений. Изменяя число диодов и точки их подключения к выводам преобразователя, можно изменять ширину "коридора" и даже организовать несколько "коридоров".

В отдельных случаях полная двенадцатиуровневая индикация, которую способна обеспечивать микросхема К1003ПП1, не требуется. В этом случае лишние светодиоды могут быть исключены из шкалы или, если это необходимо для сохранения работы остальных, заменены резисторами сопротивлением R = Uсд/Iсд, где Uсд и Iсд, - напряжение на светодиоде и ток через него (для устройства по схеме на рис. 1 Iсд = 15 мА) В заключение отметим, что рассмотренные устройства работают и с другими аналого-кодовыми преобразователями, упомянутыми в начале статьи. Их схемотехника допускает применение гораздо более мощных симисторов, требующих тока управления до 1 А. Для их применения достаточно заменить транзистор КТ315Г (VT2) на любой из серии КТ815, а ограничительный резистор R6 (см. рис. 2, 3) заменить другим, меньшего сопротивления, так, чтобы симистор устойчиво открывался при обеих полуволнах коммутируемого напряжения. Разумеется, блок питания должен обеспечивать требуемый ток без уменьшения напряжения, что важно для сохранения точности работы преобразователя.

Литература

1. Бирюков С. Два вольтметра на К1003ПП1. - Радио, 2001, № 8, с. 32, 33.
2. Пахомов А. Светодиодная шкала на К1003ПП1. - Радио, 2001, № З.с.43.
3. Бутов А. Генераторы-сигнализаторы. - Радио, 2002, № 7, с 59.

Автор: А.Пахомов, г.Зерноград Ростовской обл.

Смотрите другие статьи раздела Радиолюбителю-конструктору.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

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 ...>>

Гибкий алмаз вырабатывает электричество 15.09.2026

Алмаз традиционно воспринимается как исключительно твердый и практически неподвижный материал, поэтому возможность получать из него электричество при механической деформации долгое время казалась невероятной. В начале XX века алмаз относили к непьезоэлектрическим материалам, то есть считалось, что при сжатии или изгибе он, в отличие от кварца, не способен создавать электрический заряд. Однако исследователи из Университета Гонконга обнаружили, что при определенных условиях это представление требует пересмотра. Проблема заключалась прежде всего в физической природе самого минерала. Обычный алмаз настолько тверд, что заметно согнуть его практически невозможно. Поэтому специалисты использовали другой подход и изготовили из алмаза чрезвычайно тонкую гибкую мембрану. После механического воздействия на такую конструкцию измерительные приборы зарегистрировали устойчивые электрические сигналы. Эксперименты неоднократно повторяли и проводили в различных условиях, чтобы исключить случайное про ...>>

Найдена химическая причина возрастных изменений запаха кожи 14.09.2026

Запах человеческого тела меняется на протяжении всей жизни, и особенно заметные изменения могут происходить в пожилом возрасте. Речь идет не только о привычном запахе пота или особенностях гигиены: старение сопровождается целым комплексом биохимических процессов в коже, способных влиять на ее естественный запах. Ученые обнаружили одно из веществ, которое связывают с характерным ароматом, часто называемым "запахом старости". Исследователи установили, что важную роль в этом процессе играет 2-ноненаль - органическое соединение из группы ненасыщенных жирных альдегидов. Это вещество обладает характерным запахом, который нередко описывают как сочетание прогорклого масла и затхлого картона. Его количество в коже увеличивается по мере старения организма, поэтому концентрация 2-ноненаля рассматривается специалистами как одна из биохимических причин возрастного изменения запаха. По словам дерматологов, заметные изменения начинают становиться более вероятными после 40 лет. Доктор Сонал Чоуд ...>>

Случайная новость из Архива Космический полет продлевает человеческую жизнь 16.07.2012 Международная группа ученых, изучающая потерю костной и мышечной массы у космонавтов, обнаружила, что космический полет может продлить жизнь. Оказалось, что космические полеты уменьшают количество токсичных белков, которые обычно накапливаются в процессе старения мышц. Также ученые обнаружили группу генов, экспрессия которых в течение космического полета снижается. В ходе лабораторных экспериментов на Земле у модельных организмов (черви Caenorhabditis elegans) снижение экспрессии тех же генов приводило к увеличению продолжительности жизни. "Мы определили семь генов, инактивация которых продляет жизнь в лабораторных условиях, - говорит один из авторов исследования, эксперт в мышечном метаболизме доктор Натаниэль Шевчик. - Мы пока точно не знаем, каким образом эти гены работают. Судя по всему, они влияют на восприятие окружающей среды и соответствующую адаптацию организма. Например, один из генов контролирует выработку инсулина, связанного с метаболизмом и продолжительностью жизни". Что это открытие означает для практической космонавтики? Ученым известно, что в условиях космических полетов мышцы неизбежно сокращаются в объеме. Однако это не патология, а лишь реакция на условия окружающей среды, в частности невесомость. Не исключено, что в результате процессов адаптации также может увеличиться и продолжительность жизни. Ученые намерены продолжить свои исследования, включая изучение здоровья космонавтов и опыты с Caenorhabditis elegans. При этом черви предоставляют особенные возможности. Дело в том, что Caenorhabditis elegans является первым многоклеточным организмом, чей геном полностью расшифрован. Многие из его 20 тыс. генов выполняют те же функции, что и человеческие, например, 2 тыс. генов играют определенную роль в развитии мышц и 50-60 % из них имеют человеческие аналоги. Кроме того, установлено, что данные черви могут жить и размножаться в космосе в течение не менее шести месяцев. Таким образом, их относительно недорого можно отправить в экспериментальный долгосрочный полет, например к Марсу, и изучить воздействие космической среды на живой организм.

Другие интересные новости:

▪ 3D-принтер с голосовым управлением

▪ Собаки чувствуют неправильную физику

▪ Электронный секретарь

▪ SAMSUNG SDI выпустила CRT-телевизор толщиной 38 см

▪ Твердотельные аккумуляторы для электромобилей

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Альтернативные источники энергии. Подборка статей

▪ статья Герберт Маршалл Маклюэн. Знаменитые афоризмы

▪ статья Когда кошки стали домашними животными? Подробный ответ

▪ статья Щерица. Легенды, выращивание, способы применения

▪ статья USB термометр на микроконтроллере. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Нормы испытаний электрооборудования и аппаратов электроустановок потребителей. Условия и число операций при испытаниях воздушных выключателей. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026