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:

Лабораторная модель прогнозирования землетрясений 30.11.2025

Предсказание землетрясений остается одной из самых сложных задач геофизики. Несмотря на развитие сейсмологии, ученые все еще не могут точно определить момент начала разрушительного движения разломов. Недавние эксперименты американских исследователей открывают новые горизонты: впервые удалось наблюдать микроскопические изменения в контактной зоне разломов, которые предшествуют землетрясению. Группа под руководством Сильвена Барбота обнаружила, что "реальная площадь контакта" - участки, где поверхности разлома действительно соприкасаются - изменяется за миллисекунды до высвобождения накопленной энергии. "Мы открыли окно в сердце механики землетрясений", - отмечает Барбот. Эти изменения позволяют фиксировать этапы зарождения сейсмического события еще до появления традиционных сейсмических волн. Для наблюдений ученые использовали прозрачные акриловые материалы, через которые можно было отслеживать световые изменения в зоне контакта. В ходе искусственного моделирования примерно 30% ко ...>>

Музыка как естественный анальгетик 30.11.2025

Ученые все активнее исследуют немедикаментозные способы облегчения боли. Одним из перспективных направлений становится использование музыки, которая способна воздействовать на эмоциональное состояние и когнитивное восприятие боли. Новое исследование международной группы специалистов демонстрирует, что даже кратковременное прослушивание любимых композиций может значительно снижать болевые ощущения у пациентов с острой болью в спине. В эксперименте участвовали пациенты, обратившиеся за помощью в отделение неотложной помощи с выраженной болью в спине. Им предлагалось на протяжении десяти минут слушать свои любимые музыкальные треки. Уже после этой короткой сессии врачи фиксировали заметное уменьшение интенсивности боли как в состоянии покоя, так и при движениях. Авторы исследования подчеркивают, что музыка не устраняет саму причину боли. Тем не менее, она воздействует на эмоциональный фон пациента, снижает уровень тревожности и отвлекает внимание, что в сумме приводит к субъективном ...>>

Алкоголь может привести к слобоумию 29.11.2025

Проблема влияния алкоголя на стареющий мозг давно вызывает интерес как у врачей, так и у исследователей когнитивного старения. В последние годы стало очевидно, что границы "безопасного" употребления спиртного размываются, и новое крупное исследование, проведенное международной группой ученых, вновь указывает на это. Работы Оксфордского университета, выполненные совместно с исследователями из Йельского и Кембриджского университетов, показывают: даже небольшие дозы алкоголя способны ускорять когнитивный спад. Команда проанализировала данные более чем 500 тысяч участников из британского биобанка и американской Программы миллионов ветеранов. Дополнительно был выполнен метаанализ сорока пяти исследований, в общей сложности включавших сведения о 2,4 миллиона человек. Такой масштаб позволил оценить не только прямую связь между употреблением спиртного и развитием деменции, но и влияние генетической предрасположенности. Один из наиболее тревожных результатов касается людей с повышенным ге ...>>

Случайная новость из Архива Автобус распознает пешехода 01.07.2014 Ученые Политехнического университета Валенсии (Polytechnic University of Valencia, UPV) в сотрудничестве с испанской компанией Cognitive Robots разработали систему обнаружения людей в опасной близости к автобусу. Технология не только предупредит водителя крупногабаритного транспортного средства о риске наезда на пешехода, но и возьмет на себя управление машиной в экстренных ситуациях. Новинка предполагает установку по периметру автобуса многочисленных видеокамер, позволяющих контролировать скрытые от боковых зеркал зоны. Система кругового обзора выводит изображение на экран, который располагается на приборной панели рядом с рулем. При помощи специального программного обеспечения происходит анализ картинки и распознавание человека в кадре, и водитель видит его на дисплее, а также слышит предупредительный сигнал о возможной опасности. Если находящийся за рулем автобуса не предпринимает мер по избежанию ДТП с участием пешехода, то система начнет слегка корректировать траекторию движения автомобиля и замедлять его. В случае необходимости машина будет полностью остановлена. Для более точной работы программно-аппаратного комплекса исследователи задействовали огромное количество фотографий, сделанных в различных местах Валенсии с наиболее интенсивным пешеходным трафиком. Всего было сделано около 12 тыс. снимков людей, по которым система теперь определяет присутствие человека рядом с автобусом, отметил Леопольдо Арместо (Leopoldo Armesto), научный сотрудник Института дизайна и производства при UPV. По словам исследователей, новая технология в первую очередь создана для того, чтобы обезопасить детей, которые в силу своего небольшого роста и повышенной активности рискуют попасть под колеса автобуса.

Другие интересные новости:

▪ Суперкомпьютер Aurora

▪ Ноутбук HP Chromebook 15

▪ Гравитация и землетрясение

▪ Миллиардная мышь от Logitech

▪ Биоразлагаемый имплантат охлаждает нервы и обезболивает

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Заземление и зануление. Подборка статей

▪ статья Распределительный клапан вместо золотника. Советы моделисту

▪ статья Какой принятый закон в США может вступить в силу только после следующих выборов в палату представителей? Подробный ответ

▪ статья Инструктор по лечебной физкультуре. Должностная инструкция

▪ статья Смолки. Простые рецепты и советы

▪ статья Монета проходит сквозь платок. Секрет фокуса

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2025