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:

Хорошо управляемые луга могут компенсировать выбросы от скота 15.02.2026

Животноводство, особенно разведение крупного рогатого скота, часто обвиняют в значительном вкладе в глобальное потепление из-за мощного парникового газа - метана, который выделяется при пищеварении у жвачных животных. Это вызывает острые политические споры и призывы к сокращению потребления мяса. Однако ученые напоминают, что полная картина климатического воздействия отрасли не ограничивается только выбросами от животных: огромную роль играет окружающая экосистема - пастбища, почва и растительность, которые способны активно поглощать углекислый газ из атмосферы. Исследователи из Университета Небраски-Линкольна решили глубже изучить этот баланс. Группа под руководством профессора Галена Эриксона сосредоточилась на том, как правильно организованные пастбища накапливают углерод в растениях и грунте благодаря естественным процессам, стимулируемым выпасом скота. Ученые подчеркивают, что при достаточном уровне осадков и грамотном управлении такие луга превращаются в мощные природные погло ...>>

NASA тестирует инновационную технологию крыла 15.02.2026

Коммерческая авиация ежегодно расходует колоссальные объемы керосина, что сказывается не только на бюджете авиакомпаний, но и на состоянии окружающей среды. В 2024 году глобальные затраты на авиационное топливо достигли 291 миллиарда долларов, и эта сумма продолжает расти. Чтобы справиться с этими вызовами, NASA активно работает над технологиями, способными заметно повысить аэродинамическую эффективность самолетов. Одним из самых перспективных направлений стало создание специальной конструкции крыла, которая максимизирует естественный ламинарный поток воздуха и минимизирует сопротивление. В январе 2026 года специалисты NASA Armstrong Flight Research Center успешно провели важный этап наземных испытаний концепции Crossflow Attenuated Natural Laminar Flow (CATNLF). Для эксперимента под фюзеляж исследовательского самолета F-15B закрепили вертикально ориентированную масштабную модель высотой около 0,9 м (3 фута), напоминающую узкий киль. Такая компоновка позволила подвергнуть прототип р ...>>

Забота о внуках очень полезна для здоровья мозга 14.02.2026

Общение между поколениями приносит радость всей семье, но мало кто задумывается, насколько активно бабушки и дедушки, заботящиеся о внуках, поддерживают свою умственную форму. Регулярное взаимодействие с детьми стимулирует мозг пожилых людей, помогая сохранять память, скорость мышления и общую когнитивную активность. Новые научные данные подтверждают, что такая добровольная помощь не только важна для общества, но и может замедлять возрастные изменения в мозге. Исследователи из Тилбургского университета в Нидерландах провели анализ, чтобы понять, приносит ли уход за внуками реальную пользу здоровью пожилых людей. Ведущий автор работы Флавия Черечес отметила, что многие бабушки и дедушки регулярно присматривают за детьми, и оставался открытым вопрос, насколько это положительно сказывается на их собственном благополучии, особенно в плане когнитивных функций. Ученые поставили цель выяснить, способен ли регулярный уход за внуками замедлить снижение памяти и других умственных способ ...>>

Случайная новость из Архива Сновидения животных во время спячки 26.01.2025 Спячка - удивительное приспособление, позволяющее животным переживать неблагоприятные условия окружающей среды, такие как холод или недостаток пищи. Многие млекопитающие, от медведей до ежей, впадают в это состояние анабиоза, чтобы сохранить энергию и дождаться лучших времен. Но что происходит в это время в их мозгу? Видят ли они сны, подобно нам? Международная группа ученых занялась изучением этого вопроса и пришла к интересным выводам. Оказалось, что большинство животных, впадающих в спячку, не видят снов. Дело в том, что спячка и сон - это два совершенно разных состояния. Сон - это физиологически активный процесс, во время которого организм восстанавливается, а мозг продолжает активно работать. Спячка же, напротив, характеризуется максимальным снижением всех видов деятельности организма, включая мозговую, для экономии энергии. Во время спячки животные замедляют дыхание, снижают температуру тела и значительно уменьшают скорость метаболизма. Исследования показали, что у некоторых животных скорость метаболизма во время спячки может снижаться до 5% от обычного уровня. В таком состоянии мозговая активность слишком низкая, чтобы животные могли видеть сны. Однако, как и в любом правиле, здесь есть свои исключения. Ученые обнаружили, что толстохвостые лемуры - единственные приматы, которые впадают в спячку, - видят сны. Исследования показали, что во время спячки у этих лемуров наблюдаются периоды быстрого сна, что свидетельствует о наличии сновидений. Это открытие ставит перед учеными новые вопросы о том, как именно сон и спячка взаимосвязаны между собой, и какие нейрофизиологические механизмы лежат в основе этих состояний. Возможно, в дальнейшем исследования в этой области помогут нам лучше понять природу сна и бодрствования, а также разработать новые методы лечения различных неврологических заболеваний. Сон и спячка - это два разных состояния, и большинство животных, впадающих в спячку, не видят снов. Однако, наличие сновидений у толстохвостых лемуров является интересным исключением, которое требует дальнейшего изучения. Возможно, в будущем мы сможем получить более полное представление о том, что происходит в мозгу животных во время спячки, и как это состояние влияет на их организм.

Другие интересные новости:

▪ Магниты помогают в любви

▪ Город Samsung 5G

▪ Гибридный генератор экономнит до 93% энергии

▪ Шоколад улучшает зрение

▪ ДНК превратили в логические вентили

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Веселые задачки. Подборка статей

▪ статья Идеальный замок. Советы домашнему мастеру

▪ статья Кто придумал дорожные знаки? Подробный ответ

▪ статья Зеркало для телескопа. Детская научная лаборатория

▪ статья Магнитная антенна из... велосипедного обода. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Электрохимическое сверло - из медицинского шприца. Химический опыт

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026