Бортовий світлодіодний вольтметр. Схема, опис

Безкоштовна технічна бібліотека

ЕНЦИКЛОПЕДІЯ РАДІОЕЛЕКТРОНІКИ ТА ЕЛЕКТРОТЕХНІКИ
Безкоштовна бібліотека / Схеми радіоелектронних та електротехнічних пристроїв

Бортовий світлодіодний вольтметр. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

Безкоштовна технічна бібліотека

Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки / Автомобіль. Електронні пристрої

Коментарі до статті

Опис пристроїв для світлового відображення рівня напруги вже публікувався на сторінках нашого журналу. Здавалося б, що можна додати до опублікованого? Виявляється, можна! Наведена нижче стаття підтверджує це: справжній радіоаматор жодну проблему не поспішає вважати вирішеною.

Вольтметр, встановлений на панель приладів автомобіля, дозволяє оперативно контролювати рівень напруги в його бортовій мережі. Від такого приладу не потрібно високої роздільної здатності, зате необхідна можливість легкої та швидкої зчитуваності показань. Найкраще цим умовам відповідає дискретний світлодіодний індикатор напруги. Подібні пристрої набули дуже широкого поширення і для оцінки рівня напруги та потужності (в звукопідсилювальній апаратурі). Реалізують їх, зазвичай, двома способами.

Перший докладно описаний у [1]. Суть його в тому, що лінійку світлодіодів підключають до джерела вимірювання напруги через багатовихідний резистивний дільник напруги. Тут використані порогові властивості світлодіодів, транзисторів та діодів. За простоту такого індикатора доводиться розплачуватися нечітким порогом запалювання світлодіодів (що відзначає автор [2]). Такі пристрої свого часу продавалися як радіоконструктора.

Другий спосіб - застосування для включення кожного світлодіода окремого компаратора, що порівнює частину вхідного сигналу зі зразковим (як, наприклад, [3]), Внаслідок високого коефіцієнта посилення компараторів, найчастіше виконуваних на ОУ, пороги включення і вимкнення дуже чіткі, але для індикатора потрібно багато мікросхем. Чотирьох ОУ зараз ще дорогі, а одна така мікросхема може керувати лише чотирма світлодіодами.

Зрештою, не можна не відзначити роботу (4), де використано принцип аналогоцифрового перетворення. У цієї конструкції чимало переваг, але все-таки забагато деталей, і до того ж неекономічних.

Вольтметр, пропонований до вашої уваги, оптимізований у світлі сказаного вище - у ньому чіткі порогові рівні запалювання світлодіодів отримані за допомогою мінімуму дешевих, економічних та широкодоступних елементів. В основу принципу роботи приладу покладено граничні властивості цифрової мікросхеми.

Прилад (див. схему на рис. 1) є шестирівневим індикатором. Для зручності застосування в автомобілі інтервал вимірювання обраний рівним 10...15 В з кроком 1 В. І інтервал, і крок можуть бути легко змінені.

Бортовий світлодіодний вольтметр

Пороговими пристроями служать шість інверторів DD1,1-DD1.6, кожен з яких є нелінійним підсилювачем напруги з великим коефіцієнтом посилення. Пороговий рівень перемикання інверторів - приблизно половина напруги живленнями кросхеми, тому вони порівнюють напругу на вході з половиною напруги живлення.

Якщо вхідна напруга інвертора перевищить граничний рівень, на його виході з'явиться напруга низького рівня. Тому світлодіод, що служить навантаженням інвертора, включиться вихідним струмом, що втікає. Коли ж на виході інверторів високий рівень, світлодіоди закриті та вимкнені.

З виходів резистивного дільника R1-R7 на вхід інверторів надходить відповідна частка напруги бортової мережі. При зміні бортової напруги пропорційно змінюються його частки. Напруга ж живлення інверторів та світлодіодної лінійки стабілізована мікросхемним стабілізатором DA1. Номінали резисторів R1-R7 розраховують таким чином, щоб отримати крок перемикання, що дорівнює 1 В.

Конденсатор С2 спільно з резистором R1 утворюють низькочастотний фільтр, що пригнічує короткочасні сплески напруги, які можуть виникнути, наприклад, під час пуску двигуна. Конденсатор С1 виробник мікросхемних стабілізаторів рекомендує встановлювати для покращення їхньої стійкості на високій частоті. Резистори R8-R13 обмежують вихідний струм інверторів.

Як розрахувати резистори R1-R7? Незважаючи на те, що на вході інверторів DD1.1.-D1.6 встановлені польові транзистори, які вхідного струму практично не споживають, існує так званий струм витоку. Це змушує вибирати струм через дільник набагато більшим за сумарний струм витоку всіх шести інверторів (не більше 6X10-5 мкА). Мінімальним струм через дільник буде при мінімальній напрузі 10 В.

Задамо цей струм рівним 100 мкА, що приблизно в мільйон разів більше струму витоку. Тоді загальний опір дільника RД=R1+R2+RЗ+R4+R5+R6+R7 (у кілоомах, якщо напруга у вольтах, а струм - у міліамперах) має бути рівним: Rд=Uвx min/Imin = 10В/0,1мА = 100кОм.

Тепер розрахуємо опір кожного з резисторів за умови Uпор=Uпіт/2, тобто в розглянутому випадку Uпор=3В. Iд = UBX / Rд = 15 В/7 ком = 3 мА = 15 мкА, Тоді опір резистора R100: R = Uпоp / Iд; R0,15=150 В/7 мА=7кОм.

На вході інвертора DD1.5 3 має бути при вхідній напрузі 14 В. Струм через дільник в цьому випадку Iд=14 В/100 кОм=0,14 мА. Тоді сумарний опір R6+R7=Uпоp/Iд=3/0,14-21,5 кОм.

Звідси R6 = 21,5-20 = 1,5 ком.

Аналогічно визначають опір інших резисторів дільника: R5=UпорхRд/Uвх-(R6+R7)-1,6 кОм; R4-2 кОм, RЗ-2,2 кОм, R2-2.7 кОм і, нарешті, R1=Rд-(R2+RЗ+R4+R5+R6+R7) = 70 кОм-68 кОм.

Взагалі, як відомо, гранична напруга елементів мікросхем КМОП знаходиться в межах від 1/3Uпіт до 2/3Uпіт. Відомо також, що виготовлені в єдиному технологічному циклі одному кристалі елементи однієї мікросхеми мають практично однакові значення порога перемикання. Тому для точної установки "початку шкали" вольтметра достатньо резистор R1 замінити послідовним ланцюгом з підстроювального з розрахованим номіналом і постійного з номіналом в два рази менше за розрахунковий.

Температурна стабільність приладу дуже висока. При зміні температури від -10 до +60 ° С поріг спрацьовування змінюється на кілька сотих часток вольту. Мікросхемний стабілізатор DА1 також має температурну стабільність не гірше 30 мВ в межах 0...100 °С.

Вихідна напруга стабілізатора DА1 не повинна бути менше 6 В, інакше інвертори не зможуть забезпечити необхідний струм через світлодіоди. Інвертори мікросхеми К561ЛН2 допускають вихідний струм до 8 мА. Світлодіоди АЛ307БМ можна замінити будь-якими іншими, перерахувавши номінали струмообмежувальних резисторів R8-R13. Конденсатори також можуть бути будь-якими на номінальну напругу не менше 10 В.

Для налагодження зібраний пристрій підключають до виходу регульованого джерела напруги, яке імітуватиме бортову мережу. Встановивши вихідну напругу джерела 10, а опір підстроювального резистора на максимум, обертають його двигун до моменту включення світлодіода HL1. Інші рівні встановлюються автоматично.

Деталі вольтметра змонтовані на друкованій платі із фольгованого склотекстоліту товщиною 1 мм. Креслення плати представлено на рис. 2. Вона розрахована на встановлення підстроювального резистора СПЗ-33, а решти - МЛТ-0,125, конденсатора С1 - KM, С2 - К50-35.

Бортовий світлодіодний вольтметр

Плата прикріплена до дна коробки із пластику двома гвинтами М2,5 на трубчастих стійках і ще одним таким самим, який одночасно притискає до плати мікросхему DA1. Зазначимо, що ця мікросхема встановлена пластмасовою (а не металевою) гранню до плати. Між корпусом мікросхеми та платою також встановлена трубчаста стійка, але вкорочена.

Висновки світлодіодів перед монтажем згинають на 90 град, для того, щоб їх оптичні осі були паралельні площині плати. Корпуси світлодіодів повинні виступати за край плати та при остаточному збиранні пристрою виходити в отвори, просвердлені в торці коробки.

Стійкість роботи стабілізатора та всього пристрою в цілому буде ще вищою, якщо до входу мікросхеми (між вив. 8 та 17) підключити конденсатор ємністю 0,1 мк. Для того щоб убезпечити стабілізатор від випадкових сплесків напруги в бортовій мережі, амплітуда яких може досягати 80 - 00 В. Паралельно до цього конденсатора слід підключити ще один - оксидний. Він повинен мати ємність не менше 1000 мкФ і номінальну напругу 25 В. Цей конденсатор сприятливо позначиться і на роботі радіоприймаючої та звукопідсилювальної автомобільної апаратури.

література

Нечаєв І. Світлодіодний індикатор рівня сигналу. – Радіо, 1988, № 12, с. 52.
Ісаулов В., Василенко Є. Простий індикатор рівня запису. - Радіоаматор, 1995, № 3, с. 5.
Тихомиров А. Індикатор напруги бортової мережі. - Радіоаматор, 1996, № 10, с. 2.
Гвоздицький Г. Індикатор напруги бортової мережі. – Радіо, 1992, № 7, с. 18-20.

Автор: О.Клевцов, м.Дніпропетровськ, Україна

Дивіться інші статті розділу Автомобіль. Електронні пристрої.

Читайте та пишіть корисні коментарі до цієї статті.

<< Назад

Останні новини науки та техніки, новинки електроніки:

Шум транспорту затримує зростання пташенят 06.05.2024

Звуки, що оточують нас у сучасних містах, стають дедалі пронизливішими. Однак мало хто замислюється про те, як цей шум впливає на тваринний світ, особливо на таких ніжних створінь, як пташенята, які ще не вилупилися з яєць. Недавні дослідження проливають світло на цю проблему, вказуючи на серйозні наслідки для їхнього розвитку та виживання. Вчені виявили, що вплив транспортного шуму на пташенят зебрового діамантника може призвести до серйозних порушень у розвитку. Експерименти показали, що шумова забрудненість може суттєво затримувати їх вилуплення, а ті пташенята, які все ж таки з'являються на світ, стикаються з низкою здоровотворних проблем. Дослідники також виявили, що негативні наслідки шумового забруднення сягають і дорослого віку птахів. Зменшення шансів на розмноження та зниження плодючості говорять про довгострокові наслідки, які транспортний шум чинить на тваринний світ. Результати дослідження наголошують на необхідності ...>>

Бездротова колонка Samsung Music Frame HW-LS60D 06.05.2024

У світі сучасної технології звуку виробники прагнуть не тільки бездоганної якості звучання, але й поєднання функціональності з естетикою. Одним із останніх інноваційних кроків у цьому напрямку є нова бездротова акустична система Samsung Music Frame HW-LS60D, представлена на заході 2024 World of Samsung. Samsung HW-LS60D – це не просто акустична система, це мистецтво звуку у стилі рамки. Поєднання 6-динамічної системи з підтримкою Dolby Atmos та стильного дизайну у формі фоторамки робить цей продукт ідеальним доповненням до будь-якого інтер'єру. Нова колонка Samsung Music Frame оснащена сучасними технологіями, включаючи функцію адаптивного звуку, яка забезпечує чіткий діалог на будь-якому рівні гучності, а також автоматичну оптимізацію приміщення для насиченого звукового відтворення. За допомогою з'єднань Spotify, Tidal Hi-Fi і Bluetooth 5.2, а також інтеграцією з розумними помічниками, ця колонка готова задовольнити ...>>

Новий спосіб управління та маніпулювання оптичними сигналами 05.05.2024

Сучасний світ науки та технологій стрімко розвивається, і з кожним днем з'являються нові методи та технології, які відкривають перед нами нові перспективи у різних галузях. Однією з таких інновацій є розробка німецькими вченими нового способу керування оптичними сигналами, що може призвести до значного прогресу фотоніки. Нещодавні дослідження дозволили німецьким ученим створити регульовану хвильову пластину всередині хвилеводу із плавленого кремнезему. Цей метод, заснований на використанні рідкокристалічного шару, дозволяє ефективно змінювати поляризацію світла через хвилевід. Цей технологічний прорив відкриває нові перспективи розробки компактних і ефективних фотонних пристроїв, здатних обробляти великі обсяги даних. Електрооптичний контроль поляризації, що надається новим методом, може стати основою створення нового класу інтегрованих фотонних пристроїв. Це відкриває широкі можливості для застосування. ...>>

Випадкова новина з Архіву

Автомобільний відеореєстратор 21.03.2002

Компанія DriveCam Video Systems із Сан-Дієго (США) розробила мініатюрну камеру, яку закріплюють на дзеркалі заднього виду автомобіля. Пристрій фіксує ситуацію на дорозі та дії водія.

Після зіткнення камера автоматично продовжує зйомку протягом 30 секунд. За потреби її можна знову увімкнути вручну. Як носії інформації використовуються змінні карти пам'яті, що спрощує обробку та перегляд знятих матеріалів.

Автомобільні "чорні скриньки" дозволять уникнути численних суперечок та судових процесів, що виникають через суперечливі свідчення учасників дорожньо-транспортних пригод.

Інші цікаві новини:

▪ PHILIPS пропонує свою систему захисту мультимедійного контенту, що розповсюджується.

▪ Зберігання енергії у мікрочіпах

▪ 16-розрядний мікроконтролер сімейства HCS12X

▪ Гарнітура Corsair Virtuoso RGB Wireless XT

▪ Графічний прискорювач Radeon RX 6600 XT

Стрічка новин науки та техніки, новинок електроніки

Цікаві матеріали Безкоштовної технічної бібліотеки:

▪ розділ сайту Аудіо та відеоспостереження. Добірка статей

▪ стаття Гігієнічні норми вмісту хімічних речовин у атмосфері. Основи безпечної життєдіяльності

▪ стаття Коли людина почала приручати тварин? Детальна відповідь

▪ стаття Ріпа кормова. Легенди, вирощування, способи застосування

▪ стаття Підсвічування номера будинку увімкнеться автоматично. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

▪ стаття Modem Baycom 1200 bps. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

Залишіть свій коментар до цієї статті:

All languages of this page

Головна сторінка | Бібліотека | Статті | Карта сайту | Відгуки про сайт