Меню

Печатная плата для индикатор напряжения

4 простых схемы для изготовления индикатора фазы на светодиодах своими руками

В любой технике в качестве отображения режимов работы используют светодиоды. Причины очевидны – низкая стоимость, сверхмалое энергопотребление, высокая надёжность. Поскольку схемы индикаторов очень просты, нет необходимости в покупке фабричных изделий.

Из обилия схем, для изготовления указателя напряжения на светодиодах своими руками, можно подобрать наиболее оптимальный вариант. Индикатор можно собрать за пару минут из самых распространённых радиоэлементов.

Все подобные схемы по назначению делят на индикаторы напряжения и индикаторы тока.

Работа с сетью 220В

Рассмотрим простейший вариант – проверка фазы.

Эта схема представляет собой световой индикатор тока, которым оснащают некоторые отвёртки. Такое устройство даже не требует внешнего питания, поскольку разность потенциала между фазовым проводом и воздухом или рукой достаточна для свечения диода.

Для отображения сетевого напряжения, например, проверки наличия тока в разъёме розетки, схема ещё проще.

Простейший индикатор тока на светодиодах 220В собирается на ёмкостном сопротивлении для ограничения тока светодиода и диода для защиты от обратной полуволны.

Проверка постоянного напряжения

Нередко возникает необходимость прозвонить низковольтную цепь бытовых приборов, либо проверить целостность соединения, например, провод от наушников.

В качестве ограничителя тока можно использовать маломощную лампу накаливания либо резистор на 50-100 Ом. В зависимости от полярности подключения загорается соответствующий диод. Этот вариант подходит для цепей до 12В. Для более высокого напряжения потребуется увеличить сопротивления ограничивающего резистора.

Индикатор для микросхем (логический пробник)

Если возникает необходимость проверить работоспособность микросхемы, поможет в этом простейший пробник с тремя устойчивыми состояниями. При отсутствии сигнала (обрыв цепи) диоды не горят. При наличии логического ноля на контакте возникает напряжение около 0,5 В, которое открывает транзистор Т1, при логической единице (около 2,4В) открывается транзистор Т2.

Такая селективность достигается, благодаря различным параметрам используемых транзисторов. У КТ315Б напряжение открытия 0,4-0,5В, у КТ203Б – 1В. При необходимости можно заменить транзисторы другими с аналогичными параметрами.

Вариант для автомобиля

Простая схема для индикации напряжения бортовой сети автомобиля и заряда аккумулятора. Стабилитрон ограничивает ток аккумулятора до 5В для питания микросхемой логики.

Переменные резисторы позволяют выставить уровень напряжения для срабатывания светодиодов. Настройку лучше проводить от сетевого стабилизированного источника питания.

Источник



Индикатор напряжения аккумулятора на LM3914

Устройство представляет собой светодиодный вольтметр (индикатор напряжения) 12В аккумулятора, с применением широко известной микросхемы LM3914 (даташит).

Данное устройство мне было необходимо для того, чтобы я знал когда автомобильный аккумулятор полностью зарядится от зарядного устройства. Т.к. зарядка была старого типа и на ней не было никаких стрелочных или цифровых индикаторов для измерения напряжения.

В качестве светодиодного столбикового индикатора (бара) я выбрал HDSP-4832 с 10 светодиодами трех разных цветов: три красных, четыре желтых и три зеленых.

Индикатор-бар HDSP-4832

Для правильной индикации напряжения, нужно определиться с нижним и верхним уровнем измеряемых напряжений, чтобы на индикаторе соответственно при данных уровнях загорались первый и последние светодиоды (полоски).

Для 12В автомобильного аккумулятора, были выбраны следующие диапазоны: первый светодиод загорался при напряжении 10В, а последний при напряжении 13.5В, т.о. шаг индикации напряжения получился 0.35В на один светодиод. Естественно, вы можете установить и другие напряжения, при помощи двух подстроечных резисторов. Это дает возможность использовать данный индикатор для измерения напряжения, например NiCd или NiMH аккумуляторов. Границы напряжения в данном случае устанавливаются в Vmin = 0.9 * Ncells and Vmax = 1.45 * Ncells, где Ncells — количество «банок» аккумулятора. Плюс между + и — аккумуляторов должен быть помещен мощный резистор рассчитанный на ток не менее 0.5А для имитации реальной нагрузки.

Читайте также:  При линейном напряжении 220 фазное будет равно

Микросхема LM3914 может работать в двух режимах: режим «точка» — при котором загорается только один светодиод, и «столбиковый» режим, при котором загорается несколько светодиодов по нарастающей. Данная схема работает в «столбиковом» (bar) режиме, для этого 9 вывод микросхемы подключен к плюсу источника питания.

При работе в режиме bar, соответственно и увеличивается энергопотребление LM3914. Когда все 10 сегментов индикатора горят, то LM3914 потребляет почти в 10 раз больше, чем если бы горел только один светодиод (сегмент). Для предотвращения выгорания м/с LM3914 необходимо следить, чтобы ток светодиодов не превысил максимально допустимый.

Максимальная рассеиваемая мощность микросхемы не должна превышать 1365 мВт. И если предположить, что подводимое максимальное напряжение составит 14.4В, то максимально возможный ток составит I = P/V = 1.365/14.4 = 94.8мА. Т.о. ток, каждого сегмента индикатора не должен превышать 94.8/10=9.5мА. В схеме, сопротивление резистора R3 (4.7 кОм) задает максимальный ток светодиодов. Ток светодиода примерно в 10 раз больше тока, который проходит через данный резистор IR3 = 1.25 / 4700 = 266 мкА. Т.о. ток на каждый светодиод ограничен значением 2.6 мА, что намного меньше допустимого.

Входной каскад: для снятия показаний входного напряжения (и им же питается схема) в схеме применен делитель напряжения 1:2, подсоединенный к выводу 5 микросхемы. Делитель состоит из двух резисторов номиналом 10 кОм и т.о. напряжение, снимаемое с делителя находится в диапазоне от 5В до 6.75В, в то время как входное напряжение будет от 10В до 13.5В. Эти же значения будут использоваться для калибровки LM3914.

Принципиальная схема индикатора

Схема состоит из двух элементов: отдельно схемы контроля и отдельно плата индикатора. Между собой они соединяются при помощи 11-ти контактного разъема.

Схема индикатора на LM3914

Основные задающие элементы схемы:
R1 и R2 — делитель напряжения
R3 и R4 — ограничение тока светодиодов и установка верхней границы напряжения
R5 — установка нижней границы напряжения

Про R1, R2 и R3 я рассказывал выше. Теперь разберем R4, который устанавливает верхний порог (вывод 6 м/с):
На выводах микросхемы 6 и 7 необходимо установить напряжение на уровне 6.75В (что является входным напряжением 13.5В после делителя, в том случае, если аккумулятор заряжен полностью). Зная значение тока проходящего через R3, а также прибавив сюда ток «error current» с 8 вывода микросхемы (120мкА), мы можем рассчитать сопротивление R4:
6.75В = 1.25В + R4(120мкА+266мкА)
R4 = (6.75 — 1.25)/(386мкА)
R4 = 14.2кОм и больше (мы выбираем подстроечный резистор 22кОм)
С подстроечным резистором 22 кОм мы можем регулировать напряжение на выводе 7 в диапазоне от 1.25В до 9.74В, что дает возможность задавать верхнюю границу напряжения от 2.5В до 19.5В.

Сопротивлением R5 устанавливается нижняя граница напряжения:
Подставив в формулу VO = VI * RB/(RA + RB) следующие значения:
RA = 10 * 1К внутренние резисторы LM3914
RB = R5
VI = верхняя граница напряжения 6.75В
VO = нижняя граница напряжения 5В
получим:
5 = 6.75 * R5/(R5 + 10K)
R5 = 28.5K и больше (мы выбираем подстроечный резистор 100кОм)

Печатная плата

Как уже было сказано выше, устройство состоит из двух компонентов, соответственно используется 2 разных печатных платы. Это дает возможность использовать выносную индикацию, например на панели авто.

Читайте также:  Стабилизатор напряжения для защиты компьютера

Печатная плата схемы измерения

Печатная плата схемы индикации на HDSP-4832

В печатной плате получилась только одна перемычка (отмечена красным цветом).

Фото готового устройства

Скачать проект в Eagle и печатные платы вы можете ниже

Источник

Печатная плата для индикатор напряжения

Светодиодные индикаторы уровня

Автор: Integrator
Опубликовано 19.09.2013
Создано при помощи КотоРед.
Участник Конкурса «Поздравь Кота по-человечески 2013!»

Поздравляю кота с днем рождения, желаю долголетия и творческих успехов.

Сейчас существует много специальных микросхем для построения различных вариантов измерителей напряжения( LM3914, LM3915 и т. п.). Но они бывают не во всех магазинах, да и цены иногда кусаются. В сети бродит большое количество схем индикаторов, различного исполнения и уровня сложности. Но практически все имеют некоторые недостатки. В этой статье я хотел бы предложить ещё 3 варианта несложных измерителей уровня, сделанных без применения микроконтроллеров из доступных электронных компонентов.

Вариант 1 — линейный.

Итак, устройство представляет собой вариант АЦП последовательного счёта, и состоит из следующих частей: тактовый генератор, счетчик, резистивный ЦАП, компаратор, регистр сдвига с защелкой.

Импульсы от генератора на DD1.1 DD1.2 тактируют двоичный счетчик DD2 и регистры DD3. DD4. Микросхемы DD3, DD4 соединены последовательно и образуют 16-ти битный сдвиговый регистр, к его выходу подключены пары светодиодов, составленные в 2 линейки. На них выводиться значение измеренного входного напряжения в виде светящегося столба.

Сигналы счетчика поступают на ЦАП, он формирует ступенчатое образцовое напряжение, которое через делитель R16 идет на инвертирующие входы компараторов. Если входное напряжение оказывается выше образцового, то в регистр заталкивается 1, если ниже, то 0. К регистру компараторы подключены через коммутатор на диодах, которым управляет вторая половина счетчика DD2. Цикл измерения напряжения одного канала длится 16 тактовых импульсов, по его окончанию регистр защелкиваются, а к его информационному входу подключается другой компаратор. И далее повторяется цикл измерения для второго канала.

Для экономии регистров сделана динамическая индикация. То есть пока измеряется напряжение второго канала, на первую светодиодную линейку выводится результат измерения первого канала. И наоборот, пока измеряется напряжение первого канала, светиться вторая линейка с результатами предыдущего измерения. Из-за высокой скорости переключения кажется, что обе линейки светятся одновременно.

Цепочки R3 – C4 и R4 – C5 определяют постоянную времени, то есть время реакции индикатора на изменение входного напряжения. При уменьшении номиналов в этой цепи скорость реакции увеличивается, но не стоит их слишком сильно занижать, так как возможно мерцание индикатора.

При указанных номиналах R1, C1 частота тактового генератора примерно 1кГц.

Резистором R15 регулируется уровень опорного напряжение, подаваемого на компараторы. Тем самым можно изменять чувствительность устройства.

Так как опорное напряжение завязано на уровни лог 1 и лог 0 микросхемы — счетчика., то питаться индикатор должен от стабильного источника напряжением 5в( стабилизатора на кр142ен5, 7805 и т. п.).

Для этой схемы печатная плата не разрабатывалась.

Вариант 2 — логарифмический.

Для использования в качестве индикатора в аудио технике первый вариант устройства не очень подходит, поэтому был сделан ещё один индикатор с логарифмической шкалой. От первого варианта он отличается только узлом формирования опорного напряжения. Но логарифмический резистивный ЦАП имеет более сложную структуру чем линейный, поэтому схема получилась несколько сложней и пришлось добавить ещё одну микросхему.

Читайте также:  Что показывает напряжение диода

напряжение питания — 5в;

входное напряжение 0 . 5в;

максимальный потребляемый ток

цена деления шкалы 3дб;

Принцип работы ничем не отличается от первого варианта, поэтому я не буду повторно его описывать, приведу только диаграмму работы. На ней хорошо видно отличие формы опорного напряжения.

Подстроечным резистором настраивается уровень 0дб.

Сборка.

Плата разведена под smd компоненты. Изготавливается из одностороннего стеклотекстолита, к статье прикреплен файл 01.lay

На плате есть некоторые моменты, которые не отображены в схеме:

во-первых 6 смд перемычек 0805, их можно заменить на низкоомные резисторы;

во-вторых у меня не было подстроечного резистора на 240к, поэтому установлен на 220к к которому последовательно подключен постоянный на 20к.

Светодиодные линейки монтируются следующим образом.

Микросхема — возможная замена

cd4520 — к561ие10, кр1561ие10

cd4069 — 74HC04, 74AC04, к561лн2, кр1561лн2

cd4053 — 74HC4053, кр1561кп5

lm393 — lm193, lm293, lm2903

Вариант 3 — ретро.

Ну и в завершении хотелось бы показать ещё одну схему линейного индикатора, из-за которой появились первые две. Идея этого индикатора стара, различные схемные реализации в литературе ходят очень давно, я лишь подправил её под себя.

Принцип работы. Импульсы от генератора на DD1.1 DD1.2 тактируют двоичный счетчик DD2, котрый подключен к резистивному ЦАП и десятичному дешифратору DD3. На выходе дешифратора последовательно появляются сигналы лог 0. А подключенные к ним пары светодиодов соответственно последовательно загораются, получается такой бегущий огонек. ЦАП формирует опорное ступенчатое напряжение, которое поступает на входы компараторов. К выходам компараторов, через транзисторные ключи, подключены аноды светодиодных линеек. Пока входное напряжение выше образцового светодиоды светятся, как только уровень опорного напряжения оказывается выше линейка отключается. Из-за высокой скорости переключения бегущий огонек сливается в линию, длина которой эквивалентна входному напряжению.

Микросхема к155ид10 является и плюсом и минусом данной схемы. Плюс в том, что у неё мощный выходы, держат ток до 80мА(по справочнику), это позволяет получит хорошую яркость шкалы несмотря на динамическую индикацию. А минус в энергопотреблении — микросхема старая, ток потребления без нагрузки почти 50мА, при этом она сильно нагревается. И что самое печальное у неё нет аналогов в более новых сериях микросхем.

К155ЛА3 -К555ЛА3, КР1533ЛА3 и т. д. или 74HC00, 74HCT00, 74AC00 и т. д.

К155ИД10 -К555ИД10, 74LS145, также должна подойти К555ИД6 но яркость возможно будет хуже.

К155ИЕ5 -К555ИЕ5, КР1533ИЕ5 или 74LS93, 74HCT93, 74HC93 также на эту печатную плату можно установить К155ИЕ2, К555ИЕ2, КР1533ИЕ2, 74LS90и т. д.

КТ3107 с любым индексом или любой подходящий pnp транзистор, например BC556, BC557, 2N3906 и т. п.

Диоды КД521, КД522, 1N4148 и им подобные.

Сборка.

Файл печатной платы 02.lay приложен к статье.

Отверстия в площадках под светодиоды на краю платы должны быть диаметром не менее 1,2мм, так как в них впаивается сразу по 2 вывода.

На выводы питания микросхемы счетчика нужно припаять керамический конденсатор емкостью 0.1мкФ.

Светодиодные линейки собираются следующим образом:

Заключение.

Все схемы можно применить и для измерения постоянного тока. Например в зарядном устройстве, для контроля напряжения и тока зарядки. Для этого нужно убрать входной конденсатор и диоды выпрямителя, и добавить резистор делителя.

Источник

Adblock
detector