27.12.10
14255 3.5Вашему вниманию предлагается довольно простая, но в тоже время довольно интересная схема индикатора напряжения сети , включающего еще и функцию контроля исправности этой сети. Но обо всем по порядку. Как часто вам приходилось в темноте искать – нащупывать выключатель света, наверняка не однократно. Можно конечно использовать в качестве подсветки и индикатора напряжения сети обычную неоновую лампочку, вмонтированную в клавишу, но куда современней и функциональней применить двухцветный светодиод. Первое приближение такого индикатора напряжения сети представлено на рисунке 1.
На схеме, в качестве нагрузки используется лампа накаливания EL1, управление нагрузкой осуществляется выключателем SA1. В качестве нагрузки, впрочем, может быть использован любой другой электроприбор. Если выключатель SA1 отключен, выпрямленный через диод VD4 ток, будет протекать через зеленый кристалл духцветного светодиода. Для ограничения этого тока и предотвращения заметного накала лампы накаливания EL1 служит резистор R1, который надо выбрать с особой тщательностью, так, как некачественный резистор может привести к выходу из строя всю схему.
При включении выключателя SA1, лампа EL1 загорится, но зеленый кристалл двухцветного светодиода при этом погаснет, так, как участок цепи VD4 - HL1 - R1 будет зашунтирован. Но при этом ток потечет по цепи диода VD1- красный кристалл двухцветного светодиода HL1 – резистор R1 – контакты выключателя SA1. Таким образом, при замкнутом выключателе SA1 светодиод HL1 будет гореть красным. Защита от возможных перенапряжений, которые могут быть вызваны большим током утечки диодов VD1 и VD4, на двухцветном светодиоде HL1, обеспечивается диодами VD2 и VD3, которые подключаются параллельно плечам светодиода. На рисунке 2 представлена печатная плата индикатора напряжения сети.
Скачать монтажную плату индикатора в формате.lay можно будет ниже.
Как говорилось выше, к подбору резистора R1 надо подойти очень ответственно. Ток, протекающий через двухцветный светодиод HL1, непосредственно зависит от сопротивления токоограничивающего резистора R1. Мощность этого резистора должна быть обратно пропорциональна его электрическому сопротивлению. А сопротивление этого резистора не должно превышать допустимого для применяемого резистора значения.
Обратите внимание, что при одинаковом сопротивлении резистора R1, яркость свечения красного и зеленого кристаллов может довольно сильно визуально отличаться. В таком случае индикатор напряжения нуждается в некоторой доработке. Схема такого индикатора включения приведена на рисунке 3.
В этой схеме индикатора напряжения сети присутствуют 2 резистора R1 и R2, по одному для каждого кристалла светодиода HL1. Таким образом, можно подбором сопротивления резисторов добиться практически одинаковой яркости свечения кристаллов двухцветного светодиода. Но и это еще не предел, улучшения схемы индикатора включения. Схемы индикаторов напряжения, рассмотренные выше, имеют один небольшой недостаток, а именно: при неисправности лампы накаливания HL1 или при ее отсутствии и замкнутом выключателе SA1, загорается красный кристалл светодиода, как и при исправной лампе. Таким образом, если использовать такой индикатор включения на выключателе света в подвале или на чердаке, т.е. когда лампа находится в одном помещении, а выключатель в другом, не будет понятно, включили мы свет или нет. Схема индикатора включения, представленная на рис.4. не имеет этого недостатка.
Кроме того, она, по сути, контролирует целостность цепи нагрузки. В этой схеме красный кристалл двухцветного светодиода будет гореть только при протекании тока через лампу EL1. Если лампа неисправна или отсутствует, светодиод гореть не будет. Питание красного кристалла происходит по цепи VD3 – VD4 – VD6 – HL1 – VD1 – R1 (один полупериод). Второй полупериод ток протекает по цепи VD2. Благодаря конденсатору С1, происходит сглаживание пульсаций, приложенного к светодиоду напряжения и тем самым увеличивается его яркость свечения, за счет увеличения среднего значения тока, протекающего через двухцветный светодиод HL1. Для защиты конденсатора С1 от превышения допустимого предела напряжения предназначен стабилитрон VD5. На рисунке 5 приведена печатная плата индикатора включения.
Скачать в формате.lay печатные платы индикатора включения в двух вариантах можно в конце статьи.
Предельная, мощность нагрузки, рассмотренного индикатора напряжения сети, по сути ограничена допустимым прямым током диодов VD2, VD3, VD4 и VD6. Если использовать диоды КД226Д (прямой ток 1,7A) то с учетом того, что ток протекает через каждый диод только пол периода, получаем значение предельной нагрузки около 220х1,7х2=750ВА. С учетом коэффициента запаса не следует подключать к индикатору включения нагрузку мощностью более 500Вт.
В качестве двухцветного индикатора можно применить двухцветный светодиод АЛС331А или его аналог или, как вариант заменить двумя отдельными светодиодами, например АЛ307Б и АЛ307В красного и зеленого цвета соответственно. Но в этом случае в схеме рис.4. вероятно потребуется заменить кремниевый диод VD1 на германиевый, например серии Д9, для повышения напряжения на зеленом светодиоде, достаточного для его свечения.
В случае, если же вам, хочется, чтобы свет включался автоматически без вашего непосредственного участия обратите внимание на схему системы автоматического освещения .
Список файлов
На рисунке № 1 показана схема простого индикатора сетевого напряжения.
R1 ограничивает прямой ток через светодиод HL1. С1 используется в качестве балластного элемента, что позволило улучшить тепловой режим уст-ва индикации. При отрицательной полуволне сетевого напряжения стабилитрон VD1 работает как обычный диод, предохраняя светодиод от пробоя в обратным смещением. При положительной полуволне ток протекает через светодиод, так как стабилитрон при этом закрыт. Стабилитрон используется в схеме только при включении уст-ва в сеть, фиксируя напряжение на цепи HL1 R1, он ограничивает бросок тока через светодиод.
Напряжение стабилизации стабилитрона выбирается выше чем прямое падение напряжение на светодиоде. Емкость конденсатора С1 зависит от прямого тока светодиода.
На рисунке №2 показана схема улучшенного индикатора сетевого напряжения, этот индикатор может сигнализировать об отклонении напряжения сетевого напряжения от номинального значения. Главной особенностью схемы является свечение светодиода ри положительной полуволне сетевого напряжения, но лишь при определенной его амплитуде, равной порогу срабатывания, и погасание при снижении мгновенного значения напряжения до нуля. Это исключает явление гистерезиса и повышает точность индикации.
На входе индикатора находится ограничитель напряжения состоящий из диода VD1 и стабилитрона VD2. Светодиод HL1 индицирует о наличии сетевого напряжения. Цепи состоящие из делителей напряжения R2 R3 и R4 R5 пороговых устройств на динисторах VS1 VS2 и включенных последовательно с ними светодиодов, предназначены непосредственно для индикации отклонений сетевого напряжения. При помощи R3 устанавливается нижний порог срабатывания, когда сетевое напряжение ниже номинального на 5%, и R5 для верхнего порога, когда сетевое напряжение на 5% выше номинального.
Если сетевое напряжение в норме, горят светодиоды HL1 HL2. При понижении напряжения гаснет HL2, при повышении заживается HL3.
На рисунке №3 показана схема уст-ва сигнализирующего о перегорании предохранителя FU1. Если предохранитель цел, то падение напряжение на нем очень мало и светодиод не светится.
При перегорании предохранителя или отсутствии контакта в держателе предохранителя, напряжение Uпит через небольшое сопротивление нагрузки Rн прикладывается к цепи индикатора и светодиод HL1 загорается.
R1 выбирают из условия, что через HL1 будет протекать ток 5…10 мА. VD1 защищает светодиод от обратного напряжения и выпрямляет переменное. Стабилитрон VD2 предохраняет HL1 от перегрузки прямым током. Сопротивление R1 вычисляется по формуле:
Где UVD1, UHL1 - падение напряжения на элементах VD1 и HL1, IHL1 - рабочий ток светодиода.
Необходимо отметить, что при питании нагрузки переменным током в формулу вместо Uпит следует подставлять 0,5Uпит. Если напряжение не менее 27В и мощность нагрузки более 15Вт, сопротивление R1 можно определить по формуле:
Литература - Сто микросхем с индикаторами. Ю.А. Быстров, А.П. Гапунов, Г.М. Персианов (Массовая радиобиблиотека, выпуск 1134) 1990 год.
- Похожие статьи
Войти с помощью:
Случайные статьи
- 25.09.2014
Частотомер измеряет частоту входного сигнала в диапазоне 10 Гц…50МГц, со временем счета 0,1 и 1 с, отклонение частоты 10МГц(относительно зафиксированного значения), а так же осуществляет счет импульсов с отображением интервала счета (до99с). Входное сопротивление составляет 50…100 Ом на частоте 50МГц и увеличивается до нескольких кОм на НЧ диапазона. Основу частотомера …
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.
Светодиоды широко применяются во многих электронно-технических устройствах, благодаря незначительному энергопотреблению. Они отличаются компактными размерами, высокой надежностью и качественным светом. Эти свойства дали возможность сделать намного удобнее отображение всех функций оборудования, приборов и устройств. Среди них следует отметить индикатор напряжения на светодиодах, используемый при работе с электрическим током. Устройство индикатора совсем несложное, поэтому его легко изготовить собственными силами.
Общее устройство и принцип работы
Светодиоды являются одной из основных деталей индикаторов напряжения в сети. В ходе тестирования они наглядно демонстрируют наличие или отсутствие электрического тока на проверяемом участке.
Схемы простейших индикаторов состоят из минимального количества деталей и легко собираются даже начинающими радиолюбителями. На представленном рисунке отображается конструкция прибора, предназначенного для определения фазного проводника или контакта.
Данная схема широко используется в индикаторных отвертках. Им не требуется собственного источника питания, так как величины потенциала, образующегося между фазой и голой рукой, вполне хватает, чтобы началось свечение диода. Светодиодный индикатор напряжения, предназначенный для работы в сети 220 В, дополняется емкостным сопротивлением, ограничивающим ток, поступающий к лампочке. От обратной полуволны защита обеспечивается диодом.
При проверке низковольтных цепей до 12 вольт ограничителем тока нередко выступает лампа накаливания малой мощности или резистор, с сопротивлением от 50 до 100 Ом. При работе с более высоким напряжением мощность резистора должна быть увеличена.
Радиолюбители для проверки микросхем часто используют простейшее устройство, в котором имеются три стабильные позиции. Если цепь оборвана и сигнал отсутствует, диоды не будут светиться. В других случаях при разных токах загораются определенные светодиодные лампочки. Подобное разделение осуществляется с помощью транзисторов с различным напряжением открытия. Например, когда ток составляет 0,5 В, открывается первый транзистор, а при 2,4 В открывается второй. Если возникает необходимость работы с другими токами, необходимо использовать транзисторы с соответствующими характеристиками.
Таким образом, довольно легко изготовить указатель напряжения на светодиодах своими руками. Эта и другие схемы используются достаточно часто, поэтому их стоит рассмотреть более подробно.
Простая схема индикатора
Схема с применением транзисторных элементов и сопротивлений используется в указателях, работающих с постоянным и переменным напряжением до 600 вольт. Подобная конструкция несколько сложнее, сравнительно с индикаторной отверткой, однако добавление деталей делает указатель напряжения на светодиодах универсальным инструментом. Его можно совершенно безопасно использовать для проверки напряжения в диапазоне от 5 до 600 вольт.
На представленной схеме хорошо просматривается полевой транзистор VT2, который служит основой всей конструкции индикатора. Срабатывание устройства зависит от порогового значения напряжения, зафиксированного разностью потенциалов в положении затвор-исток.
Величина максимально возможных сетевых напряжений находится в зависимости от падения потенциала в позиции сток-исток. По своей сути этот транзистор является своеобразным . Транзистор VT1 является биполярным, используемым для обратной связи и поддержки заданных параметров.
Самодельный индикатор функционирует следующим образом. Когда на вход подается напряжение, в контуре появляется электрический ток. Его величина зависит от сопротивления R2 и напряжения биполярного транзистора VT1 в переходе база-эмиттер. Свечение маломощного светодиода вполне возможно при стабилизирующем токе в 100 мкА. При напряжении в база-эмиттер около 0,5 вольт, сопротивление R2 должно находиться в пределах от 500 до 600 Ом. От возможных скачков тока светодиод защищен неполярным конденсатором С, емкость которого составляет 0,1 мкФ.
Мощность резистора R1 составляет 1 Мом, что вполне достаточно для использования его в качестве нагрузки транзистора VT1. При работе с постоянным напряжением диод VD выполняет защитную функцию и проверку полюсов. Когда проверяется переменное напряжение, этот диод становится выпрямителем и служит для срезания отрицательной полуволны. Величина его обратного напряжения составляет не менее 600 вольт. Сам светодиод HL следует выбирать с наибольшей яркостью, чтобы сигнал был заметен даже при минимальном токе.
Указатель напряжения для аккумуляторных батарей
Срок службы автомобильного аккумулятора значительно продлевается, если на его клеммах проводится регулярный контроль напряжения. В случае каких-либо отклонений можно принять своевременные меры и избежать негативных последствий.
Предлагаемая схема функционирует на светодиоде RGB, отличающемся от обычных источников света тремя кристаллами разных цветов, расположенными внутри корпуса. В процессе работы каждый цвет будет соответствовать определенному значению напряжения.
Для создания индикатора понадобится 9 резисторов, три стабилитрона, 3 биполярных транзистора и 1 разноцветный светодиод. После правильной сборки сигнал будет зеленого цвета при напряжении 12-14 вольт, красного цвета - более 14,4 В, синего цвета - менее 11,5 В. Чтобы выставить минимальный предел напряжения используется потенциометр R4 и стабилитрон VD2.
В случае снижения ниже установленного значения, происходит закрытие транзистора VT2, а транзистор VT3, наоборот, будет открываться, индуцируя кристалл диода синего цвета. Если напряжение в норме и находится в заданных пределах, ток будет проходить через резисторы R5, R9 и через стабилитрон VD3. В это время светодиод будет светиться зеленой индикацией. Транзистор VT3 будет закрыт, а VT2 - открыт. Резистор R2 является переменным и позволяет настроить напряжение, в том числе и в сторону увеличения более 14,4 В. В этом случае сражу же загорается красный свет.
Благодаря таким своим свойствам как: низкое энергопотребление, малые габариты и простота необходимых для работы вспомогательных цепей, светодиоды (имеются ввиду светодиоды видимого диапазона длин волн) получили очень широкое распространение в радиоэлектронной аппаратуре самого разного назначения. Используются они в первую очередь как универсальные устройства индикации режимов работы или устройства аварийной индикации. Реже (обычно только в радиолюбительской практике) встречаются светодиодные автоматы световых эффектов и светодиодные информационные панели (табло).
Для нормального функционирования любого светодиода достаточно обеспечить протекание через него в прямом направлении тока не превышающего максимально допустимый для применяемого прибора. Если величина этого тока не будет слишком низкой, светодиод будет светиться. Для управления состоянием светодиода необходимо обеспечить регулировку (коммутацию) в цепи протекания тока. Это можно сделать с помощью типовых последовательных или параллельных схем коммутации (на транзисторах, диодах и т.п.). Примеры таких схем приведены на рис. 3.7-1, 3.7-2.
Рис. 3.7-1. Способы управления состоянием светодиода с помощью транзисторных ключей
Рис. 3.7-2. Способы управления состоянием светодиода от цифровых микросхем ТТЛ
Примером применения светодиодов в цепях сигнализации могут служить следующие две простые схемы индикаторов сетевого напряжения (рис. 3.7-3, 3.7-4).
Схема на рис. 3.7-3 предназначена для индикации наличия в бытовой сети переменного напряжения. Ранее в подобных устройствах обычно использовались малогабаритные неоновые лампочки. Но светодиоды в этом отношении гораздо более практичны и технологичны. В данной схеме ток через светодиод проходит только во время одной полуволны входного переменного напряжения (во время второй полуволны светодиод шунтируется работающим в прямом направлении стабилитроном). Этого оказывается достаточно для нормального восприятия человеческим глазом света от светодиода как непрерывного излучения. Напряжение стабилизации стабилитрона выбирается несколько большим, чем прямое падение напряжения на используемом светодиоде. Емкость конденсатора \(C1\) зависит от требуемого прямого тока через светодиод.
Рис. 3.7-3. Индикатор наличия сетевого напряжения
На трех светодиодах выполнено устройство, информирующее об отклонениях сетевого напряжения от номинального значения (рис. 3.7-4). Здесь также свечение светодиодов происходит только во время одного полупериода входного напряжения. Коммутация светодиодов осуществляется через включенные последовательно с ними динисторы. Светодиод \(HL1\) горит всегда, когда сетевое напряжение присутствует, два пороговых устройства на динисторах и делителях напряжения на резисторах обеспечивают включение двух других светодиодов только при достижении входным напряжением установленного порога срабатывания. Если их отрегулировать так, чтобы при нормальном напряжении в сети горели светодиоды \(HL1\), \(HL2\), то при повышенном напряжении будет загораться и светодиод \(HL3\), а при понижении напряжения в сети будет гаснуть светодиод \(HL2\). Входной ограничитель напряжения на \(VD1\), \(VD2\) предотвращает выход устройства из строя при значительном превышении нормального значения напряжения в сети.
Рис. 3.7-4. Индикатор уровня сетевого напряжения
Схема на рис. 3.7-5 предназначена для сигнализации о перегорании предохранителя. Если предохранитель \(FU1\) цел, падение напряжения на нем очень мало, и светодиод не светится. При перегорании предохранителя напряжение питания через незначительное сопротивление нагрузки прикладывается к цепи индикатора, и светодиод загорается. Резистор \(R1\) выбирается из условия, что через светодиод будет протекать требуемый ток. Не все виды нагрузок могут подойти для данной схемы.
Рис. 3.7-5. Светодиодный индикатор перегорания предохранителя
Устройство индикации перегрузки стабилизатора напряжения представлено на рис. 3.7‑6. В нормальном режиме работы стабилизатора напряжение на базе транзистора \(VT1\) стабилизировано стабилитроном \(VD1\) и примерно на 1 В больше, чем на эмиттере, поэтому транзистор закрыт и горит сигнальный светодиод \(HL1\). При перегрузке стабилизатора выходное напряжение уменьшается, стабилитрон выходит из режима стабилизации и напряжение на базе \(VT1\) уменьшается. Поэтому транзистор открывается. Поскольку прямое напряжение на включенном светодиоде \(HL1\) больше, чем на \(HL2\) и транзисторе, в момент открывания транзистора светодиод \(HL1\) гаснет, а \(HL2\) - включается. Прямое напряжение на зеленом светодиоде \(HL1\) приблизительно на 0,5 В больше, чем на красном светодиоде \(HL2\), поэтому максимальное напряжение насыщения коллектор-эмиттер транзистора \(VT1\) должно быть меньше 0,5 В. Резистор R1 ограничивает ток через светодиоды, а резистор \(R2\) определяет ток через стабилитрон \(VD1\).
Рис. 3.7-6. Индикатор состояния стабилизатора
Схема простого пробника, позволяющего определять характер (постоянное или переменное) и полярность напряжения в диапазоне 3...30 В для постоянного и 2,1...21 В для действующего значения переменного напряжения приведена на рис. 3.7-7. Основу пробника составляет стабилизатор тока на двух полевых транзисторах, нагруженный на встречно-параллельно включенные светодиоды. Если на клемму \(XS1\) подается положительный потенциал, а на \(XS2\) - отрицательный, то загорается светодиод HL2, если наоборот - светодиод \(HL1\). Когда на входе переменное напряжение, зажигаются оба светодиода. Если ни один из светодиодов не горит, это означает, что входное напряжение менее 2 В. Потребляемый устройством ток не превышает 6 мА.
Рис. 3.7-7. Простой пробник-индикатор характера и полярности напряжения
На рис. 3.7-8 дана схема еще одного простого пробника со светодиодной индикацией. Он используется для проверки логического уровня в цифровых цепях, построенных на микросхемах ТТЛ. В исходном состоянии, когда к клемме \(XS1\) ничего не подключено, светодиод \(HL1\) светится слабо. Его режим задается установкой соответствующего напряжения смещения на базе транзистора \(VT1\). Если на вход будет подано напряжение низкого уровня, транзистор закроется, и светодиод погаснет. При наличии на входе напряжения высокого уровня транзистор открывается, яркость свечения светодиода становится максимальной (ток ограничен резистором \(R3\)). При проверке импульсных сигналов яркость HL1 возрастает, если в последовательности сигналов преобладает напряжение высокого уровня, и убывает, если преобладает напряжение низкого уровня. Питание пробника можно осуществлять как от источника питания проверяемого устройства, так и от отдельного источника питания.
Рис. 3.7-8. Пробник-индикатор логического уровня ТТЛ
Более совершенный пробник (рис. 3.7-9) содержит два светодиода и позволяет не только оценивать логические уровни, но и проверять наличие импульсов, оценивать их скважность и определять промежуточное состояние между напряжениями высокого и низкого уровней. Пробник состоит из усилителя на транзисторе \(VT1\), повышающего его входное сопротивление, и двух ключей на транзисторах \(VT2\), \(VT3\). Первый ключ управляет светодиодом \(HL1\), имеющим зеленый цвет свечения, второй - светодиодом \(HL2\), имеющим красный цвет свечения. При входном напряжении 0,4...2,4 В (промежуточное состояние) транзистор \(VT2\) открыт, светодиод \(HL1\) выключен. В то же время закрыт и транзистор \(VT3\), поскольку падение напряжения на резисторе \(R3\) недостаточно для полного открывания диода \(VD1\) и создания требуемого смещения на базе транзистора. Поэтому \(HL2\) тоже не светится. Когда входное напряжение становится меньше 0,4 В, транзистор \(VT2\) закрывается, загорается светодиод \(HL1\), индицируя наличие логического нуля. При напряжении на входе более 2,4 В открывается транзистор \(VT3\), включается светодиод \(HL2\), индицируя наличие логической единицы. Если на вход пробника подано импульсное напряжение, скважность импульсов можно оценить по яркости свечения того или иного светодиода.
Рис. 3.7-9. Улучшенный вариант пробника-индикатора логического уровня ТТЛ
Еще один вариант пробника представлен на рис. 3.7-10. Если клемма \(XS1\) никуда не подсоединена, все транзисторы закрыты, светодиоды \(HL1\) и \(HL2\) не работают. На эмиттер транзистора \(VT2\) с делителя \(R2-R4\) поступает напряжение около 1,8 В, на базу \(VT1\) - около 1,2 В. Если на вход пробника подать напряжение выше 2,5 В, напряжение смещения база-эмиттер транзистора \(VT2\) превысит 0,7 В, он откроется и своим коллекторным током откроет транзистор \(VT3\). Светодиод \(HL1\) включится, индицируя состояние логической единицы. Ток коллектора \(VT2\), примерно равный току его эмиттера, ограничивается резисторами \(R3\) и \(R4\). При превышении напряжением на входе уровня 4,6 В (что возможно при проверке выходов схем с открытым коллектором) транзистор \(VT2\) входит в режим насыщения, и если не ограничить ток базы \(VT2\) резистором \(R1\), транзистор \(VT3\) закроется и светодиод \(HL1\) выключится. При уменьшении напряжения на входе ниже 0,5 В открывается транзистор \(VT1\), его коллекторный ток открывает транзистор \(VT4\), включается \(HL2\), индицируя состояние логического нуля. С помощью резистора \(R6\) регулируется яркость свечения светодиодов. Подбором резисторов \(R2\) и \(R4\) можно установить необходимые пороги включения светодиодов.
Рис. 3.7-10. Пробник-индикатор логического уровня на четырех транзисторах
Для индикации точной настройки в радиоприемниках часто применяются простые устройства, содержащие один, а иногда и несколько, светодиодов разного цвета свечения.
Схема экономичного светодиодного индикатор настройки для приемника с питанием от батареек приведена на рис. 3.7-11. Ток потребления устройства не превышает 0,6 мА в отсутствие сигнала, а при точной настройке составляет 1 мА. Высокая экономичность достигается за счет питания светодиода импульсным напряжением (т.е. светодиод не светится непрерывно, а часто мигает, однако из-за инерционности зрения такое мерцание не заметно на глаз). Генератор импульсов выполнен на однопереходном транзисторе \(VT3\). Генератор вырабатывает импульсы длительностью около 20 мс, следующие с частотой 15 Гц. Эти импульсы управляют работой ключа на транзисторе \(DA1.2\) (один из транзисторов микросборки \(DA1\)). Однако в отсутствие сигнала светодиод не включается, так как при этом сопротивление участка эмиттер-коллектор транзистора \(VT2\) велико. При точной настройке транзистор \(VT1\), а за ним и \(DA1.1\) и \(VT2\) откроются настолько, что в моменты, когда открыт транзистор \(DA1.2\), будет загораться светодиод \(HL1\). Чтобы уменьшить потребляемый ток, эмиттерная цепь транзистора \(DA1.1\) подключена к коллектору транзистора \(DA1.2\), благодаря чему последние два каскада (\(DA1.2\), \(VT2\)) также работают в ключевом режиме. При необходимости подбором резистора \(R4\) можно добиться слабого начального свечения светодиода \(HL1\). В этом случае он выполняет и функцию индикатора включения приемника.
Рис. 3.7-11. Экономичный светодиодный индикатор настройки
Экономичные светодиодные индикаторы могут понадобиться не только в радиоприемниках с батарейным питанием, но и во множестве других носимых устройств. На рис. 3.7‑12, 3.7‑13, 3.7‑14 приведено несколько схем таких индикаторов. Все они работают по уже описанному импульсному принципу и по сути представляют собой экономичные генераторы импульсов, нагруженные на светодиод. Частота генерации в таких схемах выбирается достаточно низкой, фактически на границе зрительного восприятия, когда мигания светодиода начинают отчетливо восприниматься человеческим глазом.
Рис. 3.7-12. Экономичный светодиодный индикатор на однопереходном транзисторе
Рис. 3.7-13. Экономичный светодиодный индикатор на однопереходном и биполярном транзисторах
Рис. 3.7-14. Экономичный светодиодный индикатор на двух биполярных транзисторах
В УКВ ЧМ приемниках для индикации настройки можно применять три светодиода. Для управления таким индикатором используется сигнал с выхода ЧМ детектора, в котором постоянная составляющая положительна при незначительной расстройке в одну сторону от частоты станции и отрицательна при незначительной расстройке в другую сторону. На рис. 3.7-15 приведена схема простого индикатора настройки, работающего по описанному принципу. Если напряжение на входе индикатора близко к нулю, то все транзисторы закрыты и светодиоды \(HL1\) и \(HL2\) не излучают, а через \(HL3\) при этом протекает ток, определяемый напряжением питания и сопротивлением резисторов \(R4\) и \(R5\). При указанных на схеме номиналах он примерно равен 20 мА. Как только на входе индикатора появляется напряжение, превышающее 0,5 В, транзистор \(VT1\) открывается и включается светодиод \(HL1\). Одновременно открывается транзистор \(VT3\), он шунтирует светодиод \(HL3\), и тот гаснет. Если напряжение на входе отрицательное, но по абсолютному значению больше 0,5 В, то включается светодиод \(HL2\), а \(HL3\) выключается.
Рис. 3.7-15. Индикатор настройки для УКВ-ЧМ приемника на трех светодиодах
Схема еще одного варианта простого индикатора точной настройки для УКВ ЧМ приемника представлена на рис. 3.7-16.
Рис. 3.7-16. Индикатор настройки для УКВ ЧМ приемника (вариант 2)
В магнитофонах, низкочастотных усилителях, эквалайзерах и т.п. находят применение светодиодные индикаторы уровня сигнала. Число индицируемых такими индикаторами уровней может варьироваться от одного-двух (т.е. контроль типа “сигнал есть – сигнала нет”) до нескольких десятков.
Схема двухуровнего двухканального индикатора уровня сигнала приведена на рис. 3.7‑17. Каждая из ячеек \(A1\), \(A2\) выполнена на двух транзисторах разной структуры. При отсутствии сигнала на входе оба транзистора ячеек закрыты, поэтому светодиоды \(HL1\), \(HL2\) не горят. В таком состоянии устройство находится до тех пор, пока амплитуда положительной полуволны контролируемого сигнала не превысит примерно на 0,6 В постоянное напряжение на эмиттере транзистора \(VT1\) в ячейке \(A1\), заданное делителем \(R2\), \(R3\). Как только это произойдет, транзистор \(VT1\) начнет открываться, в цепи коллектора появится ток, а поскольку он в то же время является и током эмиттерного перехода транзистора \(VT2\), транзистор \(VT2\) тоже начнет открываться. Возрастающее падение напряжения на резисторе \(R6\) и светодиоде \(HL1\) приведет к увеличению тока базы транзистора \(VT1\), и он откроется еще больше. В результате очень скоро оба транзистора окажутся полностью открыты и светодиод \(HL1\) включится. При дальнейшем росте амплитуды входного сигнала аналогичный процесс протекает в ячейке \(A2\), после чего загорается светодиод \(HL2\). С уменьшением уровня сигнала ниже установленных порогов срабатывания ячейки возвращаются в исходное состояние, светодиоды гаснут (сначала \(HL2\), затем \(HL1\)). Гистерезис не превышает 0,1 В. При указанных в схеме значениях сопротивлений, ячейка \(A1\) срабатывает при амплитуде входного сигнала примерно 1,4 В, ячейка \(A2\) - 2 В.
Рис. 3.7-17. Двухканальный индикатор уровня сигнала
Многоканальный индикатор уровня на логических элементах представлен на рис. 3.7‑18. Такой индикатор можно применять, например, в усилителе НЧ (организовав из ряда светодиодов индикатора световую шкалу). Диапазон входного напряжения этого устройства может колебаться от 0,3 до 20 В. Для управления каждым светодиодом используется \(RS\)-триггер, собранный на элементах 2И‑НЕ. Пороги срабатывания этих триггеров задаются резисторами \(R2\), \(R4-R16\). На линию “сброс” периодически должен подаваться импульс гашения светодиодов (разумным будет подавать такой импульс с периодичностью 0,2...0,5 с).
Рис. 3.7-18. Многоканальный индикатор уровня НЧ сигнала на \(RS\)-триггерах
Приведенные выше схемы индикаторов уровня обеспечивали резкое срабатывание каждого канала индикации (т.е. светодиод в них либо светится с заданным режимом яркости, либо погашен). В шкальных индикаторах (линия последовательно срабатывающих светодиодов) такой режим работы совсем не обязателен. Поэтому для этих устройств могут использоваться более простые схемы, в которых управление светодиодами осуществляется не отдельно по каждому каналу, а совместно. Последовательное включение ряда светодиодов при увеличении уровня входного сигнала достигается за счет последовательного включения делителей напряжения (на резисторах или других элементах). В таких схемах происходит постепенное увеличение яркости свечения светодиодов при нарастании уровня входного сигнала. При этом для каждого светодиода устанавливается свой токовый режим, такой, что свечение указанного светодиода визуально наблюдается только при достижении входным сигналом соответствующего уровня (при дальнейшем увеличении уровня входного сигнала светодиод горит все более ярко, но до определенного предела). Простейший вариант индикатора, работающего по описанному принципу приведен на рис. 3.7-19.
Рис. 3.7-19. Простой индикатор уровня сигнала НЧ
При необходимости увеличения количества уровней индикации и повышения линейности индикатора схема включения светодиодов должна быть несколько изменена. Подойдет, например, индикатор по схеме рис. 3.7-20. В нем, кроме прочего, имеется и достаточно чувствительный входной усилитель, обеспечивающий работу как от источника постоянного напряжения, так и от сигнала звуковой частоты (при этом индикатор управляется только положительными полуволнами входного переменного напряжения).
Loading...