02.04.21

[Домашняя]

Иногда необходимо контролировать несколько пределов напряжения. Например, при контроле за напряжением аккумуляторной батареи нет необходимости точно знать абсолютное значение напряжения, но очень важно заметить, не опустилось ли оно ниже возможного уровня (при разряде), или не превышено при заряде, ибо и то, и другое разрушает аккумулятор. Данное устройство было разработано для контроля за выходным напряжением трассоискателя, по которому определялось качество контактов при подключении электродов.

В основу его работы заложены следующие свойства микросхем логики К561(176)ЛА7:

-           "0" на выходе появляется только при наличии двух "1” на входах;

-           поступление на любой из входов “0" приводит к появлению "1” на выходе.

Таким образом, один из входов элемента используется как компаратор уровня, а другой — как информационный. Если сработал более старший разряд, то младшие разряды отключаются. Схема предлагаемого устройства приведена на рис.1.

Вначале, пока напряжение UBX мало, напряжение на входе DD2.4, снимаемое с движка потенциометра R17, меньше порогового, и воспринимается как "1”.. На другой вход через цепь диодов VD1...VD6 подается "1". При достижении контролируемым напряжением первого уровня U1, срабатывает элемент DD2.4, поскольку на обоих его входах появляется "1”, соответственно, на выходе — "0", который открывает VT8. Далее, при достижении второго уровня U2, открывается каскад DD2.3 и транзистор VT7. "0” на выходе через диод VD13 подается на вход предыдущего каскада (DD2.4), что приводит к появлению "1" на его выходе, и, как следствие, закрыванию выходного транзистора VT8. Светодиод VD21 гаснет. При дальнейшем повышении входного напряжения наступает момент открывания каскада DD2.2. Это, в свою очередь, приводит к открыванию транзистора VT6, передаче "0" на вход DD2.3 через диод VD12, и оттуда, через диод VD6 — на вход DD2.4. Таким образом, оба предыдущих каскада закрываются, светодиоды гаснут. Аналогично работают все последующие каскады, открывая поочередно выходные транзисторы VT5...VT1, и, соответственно, поочередно зажигая светодиоды VD18...VD14. Следует отметить, что в данном варианте светится только один светодиод, который указывает, что напряжение достигло определенного порога. Это экономичный режим (основное потребление тока — на свечение светодиодов), но менее наглядный. Если есть необходимость сделать шкалу, то следует удалить диоды VD7 VD13, а диоды VD1 VD6 заменить перемычками. Балластный резистор, аналогичный R27, следует установить для каждого светодиода. Такой вариант, конечно, более нагляден, но подходит только тогда, когда потребление тока не критично. Для автономных приборов с маломощными источниками питания больше подходит первый вариант. В автомобиле шкала, удобнее, поскольку позволяет не отвлекаться на оценку значения. Более того, для автомобильного варианта достаточно одного корпуса (четырех элементов), поскольку критичными являются два значения — 10,7 В и 14,7 В — соответственно, нижнее и верхнее пороговые напряжения для аккумулятора. В верхнем и нижнем уровнях используются красные светодиоды, два средних — синие или зеленые. Расчет входного делителя R1, R2 R17 прост. Цепи R2-R10, R3-R11; R4-R12 и т.д. включены параллельно (входное сопротивление микросхем — десятки мегаом, поэтому им можно пренебречь). Нижнее напряжение срабатывания (напряжение первого уров­ня U1)—примерно половина напряжения питания. Его можно несколько понизить (при эксперименте удавалось довести это значение до 4 В при напряжении питания 12 В), если на информационном входе установить более низкое напряжение, например, через делитель. А максимальное напряжение на входе не должно превышать Un (для данной схемы UBX < 36 В). Автором опробовано около двадцати микросхем разных партий и годов выпуска. Минимальный шаг градаций по напряжению (Un-Un-1) был не хуже 0,3 В. Гистерезис схемы, не превышает 0,2 В, при переменном напряжении — отсутствует. При контроле переменного напряжения на входе следует установить мост. В фильтрующей емкости нет необходимости. Чертеж печатной платы приведен на рис.2 и 3.

Плата сделана из двустороннего фольгированного стеклотекстолита. Его, в принципе, можно заменить на односторонний, а соединения со стороны деталей выполнить проводами. Схема не критична к деталям и номиналам, кроме требований к делителю входного напряжения, о которых сказано выше.