Hampir semua peralatan yang dihasilkan hari ini mengandungi LED. Mereka benar-benar mengelilingi kami dari semua sisi, dari lampu dan lampu suluh hingga pengesanan voltan dalam semua perkakas rumah. Ia sering digunakan untuk menerangi skrin, mengawal pelbagai peranti, dsb.
Selalunya dalam teknologi, LED lima warna digunakan:
- putih,
- merah,
- hijau,
- kuning,
- biru.
Mereka juga boleh menghasilkan sinaran inframerah dan ultraviolet. Ini amat diperlukan dalam sistem kawalan: alat kawalan jauh untuk TV, penghawa dingin dan peralatan rumah yang lain.
Kami akan melihat bagaimana LED boleh digunakan untuk menentukan voltan peranti. Peranti utama untuk mengukur voltan ialah voltmeter. Bagaimanakah LED boleh berguna di sini? Ia akan menjadi penunjuk kita yang boleh dilihat.
Biasanya, sebagai sampel, contoh voltmeter berdasarkan 12 LED diberikan. Sehubungan itu, ia boleh mengindeks voltan dalam julat dari 0 hingga 12 volt. Peranti sedemikian boleh digunakan dengan sangat berkesan untuk mengukur bekalan kuasa yang boleh dikawal. Ia juga amat diperlukan untuk radio amatur, khususnya untuk mencipta peranti kecil di rumah.
LED - penunjuk
Menggunakan LED sebagai penunjuk juga mempunyai undang-undang tersendiri yang perlu anda ketahui jika anda memasang peranti dengan tangan anda sendiri.
- Adalah penting untuk memerhatikan kekutuban. LED ialah peranti semikonduktor yang mempunyai dua terminal: katod dan anod. Ia hanya akan berfungsi jika disambungkan secara terus.
- Had voltan. Setiap LED mempunyai sendiri. Jika nilai ini melebihi, ia akan pecah.
- Sebagai penunjuk, disyorkan untuk menggunakan LED yang menyala cukup terang pada voltan 5 mA.
Voltmeter LED
Jika ralat voltmeter tidak lebih daripada 4%, maka ia boleh dipanggil penunjuk dengan selamat. Peranti sedemikian boleh dibuat dengan mudah dengan tangan anda sendiri menggunakan LED. Anda boleh menggunakan voltmeter sedemikian untuk menunjukkan litar mikro di bawah 5 volt. Penunjuknya ialah 6 LED dalam julat 1.2 - 4.2 volt dengan selang 0.6 volt. LED harus menarik 60 mikroamp.
Prinsip operasi penunjuk adalah berdasarkan penetapan penurunan voltan dalam peralihan: pangkalannya adalah pemancar transistor dan titisan langsung pada diod (0.6 volt).
Gambar rajah voltmeter sedemikian mudah didapati di Internet.
Bagaimana untuk memasang voltmeter untuk bateri kereta?
Voltmeter ini boleh digunakan untuk kedua-dua bateri 12 volt dan pengecas, atau sendiri.
Penunjuk akan terdiri daripada 10 LED dengan perbezaan suku volt. Pengukuran voltan akan berada dalam julat 10.25 - 15 volt.
Kuasa dibekalkan daripada voltan yang akan anda ukur.
Asas litar voltmeter sedemikian adalah dua litar mikro polikomparator dengan undang-undang petunjuk linear.
Litar mikro ialah satu set 10 pembanding dan perintang yang membentuk pembahagi voltan. Pembanding keluaran mempunyai peringkat utama untuk memacu LED. Agar litar mikro berfungsi secara bersiri, pembahagi perintang disertakan dalam susunan (siri) ini.
Kami memasang LED dalam satu baris. Anda boleh mengambil kedua-dua jalur LED dan 10 LED individu. Untuk voltmeter, mana-mana jenis LED adalah sesuai.
Cara lama yang baik.
Voltmeter yang dipasang pada papan pemuka kereta membolehkan anda mengawal paras voltan dengan cepat dalam rangkaian on-boardnya. Peranti sedemikian tidak memerlukan resolusi tinggi, tetapi keupayaan untuk menentukan bacaan dengan mudah dan cepat diperlukan. Syarat-syarat ini paling baik dipenuhi oleh diskret penunjuk yang dipimpin voltan. Peranti serupa telah menjadi sangat meluas untuk menilai tahap voltan dan kuasa. Mereka biasanya dilaksanakan dalam dua cara.
Pertama, intipatinya ialah garisan LED disambungkan kepada sumber voltan yang diukur melalui pembahagi voltan rintangan berbilang keluaran. Sifat ambang LED, transistor dan diod digunakan di sini. Untuk kesederhanaan penunjuk sedemikian, seseorang perlu membayar dengan ambang kabur untuk penyalaan LED. Peranti sedemikian pernah dijual dalam bentuk pereka radio.
Cara kedua ialah menggunakan pembanding yang berasingan untuk menghidupkan setiap LED, yang membandingkan sebahagian daripada isyarat input dengan yang teladan. Oleh kerana keuntungan tinggi pembanding, paling kerap dilaksanakan pada op amp, ambang hidup dan mati sangat jelas, tetapi penunjuk memerlukan banyak cip. Quad op-amp masih mahal sekarang, dan satu cip sedemikian hanya boleh memacu empat LED.
Voltmeter yang dibawa kepada perhatian anda dioptimumkan berdasarkan perkara di atas - di dalamnya paras ambang yang jelas pencucuhan LED diperoleh dengan menggunakan elemen yang murah, menjimatkan dan tersedia secara meluas. Prinsip operasi peranti adalah berdasarkan sifat ambang litar mikro digital.
Peranti (lihat rajah dalam Rajah 1) ialah penunjuk enam peringkat. Untuk kemudahan penggunaan dalam kereta, selang pengukuran dipilih menjadi 10...15 V dalam 1 langkah V. Kedua-dua selang dan langkah boleh ditukar dengan mudah.
Peranti ambang ialah enam penyongsang DD1.1-DD1.6, setiap satunya adalah penguat voltan bukan linear dengan keuntungan yang besar. Tahap pensuisan ambang penyongsang adalah kira-kira separuh voltan bekalan litar mikro, jadi mereka, seolah-olah, membandingkan voltan input dengan separuh voltan bekalan.
Jika voltan masukan penyongsang melebihi paras ambang, voltan keluaran akan menjadi rendah. Oleh itu, LED yang berfungsi sebagai beban penyongsang akan dihidupkan oleh arus keluaran (sink). Apabila keluaran penyongsang tahap tinggi, LED ditutup dan dimatikan.
Daripada output pembahagi rintangan R1-R7, bahagian voltan yang sepadan bagi rangkaian on-board dibekalkan kepada input penyongsang. Apabila voltan onboard berubah, bahagiannya juga berubah secara berkadar. Voltan bekalan penyongsang dan talian LED distabilkan oleh penstabil litar mikro DA1. Nilai-nilai perintang R1-R7 dikira sedemikian rupa untuk mendapatkan langkah pensuisan 1 V.
Kapasitor C2 bersama-sama dengan perintang R1 membentuk penapis frekuensi rendah yang menyekat pancang voltan jangka pendek yang mungkin berlaku, contohnya, semasa menghidupkan enjin. Pengeluar penstabil litar mikro mengesyorkan memasang kapasitor C1 untuk meningkatkan kestabilannya pada frekuensi tinggi. Perintang R8-R13 mengehadkan arus keluaran penyongsang.
Bagaimana untuk mengira perintang R1-R7? Walaupun fakta bahawa transistor kesan medan dipasang pada input penyongsang DD1.1.-D1.6, yang boleh dikatakan tidak menggunakan arus input, terdapat arus bocor yang dipanggil. Ini menjadikannya perlu untuk memilih arus melalui pembahagi yang jauh lebih besar daripada jumlah arus kebocoran kesemua enam penyongsang (tidak lebih daripada 6X10-5 μA). Arus minimum melalui pembahagi akan berada pada voltan teraruh minimum 10 V.
Mari kita tetapkan arus ini kepada 100 µA, iaitu kira-kira sejuta kali ganda arus bocor. Kemudian jumlah rintangan pembahagi RD=R1+R2+RЗ+R4+R5+R6+R7 (dalam kiloohms, jika voltan dalam volt dan arus dalam miliamp) hendaklah: Rd=Uvx min/Imin = 10V /0.1mA = 100 kOhm.
Sekarang mari kita hitung rintangan setiap perintang di bawah keadaan Upr \u003d Upit / 2, iaitu dalam kes yang sedang dipertimbangkan Upr \u003d 3 V. Dengan voltan input 15 V, 3 V harus jatuh pada perintang R7, dan arus melaluinya (sama dengan arus melalui keseluruhan pembahagi) Id \u003d UBX / Rd \u003d 15 V / 100 kOhm \u003d 0.15 mA \u003d 150 μA, Kemudian rintangan perintang R7: R \u003d Atas / I ; R7=3V/0.15mA=20kΩ.
Pada input penyongsang DD1.5, 3 V harus berada pada voltan input 14 V. Arus melalui pembahagi dalam kes ini ialah Id \u003d 14 V / 100 kOhm \u003d 0.14 mA. Kemudian jumlah rintangan R6 + R7 \u003d Upop / Id \u003d 3 / 0.14-21.5 kOhm.
Oleh itu R6 \u003d 21.5-20 \u003d 1.5 kOhm.
Begitu juga, rintangan perintang baki pembahagi ditentukan: R5 \u003d UporkhRd / Uin- (R6 + R7) -1.6 kOhm; R4-2 kOhm, R3-2.2 kOhm, R2-2.7 kOhm dan, akhirnya, R1 \u003d Rd- (R2 + R3 + R4 + R5 + R6 + R7) \u003d 70 kOhm-68 kOhm.
Secara umum, seperti yang diketahui, voltan ambang unsur-unsur litar mikro CMOS berada dalam julat dari 1/3Upit hingga 2/3Upit. Ia juga diketahui bahawa unsur-unsur litar mikro yang sama, yang dihasilkan dalam satu kitaran teknologi pada cip yang sama, mempunyai nilai ambang pensuisan yang hampir sama. Oleh itu, untuk menetapkan "permulaan skala" voltmeter dengan tepat, sudah cukup untuk menggantikan perintang R1 dengan litar siri dari perapi dengan penarafan yang dikira dan pemalar dengan penarafan dua kali kurang daripada yang dikira.
Kestabilan suhu peranti adalah sangat tinggi. Apabila suhu berubah dari -10 hingga +60 °C, ambang tindak balas berubah sebanyak beberapa perseratus volt. Penstabil litar mikro DA1 juga mempunyai kestabilan suhu sekurang-kurangnya 30 mV dalam 0...100 °C.
Voltan keluaran penstabil DA1 mestilah tidak kurang daripada 6 V, jika tidak, penyongsang tidak akan dapat memberikan arus yang diperlukan melalui LED. Penyongsang cip K561LN2 membenarkan arus keluaran sehingga 8 mA. LED AL307BM boleh digantikan oleh mana-mana yang lain dengan mengira semula perintang pengehad semasa R8-R13. Kapasitor juga boleh menjadi sebarang untuk voltan terkadar sekurang-kurangnya 10 V.
Untuk menubuhkan peranti yang dipasang disambungkan kepada output sumber voltan boleh laras, yang akan mensimulasikan rangkaian on-board. Dengan menetapkan voltan keluaran sumber 10 V, dan rintangan perintang penalaan ke maksimum, putar peluncurnya sehingga LED HL1 dihidupkan. Tahap selebihnya ditetapkan secara automatik.
Bahagian voltmeter dipasang pada papan litar bercetak yang diperbuat daripada gentian kaca foil dengan ketebalan 1 mm. Lukisan papan ditunjukkan dalam rajah. 2. Ia direka untuk memasang perintang penalaan SPZ-33, dan selebihnya - MLT-0.125, kapasitor C1 - KM, C2 - K50-35.
Papan dipasang pada bahagian bawah kotak plastik dengan dua skru M2.5 pada rak tiub dan satu lagi yang menekan cip DA1 pada papan secara serentak. Ambil perhatian bahawa litar mikro ini dipasang dengan sisi plastik (bukan logam) pada papan. Pendirian tiub juga dipasang di antara bekas litar mikro dan papan, tetapi dipendekkan.
Plumbum LED sebelum dipasang dibengkokkan sebanyak 90 darjah supaya paksi optikalnya selari dengan satah papan. Perumah LED harus menonjol di luar tepi papan dan, semasa pemasangan akhir peranti, masuk ke dalam lubang yang digerudi di hujung kotak.
Kestabilan penstabil dan keseluruhan peranti secara keseluruhan akan menjadi lebih tinggi jika kapasitor dengan kapasiti 0.1 mikron disambungkan kepada input litar mikro (antara pin 8 dan 17). Untuk melindungi penstabil daripada lonjakan voltan yang tidak disengajakan dalam rangkaian on-board, amplitud yang boleh mencapai 80 - 00 V. Satu lagi kapasitor oksida harus disambungkan selari dengan kapasitor ini. Ia mesti mempunyai kapasiti sekurang-kurangnya 1000 mikrofarad dan voltan nominal 25 V. Kapasitor ini juga akan mempunyai kesan yang baik terhadap pengendalian radio dan penguat bunyi peralatan automotif.
kesusasteraan
Dianggap bukan litar kompleks voltmeter digital dan ammeter, dibina tanpa menggunakan mikropengawal pada litar mikro SA3162, KR514ID2. Biasanya, bagus blok makmal Terdapat peranti terbina dalam untuk bekalan kuasa - voltmeter dan ammeter. Voltmeter membolehkan anda menetapkan voltan keluaran dengan tepat, dan ammeter akan menunjukkan arus melalui beban.
Bekalan kuasa makmal lama mempunyai tolok dail, tetapi kini ia sepatutnya digital. Kini amatur radio paling kerap membuat peranti sedemikian berdasarkan mikropengawal atau cip ADC seperti KR572PV2, KR572PV5.
Cip CA3162E
Tetapi terdapat litar mikro lain dengan tindakan yang serupa. Sebagai contoh, terdapat litar mikro CA3162E, yang direka untuk mencipta meter nilai analog dengan hasilnya dipaparkan pada penunjuk digital tiga digit.
Litar mikro CA3162E ialah ADC dengan voltan masukan maksimum 999 mV (manakala bacaan adalah "999") dan litar logik yang memberikan maklumat tentang hasil pengukuran dalam bentuk tiga kod empat digit BCD berselang-seli pada output selari dan tiga output untuk mengundi bit litar dinamik. petunjuk.
Untuk mendapatkan peranti yang lengkap, anda perlu menambah penyahkod untuk berfungsi pada penunjuk tujuh segmen dan himpunan tiga penunjuk tujuh segmen yang disertakan dalam matriks untuk petunjuk dinamik, serta tiga kekunci kawalan.
Jenis penunjuk boleh menjadi apa-apa - LED, luminescent, pelepasan gas, kristal cecair, semuanya bergantung pada litar nod keluaran pada penyahkod dan kekunci. Ia menggunakan petunjuk LED pada papan skor tiga penunjuk tujuh segmen dengan anod biasa.
Penunjuk disambungkan mengikut skema matriks dinamik, iaitu, semua output segmen (katod) mereka disambung secara selari. Dan untuk soal siasat, iaitu, pensuisan berurutan, output anod biasa digunakan.
Gambarajah skematik voltmeter
Sekarang lebih dekat dengan skema. Rajah 1 menunjukkan litar voltmeter yang mengukur voltan dari 0 hingga 100V (0...99.9V). Voltan yang diukur dibekalkan kepada pin 11-10 (input) cip D1 melalui pembahagi pada perintang R1-R3.
Kapasitor SZ menghapuskan pengaruh gangguan pada hasil pengukuran. Perintang R4 menetapkan bacaan peranti kepada sifar, jika tiada voltan input A, perintang R5 menetapkan had pengukuran supaya hasil pengukuran sepadan dengan yang sebenar, iaitu, seseorang boleh mengatakan bahawa mereka menentukur peranti.
nasi. satu. rajah litar voltmeter digital sehingga 100V pada cip SA3162, KR514ID2.
Sekarang mengenai output litar mikro. Bahagian logik CA3162E dibina mengikut logik TTL, dan outputnya juga dengan pengumpul terbuka. Pada output "1-2-4-8" kod perpuluhan binari terbentuk, yang diganti secara berkala, menyediakan penghantaran data bersiri pada tiga digit hasil pengukuran.
Jika penyahkod TTL digunakan, seperti KR514ID2, maka inputnya disambungkan terus kepada input D1 ini. Jika penyahkod logik CMOS atau MOS digunakan, maka inputnya perlu ditarik ke positif dengan perintang. Ini perlu dilakukan, sebagai contoh, jika penyahkod K176ID2 atau CD4056 digunakan dan bukannya KR514ID2.
Output penyahkod D2 disambungkan kepada output segmen melalui perintang pengehad arus R7-R13 Penunjuk LED H1-NC. Output segmen dengan nama yang sama bagi ketiga-tiga penunjuk disambungkan bersama. Untuk menyoal siasat penunjuk, suis transistor VT1-VT3 digunakan, ke pangkalannya arahan dihantar dari output H1-NC cip D1.
Kesimpulan ini juga dibuat mengikut skema pengumpul terbuka. Sifar aktif, oleh itu, transistor struktur p-p-r digunakan.
Gambarajah skematik ammeter
Litar ammeter ditunjukkan dalam Rajah 2. Litar adalah hampir sama kecuali input. Di sini, bukannya pembahagi, terdapat shunt pada perintang lima watt R2 dengan rintangan 0.1 Ot. Dengan shunt sedemikian, peranti mengukur arus sehingga 10A (0 ... 9.99A). Sifar dan penentukuran, seperti dalam litar pertama, dijalankan oleh perintang R4 dan R5.
nasi. 2. Gambarajah skematik ammeter digital sehingga 10A dan lebih banyak pada litar mikro CA3162, KR514ID2.
Dengan memilih pembahagi dan shunts lain, anda boleh menetapkan had pengukuran lain, contohnya, 0...9.99V, 0...999mA, 0...999V, 0...99.9A, ia bergantung pada parameter output bagi bekalan kuasa makmal itu, yang akan menetapkan penunjuk ini. Juga, berdasarkan litar ini, anda boleh membuat peranti pengukur bebas untuk mengukur voltan dan arus (multimeter jadual).
Dalam kes ini, perlu diambil kira bahawa walaupun menggunakan penunjuk kristal cecair, peranti akan menggunakan arus yang ketara, kerana bahagian logik CA3162E dibina mengikut logik TTL. Oleh itu, peranti berkuasa sendiri yang baik tidak mungkin berjaya. Tetapi voltmeter kereta (Gamb. 4) akan keluar dengan baik.
Peranti dikuasakan oleh voltan stabil malar 5V. Dalam sumber kuasa di mana ia akan dipasang, adalah perlu untuk menyediakan kehadiran voltan sedemikian pada arus sekurang-kurangnya 150mA.
Menyambung peranti
Rajah 3 menunjukkan gambar rajah sambungan meter di sumber makmal.
nasi. 3. Skim meter penyambung dalam sumber makmal.
Rajah.4. Voltmeter kereta buatan sendiri pada litar mikro.
Butiran
Mungkin yang paling sukar diperoleh ialah litar mikro CA3162E. Daripada analog, saya hanya tahu NTE2054. Mungkin ada lagi yang serupa yang saya tidak tahu.
Selebihnya lebih mudah. Seperti yang telah disebutkan, litar keluaran boleh dibuat pada mana-mana penyahkod dan penunjuk yang sepadan. Sebagai contoh, jika penunjuk adalah dengan katod biasa, maka anda perlu menggantikan KR514ID2 dengan KR514ID1 (pinout adalah sama), dan seret transistor VT1-VTZ ke bawah dengan menyambungkan pengumpulnya ke bekalan kuasa negatif, dan pemancar ke katod sepunya penunjuk. Anda boleh menggunakan penyahkod CMOS dengan menarik masukan mereka ke tambah kuasa dengan perintang.
Penubuhan
Secara umum, ia agak mudah. Mari kita mulakan dengan voltmeter. Pertama, kami menutup kesimpulan 10 dan 11 D1 antara satu sama lain, dan dengan melaraskan R4 kami menetapkan bacaan sifar. Kemudian, keluarkan pelompat yang menutup terminal 11-10 dan sambungkan peranti contoh, contohnya, multimeter, ke terminal "beban".
Dengan melaraskan voltan pada output sumber, dengan perintang R5 kami melaraskan penentukuran peranti supaya bacaannya bertepatan dengan bacaan multimeter. Seterusnya, sediakan ammeter. Pertama, tanpa menyambungkan beban, dengan melaraskan perintang R5 kami menetapkan bacaannya kepada sifar. Kini anda memerlukan perintang malar dengan rintangan 20 Ot dan kuasa sekurang-kurangnya 5W.
Kami menetapkan voltan kepada 10V pada bekalan kuasa dan menyambung perintang ini sebagai beban. Kami melaraskan R5 supaya ammeter menunjukkan 0.50 A.
Anda juga boleh menentukur menggunakan ammeter standard, tetapi nampaknya saya lebih mudah dengan perintang, walaupun sudah tentu ralat dalam rintangan perintang sangat mempengaruhi kualiti penentukuran.
Mengikut skema yang sama, anda boleh membuat voltmeter kereta. Gambar rajah peranti sedemikian ditunjukkan dalam Rajah 4. Litar dari yang ditunjukkan dalam Rajah 1 hanya berbeza dalam litar input dan kuasa. Peranti ini kini dikuasakan oleh voltan yang diukur, iaitu, ia mengukur voltan yang dibekalkan kepadanya sebagai bekalan kuasa.
Voltan daripada rangkaian on-board kenderaan melalui pembahagi R1-R2-R3 disalurkan kepada input litar mikro D1. Parameter pembahagi ini adalah sama seperti dalam litar dalam Rajah 1, iaitu, untuk mengukur dalam 0 ... 99.9V.
Tetapi dalam kereta, voltan jarang melebihi 18V (lebih daripada 14.5V sudah rosak). Dan ia jarang turun di bawah 6V, melainkan ia turun kepada sifar apabila dimatikan sepenuhnya. Oleh itu, peranti ini benar-benar berfungsi dalam julat 7 ... 16V. Bekalan kuasa 5V dijana daripada sumber yang sama, menggunakan penstabil A1.
Tugasnya adalah untuk menentukan keadaan bateri semasa pelepasan, menyimpan dan mengecas, saya perlu mengingati kemahiran dan mengambil besi pematerian. Semua litar dengan sekumpulan pembanding dan helah lain mengilhamkan melankolis dengan saiznya - lebih mudah untuk mengikat multimeter ke bateri. Oleh itu, telah diputuskan untuk menghasilkan sesuatu yang ringkas dan elegan, sebagai hasilnya, satu skema telah dilahirkan yang boleh diskalakan untuk memenuhi keperluan anda secara lebar dan mendalam. Hanya tiga elemen digunakan setiap langkah voltan - diod zener, perintang dan LED (pada ketika ini, tampar dahi anda dan berseru: "Bagaimana saya tidak memikirkannya sebelum ini!"
Secara umum, tangkap gambar rajah dan foto peranti siap berdasarkan satu bateri asid plumbum 12 volt, seperti dalam UPS dan kereta. Petunjuk daripada dinyahcas sepenuhnya (voltan kurang daripada 9.5V) kepada dicas penuh (voltan lebih daripada 14.6V). Jika anda memerlukan julat lain atau anda mahukan skala yang lebih luas, maka kami mengambil diod zener terdekat dari segi voltan dan pertimbangkan perintang pengehad arus untuk LED. (Kejatuhan 1.5V, arus 20mA).
Secara umum, semuanya mudah.
Jika anda menggunakan komponen SMD, maka anda boleh bertemu syiling sepuluh kopeck ini, saya tidak mempunyai tugas pengecilan, jadi saya memasangnya di papan roti.
LED merah pertama menunjukkan bahawa litar disambungkan dan terdapat sedikit voltan. yang kedua adalah lebih daripada 9 Volt, yang ketiga, kuning, adalah lebih daripada 10V, yang keempat adalah lebih daripada 11V, yang kelima, hijau, adalah lebih daripada 12V dan yang keenam adalah lebih daripada 13V. Penggredan antara titik ini dapat dilihat dengan sempurna oleh tahap pencahayaan LED yang sepadan. Dalam kes ini, bateri sedang dicas dan akan dicas.
