Меню

Схема цифрового индикатора напряжения сети



Блок питания 0…30В/5А с цифровой индикацией напряжения и тока

Описываемый блок питания предназначен для использования в радиолюбительской лаборатории. Несмотря на то, что в радиолюбительской литературе печаталось множество схем подобных устройств, данный блок питания не требователен к специализированным микросхемам и импортным элементам. В настоящее время вопрос приобретения микросхем по-прежнему актуален и в некоторых регионах, доставать их проблематично. Данный блок питания является модернизацией блока питания, описанным в ( II ). Блок питания собран только из доступных деталей.

Характеристики блока питания:
Выходное напряжение регулируется от 0 до 30 В.
Выходной ток 5 А.
Падение напряжения при токе от 1 А до 6 А ничтожно мало и на выходных показателях не отражается.

Схема блока питания показана на рис.1 ниже

Схема блока питания
Рис. 1

Данный блок питания содержит три основных узла: внутренний сетевой узел питания VD 1- VD 4, C 1- C 7, DA 1, DA 2, узел защиты от перегрузки и КЗ VS 1, R 1- R 4, VD 3 и основной узел – регулируемый стабилизатор напряжения VT 2- VT 7, VD 4- VD 5, R 4- R 14, C 8.

А так же к блоку питания добавляется цифровая панель, т.е. блок индикации, который показан на рис.5.

Внутренний сетевой узел питания построен по традиционной схеме с сетевым трансформатором Т1.

Узел защиты особенностей не имеет. Датчик тока рассчитывался на ток 3А, но можно его рассчитать и на 5А. Длительное время блок питания эксплуатировался с током 5А. Никаких сбоев в его работе не наблюдалось. Диод HL 1 индицирует перегрузку по току или КЗ в нагрузке.

Основной узел – регулируемый стабилизатор напряжения компенсационного типа. Он содержит входную дифференциальную ступень на транзисторах VT 5, VT 7, две ступени усиления на транзисторах VT 3 и VT 2, и регулирующий транзистор VT 1. Элементы VT 4, VT 6, VD 4, VD 5, R 5 — R 8, R 10 образуют стабилизаторы тока. Конденсатор С8 предотвращает самовозбуждение блока. Т.к. транзисторы VT 5 и VT 7 не подбирались одинаковыми, то имеется определенное «смещение нуля» этого каскада, которое и является минимальным напряжением блока питания. В небольших пределах оно регулируется с помощью подстроечного резистора R 7 и, в авторском варианте достигало на выходе блока питания приблизительно 47 m V . Выходное напряжение регулируется резистором R 13. Верхняя граница напряжения – подстроечным резистором R 14.

5-107-2.jpg
Рис. 2

Конструкция и детали. Мощность трансформатора Т1 должна быть не менее 100 – 160вт, ток обмотки II – не менее 4 – 6А. Ток обмотки III – не менее 1…2А. Диодную сборку RS 602 можно заменить на сборку RS 603 или диодами, рассчитанными на ток 10А. Диодный мост VD 2 можно заменить на любой из серии КЦ402 – КЦ405, которые приклеиваются со стороны печатных дорожек, зеркально конденсатору С1 и соединяются гибкими проводниками с контактными площадками VD 2 на плате. Транзистор VT 1 следует устанавливать на теплоотводе площадью не менее 1500см 2 . Площадь радиатора рассчитывается по формуле S = 10 I n ( U вх. – U вых. ), где S – площадь поверхности радиатора (см 2 ); I n – максимальный ток, потребляемый нагрузкой; U вх. – входное напряжение (В); U вых. – выходное напряжение (В).

Читайте также:  Табличка стой напряжение по госту

Транзистор КТ825А – составной. Его можно заменить парой транзисторов, как показано на рисунке 2.

Данные транзисторы, соединенные по схеме Дарлингтона. Резистор R 4 подбирают экспериментально, по току срабатывания защиты. Резисторы R 7 и R 14 – многооборотные СП5-2. Резистор — R 13 любой переменный с линейной функциональной характеристикой (А). В авторском варианте применен переменный резистор ППБ-3А на 2,2К — 5% . Микросхемы DA 1 и DA 2 можно заменить аналогичными отечественными КР142ЕН5А и КР1162ЕН5А. Их мощность позволяет стабилизированное напряжение ± 5 В для питания внешних нагрузок с током потребления до 1А. Данной нагрузкой является цифровая панель, которая используется для цифровой индикации напряжения и тока в блоках питания. Если не использовать цифровую панель, то микросхемы DA 1 и DA 2 можно заменить микросхемами 78 L 05 и 79 L 05.

Печатная плата блока питания показана на рис.3 и рис.4.

Схема расположения элементов блока питания
Рис. 3

Печатная плата блока питания
Рис. 4

Налаживание. Так как конструкция расположена на двух печатных платах, сначала настраивают блок питания, затем блок цифровой индикации.

Блок питания. При исправных деталях и отсутствие ошибок в монтаже устройство начинает работать сразу после включения. Его налаживание заключается в установлении необходимых пределов изменения выходного напряжения и тока срабатывания защиты. Движки резисторов R 7 и R 13 должны находиться в среднем положении. Резистором R 14 по вольтметру добиваются показания 15 вольт. Затем движок резистора R 13 переводят в минимальное положение и по вольтметру резистором R 7 устанавливают 0 вольт. Теперь движок резистора R 13 переводят в максимальное положение и резистором R 14 по вольтметру устанавливают напряжение 30 вольт. Резистор R 14 можно заменить постоянным, для этого в плате предусмотрено место – резистор R 15. В авторском варианте это резистор 360 Ом. Размер печатной платы блока питания 110 х 75 мм . Диоды VD 3 – VD 5 можно заменить на диоды КД522Б.

Цифровая панель состоит из входного делителя напряжения и тока, микросхемы КР572ПВ2А и индикации из четырех семисегментных светодиодных индикаторов, показанных на рис 5. Резистор R 4 цифровой панели состоит из двух отрезков константанового провода ? =1мм и длиной 50мм. Разница в номинале резистора должна превышать 15 — 20%. Резисторы R 2 и R 6 марки СП5-2 и СП5-16ВА. Переключатель режимов индикации напряжения и тока типа П2К. Микросхема КР572ПВ2А представляет собой преобразователь на 3,5 десятичных разрядов, работающий по принципу последовательного счета с двойным интегрированием, с автоматической коррекцией нуля и определением полярности входного сигнала.

Для индикации использовались импортные светодиодные семисегментные индикаторы KINGBRIGT DA 56 – 11 SRWA с общим анодом. Конденсаторы С2 – С4 желательно применять пленочные типа К73-17. Вместо импортных семисегментных светодиодов можно применить отечественные с общим анодом типа АЛС324Б.

Цифровая панель индикации напряжения и тока
Рис. 5

Цифровая панель индикации напряжения и тока. После включения питания и безошибочном монтаже, при исправных деталях должны засветиться сегменты индикации HG 1- HG 3. По вольтметру резистором R 2 на ножке 36 микросхемы КР572ПВ2 выставляется напряжение 1 вольт. К ножкам (а) и ( b ) подключают блок питания. На выходе блока питания устанавливают напряжение 5 … 15 вольт и подбирают резистор R 10 (грубо), заменив его, на время, переменным. С помощью резистора R8 устанавливают более точное показание напряжения. После чего, к выходу блока питания подсоединяют переменный резистор мощностью 10 … 30 ватт, по амперметру выставляют ток равным 1А и резистором R 6 выставляют значение на индикаторе. Показание должно быть 1,00. При токе 500 мА – 0,50, при токе 50мА – 0,05. Таким образом, индикатор может индицировать ток от 10мА, т.е. 0,01. Максимальное значение индикации тока 9,99А.

Читайте также:  Как выбрать напряжение смещения усилителя

Для большей разрядности индикации можно применить схему на КР572ПВ6. Размер печатной платы цифровой панели 80 х 50 мм ., рис.6 и рис.7. Контактные площадки U и I на печатной плате цифровой панели, с помощью гибких проводников подключаются к точкам соответствующих индикаторов HG 2 и HG 1. Микросхему КР572ПВ2А можно заменить на импортную микросхему ICL7107CPL.

5-107-6.jpg
Рис. 6

5-107-7.jpg
Рис. 7

Литература:

• Стабилизированный выпрямитель тока типа ТЭС 12 – 3 – НТ. г Горце Делчев. Болгария. 1984г.
• А.Патрин Лабораторный блок питания 0…30 В. РАДИО №10 2004г., стр.31.
• Импульсный блок питания на базе ПК. С.Митюрев. РАДИО №10 2004г. стр.33.
• Ануфриев А. Сетевой блок пита­ ния для домашней лаборатории. — Радио, 1992, N 5, С.39-40.
• Стабилизатор напряжения с двойной защитой Ю. КУРБАКОВ , РАДИО февраль 2004г. стр.39.
• Бирюков С. Портативный цифровой мультиметр. — В помощь радиолюбителю, вып. 100 — ДОСААФ, 1988. с. 71-90.
• Бирюков С. Цифровые устройства на МОП интегральных микросхемах. — М.: Радио и связь, 1990:1996 (второе издание).
• Радио N 8 1998г. с.61-65
• Digital Voltmeter

Источник

4 простые схемы индикатора уровня сигнала

Светодиодные индикаторы уровня сигнала появились не одно десятилетие назад и в некоторых областях практически полностью вытеснили стрелочные измерительные приборы. С их помощью удобно контролировать напряжение в бортовой сети автомобиля и в домовой сети. Приборы успешно используются для измерения уровня выходной мощности УМЗЧ и мощности излучения передатчиков. В этой статье мы рассмотрим несколько схем индикаторов наиболее простых в построении и собранных на доступной элементной базе.

Трехуровневый индикатор напряжения

Это устройство отлично подойдет для контроля напряжения в бортовой сети автомобиля. Он не имеет дефицитных элементов, а повторить его сможет практически каждый, имеющий общие понятия в радиотехнике.

Устройство состоит из генератора опорного напряжения, собранного на интегральном пятивольтовом стабилизаторе КР1157ЕН502А и двух индикаторных светодиодовHL1 иHL2, подключенных каждый к своему делителю (R1, R2 и R3, R4 соответственно).

Элементы делителей подобраны таким образом, что при нормально работающем генераторе (14 В на батарее при запущенном двигателе) на аноде светодиода HL1 присутствовало напряжение +1.5 В, а на катоде HL1 -2.0 В относительно вывода 3 микросхемы. При этом оба светодиода будут светиться в пол накала и с одинаковой яркостью, поскольку полупроводники включены встречно-параллельно.

Наладка индикатора предельно проста и сводится к регулировке делителей. Номиналы резисторов подбираются такими, чтобы светодиоды вели себя вышеописанным образом.

Читайте также:  Трансформатор напряжения нами 110 производитель

Стабилизатор 5 В на дискретных элементах

Индикатор на специализированной микросхеме

Эта схем несколько сложнее предыдущей, но она более функциональна. Во-первых, она отображает 10 уровней напряжения, во-вторых, позволяет переключать работу индикатора в режимы «точка» или «столб» («линия»). В первом случае при зажигании следующего светодиода предыдущий будет тухнуть. Во втором при увеличении напряжения будет увеличиваться количество зажженных диодов. Для примера рассмотрим схему индикатора звукового сигнала, измеряющего напряжения от 0.05 до 2 В.

Схема десятиразрядного индикатора на микросхеме LM3914

Звуковой сигнал, поступающий на вход устройства, усиливается каскадом, собранным на VT1, детектируется диодами VD1 и VD2, включенными по схеме удвоения напряжения и подается на вход 5 микросхемы DA1, представляющей собой десять компараторов. В зависимости от уровня сигнала микросхема зажигает соответствующий светодиод. Резистор R5 позволяет регулировать яркость свечения индикаторов, переключатель S1 управляет режимами работы DA1 (режимы «точка»/«столб»). На месте LM3914 может работать микросхема LM3916.

Вполне очевидно, что устройство после некоторой доработки входных цепей можно использовать в качестве измерителя любого уровня сигнала, в том числе и постоянного напряжения. Для этого достаточно подобрать элементы делителей, отрегулировав напряжение на входе 5 микросхемы, а для постоянного тока исключить разделительные конденсаторы и диодный детектор.

Индикатор с фиксированным шагом измерения

Это устройство отлично подойдет для измерения величины постоянного напряжения. Количество измеряемых величин на приведенной ниже схеме равняется шести, но при желании разрядность можно нарастить, добавив любое их количество. Схема работает в режиме «столб».

Схема индикатора с фиксированным шагом

Входной сигнал поступает на транзистор VT1, который служит для увеличения входного сопротивления индикатора. Как только напряжение достигнет величины 1.2 В (для КТ315) транзистор откроется и откроет VT2, который зажжет светодиод. Если увеличить входное напряжение еще на 6 в (напряжение падения на диоде VD1), откроется VT3, загорится HL2. Увеличиваем уровень сигнала дальше, открываются следующие ячейки, при этом предыдущие остаются гореть.

Таким образом приведенная схема имеет нижнюю границу измерения 1.2 В, верхнюю 1.2 + 0.6 * 6 = 4.8 В. Прелесть такой схемы в том, что она практически не нуждается в регулировке. Единственный недостаток – шаг измерений фиксированный и его невозможно изменить.

Индикатор с тонкой регулировкой

Настройка этого индикатора займет определенное время, но зато мы можем настроить его по каждому каналу. Работает такая схема в режиме «столб».

Схема индикатора с отдельной настройкой по каналам

Каждая ячейка состоит из транзистора и индикаторного светодиода. все транзисторы управляются сигналами, поступающими каждый со своего делителя. Резисторы Rx подобраны такими, что каждая из ячеек срабатывает при соответствующем уровне сигнала. Таким образом, при регулировке можно настроить каждую ячейку на желаемое напряжение.

Кроме того, открытие ячеек происходит плавно, а не скачком, как на предыдущей схеме. Поэтому о величине измеряемого напряжения можно судить и по яркости последнего зажженного.

Вот мы и убедились, что построить индикатор уровня сигнала своими руками совсем несложно. С этим справится практически каждый, отличающий транзистор от диода и умеющий держать паяльник в руках.

Источник