전압 표시기의 단순화. 계획, 설명

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이 기사의 저자는 한때 인기가 있었던 온보드 전압 표시기의 현대화된 버전을 독자들에게 소개합니다.

제 생각에는 E. Klimchuk이 약 1년 전에 출판한 차량 온보드 전압 표시기[XNUMX]는 여전히 이러한 목적을 위한 가장 성공적인 설계 중 하나로 남아 있습니다. 이 표시기는 차량 대시보드를 수정할 필요가 없으며 판독값을 쉽게 읽을 수 있습니다. 이 장치를 사용하면 시스템의 주요 매개변수인 배터리 전압 안정기를 안정적으로 판단할 수 있습니다. 이 표시기는 내 차에서 XNUMX년 넘게 작동해 왔으며 그 유용성, 높은 안정성 및 신뢰성을 확인했습니다.

그러나 제어 램프의 추가 작동 모드를 구현하기 위해 약간 다른 원리를 적용하고 이전에 무선 아마추어가 접근할 수 없었던 요소의 시장 출현을 활용하면 표시기를 크게 단순화하여 증가시킬 수 있습니다. 특히 온도 보상 전압 안정기와 함께 작동할 때 성능이 향상되었습니다. [2] 동시에 미세 회로 수가 3개에서 30개로 줄어들고 수동 소자 수가 줄어들며 허용 공급 전압 범위가 확장되었습니다. XNUMX~XNUMXV까지.

전압 표시기의 개략도가 그림 1에 나와 있습니다. 1.1. 프로토타입에서와 같이 제어 램프의 네 가지 작동 모드를 구성하기 위해 연산 증폭기 DA1.2 및 DA1.3에 두 개의 전압 비교기가 사용됩니다. 차이점은 회로의 상위 비교기에 대한 추가 스위칭 임계값을 얻기 위해 회로의 하위 비교기의 높은 출력 전압이 사용되지 않고 낮은 출력 전압이 사용된다는 것입니다. 증폭기 DA1.2은 비교기 DAXNUMX의 출력 신호를 반전시킵니다.

전압 표시기 단순화

따라서 배터리 단자의 전압이 증가함에 따라 논리 조합 1.1, 1.3, 01 및 11이 연산 증폭기 DA00 및 DA10의 출력에 순차적으로 형성됩니다.

직사각형 펄스 발생기는 DA1.4 연산 증폭기에 조립되며 반복 주파수는 C2R15 회로의 정격에 따라 다릅니다. 전압 "히스테리시스"는 저항 R14를 통한 포지티브 피드백에 의해 제공됩니다. 일반적으로 이러한 발전기의 경우 "히스테리시스"는 연산 증폭기의 스위칭 전압에 대해 대칭이며, 이는 전압 분배기 R11R12에서 동일한 저항 저항을 사용하여 보장됩니다. 이 경우 발전기 출력의 펄스 듀티 사이클은 XNUMX입니다.

분배 저항 값의 비율이 변경되면 루프 폭을 변경하지 않고 "히스테리시스"가 대칭이 아니므로 커패시터 C2의 충전 및 방전 시간이 동일하지 않습니다. 펄스의 듀티 사이클이 변경됩니다. 또한, 비교기 스위칭 전압이 공급 전압의 절반을 초과하면 듀티 사이클이 증가하는데, 이 원리는 테스트 램프의 두 가지 발전기 작동 모드를 신속하게 인식하는 데 사용됩니다.

표시기 작동을 시각적으로 확인한 결과 발전기의 특정 최적 주파수에서 두 가지 모드를 얻을 수 있음이 나타났습니다. 하나는 램프가 주기적으로 꺼지고 다른 하나는 주기적으로 켜집니다. 램프가 꺼지는 빈도가 크게 감소하면(이 모드를 그렇게 부르겠습니다), 램프가 꺼진 상태의 지속 시간이 시각적 기억의 "그림의 무결성"이 중단될 정도가 되는 것으로 나타났습니다. 램프가 켜졌다가 꺼졌다가 다시 켜지는 과정이 별개의 요소로 나누어져 있는 것 같았습니다. 이로 인해 주관적으로 두 모드가 다소 비슷해졌으며 실제 모드를 결정하려면 XNUMX~XNUMX초 동안 표시기를 보는 것을 멈추고 집중하여 램프 작동에서 더 큰 것이 무엇인지 결정해야 했습니다. 즉 일시 정지의 합계 또는 스위치.

동시에 주파수를 선택함으로써 두 모드 모두 제어 램프의 인접한 주요 상태(연속 발광 및 완전한 부재)의 유기적 연속이 되도록 보장할 수 있었습니다.

따라서 점화 장치가 켜져 있지만 스타터가 꺼지고 엔진이 작동하지 않는 경우(점화 스위치의 위치 I) 램프가 계속 켜져 있으면 배터리가 방전된 경우 적당히 방전되었음을 나타냅니다.

램프가 계속 켜져 있을 때 밝기가 떨어지면 배터리를 재충전해야 합니다.

엔진이 작동 중일 때도 비슷한 그림이 관찰됩니다. 발전기에서 생성된 전압이 허용 가능한 한도 내에 있으면 램프가 꺼지고 운전자의 주의가 산만해지지 않습니다. 전압이 전기 장비에 위험한 수준을 초과하면 제어 램프가 균일하고 짧게 깜박이기 시작합니다.

당연히 위의 모든 사항은 비교 임계값, 즉 디스플레이 모드가 변경되는 전압 값을 적절하게 선택하면 적용됩니다. 다이어그램에 표시된 저항 R2, R4 및 R9의 값을 사용하면 이러한 임계값은 대략 12,2, 13,6 및 14,4V와 같습니다.

그러나 생성기 주파수 값은 심리적 인식에 유리한 조합에 해당하지만 여전히 동일하지 않습니다. 따라서 램프 소멸 주파수는 스위칭 주파수보다 약간 낮습니다 (다이어그램에 표시된 수동 요소의 정격은 각각 약 1,2 및 1,5Hz).

발전기 작동 모드의 전환은 연산 증폭기 DA11 및 DA12의 출력에서 분배기 R01R10 - 레벨 1.1 및 1.3의 전압 극성을 변경한 결과 발생합니다. 출력 레벨이 일치하면(11과 00) 생성기가 억제되고 연산 증폭기 DA1.4는 전압 팔로워로 작동합니다. 즉, 해당 출력은 고전압 또는 저전압입니다. 부하 없이 작동할 때 발전기는 기생 주파수에서 여자될 수 있습니다.

백열등이 장착된 전류 증폭기는 트랜지스터 VT1에 조립됩니다. 램프 대신 LED를 사용하는 경우 저항 R16과 저항기의 양극인 공통 와이어 사이에 직접 연결됩니다.

비교 임계값의 "히스테리시스"에 대해 몇 마디 언급할 필요가 있습니다. 원래 설계와 마찬가지로 저항 분배기 R6R8 및 R7R10의 저항 값 비율을 변경하여 조정할 수 있습니다. 그러나 고려중인 표시기는 연산 증폭기 DA1.4의 발전기 부하 변경과 관련된 기능을 가지고 있습니다. 모드에 따라 발생기의 출력 전류는 수 마이크로암페어에서 수 밀리암페어까지 다양할 수 있습니다. 이로 인해 평활 필터 C13R1의 저항 R13 양단의 전압 강하가 변경되고 결과적으로 전압 임계값이 변경됩니다. 약하게 표현되기는 하지만 비슷한 효과가 프로토타입 [1]에서도 관찰되었습니다.

다이어그램에 표시된 구성 요소 등급을 사용하면 첫 번째 및 세 번째 비교 임계값의 "히스테리시스"는 20mV를 초과하지 않으며 두 번째 임계값은 약 250mV입니다! 이는 발전기와 인접한 메인 모드의 평균 전류 소비가 거의 동일하고 C1R13 필터에 의해 전압 리플이 잘 억제된다는 사실로 설명됩니다.

두 번째 비교 임계값(40mV 미만의 값)의 "히스테리시스"를 크게 줄이는 것은 매우 간단합니다. 연산 증폭기 공급 전압(핀 4)의 양극 출력을 오른쪽(다이어그램에 따라) 출력에 연결하기만 하면 됩니다. 저항 R13의 그럼에도 불구하고 나는 그렇게 하지 않았습니다. 그러한 차이점이 나에게는 더 바람직해 보였기 때문입니다.

사실 두 번째 비교 임계값은 일반적으로 전기 장비의 두 가지 정상 상태를 구분합니다. 반면에, 온보드 네트워크의 전압은 이 임계값 근처에서(엔진의 유휴 속도 또는 발전기 구동 벨트의 장력이 약한 경우) 열 관성을 고려하여 약간의 변동이 가능합니다. 램프 때문에 정보를 "읽기"가 어렵습니다. 동시에 제어된 전압의 극값에 대한 작은 "히스테리시스"는 높은 제어 정확도를 보장하며 이는 배터리 방전 정도를 결정할 때 특히 중요합니다.

표시기의 LM324DP 마이크로 회로 대신 국내 아날로그 K1401UD2를 사용할 수 있습니다. 전원 핀 배열이 반대라는 점만 명심하면 됩니다. 핀 4에는 -Up, 핀 11에는 +Up이 제공되어야 합니다. 삼]. 복합 트랜지스터 VT3은 KT1 또는 KT815 시리즈의 기존 트랜지스터로 교체할 수 있습니다. 제너 다이오드 VD817 - 안정화 전압 1~4,7V용 모두(예: KS7,5G, KS147G, KC156A) 탄탈륨 커패시터 C168(K1-53A, K1-53 등)을 사용하는 것이 좋습니다. 커패시터 C18(정격 전압 2V의 경우 K73-17)는 정전용량의 온도 계수가 가장 낮은 상태에서 선택해야 합니다.

표시기의 모든 부분은 1,5mm 두께의 호일 유리 섬유 라미네이트로 만들어진 인쇄 회로 기판에 장착됩니다. 보드 도면은 그림 2에 나와 있습니다. XNUMX. 보드는 계기판 뒤에 장착된 플라스틱 상자에 들어 있습니다.

전압 표시기 단순화

표시기 설정은 저항 R2, R4 및 R9 선택을 사용하여 비교 임계값을 설정하는 것으로 구성됩니다. 이를 수행하는 방법은 [1]에 자세히 설명되어 있습니다. 트리밍 저항기의 사용을 포기하는 것이 바람직하다고 생각한다는 점만 언급하겠습니다. 표시기를 사용하는 방법에서 알 수 있듯이 전압 임계값을 조정할 필요가 없습니다.

결론적으로, 디스플레이 알고리즘이 개별적인 인식 특성을 더욱 완벽하게 준수하도록 생성기의 주파수를 약간 변경하는 것이 유용할 것이라고 덧붙이는 것이 남아 있습니다. 표시기가 작동하는 것과 동일한 유형의 램프를 사용하여 이 작업을 수행하는 것이 좋습니다.

문학

Klimchuk E. 전압 표시기. - 라디오, 1993, 6번, p. 35, 36.
Biryukov S. 간단한 온도 보상 전압 조정기. - 라디오, 1994, No. 1, p. 34, 35.
Petropavlovsky Yu. 가정용 비디오 장비의 구성 요소. - 라디오, 2001, No. 7, p. 9-11.

저자: A.Martemyanov, Seversk, Tomsk 지역

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