Анапизируя схему индикатора напряжения на двуцветном светодиоде [1], я пришел к выводу, что устройство можно существенно упростить, если отказаться от импульсного режима свечения. Это позволило собрать индикатор всего на одной микросхеме (см. схему на рис. 1).

Рис. 1

На ОУ DA1.1 и DA1.2 собраны два компаратора напряжения. Пока напряжение на конденсаторе С1 меньше напряжения стабилизации стабилитрона VD1 (а следовательно, и VD2), на выходе компараторов присутствует напряжение высокого уровня, светят оба кристалла индикатора HL1. Транзистор VT1 закрыт.

Если напряжение на конденсаторе С1, увеличиваясь, превысило напряжение стабилизации стабилитрона VD1, на выходе компаратора DA1.1 появится низкий уровень и погаснет "красный" кристалл светодиода HL1; светит только "зеленый". Транзистор VT1 по-прежнему закрыт.

Когда напряжение на конденсаторе С1, продолжая увеличиваться, превысит напряжение стабилизации и стабилитрона VD2, на выходе компаратора DA1.2 также появится низкий уровень и погаснет "зеленый" кристалл свето-диода HL1, но открывающийся транзистор VT1 включит "красный".

Таким образом, при пониженном против нормы напряжении бортовой сети светодиод HL1 светит желто-оранжевым светом, при нормальном - зеленым, а при повышенном - красным.

Рис. 2

Тем, кто предпочитает строить свои самоделки на цифровых микросхемах, я предлагаю индикатор по схеме на рис. 2. Алгоритм индикации этого устройства такой же, как у описанного выше. За основу индикатора принят светодиодный вольтметр [2]. Из этой же статьи заимствован расчет резисторного делителя напряжения R1-R3.

Инвертор DD1.1 переключается из единичного состояния в нулевое при напряжении на входе устройства, равном 12 В, a DD1.2 - при 15 В. Таким образом, при напряжении, меньшем 12 В, на выходах инверторов DD1.1 и DD1.2 высокий уровень, нв выходе DD1.3 - низкий, открыты транзисторы VT3 и VT4, VT2 - закрыт, поэтому светят оба кристалла индикатора HL1.

Когда входное напряжение превышает 12 В, на выходе инвертора DD1.1 высокий уровень напряжения сменяется низким, закрывается транзистор VT3 и гаснет "красный" кристалл. Транзистор VT2 по-прежнему закрыт.

При повышении напряжения сверх 15 В выходной уровень инвертора DD1.2 также становится низким, закрывается транзистор VT4 и гаснет"зеленый" кристалл индикатора. Однако на выходе инвертора DD1.3 появляется напряжение высокого уровня, открывающее транзистор VT2, который включает "красный" кристалл.

Оба устройства не требуют налаживания и при безошибочной сборке из исправных деталей начинают работать сразу. Иногда лишь для первого из них требуется подборка стабилитронов по граничным значениям напряжения (VD1 - 6,1...7,5B;VD2 - 7,4...9 В).

Рис. 3

Печатные платы индикаторов выполнены из фольгированного стеклотекстолита толщиной 1 мм. Чертежи плат показаны на рис. 3 и 4. Платы рассчитаны на установку резисторов МЛТ-0,25 и импортных оксидных конденсаторов.

Рис. 4

В первом индикаторе могут работать любые ОУ при соответствующей коррекции рисунка проводников печатной платы. Стабилитроны - любые маломощные на соответствующее напряжение стабилизации. Транзистор годится указанной серии с буквенным индексом от Ж до М. Во втором индикаторе транзисторы могут быть любыми соответствующей структуры и мощности, стабилитрон - любой на соответствующее напряжение стабилизации. Светодиод подойдет отечественный или импортный двуцветный с рабочим током 5...20 мА.

 

Эта простенькая схемка поможет быстро определить - помер аккумулятор в вашем авто или еще нет. Схемка вот она:

Итак, имеется три светодиода, которые будут загораться в зависимости от напряжения бортовой сети. Если напряжение 10В и меньше - горит светодиод HL1 - его лучше взять красного цвета. Если напряжение составляет 11...13В - горит желтый HL2. Если же напряжение 14В - гореть будет красный HL3.

Светодиоды можно применять любые, соответствующих цветов. Транзисторы КТ315Б и КТ361Б можно заменить на КТ3102БМ и КТ3107Б соотвественно. Стабилитрон Д814В можно заменить на КС510А, а Д814Д - на КС512А.

Предлагаемый индикатор может "высвечивать" с помощью светодиодов восемь уровней напряжения (от 8 до 15 В с шагом 1 В). Основными достоинствами конструкции являются простота принципа действия напряжения и настройки, а также применение недефицитных деталей. Это устройство, в отличие от многих других ему подобных, обладает высокой крутизной характеристики срабатывания схем сравнения и возможностью изменения количества индицируемых уровней (которые можно как уменьшать, так и увеличивать).

Принципиальная схема устройства изображена на рис.1. Она состоит из восьми компараторов, делителя, задающего пороги срабатывания компараторов, делителя измеряемого напряжения и стабилизатора напряжения питания.

Основные технические характеристики:

Число индицируемых уровней 8

Шаг дискретизации, 1 В

Нижний предел измерения Umin, 8 В

Верхний предел измерения Umax, 8 В Потребляемый ток при индикации

всех восьми уровней, 80 мА

 Конструкция и принцип действия. В качестве пороговых устройств применены компараторы, собранные на ОУ. Питаются ОУ от стабилизатора с выходным напряжением 6 В. На резисторах R1 - R9 собран делитель, задающий опорные напряжения компараторов. Он подключен к стабилизатору напряжения питания 6 В, поэтому опорные напряжения не изменяются при изменении напряжения бортовой сети от 8 до 16 В. Так как опорные напряжения не превышают 6 В, то и измеряемое напряжение необходимо соответственно уменьшить. Для этого служит делитель R10...R12.

При подаче на индикатор напряжения меньше 8 В напряжение, снимаемое с делителя R10...R12, не превысит первого опорного напряжения, подаваемого на инвертирующий вход ОУ DA1.1. На выходах всех ОУ напряжение будет очень мало, и ни один светодиод не будет светиться. При увеличении подаваемого на вход устройства напряжения до 8...9 В измеряемое напряжение превысит первое опорное напряжение на входе ОУ DA1.1 и на его выходе появится постоянное напряжение (около 5 В), светодиод VD1 засветится. При превышении измеряемым напряжением второго опорного напряжения светодиоды VD1 и VD2 засветятся и т. д. Таким образом, при напряжении бортовой сети 15 В будут светиться все светодиоды.

Стабилизатор напряжения классический и в описании не нуждается.

Печатную плату (рис.2) можно изготовить из одностороннего фольгированного текстолита или гетинакса толщиной 1, 5 мм. Светодиоды закрепляют на панели приборов автомобиля любым удобным способом и проводами подсоединяют к плате устройства. Расположение деталей на плате изображено на рис.3.

Детали. В качестве компараторов применены широко распространенные сдвоенные ОУ К157УД2. Основные причины их выбора - низкое напряжение питания и возможность подключения светодиодов непосредственно на выход ОУ без ключевых транзисторных схем. Светодиоды АЛ307АМ можно заменить на АЛ307БМ, уменьшив сопротивление токоограничивающих резисторов R13...R20 до 330 Ом, однако при этом повысится ток, потребляемый индикатором. Все постоянные резисторы типа МЛТ 0, 125 или МЛТ 0, 25, подстроечный резистор R12 типа СПЗ-27Б. Конденсаторы С1...СЗ типа К50-35 или К50-16. Транзисторы КТ315 и КТ815 с любым буквенным индексом. На транзистор Т2 необходимо установить теплоотвод площадью не менее 8 см2. Стабилизатор напряжения питания можно выполнить на КР142ЕН5Б по типовой схеме включения.

Если требуется уменьшить число индицируемых уровней, то необходимо убрать ненужные компараторы, не изменяя делителя R1...R9.

Настройка. Настройка устройства сводится к установке подстроечным резистором R12 требуемого коэффициента деления делителя R10...R12. Для этого необходим блок питания с регулируемым выходным напряжением и вольтметр. Индикатор подключают к блоку питания, на котором с помощью вольтметра устанавливают напряжение, равное одному из индицируемых уровней (т.е. 8, 9, 10 В и т.д.), и с помощью подстроечного резистора R12 добиваются, чтобы при малейшем уменьшении напряжения питания светодиод, соответствующий этому уровню, погас. Все остальные уровни совпадут автоматически.

ЛИТЕРАТУРА
Нечаев И. Светодиодный индикатор напряжения. - Радио, 2004, № 8, с. 55
Клешцош О. Бортовой светодиодный индикатор. - Радио, 1998, № 2, с. 54, 55, 60.

Автор: Гусев В., Лениногорск, Татарстан