background image

1

E

LEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 5/99

Do czego to służy?

Opisany  w tym  artykule  wskaźnik  na−

pięcia może być wykorzystany wszędzie
tam, gdzie konieczna jest kontrola napię−
cia zasilania. O uniwersalności tego urzą−
dzenia świadczy to, że może być zasilane
zarówno prądem stałym, jak i zmiennym.
Ponadto może pracować w szerokim za−
kresie napięć zasilających, ograniczonym
jedynie  maksymalnym  napięciem  pracy
zastosowanych  wzmacniaczy  operacyj−
nych  oraz  kondensatorów  elektrolitycz−
nych.

Jak to działa?

Wskaźnik napięcia składa się z proste−

go  generatora  fali  prostokątnej,  wykona−
nego na pojedynczym wzmacniaczu ope−
racyjnym  741,  oraz  czterech  komparato−
rów  sterujących  wyświetlaczem,  składa−
jącym się z pięciu diod LED (schemat na
rry

ys

su

un

nk

ku

u 1

1). Środkowa, zielona dioda LED

wskazuje  właściwe  napięcie  zasilania.
Diody żółte sygnalizują, że poziom napię−
cia obniżył się lub podwyższył w stosun−
ku  do  jego  poziomu  optymalnego,  ale
znajduje  się  jeszcze  w dopuszczalnych
granicach.  Czerwone  diody  LED  sygnali−
zują przekroczenie dopuszczalnych granic
napięcia  zasilania.  Żółte  diody  LED  oraz
zielona  świecą  światłem  ciągłym,  nato−
miast czerwone migają, gdyż są zasilane
za pośrednictwem generatora. Diody D7
i D8 zabezpieczają czerwone LED−y przed
zbyt dużym napięciem wstecznym. Prąd
zasilający  całe  urządzenie  przepływa  naj−
pierw przez diodę prostowniczą D9, która
łącznie  z kondensatorem  filtrującym  C2
tworzy  układ  jednopołówkowego  pro−
stownika  –  zasilacza,  który  umożliwia
podłączenie  do  wskaźnika  źródła  prądu
zmiennego.  Aby  na  wyjściu  jakiegokol−
wiek komparatora pojawił się stan wyso−
ki  zapewniający  zapalenie  diod  LED,  po−
tencjał na jego wejściu nieodwracającym
musi  wzrosnąć  powyżej  poziomu  napię−
cia ustalonego przez diodę Zenera, które
podane  jest  na  wejście  odwracające
wszystkich  komparatorów.  Dzięki  niety−
powemu  podłączeniu  do  komparatorów
diod  LED  uzyskałem  efekt  wyświetlania
punktowego.

Takie  rozwiązanie  wyświetlacza  punk−

towego może być dla wielu Czytelników

nowością,  dlatego  objaśnię  je
w oparciu  o rry

ys

su

un

ne

ek

k  2

2.  Linie  czer−

wone  widoczne  na  rysunku  ozna−
czają  obwód,  na  którym  jest  obe−
cny  stan  wysoki,  linia  fioletowa
oznacza  napięcie  mniejsze  od  po−
tencjału  zasilania,  natomiast  linia
niebieska  oznacza  obwód,  na
którym  występuje  stan  niski.  Jeśli
na wyjściach komparatorów będzie
stan niski, to wszystkie diody LED
są wygaszone (rys.2a), jedynie dio−
da D6 świeci. Na rys. 2b widać, że
napięcie na wejściu “+” kompara−
tora  A wzrosło  powyżej  napięcia
w punkcie X, dzięki czemu zmiana
stanu  wyjścia  zapewnia  zapalenie
diody  D1.  Na  rys.  2c stan  wysoki
pojawił  się  na  wyjściach  wszyst−
kich  komparatorów  i dlatego  D3
świeci  a D1  i D2  są  wygaszone,
gdyż  różnica  potencjałów  między
anodą i katodą tych diod jest równa
zeru.

Montaż i uruchomienie

Elementy  wskaźnika  napięcia

montuje  się  na  płytce  w sposób
przedstawiony na schemacie mon−
tażowym  (rry

ys

su

un

ne

ek

k  3

3).  Diody  LED

mogą  być  zmontowane  w pozycji
prostopadłej lub równoległej do la−
minatu.  Do  wyregulowania  urzą−
dzenia  potrzebny  jest  woltomierz
i zasilacz laboratoryjny z płynną re−
gulacją  napięcia.  Przed  przystąpie−
niem do regulacji, suwaki potencjo−
metrów  PR1−PR4  należy  ustawić

2354

R

Ry

ys

s.. 1

1.. S

Sc

ch

he

em

ma

att iid

de

eo

ow

wy

y

Uniwersalny wskaźnik napięcia

background image

w pozycji prawie zwartej w stosunku do
masy tak, by na wyjściach komparatorów
był stan niski. Potencjometry te nie two−
rzą  typowej  “szeregowej  drabinki”  lecz
są połączone równolegle, co ułatwia indy−
widualne  ustawienie  napięcia  dla  każde−
go komparatora. Po podłączeniu do zasi−
lania wskaźnika napięcia należy przy uży−
ciu  woltomierza  ustawić  w zasilaczu  na−
pięcie przy jakim ma zapalić się dioda żół−
ta D5. Następnie obracając oś PR1 nale−
ży  podnieść  napięcie  na  wejściu  “+”
komparatora  A powyżej  napięcia  odnie−
sienia  ustalonego  przez  diodę  Zenera.
Wtedy zapali się dioda D5, a D6 zgaśnie.
Po podwyższeniu napięcia z zasilacza do
poziomu przy jakim ma    nastąpić zapale−
nie się diody D4 oraz wygaszenie D5, na−
leży obracać powoli oś PR2 aż do uzyska−
nia  właściwej  reakcji  wyświetlacza.
Podobnie  należy  postępować  w czasie
regulacji  pozostałej  części  urządzenia.

Każda  dioda  LED  zapala  się  przy  innym
napięciu  zasilania  i każda  powinna  mieć
inną, osobno dobraną wartość rezystancji
ograniczający???? płynący przez nią prąd.
Wartość  tej  rezystancji  powinna  być
zmieniona o 100

przy zmianie napięcia

o 1V, ale sztywne trzymanie się tej regu−
ły nie jest konieczne.

Zbudowany  przeze  mnie  model  przy−

stosowałem  do  pracy  w zakresie  napięć
10−15V.  Osobnym
problemem 

jest

uruchamianie urzą−
dzenia  przy  zasila−
niu  go  prądem
zmiennym. W tym
wypadku 

wolto−

mierz 

należy

podłączyć  do  kon−
densatora C2, a re−
gulację 

napięcia

zmiennego  można
p r z e p r o w a d z i ć
przez  obciążanie
t r a n s f o r m a t o r a
opornikami  o róż−
nej 

rezystancji.

Opisane  urządze−
nie  jest  konstruk−
cją  modelową,  nie
przeznaczoną  dla
k o n k r e t n e g o
zastosowania i dla−
tego  w razie  po−
trzeby  można  do−
konać 

korekcji

wartości 

nie−

których  elemen−
tów.

A

Ad

da

am

m S

Siie

ńk

ko

o

E

LEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 5/99

2

Wykaz elementów

R1:

1,1k

R2,R6:

1k

R3:

910

R4:

820

R5:

750

R7:

2,2k

R8:

68k

R9,R10:

100k

R11:

1,2M

PR1−PR4:

10k

K

Ko

on

nd

de

en

ns

sa

atto

orry

y

C1:

4,7

µ

F/25V            

C2:

100

µ

F/16V            

C3:

220nF            

P

ółłp

prrzze

ew

wo

od

dn

niik

kii

D1:

dioda Zenera C3V0          

D2,D6:

LED R           

D3 D5:

LED Y           

D4:

LED G           

D7,D8:

1N4148          

D9:

1N4001          

U1:

LM324           

U2:

741             

K

Ko

om

mp

plle

ett p

po

od

dzze

es

sp

po

ołłó

ów

w zz p

płły

yttk

ą

jje

es

stt d

do

os

sttę

ęp

pn

ny

y w

w s

siie

ec

cii h

ha

an

nd

dllo

ow

we

ejj

A

AV

VT

T jja

ak

ko

o k

kiitt A

AV

VT

T−2

23

35

54

4

R

Ry

ys

s.. 2

2.. S

Sc

ch

he

em

ma

att iid

de

eo

ow

wy

y

R

Ry

ys

s.. 3

3.. S

Sc

ch

he

em

ma

att m

mo

on

ntta

ażżo

ow

wy

y