Цифрові індикатори для лабораторного блоку живлення - Придністровський портал

Зазвичай, хороший лабораторний блок живлення має вбудовані прилади, - вольтметр і амперметр. Вольтметр дозволяє точно встановити вихідну напругу, а амперметр покаже струм через навантаження. У старих лабораторних блоках живлення були стрілочні індикатори, але зараз мають бути цифрові. Зараз радіоаматори найчастіше роблять такі прилади на основі мікроконтролера або мікросхем АЦП на кшталт КР572ПВ2, КР572ПВ5.

Але існують інші мікросхеми аналогічної дії. Наприклад, є мікросхема СА3162Е, яка призначена для створення вимірювача аналогової величини із відображенням результату на трирозрядному цифровому індикаторі. Мікросхема СА3162Е являє собою АЦП з максимальною вхідною напругою 999 mV (при цьому показання «999») та логічною схемою, яка видає відомості про результат вимірювання у вигляді трьох двійково-десяткових чотирирозрядних кодів, що по черзі змінюються, на паралельному виході і трьох виходах для опитування індикації. Щоб отримати закінчений прилад, потрібно додати дешифратор для роботи на семисегментний індикатор і складання з трьох семи залежить від схеми вихідного вузла на дешифраторі та ключах. Тут використовується світлодіодна індикація на табло із трьох семисегментних індикаторів із загальними анодами. Індикатори включені за схемою динамічної матриці, тобто всі їх сегментні (катодні) висновки включені паралельно. А для опитування, тобто послідовного перемикання, використовуються загальні анодні висновки.

Мал.1

Тепер ближче до схеми. На малюнку 1 показана схема вольтметра, що вимірює напругу від 0 до 100V (0. 99,9V). Вимірювана напруга надходить на висновки 11-10 (вхід) мікросхеми D1 через дільник на резисторахR1-R3. Конденсатор СЗ виключає вплив перешкод результат вимірювання. Резистором R4 встановлюють показання приладу на нуль, за відсутності вхідної напруги А резистором R5 виставляють межу вимірювання так щоб результат вимірювання відповідав реальному, тобто, можна сказати, калібрують прилад. Тепер про виходи мікросхеми. Логічна частина СА3162Е побудована за логікою ТТЛ, а виходи ще з відкритими колекторами. На виходах «1-2-4-8» формується двійково-десятковий код, який періодично змінюється, забезпечуючи послідовну передачу даних про три розряди результату виміру. Якщо використовується дешифратор ТТЛ, як, наприклад, КР514ІД2, то його входи безпосередньо підключаються до даних входів D1, Якщо ж буде застосований дешифратор логіки КМОП або МОП, його входи буде необхідно підтягнути до плюса за допомогою резисторів. Це потрібно буде зробити, наприклад, якщо замість КР514ІД2 буде використано дешифратор К176ІД2 або CD4056. Виходи дешифратора D2 через струмообмежуючі резистори R7-R13 підключені до сегментних висновків світлодіодних індикаторів Н1-НЗ. однойменні сегментні висновки всіх трьох індикаторів з'єднані разом. Для опитування індикаторів використовуються транзисторні ключі VT1-VT3, на бази яких подаються команди з виходів Н1-З мікросхеми D1. Ці висновки також зроблено за схемою з відкритим колектором. Активний нуль, тому використовують транзистори структури р-п-р.

Рис.2

Схема амперметра показана на малюнку 2. Схема практично така сама. крім входу. Тут замість дільника стоїть шунт на п'ятиватному резистори R2 опором 0,1 Від. При такому шунті вимірює прилад струм до 10А (0. 9.99А). Установка на нуль та калібрування, як і в першій схемі, здійснюється резисторами R4 та R5. Вибравши інші дільники ташунти можна встановити інші межі вимірювання, наприклад, 0. 9.99V, 0. 999mA, 0. 999V, 0. 99.9А, це залежить від вихідних параметрів того лабораторного блоку живлення, в який будуть встановлені ці індикатори. Також, на основі даних схем можна зробити і самостійний вимірювальний прилад для вимірювання напруги і струму (настільний мультиметр). При цьому потрібно врахувати, що навіть використовуючи рідкокристалічні індикатори прилад споживатиме суттєвий струм, оскільки логічна частина СА3162Е побудована за ТТЛ-логікою. Тому хороший прилад з автономним харчуванням навряд чи вийде. А ось автомобільний вольтметр (рис.4) вийде непоганий. Харчуються прилади постійною стабілізованою напругою 5V. У джерелі живлення, в яке будуть вони встановлені, необхідно передбачити напій такого напруги при струмі не нижче 150mA.

Намалюнку 3 показана схема підключення вимірювачів у лабораторному джерелі. Тепер про деталі. Мабуть, найважче-достає, це мікросхеми СА3162Е. З аналогів мені відома лише NTE2054. Можливо, є й інші аналоги, про які мені не відомо. З рештою значно простіше. Як уже сказано, вихідну схему можна зробити на будь-якому дешифраторі та відповідних індикаторах. Наприклад, якщо індикатори будуть із загальним катодом, то потрібно КР514ІД2 замінити на КР514ІД1 (цоколівка така ж), а транзистори VT1-VT3 перетягнути вниз, приєднавши їх колектора до мінуса живлення, а емітери до загальних катодів. Можна використовувати дешифратори КМОП-логіки, підтягнувши їх входи до плюсу за допомогою резисторів. Тепер про налагодження. Загалом воно зовсім нескладне. Почнемо з вольтметра. Спочатку замкнемо між собою висновки 10 і 11 D1, і підстроюванням R4 виставимо нульові показання. Потім, прибираємо перемичку, що замикає висновки 11-10 іпідключаємо до клем «навантаження» зразковий прилад, наприклад, мультиметр- Регулюючи напругу на виході джерела, резистором R5 налаштовуємо калібрування приладу так, щоб його показання збігалися зі показаннями мульти-метра. Далі, налагоджуємо амперметр. Спочатку, не підключаючи навантаження, регулюванням резистора R5 встановлюємо його показання на нуль. Тепер потрібно постійний резистор опором 20 і потужністю не нижче 5W. Встановлюємо на блоці живлення напругу 10V і підключаємо цей резистор як навантаження. Підлаштовуємо R5 так щоб амперметр показав 0,50 А. Можна виконати калібрування і за зразковим амперметром, але мені здалося зручніше з резистором, хоча звичайно на якість калібрування дуже впливає похибка опору резистора.

Мал.4

За цією ж схемою можна зробити автомобільний вольтметр. Схема такого приладу показана на малюнку 4. Схема від показаної малюнку 1 відрізняється лише входом і схемою живлення. Цей прилад тепер живиться від вимірюваної напруги, тобто вимірює напругу, що надходить на нього як живильне. Напруга від бортової мережі автомобіля через дільник R1-R2-R3 надходить на вхід мікросхеми D1. Параметри цього дільника такі ж як у схемі малюнку 1, тобто для виміру не більше 0. 99.9V. Але в автомобілі напруга рідко буває понад 18V (більше 14,5V – вже несправність). І рідко опускається нижче 6V, хіба що падає до нуля при повному відключенні. Тому пристрій реально працює в інтервалі 7. 16V. Живлення 5V формується з того ж джерела, за допомогою стабілізатора А1.