Светодиодный индикатор для контроля уровня напряжения

 

Использование: для контроля уровня выходного напряжения усилителей радиоприемной и звукозаписывающей аппаратуры, а также для визуального контроля напряжения постоянного тока источников питания, например аккумуляторных батарей, транспортных средств. Сущность изобретения: светодиодный индикатор для контроля уровня напряжения содержит светодиоды 1 - 4, включенные в стоковые цепи полевых транзисторов 5 - 8, истоки которых через резисторы 9 - 12 соединены с корпусом, резисторы 13 - 16 связи, диоды 17 - 20, подключенные к затворам полевых транзисторов 5 - 8, усилитель 21 фотодатчика, управляемый генератор 22, резонансные LC-цепочки на входе полевых транзисторов 5 - 8, состоящие из индуктивностей 23 - 26 и конденсаторов 27 - 30, 31 - 34, ограничительные резисторы 35 - 38, разделительные резисторы 39 - 42 на выходе управляемого генератора 22, переключатель 43, RC-фильтр из резистора 44 и конденсатора 45, диод 46, усилитель 47, источник 48 контролируемого тока, источник 49 постоянного тока, переключатель 50, источник 51 питания. 3 ил.

Изобретение относится к технике электроизмерений и предназначено для контроля уровня выходного напряжения усилителей радиоприемной и звуковоспроизводящей аппаратуры, а также для визуального контроля напряжения постоянного тока источников питания, например аккумуляторных батарей, транспортных средств.

Известно устройство индикации уровня постоянного напряжения [1] представляющее собой трехуровневый светодиодный индикатор, который в зависимости от величины контролируемого напряжения подключает к выходу схемы соответствующий светодиод. В схеме используется операционный усилитель, в котором величина обратной связи, а значит, порог срабатывания первого светодиода регулируется потенциометром. Величина напряжения двух других светодиодов зависит от примененных стабилитронов.

Недостатком аналога является то, что по данной схеме может быть изготовлен только трехуровневый индикатор напряжения, тогда как в предлагаемом индикаторе число каналов может быть значительно больше и без труда можно достигнуть шага между измеряемыми значениями напряжения весьма малой величины. Другим недостатком является значительный разброс напряжения стабилитронов, что ухудшает характеристики индикатора.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является выбранный в качестве прототипа светодиодный индикатор уровня напряжения [2] содержащий светодиоды, включенные в коллекторные цепи транзисторов, базы которых через резисторы соединены с выходом детектора, вход которого соединен с входными клеммами индикатора, дополнительные транзисторы, коллекторно-базовые переходы которых подключены параллельно светодиодам, и источник постоянного тока, соединенный с эмиттером первого светодиода. Каждый светодиод в схеме загорается в зависимости от величины входного напряжения переменного тока, выпрямленного детектором. Данная схема индикатора может индицировать величину переменного напряжения в определенном интервале и может применяться, например, как индикатор уровня напряжения в магнитофонах и радиоприемниках.

Недостатками данной схемы являются зависимость выходной характеристики индикаторов от параметров транзисторов и влияние на нее разброса этих параметров.

Изобретение направлено на решение задачи, заключающейся в повышении экономичности, точности и расширении диапазона измерений.

На фиг. 1 изображена принципиальная электрическая схема светодиодного индикатора; на фиг. 2 схема усилителя фотодатчика; на фиг. 3 схема управляемого генератора.

Индикатор содержит светодиоды 1-4, включенные в стоковые цепи полевых транзисторов 5-8, истоки которых через резисторы 9-12 соединены с корпусом, резисторы 13-16 связи одними концами через диоды 17-20 подключенные к затворам полевых транзисторов 5-8, другими концами объединенные между собой и подключенные к усилителю 21 фотодатчика, управляемый генератор 22, на входе полевых транзисторов 5-8 резонансные LC-цепи, состоящие из индуктивностей 23-26 и конденсаторов 27-30, 31-34. Объединенные выводы индуктивностей 23-26 и конденсаторов 27-30 подключены к затворам полевых транзисторов 5-8, вторые выводы индуктивностей 23-26 через ограничительные резисторы 35-38 подключены к корпусу, а выводы конденсаторов 27-30 резонансных цепочек подключены к разделительным резисторам 39-42, объединенные выводы которых подключены к выводу управляемого генератора 22. Вход последнего соединен с переключателем 43, один вывод которого, общий с входом RC-фильтра, состоящего из резистора 44 и конденсатора 45, через диод 46 подключен к выходу усилителя 47 звуковых сигналов, вход которого подключен к источнику 48 контролируемого переменного тока, а другой вывод переключателя 43 подключен к источнику 49 постоянного напряжения. Усилитель 47, генератор 22, усилитель 21 фотодатчика, катоды светодиодов 1-4 соединены через переключатель 50 с "-" источника 51 питания, а "+" источника 51 питания соединен с корпусом.

Усилитель 21 фотодатчика выполнен по общеизвестной схеме (фиг. 2) на известных элементах: фотодатчике (FT), например, фототранзисторе ФТ-2К и транзисторах (VТ1, VT2) КТ-201Г, резисторах, стабилитроне (VD).

Управляемый генератор 22 может быть выполнен по общеизвестной схеме (фиг. 3). Справочная книга радиолюбителя-конструктора. М. Радио и связь, 1990, с. 271, фиг. 8.40), которая содержит, например, DD1 микросхему типа К155 ЛАЗ, резисторы, конденсаторы.

Индикатор работает следующим образом.

В исходном состоянии при отсутствии сигнала переменного тока ≈ U₁ не горит ни один светодиод 1-4. При поступлении на вход усилителя 47 сигналов переменного тока он их усиливает, детектирует диодом 46, фильтрует RC-цепочкой 44, 45 и через контакт переключателя 43 подает на вход управляемого генератора 22 выпрямленное напряжение, который генерирует импульсы, частота которых зависима от величины поступающего на вход генератора напряжения. На входе полевых транзисторов 5-8 стоят резонансные LC-цепочки, состоящие из индуктивностей 23-26 и конденсаторов 27-30, 31-34, каждая из которых настроена на свою частоту, вырабатываемую генератором 22. В зависимости от частоты светится один из светодиодов 1-4. Сигнал от генератора 22 проходит, например, по цепи: резистор 42 конденсатор 27 индуктивность 23 конденсатор 31 корпус источник питания, заставляя светиться светодиод 1.

Схема построена таким образом, что при уменьшении напряжения (а значит, снижении частоты) погасание последующего светодиода зажигает предыдущий, чтобы исключить эффект отсутствия напряжения при переходе от одной частоты к другой, это достигается резисторами 9-12.

Если нужно проверить источник 49 постоянного напряжения, то его через переключатель 43 подключают к входу генератора 22 и дальше замеряют описанным выше способом. Поскольку входное сопротивление полевых транзисторов 5-8 велико, то они не ухудшают добротности колебательных контуров.

При измерении напряжений в полной темноте стоит узел 21 с фототранзистором на входе, который в темноте дает слабую фоновую подсветку светодиодов 1-4 через резисторы 13-16, диоды 17-20, индуктивности 23-26 и резисторы 35-38. Яркость свечения регулируется резисторами 13-16. Тогда светодиод, который индицирует напряжение, горит сильно, а остальные подсвечивают слабо. На свету фоновая подсветка автоматически выключается.

Таким образом, предлагаемый индикатор позволяет индицировать измеряемое напряжение постоянного тока и уровень напряжения переменного тока. Количество измерительных каналов может быть любое: 3, 4, 5, 8, 10 и т.д. в зависимости от точности измеряемого напряжения и "шага" между ними. Предусмотрен вариант с питанием от внутреннего источника тока и без него. В последнем случае работа индикатора зависит от напряжения, которое замеряется им, что является большим удобством, так как не требуются внешние источники питания.

Формула изобретения

СВЕТОДИОДНЫЙ ИНДИКАТОР ДЛЯ КОНТРОЛЯ УРОВНЯ НАПРЯЖЕНИЯ, содержащий источник постоянного тока, детектор, N светодиодов, N полевых транзисторов, светодиоды включены в стоковые цепи соответствующих полевых транзисторов, истоки которых через резисторы соединены с общей шиной, а затворы через диоды соединены с первыми выводами резисторов связи, вторые выводы которых соединены с выходом усилителя фотодатчика, отличающийся тем, что в него введены усилитель звуковых сигналов, вход которого соединен с источником контролируемого напряжения, переключатель, управляемый генератор, N разделительных резисторов и N резонансных LC-цепей, состоящих из последовательно соединенных первого конденсатора, индуктивности и второго конденсатора, N ограничительных резисторов, причем усилитель звуковых сигналов последовательно соединен с детектором, переключателем и управляемым генератором, второй контакт переключателя соединен с источником постоянного тока, общий вывод первого конденсатора и индуктивности каждой резонансной LC-цепи соединен с затвором соответствующего полевого транзистора, общий вывод индуктивности и второго конденсатора через соответствующий ограничительный резистор соединен с общей шиной, крайний вывод второго конденсатора соединен с общей шиной, крайний вывод первого конденсатора через соответствующий разделительный резистор соединен с выходом управляемого генератора, вторые выводы светодиодов соединены с шиной питания.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3