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ENCICLOPEDIA DE RADIOELECTRÓNICA E INGENIERÍA ELÉCTRICA Convertidor K1003PP1 en dispositivos de automatización. Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica.
Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica. / diseñador radioaficionado Los dispositivos diseñados para controlar escalas LED lineales ahora se producen en forma de microcircuitos relativamente económicos, por ejemplo, la serie K1003 doméstica o LM315, KIA6966S importados, etc. En el siguiente artículo, el autor habla sobre algunas opciones para aplicaciones no estándar de estos microcircuitos. Los convertidores de chip analógico a código están diseñados para operar la escala LED en uno de dos modos: una "línea luminosa" (su longitud es proporcional al valor del parámetro mostrado) o un "punto luminoso" (el valor del parámetro es proporcional a su distancia desde el comienzo de la escala). Varios microcircuitos: K1003PP1, UAA180, LM314-LM316 son capaces de operar en ambos modos. Se conocen formas inusuales de usar convertidores [1, 2], que implementan principalmente una indicación visual. Al mismo tiempo, al mostrar el valor de la señal de entrada en un modo particular, el dispositivo realiza solo una función informativa. Puede ampliar el alcance de su aplicación si utiliza las propiedades del transductor como dispositivo multiumbral. Al eliminar las señales de sus salidas, que se conmutan muy claramente y en una secuencia determinada, es posible controlar varios dispositivos externos, manteniendo sus funciones básicas. Considere, como ejemplo, un circuito indicador de doce niveles en un microcircuito K1003PP1 común (Fig. 1). Está montado sobre un convertidor de código analógico DA1, resistencias R1-R4 y LEDs HL1-HL12. Los LED están conectados en serie en tres grupos de cuatro y funcionan en el modo de "línea luminosa" [1]. Con un aumento en el voltaje constante en la entrada del dispositivo, el pin 17 del microcircuito, desde el nivel establecido por el voltaje en el pin 16 hasta el nivel establecido por el voltaje en el pin 3, los LED se encienden en serie, formando una línea continua de emisión de luz.
Para implementar funciones de control, debe tomar señales de las salidas a las que están conectados los LED. Un paso realizado en los transistores VT1, VT2 le permite obtener una característica de conmutación con una gran pendiente. El transistor VT1 con "sobreamplificación" (h21e = 400...800) está conectado en serie con el transistor VT2 - amplificador de corriente, que proporciona un alto coeficiente de transferencia general, así como una baja impedancia de salida. El funcionamiento de la etapa es controlado por una señal tomada de una de las salidas del convertidor relativa al cable de alimentación positivo. En este caso, el cambio de voltaje en la resistencia R5 depende de la caída de voltaje en el LED y ya es de 1,6 ... 2 V, según su tipo. La corriente consumida por R5 es pequeña (y se puede reducir aumentando R5), por lo que no tiene ningún efecto sobre el funcionamiento del convertidor y los LED. La caída de tensión en la carga (en el devanado del relé K1) es casi igual a la tensión de alimentación con una gran pendiente de conmutación. La salida del dispositivo, el emisor abierto del transistor VT2, tiene una alta capacidad de carga, limitada solo por la corriente permitida a través del transistor. Es decir, los elementos de accionamiento con una resistencia óhmica de al menos 120 ohmios (a Upit = 12 V), en particular, el devanado de un relé electromagnético, pueden incluirse como carga. Si la señal de entrada Uin aumenta suavemente, en algún momento se encenderá el LED HL11 en el circuito de salida 5 del convertidor DA1. El LED, del cátodo del cual se elimina la señal de control, se denominará LED de control. Cuando el LED de control se enciende, el transistor VT1 se abre, seguido por el transistor VT2 se abre hasta la saturación. Se activa el relé K1 (u otra carga), incluidos los dispositivos externos con sus contactos: electrodomésticos, motores eléctricos, calentadores, etc. La resistencia de corte R5 establece la corriente para la apertura confiable de los transistores. Cuando el voltaje de entrada disminuye, el LED de control se apaga, los transistores se cierran y el relé libera la armadura. Para cambiar el umbral de respuesta en un sistema de este tipo, basta con cambiar la salida A de la resistencia R5 a otro LED y ajustar esta resistencia. Por lo tanto, el umbral de respuesta cambia por un múltiplo del paso de escala. Por supuesto, no se excluye una configuración más precisa: con las resistencias R2, R3 o el divisor de entrada del convertidor. En cualquier caso, el LED de control resaltado en la escala, por ejemplo, en un color diferente, actúa como un indicador visualmente conveniente del nivel de umbral. Si se introducen comentarios sobre el parámetro controlado en el dispositivo, obtendremos un sistema de control automático listo para usar. En la práctica, muy a menudo se requiere un dispositivo de señalización sonora para advertir que el valor de algún parámetro controlado va más allá de los límites permisibles. Para hacer esto, es conveniente usar un dispositivo simple en lugar del relé K1, hecho en un LED HL13 parpadeante (por ejemplo, L-56BID) y una cápsula BF1 activa (Fig. 1, derecha). Tales cápsulas (НСМ1206Х y similares) contienen un generador de frecuencia de audio incorporado. Cuando el LED está encendido, emite una señal bastante fuerte con una frecuencia de 2 kHz. La resistencia R6 se selecciona de modo que el voltaje en la cápsula con el LED encendido corresponda a los dos últimos dígitos de la marca (para el tipo especificado de 6 V). También se pueden usar otras cápsulas activas [3]. Desde el punto de vista de la fiabilidad de conmutación de la carga, es recomendable utilizar tiristores en lugar de relés. En la fig. 2 muestra un diagrama del nodo de salida con un interruptor en el triac VS1. El nodo funciona para encender la carga: una lámpara incandescente EL1 (o un calentador). El campo de apertura de los transistores VT1, VT2 a través de la transición de control del triac VS1 comienza a fluir la corriente de apertura, limitada por la resistencia R6. El triac se abre y enciende la carga. Si el triac se instala en un disipador de calor, la potencia de carga puede llegar a 1 kW.
El esquema del nodo que opera en la versión inversa, es decir, desconectando la carga cuando se alcanza el voltaje de entrada umbral, se muestra en la fig. 3. En ausencia de una señal en el terminal A del convertidor, los transistores VT1, VT2 se cierran y el triac VS1 se abre por la corriente que fluye a través de la resistencia R6, el terminal 1 del triac y el electrodo de control. Cuando aparece una señal en el terminal A, los transistores VT1, VT2 se abren, el transistor VT2 desvía el electrodo de control de la sección de salida 1 del triac VS1, como resultado de lo cual se cierra y apaga la carga EL1. Aplicando el nodo según el diagrama de la Fig. 3 en el voltímetro de voltaje de la red [1], puede obtener un dispositivo que desconecta automáticamente la carga (equipo doméstico, etc.) con un aumento inaceptable en el voltaje de la red Además, dicho dispositivo combinará las funciones de un indicador y un disyuntor, lo que lo distingue favorablemente de otros similares. El dispositivo funciona con autorretorno, lo cual no es deseable con múltiples subidas de tensión. Si ingresa un nodo en el transistor VT3, que se muestra con líneas discontinuas en la Fig. 3, luego, debido a la retroalimentación positiva profunda a través del transistor VT3, el dispositivo funcionará en modo de bloqueo. La carga se desconectará como se indicó anteriormente, y para volver a su estado original, es necesario apagar y encender la tensión de alimentación de 12 V. El mismo nodo de "enganche" también se puede agregar al dispositivo de acuerdo con el diagrama de la fig. 2. Llamamos la atención de los lectores que si el dispositivo se fabrica sin transformador [1], los nodos cuyos circuitos se muestran en la Fig. 2 y 3, todo el indicador en su conjunto y la fuente de la señal medida estarán bajo tensión de red. Por lo tanto, se deben observar ciertas precauciones al trabajar con el dispositivo. ¡Es imposible conectar a tierra el cable común de tales indicadores! Los nodos considerados funcionan correctamente cuando se utiliza el modo "línea luminosa". En el modo "punto luminoso", todos los LED de ambos lados del luminoso se apagan y, finalmente, se produce un fallo. Para lograr un funcionamiento correcto en este caso, puede utilizar, por ejemplo, un disparador de conteo que cambia su estado cada vez que pasa el nivel de umbral. Sin embargo, existe una solución más simple y más universal (ver el diagrama en la Fig. 4) En este dispositivo, el indicador funciona en el modo "punto luminoso" como resultado del encendido correspondiente de los LED HL1-HL12 [1]. En los diodos VD1-VDN, se ensambla un nodo lógico CABLEADO O. Si hay una señal en cualquiera de las salidas del chip DA1, al que están conectados los diodos VD1-VDN, la señal en el punto A estará presente. Si un dispositivo ensamblado de acuerdo con el esquema de la Fig. 2, su triac VS1 estará abierto.
Dado que los diodos VD1-VDN están encendidos para que controlen una sección continua de la escala, el dispositivo se apagará fuera de la sección, es decir, cuando la señal Uin caiga por debajo del nivel que muestra el primer LED (HL3) de la sección, o cuando supere el nivel que muestra el último LED (HL9). En otras palabras, ahora el dispositivo funciona de manera similar a un comparador de dos umbrales, en un cierto "corredor" de valores. Al cambiar la cantidad de diodos y los puntos de su conexión a las salidas del convertidor, es posible cambiar el ancho del "pasillo" e incluso organizar varios "pasillos". En algunos casos, no se requiere una indicación completa de doce niveles, que el chip K1003PP1 es capaz de proporcionar. En este caso, los LED adicionales pueden excluirse de la escala o, si es necesario, para mantener el resto en funcionamiento, reemplazarse por resistencias con una resistencia R = Usd / Isd, donde Usd e Isd son el voltaje en el LED y la corriente a través de él (para el dispositivo según el circuito en la Fig. 1, Isd = 15 mA) En conclusión, observamos que los dispositivos considerados también funcionan con otros convertidores de analógico a código mencionados al comienzo del artículo. Su circuito permite el uso de triacs mucho más potentes que requieren una corriente de control de hasta 1 A. Para usarlos, es suficiente reemplazar el transistor KT315G (VT2) con cualquiera de la serie KT815 y reemplazar la resistencia limitadora R6 (ver Fig. 2, 3) con otra resistencia más baja, para que el triac se abra de manera estable en ambas semiondas del voltaje conmutado. Por supuesto, la fuente de alimentación debe proporcionar la corriente requerida sin reducir el voltaje, lo cual es importante para mantener la precisión del convertidor. Literatura
Autor: A.Pakhomov, Zernograd, región de Rostov
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