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ENCICLOPEDIA DE RADIOELECTRÓNICA E INGENIERÍA ELÉCTRICA Indicador LED de desviación de voltaje
Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica. / Protección de equipos contra operación de emergencia de la red, sistemas de alimentación ininterrumpida El artículo describe el diseño de un indicador que muestra en qué dirección y en qué medida se ha desviado el valor del parámetro controlado. El dispositivo proporciona una salida de señal que enciende el actuador. El indicador se puede reconfigurar fácilmente para funcionar como medidor de nivel de señal. El indicador LED está diseñado para monitorear la desviación de la señal de CC del valor establecido en dirección positiva o negativa. Montada sobre seis LED, la versión descrita del dispositivo muestra tres gradaciones de desviación del "cero" en cada dirección. El valor máximo de la desviación registrada es +0,1 V. El voltaje en las entradas no debe exceder los 3 V, de lo contrario será necesario utilizar un atenuador de entrada. La impedancia de entrada del indicador es de aproximadamente 6 kOhm. El indicador es una parte integral del sistema para mantener automáticamente una determinada humedad del suelo [1] y sirve para controlar su desviación del valor óptimo. La pantalla del dispositivo es una línea de seis LED colocados horizontal o verticalmente. Si la señal no se desvía del valor establecido, los tres LED derechos (o superiores) de la línea no se encienden, los otros tres están encendidos. Con una desviación de señal positiva, el número de LED encendidos aumenta proporcionalmente, con una señal negativa, disminuye. El indicador funciona con una tensión bipolar estabilizada de 2x12 V; consumo actual: no más de 40 mA. El diagrama de indicadores se muestra en la Fig. 1. La señal de entrada controlada se suministra a la entrada A. Se suministra un voltaje de referencia a la entrada B. Debe ser muy estable. Se iguala al valor nominal de la tensión controlada.
El amplificador operacional DA1 está conectado según un circuito con retroalimentación negativa paralela. Esta inclusión de un amplificador operacional rara vez se usa debido a la presencia de voltaje de modo común en la salida, pero para un indicador esto es bastante aceptable. El voltaje de modo común se compensa al configurar el dispositivo. En la salida del amplificador operacional, se conecta un seguidor de emisor bipolar a los transistores VT1, VT2, cuya señal de salida, a través de un dispositivo de umbral (disparador Schmitt), controlaba el funcionamiento de la válvula de riego del sistema de mantenimiento de la humedad del suelo. Si el dispositivo se va a utilizar sólo como indicador, se puede omitir el seguidor de emisor. La señal amplificada por corriente a través de la resistencia R5 se suministra a un circuito de diodos VD1-VD5, que actúan como estabilizadores. La caída de voltaje en cada diodo es de aproximadamente 0,6 V, lo que determina la "altura" de la etapa de indicación. La distribución de voltaje en el circuito de diodos depende de la relación entre los valores de resistencia de las resistencias R7 y R8 y el nivel de la señal de salida del amplificador operacional. En el estado inicial, en el punto de conexión de los diodos VD3 y VD4 debe haber voltaje cero en relación con el cable común. Las bases de los transistores VT3-VT5 están bajo tensión positiva, por lo que los transistores VT3-VT5 y, por tanto, VT10-VT12, están abiertos. Los LED HL1-HL3 están desenergizados porque están desviados por un transistor abierto VT12. Se aplica un voltaje negativo a la base de los transistores VT7, VT8 y un voltaje cero a VT6, por lo que están cerrados; Los transistores VT13-VT15 también están cerrados. La corriente de funcionamiento fluye a través del transistor VT12 y los LED HL4-HL6; los LED están encendidos. A medida que aumenta el voltaje en la entrada A, el voltaje de salida del amplificador operacional disminuye, el punto de voltaje cero se mueve hacia la izquierda a lo largo de la cadena de diodos VD1-VD5. Los pares de transistores VT5 y VT12, VT4 y VT11, VT3 y VT10 se cierran secuencialmente, dejando de desviar los LED HL3, HL2 y HL1, respectivamente. Por tanto, los LED se encienden uno tras otro. Cuando el voltaje en la entrada A disminuye, el punto de potencial cero se mueve hacia la derecha a lo largo de la cadena de diodos, los pares de transistores VT6 y VT13, VT7 y VT14, VT8 y VT15 se abren. Los LED HL4, HL5 y HL6 se apagan uno tras otro. Los LED del indicador se encienden en serie. La corriente a través de ellos se mantiene constante e igual a 10 mA mediante un estabilizador de corriente en el transistor VT9. Esto reduce la carga en la fuente de alimentación y la hace constante. Para controlar cada LED hay que utilizar un par de transistores, ya que la amplificación de un solo transistor no es suficiente. En la revista Radio se publicaron medidores de nivel de señal LED similares [2-5]. Algunas de sus soluciones de circuitos se utilizan en el dispositivo descrito. Se distingue por la presencia de una entrada diferencial, una ganancia mayor y ajustable, así como una conexión en serie de los LED a la fuente de alimentación, lo que amplía las posibilidades de aplicación. Todas las partes del indicador, excepto los LED, están montadas en una placa de circuito impreso de una cara de 1 mm de espesor hecha de lámina de fibra de vidrio. El dibujo del tablero se muestra en la Fig. 2. El tablero se fabrica cortando a lo largo de una regla con un cortador girado sobre una piedra de afilar. Las líneas negras en el dibujo del tablero son áreas donde se cortó el papel de aluminio. Por supuesto, el tablero se puede hacer de la manera tradicional: grabando.
Los diodos y la mayoría de las resistencias de la placa están instalados en posición vertical. Los LED están montados en el panel frontal y conectados a la placa mediante un mazo de cables. Los transistores utilizados en el indicador pueden ser de silicio de baja potencia. Por ejemplo, en lugar de KT315B (VT3-VT8), son adecuados los transistores del tipo antiguo MP113 (con coeficiente h21E>45), y en lugar de KT502V (VT10-VT15), MP116 (h21E>20). Para ello, sin embargo, tendrá que aumentar ligeramente el tamaño de la placa de circuito. Los transistores VT1, VT2, VT9 deben permitir una tensión de colector de al menos 30 V. Diodos VD1-VD5: cualquier tipo de silicio de baja potencia. El uso del amplificador operacional K140UD5 no es crítico: el indicador también puede funcionar con otro amplificador operacional diseñado para un voltaje de suministro de 2x15 V. Puede cambiar la cantidad de LED y, en consecuencia, los pares de transistores de control. La configuración del indicador comienza con la configuración inicial del estado de los LED. Para ello, se conectan las entradas A y B entre sí y se les aplica una tensión de referencia. Por lo general, se forma a partir de la tensión de alimentación mediante un estabilizador adicional y un divisor resistivo (no se muestran en el diagrama). Experimentalmente, el punto óptimo se encuentra en el circuito de diodos VD1-VD5, al que está conectado el terminal de la resistencia R5, que es la derecha según el diagrama. El criterio para elegir el punto óptimo es que los LED HL4-HL6 estén encendidos y los LED HL1-HL3 apagados. Luego se apaga la entrada A y se le aplica un voltaje estable, que se puede ajustar dentro de +1...2 V del valor de referencia. La fuente de este voltaje puede ser otro divisor similar, pero con una resistencia variable en uno de los brazos. Establezca el voltaje en la entrada A exactamente igual al de referencia y seleccione la resistencia R8 de manera que para encender el siguiente LED, necesite aumentar este voltaje tanto como necesite disminuirlo para, por el contrario, apaga otro de ellos. La fiabilidad de la indicación "cero" dependerá de la minuciosidad de esta operación. La sensibilidad requerida del indicador se establece seleccionando la resistencia R3 en el circuito OS negativo del amplificador operacional. Si necesita usar el indicador en el modo de medición del nivel de señal, las entradas A y B están conectadas a un cable común para la configuración y la resistencia R5 está conectada a ese punto en el circuito de diodos VD1-VD5, lo que proporciona la cantidad mínima de LED encendidos. . Luego se selecciona la resistencia R8 para que el LED HL6 esté en el borde del comienzo del brillo. Luego, la entrada B se deja conectada al cable común y el voltaje positivo medido se aplica a la entrada A. Cuando se produce una señal de entrada de polaridad opuesta, las entradas se intercambian. La sensibilidad del indicador se cambia seleccionando la resistencia R3. Si el nivel de la señal de entrada alcanza los 3 V, puede prescindir de un amplificador operacional y un seguidor de emisor. En este caso, se conecta una fuente de señal con una resistencia interna de no más de 2 kOhm al circuito de diodos VD1-VD5 a través de la resistencia R5. Literatura
Autor: Yu.Egorov, Moscú
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