Двухсегментный цифровой индикатор напряжения (К554СА3, К561ИЕ14)

В большинстве случаев результаты измерений аналоговых величин лучше всего считывать с цифрового индикатора. С этой целью при необходимости применяют различные преобразователи (например, температура-напряжение, фаза напряжение), выходной сигнал которых подают на АЦП и далее на цифровой индикатор.

Описываемое устройство удобно использовать, когда нужен недорогой измеритель средней степени точности, а применение однокристальных АЦП по каким-либо причинам невозможно.

Схема двухразрядного индикатора приведена на рисунке. Диапазон измерений входного напряжения 0-7 В, при большем напряжении следует применять делитель. Принцип работы АЦП основан на измерении времени зарядки конденсатора до напряжения, равного измеряемому, и последующем его преобразовании в цифровую форму. Пропорциональность измеряемых времени и напряжения обеспечивается стабилизацией тока зарядки.

Схема индикатора напряжения

Работой АЦП управляет генератор прямоугольных импульсов на элементах DD1.3, DD1 4 Когда на выходе генератора появляется лог. О, транзистор VТ3 закрывается, а на входах РЕ счетчиков DD2, DD3 действует лог. О, разрешая счет импульсов с генератора на DD1 1, DD1.2. Конденсатор С1 заряжается от генератора тока на транзисторе VТ2.

Когда возрастающее напряжение на конденсаторе сравняется с входным, на выходе 9 компаратора DA1 появится высокий логический уровень.

Транзистор VТ1 инвертирует его, поэтому работа генератора на элементах DD1 1 и DD1.2 блокируется. Одновременно с этим на входах С DD4, DD5 действует логическая 1, разрешающая запись информации со счетчиков DD2, DD3. Зафиксированное число отображается на светодиодных индикаторах HG1, HG2.

Рис. 1. Принципиальная схема индикатора напряжения на микросхемах.

Как только на выходе генератора на элементах DD1 3, DD1.4 появится логическая 1, открывается транзистор VТ3 и конденсатор С1 разряжается. Компаратор DA1 изменяет свое состояние и блокирует запись в преобразователи кода DD4, DD5.

Через небольшой промежуток времени, определяемый цепью R8C4, логическая 1 подается на входы РЕ счетчиков DD2 DD3, записывая в них логический 0. После этого цикл измерения повторяется.

Если на входе устройства напряжение равно нулю, то на выходе компаратора DA1 присутствует высокий логический уровень, разрешающий запись в DD4, DD5 и блокирующий генератор на DD1 1, DD1.2. При этом в счетчики DD2 DD3 записываются нули, отображаемые индикаторами.

Детали и конструкция

Конструктивно индикатор выполнен на двух платах: на одной - установлены светодиодные индикаторы HG1, HG2; на другой - все остальные злементь Монтаж на платах можно вь полнить печатным способом или тонким проводом в изоляции.

В устройстве использованы постоянные резисторы МЛТ-0.125, конденсаторы С2-С4 могут быть любые керамические. Подстроечный резистор R5 - СП5-2 или другой многооборотный: конденсаторы С1 и СЗ - керамические с малым ТКЕ в качестве С1 можно также установить К73-17.

Светодиодные индикаторы HG1, HG2 можно заменить на АЛС324Б (с общим анодом), подключив входы S преобразователей кода и общие электроды индикаторов к общему проводу Микросхемы DD4, DD5 можно заменить на К176ИДЗ. Транзисторы VТ1, VТ3 любые из серии КТ315.

Наладка устройства

Налаживание собранного прибора начинают с установки тока зарядки конденсатора С1. Для э ого включают микроамперметр в разрыв между стоком транзистора VТ2 и точкой соединения конденсатора С1 с коллектором VТ3 и подбором резистора R1 устанавливают ток около 20 мкА.

После этого подают на вход устройства напряжение, соответствующее верхней границе диапазона измерений, и резистором R5 устанавливают на индикаторах соответствующее показание. Иногда, при нечетком обнулении счетчиков (когда на индикаторах чередуются нулевые и ненулевые показания) требуется подобрать резистор R8. После регулировки, изменяя напряжение на входе, проверяют работу устройства в целом.

В авторском варианте описанное устройство используется в качестве вольтметра лабораторного блока питания.

С. Кулешов, г. Курган. Р-06-2000.