电压指示器的简化。方案、说明

电压指示器的简化。无线电电子电气工程百科全书

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本文作者为读者提供了曾经流行的板载电压指示器的现代化版本。

在我看来，E. Klimchuk 大约十年前发布的汽车车载电压指示器 [1] 仍然是该用途最成功的设计之一。该指示器不需要改动汽车仪表板，读数很容易“读取”。该装置可以让您可靠地判断系统的主要参数：电池电压稳定器。该指示器在我的车上运行了五年多，证实了它的实用性、高稳定性和可靠性。

然而，如果我们应用稍微不同的原理来实现测试灯的附加操作模式，并利用市场上出现的无线电业余爱好者以前无法接触到的元素，那么将有可能显着简化指示器，增加其性能，特别是与温度补偿稳压器[2]同时工作时，微电路从三个减少到一个，无源元件数量减少，允许的电源电压范围扩大到3... 30V。

电压指示器原理图如图1所示。 1.1. 与原型一样，为了组织控制灯的四种操作模式，在运算放大器 DA1.2 和 DA1.3 处使用了两个电压比较器。不同之处在于，为了获得根据电路的上比较器的附加开关阈值，根据电路的下比较器不是使用高输出电压，而是使用低输出电压。放大器DA1.2将比较器DAXNUMX的输出信号反相。

简化电压指示器

因此，当电池端子处的电压增加时，在运算放大器DA1.1和DA1.3的输出处顺序地形成逻辑组合01、11、00和10。

运算放大器DA1.4上装有矩形脉冲发生器，其重复频率取决于C2R15电路的额定值。 “迟滞”电压通过电阻器 R14 提供正反馈。通常，对于此类发生器，“迟滞”相对于运算放大器的开关电压是对称的，这是通过在分压器 R11R12 中使用相同的电阻器电阻来确保的。在这种情况下，发生器输出端的脉冲占空比等于二。

当分压器电阻值的比率改变时，在不改变环路宽度的情况下，“迟滞”不再对称，因此，电容器C2的充电和放电时间变得不相等，即脉冲的占空比发生变化。此外，如果比较器的开关电压超过电源电压的一半，则占空比增加，该原理用于测试灯的两种发生器操作模式的操作识别。

对指示器操作的目视检查表明，在某个最佳发电机频率下，可以获得两种模式：一种是灯周期性地熄灭，另一种是周期性地打开。人们注意到，随着灯熄灭频率（我们称之为模式）的显着降低，灯关闭状态的持续时间变得如此，以至于视觉记忆中的“图像完整性”被破坏，换句话说，该过程可以说，将灯从打开状态切换到关闭状态并返回的过程被分为单独的元素。这在主观上使两种模式有些相似，为了确定真正的模式，有必要停止看指示器一两秒钟，集中注意力并确定灯操作中更多的内容 - 暂停的总和或包含的总和。

同时，通过选择频率，可以实现两种模式成为控制灯的相邻主状态的有机延续——连续发光和完全消失。

因此，如果点火开关打开，但起动机关闭且发动机关闭（点火开关的位置 I），则该灯持续亮起，这表明电池处于放电状态。

如果灯持续发光时出现亮度下降，则电池需要充电。

在发动机运转时观察到类似的情况。如果交流发电机产生的电压在可接受的范围内，灯就会关闭并且不会分散驾驶员的注意力。一旦电压超过电气设备的危险水平，控制灯就会开始均匀短时闪烁。

当然，通过适当选择比较阈值（即显示模式改变时的电压值），上述所有内容都是正确的。根据图中所示的电阻器 R2、R4 和 R9 的值，这些阈值大约等于 12,2、13,6 和 14,4 V。

然而，应该注意的是，发电机频率的值仍然不相同，尽管它们对应于有利于心理感知的组合。因此，灯熄灭频率略小于开关频率（图中所示的无源元件的额定值 - 分别约为 1,2 和 1,5 Hz）。

发电机工作模式的切换是由于运算放大器 DA11 和 DA12 输出端的分压器 R01R10 电平 1.1 和 1.3 处的电压极性发生变化而发生的。如果输出电平相同（11 和 00），则发生器被禁止，运算放大器 DA1.4 作为电压跟随器工作，即其输出要么是高电压，要么是低电压。当空载运行时，发电机可以以寄生频率励磁。

晶体管VT1上装有电流放大器，负载有白炽指示灯。如果用它代替LED灯，则直接连接在电阻R16和公共线之间，即电阻的阳极。

关于比较阈值的“滞后”必须说几句话。与原来的设计一样，可以通过改变分压电阻R6R8和R7R10的阻值比来调节。然而，所考虑的指标具有与 OS DA1.4 上发电机负载变化相关的特征。根据模式的不同，发生器的输出电流可以从几微安到几毫安不等。这导致平滑滤波器 C13R1 的电阻器 R13 两端的电压降发生变化，从而导致电压阈值发生变化。在原型中观察到了类似的效果，尽管表达较弱[1]。

根据图中所示部件的额定值，第一和第三比较阈值的“滞后”不超过 20 mV，第二个 - 大约 250 mV！这是因为发电机和相邻主模式的平均电流消耗大致相同，并且 C1R13 滤波器很好地抑制了电压纹波。

显着降低第二比较阈值的“迟滞”（到小于 40 mV 的值）非常简单 - 将运算放大器电源电压（引脚 4）的正输出连接到右侧就足够了（根据到电路）电阻器R13的输出。然而，我并没有这样做，因为这种不同对我来说似乎更可取。

事实上，第二个比较阈值通常将电气设备的两种正常状态分开。另一方面，在该阈值附近（在发动机怠速或发电机传动带张力较弱时），车载网络中可能会出现轻微的电压波动，考虑到灯的热惯性，这使得很难“阅读”信息。同时，受控电压极值的微小“滞后”保证了较高的控制精度，这在确定电池的放电程度时尤其重要。

您可以在指示器中使用其国产模拟K324UD1401来代替LM2DP微电路，您只需记住它的电源引脚排列相反：您需要向引脚4提供-Upit，向引脚11提供+Upit [ 3]。复合晶体管VT1可以用KT815或KT817系列的传统晶体管代替。齐纳二极管 VD1 - 任何稳定电压为 4,7 ... 7,5 V 的二极管（例如 KS147G、KS156G、KC168A）。电容器C1最好使用钽(K53-1A、K53-18等)。电容器C2（额定电压为73V时为K17-63）应选择电容温度系数尽可能低的电容器。

指示器的所有部件均安装在厚度为 1,5 毫米的箔玻璃纤维制成的印刷电路板上。板子的图纸如图所示。 2. 该板被放置在一个塑料盒中，该塑料盒附在仪表板后面。

简化电压指示器

建立指标包括设置与所选电阻器 R2、R4 和 R9 进行比较的阈值。 [1] 中详细描述了如何做到这一点。我只会指出，我认为放弃使用调谐电阻器是明智的。正如操作指示器的实践所示，无需调整电压阈值。

总之，需要补充的是，尝试稍微改变振荡器频率以使显示算法更完全符合感知的个体特征是有用的。最好使用与指示器相同类型的灯来完成此操作。

文学

Klimchuk E. 电压指示器。 - 广播，1993 年，第 6 期，第 35 页。 36、XNUMX。
Biryukov S. 一种简单的热补偿电压调节器。 - 广播，1994 年，第 1 期，第 34 页35、XNUMX。
Petropavlovsky Yu。家用视频设备中的组件。 - 广播，2001 年，第 7 期，第 9 页11-XNUMX。

作者：A.Martemyanov，Seversk，托木斯克地区

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