Линейный индикатор NP5214F0Схема. Конструкция. Описание работы. ВольтАмперные характеристики. | ||
Общие характеристики: Количество ступеней индикации———————5 Схема индикатора построена на параллельных независимых цепочках индикации с различными напряжениями зажигания. Правее схемы приведены данные по величине напряжения зажигания светодиодов разного цвета (RR – два красных). | ||
| РИС.1. информационная карточка (90х130) | ||
РИС.2. Начало зажигания и полное горение индикатора. | ||
| ||
РИС.4. Печатная плата индикатора (РИС.5.) Все фото сделаны на фоне клеток 5мм. РИС.5. Печатная плата со второй (плюсовой) стороны и комплект светодиодов. РИС.6. Печатная плата с припаянными со второй стороны светодиодами. Положительный вывод крайнего справа светодиода загнут и припаян с нижней стороны платы на общий провод (минус). РИС.7. Перед пропайкой второй стороны платы необходимо выровнять светодиоды. После пропайки это сделать не удастся. РИС.8. Навесные резисторы устанавливаются на нижней (общая шина) стороне, а элементы для поверхностного монтажа монтируются на верхней стороне. РИС.9. Выводы навесных резисторов проходят через край платы. Их необходимо обрезать и припаять. РИС.10. Окончательный вид платы индикации. РИС.11. Печатные площадки на хвосте перемкнуты поскольку индикатор предназначен для индикации от 1,5 до 3В. Все фото сделаны на фоне клеток 5мм. | ||
РИС.12. ВольтАмперная характеристика (ВАХ) красного светодиода. Именно красного. Синими линиями изображены ВАХ простых резисторов. Вспомним, что 100 это 10 Ом, 201 это 200 Ом, а 102 это 1КОм (Золотой КилоОм). Выше полутора вольт светодиод начинает слегка светиться. 1.7В – ток уже 1миллиАмпер. Это мало, но диод уже заметно светит (это сверхъяркий светодиод). При двух вольтах ток равен 15мА. Это уже очень ярко. 2.1 Вольта — смертельное напряжение. при токе больше 30мА срок жизни светодиода – несколько минут. Если учесть, что критическое напряжение светодиода (при котором ток равен разрешённые 20мА) нестабильно и зависит от температуры, свойств экземпляра диода и других факторов можно понять, что светодиод надо кормить током и никак не получается кормить его напряжением. | ||
РИС.13. Ситуация усложняется, когда мы узнаём, что светодиоды разного цвета имеют разный порог зажигания. Если просто подключить светодиоды разного цвета к источнику напряжения. Красный и Жёлтый светодиоды перегорят при напряжении 2,5В, а синий начинает выгорать только при 3,5В, когда красный и жёлтый уже давно сгорели. Вторая красная линия (RR) появилась, когда мы включили два красных светодиода последовательно и их напряжения зажигания (и перегорания) сложились. Такую же операцию можно провести с другими светодиодами. Белый светодиод имеет свойства синего, поскольку это и есть синий светодиод с жёлтым люминофором. Смешение жёлтого и синего даёт белый цвет. | ||
РИС.3. Обыкновенный выпрямительный диод (VD) имеет абсолютно те же пороговые свойства, что и светодиод. (Серая линия с жуткой надписью «ДИОД КРЕМНИЕВЫЙ»). Обычный диод не имеет способностей к свечению, но если напряжение на нём ниже порогового, то тока нет. Если последовательно со светодиодом включить обычный диод, то зажигаться светодиод с таким довеском будет при большем напряжении. А если добавить два, или три диода? Оранжевые линии показывают, как будет работать такая цепочка. Заметим, что главная проблема светодиода осталась: малейшее превышение напряжения выше критического приводит к резкому росту тока и перегоранию несчастного светодиода (выпрямительный диод сгорает за компанию). Манипулируя количеством дополнительных диодов можно сформировать линейный индикатор с желаемыми напряжениями зажигания ступеней. | ||
РИС.4. Простейшее решение проблемы питания светодиода напряжением. Это характеристики светодиода с резистором. Чем больше по номиналу резистор подключен к светодиоду, тем медленнее нарастает ток. ВАХ цепочек из резистора и светодиода изображены оранжевыми линиями. Синие цифры это номинал подключенных резисторов. Если резистор 50 Ом (500) укротит ток до 20мА при 3В, то резистор 1кОм (Золотой) позволит подключить в качестве питания источник напряжения 20В без вредных последствий для светодиода. К сожалению, при этом, большая часть энергии будет теряться на резисторе, но нас интересует не КПД, а красота картины. А она имеет место быть. | ||
Линейная шкала на светодиодах | Домострой
Линейные индикаторы на светодиодах.
Автор: Tro-Sha
Опубликовано 15.05.2008
В 1984 году болгарский инженер Кирил Мечков в журнале «Радио, телевизия, електроника» предложил схемы двухцветных линейных индикаторов напряжения на светодиодах. Принцип действия основан на разнице в напряжениях зажигания светодиодов красного и зеленого свечения. Схемы работают при приложении к входу положительного, относительно корпуса, напряжения. Во всех приведенных схемах VD1. VD10-светодиоды красного свечения, VD11. VD20-зеленого.
Схема, изображенная на Рис.1, работает следующим образом. При нулевом напряжении на входе транзисторы VT1. VT10 закрыты. Ток от источника +30В протекает через стабилизатор тока, собранный на транзисторе VT11 и резисторах R11. R13, и зеленые светодиоды с напряжением зажигания 1,9-2,0В. Высвечивается зеленая линейка. По мере увеличения входного напряжения транзистор VT1 открывается и ток начинает течь как через VD11, так и через VD1. При полностью открытом транзисторе VT1 светодиод VD1, с напряжением зажигания 1,5-1,6В, оказывается подключенным параллельно VD11 и шунтирует последний. В линейке гаснет зеленый светодиод и зажигается красный. При дальнейшем увеличении входного напряжения процесс повторяется для VT2, VD2, VD12 и так далее до VT10. Зеленая линейка на шкале заменяется красной.
Стабилизатор тока VT11 уменьшает влияние входного напряжения на яркость свечения светодиодов(для его нормальной работы и требуется питание схемы +30В).
В схеме на Рис.2 при нулевом входном напряжении транзисторы VT1. VT10 открыты, и светится красная линейка. По мере увеличения входного напряжения транзисторы, начиная с VT1 последовательно закрываются, гася красные светодиоды и зажигая зеленые.
В схеме на Рис.3, при отсутствии входного напряжения, VT1. VT10 закрыты. Светятся зеленые светодиоды и один красный (полоса с курсором). При увеличении входного напряжения VT1 открывается и подключает к корпусу светодиод VD2. Зажигаясь, VD2 шунтирует последовательно соединенные VD1 и VD11 и гасит их. Зеленая линейка укорачивается, курсор перемещается вслед за ней. И так далее до полного погасания индикаторной полосы.
Схема на Рис.4 работает по обратному принципу. При нулевом напряжении на входе светодиоды не горят, так как зашунтированы открытыми транзисторами VT1. VT10. При повышении входного напряжения, сначала закрывается транзистор VT1. Ток начинает протекать через светодиоды VD1 и VD11. В индикаторной полосе зажигаются зеленая и красная точки. При закрывании, под действием входного напряжения, транзистора VT2 VD1 гаснет, но зажигаются VD2 и VD12 и продолжает гореть VD11. Зеленая полоса увеличивается, красный курсор перемещается.
В схемах можно использовать транзисторы широкого применения с напряжением коллектор-эмиттер не ниже 30В из серий КТ315, КТ361, КТ3102, КТ3107, и.т.п.
Шкáльный светодиодный индикатор — это знакосинтезирующий дискретный показывающий прибор, предназначенный для визуального отображения уровней или значений величин в виде количества или положения элементов индикации на дискретной шкале. Это разновидность матричного индикатора, в котором есть только одна строка. Шкальный, или линейный индикатор имеет несколько однотипных элементов индикации, расположенных вдоль прямого отрезка или кривой линии. Светодиодные шкальные индикаторы выпускаются на различное количество элементов индикации, в зависимости от назначения. При необходимости изготовления шкалы значительной длины, индикаторы устанавливают друг за другом.
Основное назначение шкальных индикаторов — визуальное отображение уровня сигнала в различных приборах. Элементы индикации в шкальном индикаторе чаще всего имеют статичное управление, при котором каждый элемент (пиксел) управляется отдельно. Для удобства восприятия разные участки шкалы делают разного цвета. Например, начальную часть — зеленую в диапазоне допустимых значений, затем — желтую в области предельных значений и красную для индикации превышения уровня сигнала.
Для управления шкалой светодиодов в советские времена была разработана специальная микросхема ИД11 (серия 155,555,554 и другие). Она позволяет напрямую подключить светодиодную шкалу к выходу АЦП. При этом получается шкала с заполнением, когда светятся все светодиоды от нулевой позиции до показываемого значения.
Еще один вариант управления светодиодной шкалой предоставляет микросхема A277D или UAA180 (наш аналог К1003ПП1). Эта микросхема уже содержит аналого-цифровой преобразователь и драйверы светодиодов. Она позволяет создать шкалу с заполнением и без в зависимости от схемы включения и управляет 12 светодиодами. Имеется возможность задать яркость свечения, начальное значение и диапазон измерения. Возможно каскадное включение для увеличения длины шкалы.
В настоящее время, с развитием микроконтроллеров, стало проще управлять шкалой программным способом. Все светодиоды индикатора подключаются к выводам микроконтроллера. При таком управлении, возможна индикация максимумов динамического сигнала, когда текущее значение показывается в виде заполненной шкалы, а максимальное — в виде светящейся точки. Максимальное значение горит не более секунды, но хорошо показывает динамику измеряемого сигнала.
Шкальные светодиодные индикаторы применяются в бытовых приборах для индикации уровня заряда батареи, качества или уровня сигнала, везде где не требуется высокая точность, но нужна наглядность и простота.
Лисицын Б.Л. Низковольтные индикаторы: Справочник. — М.: Радио и связь, 1985. — С. 63–66, 95–101, 108–123, 132–135.
Микросхемы LM3914, LM3915 и LM3916 фирмы National Semiconductors позволяют строить светодиодные индикаторы с различными характеристиками — линейной, растянутой линейной, логарифмической, специальной для контроля аудиосигнала.
Uоп = (R2/R1+1)x1,25В + I8R2,
где R1 — сопротивление резистора, подключенного между выводами 7 и 8, R2 — сопротивление резистора, подключенного между выводом 8 и общим проводом, I8 — вытекающий ток вывода 8, составляющий около 100 мкА.
Переключение между режимами «точка» и «столбик» производится управлением по выводу 9. При подключении этого вывода к плюсу источника питания микросхемы (вывод 3) реализуется режим «столбик», если же вывод оставить свободным или подключить к общему проводу — «точка». Порог переключения между режимами примерно на 100 мВ ниже напряжения на выводе питания 3.
Параметры микросхемы LM3914 приведены в табл. 2.
Входное сопротивление микросхемы весьма велико, поэтому в большинстве случаев при расчете номинала резистора R1 его можно не учитывать.
Интересна роль резистора R3, его сопротивление определяет ток через светодиоды. На рис. 3 представлены начальные участки выходных характеристик генераторов тока, включающих светодиоды, при различных значениях тока нагрузки источника опорного напряжения lL(REF) (ток вывода 7). Как видно из рис. 3, ток через каждый свето-диод примерно в 10 раз больше тока нагрузки источника опорного напряжения.
Возможна подача опорного напряжения, например, 10 В от внешнего источника (рис. 4). В этом случае диапазон входного напряжения составляет 0… 10 В, а при указанном на схеме сопротивлении резистора R3, так же, как и для варианта по схеме на рис. 2, номинальный ток через светодиоды равен 10 мА.
При необходимости индикации числа уровней, большего 10, можно использовать несколько микросхем, соединив их каскадно, допустимо соединение до пяти микросхем. Возможный вариант соединения двух микросхем LM3914 приведен на рис. 11, следует обратить внимание на следующее. Источник опорного напряжения микросхемы DA1 работает в обычном режиме и нагружен на резистор R3, что обеспечивает ток 10 мА через подключенные к этой микросхеме светодиоды. Минусовый вывод источника микросхемы DA2 подключен к плюсовому выводу первого источника и обеспечивает между входами UB и UH микросхемы DA2 напряжение 1,2 В, «поднятое» вверх на 1,2 В. Источник микросхемы DA2 нагружен на резистор R4, что задает ток через светодиоды, подключенные к этой микросхеме, той же величины, что и через светодиоды DA1.
Для обеспечения режима «столбик» достаточно выводы 9 каждой микросхемы соединить с выводами 3. Сложнее с режимом «точка», для него необходимо гашение светодиода HL10 при включении любого из светодиодов HL11— HL20. Сигнал о необходимости гашения HL10 поступает с выхода 1 DA2 на вход 9 DA1. Если включен любой из светодиодов HL11—HL20, падение напряжения на HL1 составляет не менее 1 В, поскольку через него проходит или рабочий ток светодиода, или специально формируемый микросхемой DA2 ток порядка 150 мкА (допуск— 60…450мкА), не вызывающий заметного свечения обычных (не супе-рярких) светодиодов. Это падение сравнивается специальным компаратором микросхемы DA1 с напряжением питания светодиодов. Для подачи этого напряжения на второй вход компаратора, соединенный с выводом 11 (выход 9) DA1, служит резистор R5.
Делитель напряжения микросхемы имеет очень хорошую точность, однако для реализации потенциальных возможностей микросхемы следует тщательно подойти к разводке цепей общего провода. Ток вывода 2, который в режиме «столбик» может доходить до 300 мА, не должен протекать по проводникам, через которые подключаются нижний вывод резистивного делителя микросхемы (вывод UH)f источник входного сигнала и минус источника опорного напряжения. В режиме «столбик» по проводнику, соединяющему выводы 9 и 3, не должны протекать токи светодиодов.
Для четкой работы индикатора рекомендуется «цену деления» устанавливать не менее 20 мВ в режиме «столбик» и 50 мВ в режиме «точка».
РадиоКот :: Линейные индикаторы на светодиодах.
РадиоКот >Статьи >Линейные индикаторы на светодиодах.
В 1984 году болгарский инженер Кирил Мечков в журнале «Радио, телевизия, електроника» предложил схемы двухцветных линейных индикаторов напряжения на светодиодах. Принцип действия основан на разнице в напряжениях зажигания светодиодов красного и зеленого свечения. Схемы работают при приложении к входу положительного, относительно корпуса, напряжения. Во всех приведенных схемах VD1…VD10-светодиоды красного свечения, VD11…VD20-зеленого.
Схема, изображенная на Рис.1, работает следующим образом. При нулевом напряжении на входе транзисторы VT1…VT10 закрыты. Ток от источника +30В протекает через стабилизатор тока, собранный на транзисторе VT11 и резисторах R11…R13, и зеленые светодиоды с напряжением зажигания 1,9-2,0В. Высвечивается зеленая линейка. По мере увеличения входного напряжения транзистор VT1 открывается и ток начинает течь как через VD11, так и через VD1. При полностью открытом транзисторе VT1 светодиод VD1, с напряжением зажигания 1,5-1,6В, оказывается подключенным параллельно VD11 и шунтирует последний. В линейке гаснет зеленый светодиод и зажигается красный. При дальнейшем увеличении входного напряжения процесс повторяется для VT2, VD2, VD12 и так далее до VT10. Зеленая линейка на шкале заменяется красной.
В схеме на Рис.2 при нулевом входном напряжении транзисторы VT1…VT10 открыты, и светится красная линейка. По мере увеличения входного напряжения транзисторы, начиная с VT1 последовательно закрываются, гася красные светодиоды и зажигая зеленые.
В схеме на Рис.3, при отсутствии входного напряжения, VT1…VT10 закрыты. Светятся зеленые светодиоды и один красный (полоса с курсором). При увеличении входного напряжения VT1 открывается и подключает к корпусу светодиод VD2. Зажигаясь, VD2 шунтирует последовательно соединенные VD1 и VD11 и гасит их. Зеленая линейка укорачивается, курсор перемещается вслед за ней. И так далее до полного погасания индикаторной полосы.
Схема на Рис.4 работает по обратному принципу. При нулевом напряжении на входе светодиоды не горят, так как зашунтированы открытыми транзисторами VT1…VT10. При повышении входного напряжения, сначала закрывается транзистор VT1. Ток начинает протекать через светодиоды VD1 и VD11. В индикаторной полосе зажигаются зеленая и красная точки. При закрывании, под действием входного напряжения, транзистора VT2 VD1 гаснет, но зажигаются VD2 и VD12 и продолжает гореть VD11. Зеленая полоса увеличивается, красный курсор перемещается.
В схемах можно использовать транзисторы широкого применения с напряжением коллектор-эмиттер не ниже 30В из серий КТ315, КТ361, КТ3102, КТ3107, и.т.п.
Вопросы, как обычно, складываем тут.
Как вам эта статья? | Заработало ли это устройство у вас? |
Схемы индикаторов для радиолюбительских измерений
Индикатор провалов напряжения в сети 220В на светодиодах
Этот прибор предназначен для регистрации коротких по времени снижений напряжения в электросети. Он может быть полезен при анализе причин возникновения сбоев в работе различного оборудования. Прибор работает как триггер, как только напряжение в сети снижается ниже предварительно заданного …
1 198 1
Индикатор силы тока на микросхеме AN6884Применение поликомпараторных индикаторных микросхем в индикаторахтока лабораторных источников питания дает определенные преимущества. Во-первых, может быть очень низким падение напряжения на измерительном сопротивлении (для AN6884 0.25V на R1 при максимальном токе). Во-вторых, есть несколько …
1 443 0
Светодиодный мигающий индикатор на двухцветных светодиодахОбычно светодиодная индикация включенного или работающего состояния какого-то устройства, например, охранной сигнализации это один светодиод, который мигает. Схема индикатора обычно состоит из мультивибратора или другого источника импульсов и светодиода. Согласитесь, это слишком уныло. Хотя …
0 254 0
Восьмиканальный индикатор напряжений с светодиодным таблом 8х8Принципиальная схема индикатора уровней восьми сигналов с выводом значений светодиодными столбиками на табло 8х8. В некоторых случаях необходимо наблюдать за уровнями сигналов, поступающих от разных источников, и иметь возможность визуального сравнения этих уровней. Данный индикатор позволяет …
1 1027 0
Восьмиканальный индикатор уровней аналоговых сигналовВ промышленности часто приходится контролировать уровень аналоговых сигналов в определенный момент времени или за промежуток времени исследования оборудования. Данные контроля в виде комбинации свечения светодиодов доказывают работоспособность исследуемого прибора. Индикатор сигналов можно …
0 1318 0
Светодиодный индикатор напряжения с автоматической регулировкой яркостиСхема индикатора, который предназначен для установки на приборную панель автомобиля с номинальным напряжением борт-сети 12V. Индикатор на линейном табло из десяти светодиодов показывает напряжение от 9V горит один светодиод) до 16V (горят все светодиоды). Несложными регулировками можно установить …
1 903 0
Электронный щуп-сигнализатор для поиска очагов влажности в материалахСхема простого самодельного прибора — щупа для поиска очагов влажности в различных строительных материалах. При ремонте или строительстве дома, гаража и других построек будет очень полезным знать сухие ли пиломатериалы или они требуют дополнительной сушки, а так же очень важно определить сухие или …
0 1216 0
Индикатор+сигнализатор для контроля за превышением или понижением температурыПринципиальная схема простого индикатора, который предназначен для предупреждения о выходе температуры объекта за предварительно установленные пределы.При превышении верхнего предела температуры загорается мигающий светодиод красного цвета и раздается прерывающийся звуковой сигнал …
1 2592 0
Схема индикатора напряжения аккумулятора на 12В (АЛ307+стабилитроны)Схема самодельного индикатора напряжения, который предназначен для использования с автомобильным аккумулятором на 12В. Все светодиоды типа АЛ307 красные, напряжение зажигания равно сумме напряжения стабилизации стабилитрона и прямого напряжения светодиода. То есть, примерно …
0 2404 0
Искатель скрытой проводки без источника питания на ЖК-индикатореСхема и конструкция самодельного прибора для поиска скрытой проводки, который не требует источника питания. Иногда в быту возникает необходимость определить местоположение электропроводки в стенах или потолка зданий. Многие самодельные схемы индикаторов скрытой проводки требуют источник питания либо питаются от мультиметра, который, впрочем, также имеет свой источник. А нельзя ли сделать искатель, не требующий источника питания …
1 2711 0
Радиодетали, электронные блоки и игрушки из китая:
Благодаря таким своим свойствам как: низкое энергопотребление, малые габариты и простота необходимых для работы вспомогательных цепей, светодиоды (имеются ввиду светодиоды видимого диапазона длин волн) получили очень широкое распространение в радиоэлектронной аппаратуре самого разного назначения. Используются они в первую очередь как универсальные устройства индикации режимов работы или устройства аварийной индикации. Реже (обычно только в радиолюбительской практике) встречаются светодиодные автоматы световых эффектов и светодиодные информационные панели (табло). Для нормального функционирования любого светодиода достаточно обеспечить протекание через него в прямом направлении тока не превышающего максимально допустимый для применяемого прибора. Если величина этого тока не будет слишком низкой, светодиод будет светиться. Для управления состоянием светодиода необходимо обеспечить регулировку (коммутацию) в цепи протекания тока. Это можно сделать с помощью типовых последовательных или параллельных схем коммутации (на транзисторах, диодах и т.п.). Примеры таких схем приведены на рис. 3.7-1, 3.7-2.
Рис. 3.7-1. Способы управления состоянием светодиода с помощью транзисторных ключей
Рис. 3.7-2. Способы управления состоянием светодиода от цифровых микросхем ТТЛ
Примером применения светодиодов в цепях сигнализации могут служить следующие две простые схемы индикаторов сетевого напряжения (рис. 3.7-3, 3.7-4). Схема на рис. 3.7-3 предназначена для индикации наличия в бытовой сети переменного напряжения. Ранее в подобных устройствах обычно использовались малогабаритные неоновые лампочки. Но светодиоды в этом отношении гораздо более практичны и технологичны. В данной схеме ток через светодиод проходит только во время одной полуволны входного переменного напряжения (во время второй полуволны светодиод шунтируется работающим в прямом направлении стабилитроном). Этого оказывается достаточно для нормального восприятия человеческим глазом света от светодиода как непрерывного излучения. Напряжение стабилизации стабилитрона выбирается несколько большим, чем прямое падение напряжения на используемом светодиоде. Емкость конденсатора \(C1\) зависит от требуемого прямого тока через светодиод.
Рис. 3.7-3. Индикатор наличия сетевого напряжения
На трех светодиодах выполнено устройство, информирующее об отклонениях сетевого напряжения от номинального значения (рис. 3.7-4). Здесь также свечение светодиодов происходит только во время одного полупериода входного напряжения. Коммутация светодиодов осуществляется через включенные последовательно с ними динисторы. Светодиод \(HL1\) горит всегда, когда сетевое напряжение присутствует, два пороговых устройства на динисторах и делителях напряжения на резисторах обеспечивают включение двух других светодиодов только при достижении входным напряжением установленного порога срабатывания. Если их отрегулировать так, чтобы при нормальном напряжении в сети горели светодиоды \(HL1\), \(HL2\), то при повышенном напряжении будет загораться и светодиод \(HL3\), а при понижении напряжения в сети будет гаснуть светодиод \(HL2\). Входной ограничитель напряжения на \(VD1\), \(VD2\) предотвращает выход устройства из строя при значительном превышении нормального значения напряжения в сети.
Рис. 3.7-4. Индикатор уровня сетевого напряжения
Схема на рис. 3.7-5 предназначена для сигнализации о перегорании предохранителя. Если предохранитель \(FU1\) цел, падение напряжения на нем очень мало, и светодиод не светится. При перегорании предохранителя напряжение питания через незначительное сопротивление нагрузки прикладывается к цепи индикатора, и светодиод загорается. Резистор \(R1\) выбирается из условия, что через светодиод будет протекать требуемый ток. Не все виды нагрузок могут подойти для данной схемы.
Рис. 3.7-5. Светодиодный индикатор перегорания предохранителя
Устройство индикации перегрузки стабилизатора напряжения представлено на рис. 3.7‑6. В нормальном режиме работы стабилизатора напряжение на базе транзистора \(VT1\) стабилизировано стабилитроном \(VD1\) и примерно на 1 В больше, чем на эмиттере, поэтому транзистор закрыт и горит сигнальный светодиод \(HL1\). При перегрузке стабилизатора выходное напряжение уменьшается, стабилитрон выходит из режима стабилизации и напряжение на базе \(VT1\) уменьшается. Поэтому транзистор открывается. Поскольку прямое напряжение на включенном светодиоде \(HL1\) больше, чем на \(HL2\) и транзисторе, в момент открывания транзистора светодиод \(HL1\) гаснет, а \( HL2\) — включается. Прямое напряжение на зеленом светодиоде \(HL1\) приблизительно на 0,5 В больше, чем на красном светодиоде \(HL2\), поэтому максимальное напряжение насыщения коллектор-эмиттер транзистора \(VT1\) должно быть меньше 0,5 В. Резистор R1 ограничивает ток через светодиоды, а резистор \(R2\) определяет ток через стабилитрон \(VD1\).
Рис. 3.7-6. Индикатор состояния стабилизатора
Схема простого пробника, позволяющего определять характер (постоянное или переменное) и полярность напряжения в диапазоне 3…30 В для постоянного и 2,1…21 В для действующего значения переменного напряжения приведена на рис. 3.7-7. Основу пробника составляет стабилизатор тока на двух полевых транзисторах, нагруженный на встречно-параллельно включенные светодиоды. Если на клемму \(XS1\) подается положительный потенциал, а на \(XS2\) — отрицательный, то загорается светодиод HL2, если наоборот — светодиод \(HL1\). Когда на входе переменное напряжение, зажигаются оба светодиода. Если ни один из светодиодов не горит, это означает, что входное напряжение менее 2 В. Потребляемый устройством ток не превышает 6 мА.
Рис. 3.7-7. Простой пробник-индикатор характера и полярности напряжения
На рис. 3.7-8 дана схема еще одного простого пробника со светодиодной индикацией. Он используется для проверки логического уровня в цифровых цепях, построенных на микросхемах ТТЛ. В исходном состоянии, когда к клемме \(XS1\) ничего не подключено, светодиод \(HL1\) светится слабо. Его режим задается установкой соответствующего напряжения смещения на базе транзистора \(VT1\). Если на вход будет подано напряжение низкого уровня, транзистор закроется, и светодиод погаснет. При наличии на входе напряжения высокого уровня транзистор открывается, яркость свечения светодиода становится максимальной (ток ограничен резистором \(R3\)). При проверке импульсных сигналов яркость HL1 возрастает, если в последовательности сигналов преобладает напряжение высокого уровня, и убывает, если преобладает напряжение низкого уровня. Питание пробника можно осуществлять как от источника питания проверяемого устройства, так и от отдельного источника питания.
Рис. 3.7-8. Пробник-индикатор логического уровня ТТЛ
Более совершенный пробник (рис. 3.7-9) содержит два светодиода и позволяет не только оценивать логические уровни, но и проверять наличие импульсов, оценивать их скважность и определять промежуточное состояние между напряжениями высокого и низкого уровней. Пробник состоит из усилителя на транзисторе \(VT1\), повышающего его входное сопротивление, и двух ключей на транзисторах \(VT2\), \(VT3\). Первый ключ управляет светодиодом \(HL1\), имеющим зеленый цвет свечения, второй — светодиодом \(HL2\), имеющим красный цвет свечения. При входном напряжении 0,4…2,4 В (промежуточное состояние) транзистор \(VT2\) открыт, светодиод \(HL1\) выключен. В то же время закрыт и транзистор \(VT3\), поскольку падение напряжения на резисторе \(R3\) недостаточно для полного открывания диода \(VD1\) и создания требуемого смещения на базе транзистора. Поэтому \(HL2\) тоже не светится. Когда входное напряжение становится меньше 0,4 В, транзистор \(VT2\) закрывается, загорается светодиод \(HL1\), индицируя наличие логического нуля. При напряжении на входе более 2,4 В открывается транзистор \(VT3\), включается светодиод \(HL2\), индицируя наличие логической единицы. Если на вход пробника подано импульсное напряжение, скважность импульсов можно оценить по яркости свечения того или иного светодиода.
Рис. 3.7-9. Улучшенный вариант пробника-индикатора логического уровня ТТЛ
Еще один вариант пробника представлен на рис. 3.7-10. Если клемма \(XS1\) никуда не подсоединена, все транзисторы закрыты, светодиоды \(HL1\) и \(HL2\) не работают. На эмиттер транзистора \(VT2\) с делителя \(R2-R4\) поступает напряжение около 1,8 В, на базу \(VT1\) — около 1,2 В. Если на вход пробника подать напряжение выше 2,5 В, напряжение смещения база-эмиттер транзистора \(VT2\) превысит 0,7 В, он откроется и своим коллекторным током откроет транзистор \(VT3\). Светодиод \(HL1\) включится, индицируя состояние логической единицы. Ток коллектора \(VT2\), примерно равный току его эмиттера, ограничивается резисторами \(R3\) и \(R4\). При превышении напряжением на входе уровня 4,6 В (что возможно при проверке выходов схем с открытым коллектором) транзистор \(VT2\) входит в режим насыщения, и если не ограничить ток базы \(VT2\) резистором \(R1\), транзистор \(VT3\) закроется и светодиод \(HL1\) выключится. При уменьшении напряжения на входе ниже 0,5 В открывается транзистор \(VT1\), его коллекторный ток открывает транзистор \(VT4\), включается \(HL2\), индицируя состояние логического нуля. С помощью резистора \(R6\) регулируется яркость свечения светодиодов. Подбором резисторов \(R2\) и \(R4\) можно установить необходимые пороги включения светодиодов.
Рис. 3.7-10. Пробник-индикатор логического уровня на четырех транзисторах
Для индикации точной настройки в радиоприемниках часто применяются простые устройства, содержащие один, а иногда и несколько, светодиодов разного цвета свечения. Схема экономичного светодиодного индикатор настройки для приемника с питанием от батареек приведена на рис. 3.7-11. Ток потребления устройства не превышает 0,6 мА в отсутствие сигнала, а при точной настройке составляет 1 мА. Высокая экономичность достигается за счет питания светодиода импульсным напряжением (т.е. светодиод не светится непрерывно, а часто мигает, однако из-за инерционности зрения такое мерцание не заметно на глаз). Генератор импульсов выполнен на однопереходном транзисторе \(VT3\). Генератор вырабатывает импульсы длительностью около 20 мс, следующие с частотой 15 Гц. Эти импульсы управляют работой ключа на транзисторе \(DA1.2\) (один из транзисторов микросборки \(DA1\)). Однако в отсутствие сигнала светодиод не включается, так как при этом сопротивление участка эмиттер-коллектор транзистора \(VT2\) велико. При точной настройке транзистор \(VT1\), а за ним и \(DA1.1\) и \(VT2\) откроются настолько, что в моменты, когда открыт транзистор \(DA1.2\), будет загораться светодиод \(HL1\). Чтобы уменьшить потребляемый ток, эмиттерная цепь транзистора \(DA1.1\) подключена к коллектору транзистора \(DA1.2\), благодаря чему последние два каскада (\(DA1.2\), \(VT2\)) также работают в ключевом режиме. При необходимости подбором резистора \(R4\) можно добиться слабого начального свечения светодиода \(HL1\). В этом случае он выполняет и функцию индикатора включения приемника.
Рис. 3.7-11. Экономичный светодиодный индикатор настройки
Экономичные светодиодные индикаторы могут понадобиться не только в радиоприемниках с батарейным питанием, но и во множестве других носимых устройств. На рис. 3.7‑12, 3.7‑13, 3.7‑14 приведено несколько схем таких индикаторов. Все они работают по уже описанному импульсному принципу и по сути представляют собой экономичные генераторы импульсов, нагруженные на светодиод. Частота генерации в таких схемах выбирается достаточно низкой, фактически на границе зрительного восприятия, когда мигания светодиода начинают отчетливо восприниматься человеческим глазом.
Рис. 3.7-12. Экономичный светодиодный индикатор на однопереходном транзисторе
Рис. 3.7-13. Экономичный светодиодный индикатор на однопереходном и биполярном транзисторах
Рис. 3.7-14. Экономичный светодиодный индикатор на двух биполярных транзисторах
В УКВ ЧМ приемниках для индикации настройки можно применять три светодиода. Для управления таким индикатором используется сигнал с выхода ЧМ детектора, в котором постоянная составляющая положительна при незначительной расстройке в одну сторону от частоты станции и отрицательна при незначительной расстройке в другую сторону. На рис. 3.7-15 приведена схема простого индикатора настройки, работающего по описанному принципу. Если напряжение на входе индикатора близко к нулю, то все транзисторы закрыты и светодиоды \(HL1\) и \(HL2\) не излучают, а через \(HL3\) при этом протекает ток, определяемый напряжением питания и сопротивлением резисторов \(R4\) и \(R5\). При указанных на схеме номиналах он примерно равен 20 мА. Как только на входе индикатора появляется напряжение, превышающее 0,5 В, транзистор \(VT1\) открывается и включается светодиод \(HL1\). Одновременно открывается транзистор \(VT3\), он шунтирует светодиод \(HL3\), и тот гаснет. Если напряжение на входе отрицательное, но по абсолютному значению больше 0,5 В, то включается светодиод \(HL2\), а \(HL3\) выключается.
Рис. 3.7-15. Индикатор настройки для УКВ-ЧМ приемника на трех светодиодах
Схема еще одного варианта простого индикатора точной настройки для УКВ ЧМ приемника представлена на рис. 3.7-16.
Рис. 3.7-16. Индикатор настройки для УКВ ЧМ приемника (вариант 2)
В магнитофонах, низкочастотных усилителях, эквалайзерах и т.п. находят применение светодиодные индикаторы уровня сигнала. Число индицируемых такими индикаторами уровней может варьироваться от одного-двух (т.е. контроль типа “сигнал есть – сигнала нет”) до нескольких десятков. Схема двухуровнего двухканального индикатора уровня сигнала приведена на рис. 3.7‑17. Каждая из ячеек \(A1\), \(A2\) выполнена на двух транзисторах разной структуры. При отсутствии сигнала на входе оба транзистора ячеек закрыты, поэтому светодиоды \(HL1\), \(HL2\) не горят. В таком состоянии устройство находится до тех пор, пока амплитуда положительной полуволны контролируемого сигнала не превысит примерно на 0,6 В постоянное напряжение на эмиттере транзистора \(VT1\) в ячейке \(A1\), заданное делителем \(R2\), \(R3\). Как только это произойдет, транзистор \(VT1\) начнет открываться, в цепи коллектора появится ток, а поскольку он в то же время является и током эмиттерного перехода транзистора \(VT2\), транзистор \(VT2\) тоже начнет открываться. Возрастающее падение напряжения на резисторе \(R6\) и светодиоде \(HL1\) приведет к увеличению тока базы транзистора \(VT1\), и он откроется еще больше. В результате очень скоро оба транзистора окажутся полностью открыты и светодиод \(HL1\) включится. При дальнейшем росте амплитуды входного сигнала аналогичный процесс протекает в ячейке \(A2\), после чего загорается светодиод \(HL2\). С уменьшением уровня сигнала ниже установленных порогов срабатывания ячейки возвращаются в исходное состояние, светодиоды гаснут (сначала \(HL2\), затем \(HL1\)). Гистерезис не превышает 0,1 В. При указанных в схеме значениях сопротивлений, ячейка \(A1\) срабатывает при амплитуде входного сигнала примерно 1,4 В, ячейка \(A2\) — 2 В.
Рис. 3.7-17. Двухканальный индикатор уровня сигнала
Многоканальный индикатор уровня на логических элементах представлен на рис. 3.7‑18. Такой индикатор можно применять, например, в усилителе НЧ (организовав из ряда светодиодов индикатора световую шкалу). Диапазон входного напряжения этого устройства может колебаться от 0,3 до 20 В. Для управления каждым светодиодом используется \(RS\)-триггер, собранный на элементах 2И‑НЕ. Пороги срабатывания этих триггеров задаются резисторами \(R2\), \(R4-R16\). На линию “сброс” периодически должен подаваться импульс гашения светодиодов (разумным будет подавать такой импульс с периодичностью 0,2…0,5 с).
Рис. 3.7-18. Многоканальный индикатор уровня НЧ сигнала на \(RS\)-триггерах
Приведенные выше схемы индикаторов уровня обеспечивали резкое срабатывание каждого канала индикации (т.е. светодиод в них либо светится с заданным режимом яркости, либо погашен). В шкальных индикаторах (линия последовательно срабатывающих светодиодов) такой режим работы совсем не обязателен. Поэтому для этих устройств могут использоваться более простые схемы, в которых управление светодиодами осуществляется не отдельно по каждому каналу, а совместно. Последовательное включение ряда светодиодов при увеличении уровня входного сигнала достигается за счет последовательного включения делителей напряжения (на резисторах или других элементах). В таких схемах происходит постепенное увеличение яркости свечения светодиодов при нарастании уровня входного сигнала. При этом для каждого светодиода устанавливается свой токовый режим, такой, что свечение указанного светодиода визуально наблюдается только при достижении входным сигналом соответствующего уровня (при дальнейшем увеличении уровня входного сигнала светодиод горит все более ярко, но до определенного предела). Простейший вариант индикатора, работающего по описанному принципу приведен на рис. 3.7-19.
Рис. 3.7-19. Простой индикатор уровня сигнала НЧ
При необходимости увеличения количества уровней индикации и повышения линейности индикатора схема включения светодиодов должна быть несколько изменена. Подойдет, например, индикатор по схеме рис. 3.7-20. В нем, кроме прочего, имеется и достаточно чувствительный входной усилитель, обеспечивающий работу как от источника постоянного напряжения, так и от сигнала звуковой частоты (при этом индикатор управляется только положительными полуволнами входного переменного напряжения).
Рис. 3.7-20. Линейный индикатор уровня со светодиодной шкалой
|
КАТЕГОРИИ СХЕМ СПРАВОЧНИК ИНТЕРЕСНЫЕ СХЕМЫ |
| САМЫЕ ПОПУЛЯРНЫЕ СХЕМЫ ТЕГИ |
Схема светодиодного индикатора уровня напряжения » Паятель.Ру
Индикатор предназначен для линейной световой (длина световой линии) индикации уровня постоянного напряжения, поступающего на его вход. Это может быть напряжение от детектора выходного сигнала УЗЧ или от другого источника. Диапазон индикации 0,3…3,5V, в восемь градаций, с шагом в 3 дб. Фактически от нуля до 21 дб. Индикатор выполнен на двух микросхемах LM324, каждая из которых содержит по четыре операционных усилителя.
Все операционные усилители включены компараторами, они срабатывают при достижении напряжения на инверсном входе уровня фиксированного напряжения на прямом входе. Измеряемое напряжение поступает на соединенные вместе инверсные входы всех восьми ОУ.
Опорные напряжения на прямых входах задаются при помощи делителя напряжения на резисторах R2-R10. Сопротивления резисторов подобраны таким образом, чтобы пороги переключения компараторов были, примерно, с шагом в 3 дб.
Когда входное напряжение ниже 0,3 В все компараторы закрыты и все светодиоды погашены. При достижении входным напряжением уровня более 0,3 В открывается компаратор А2.4 и зажигается светодиод VD8. Как только напряжение превысит 0,4 В зажжется VD7 (будут гореть уже два), далее, при входном напряжении более 0,6 В загорится VD6, при входном напряжении более 0,8 В — VD5, при входном напряжении более 1,2 В зажжется VD4, при входном напряжении более 1,8В — VD3, более 2,4 В — VD2, более 3,4 В — VD1.
Таким образом, при увеличении входного напряжения линейка горящих светодиодов удлиняется, а при уменьшении входного напряжения она будет укорачиваться, очень похоже на работу жидкостного термометра.
Питается индикатор напряжением 8 В, но это напряжение может быть и другим, правда при другом напряжении питания пороги переключения компараторов тоже изменятся и придется подбирать резистор R2 чтобы восстановить диапазон измеряемых напряжений.
Вообще, подбором сопротивления R2 можно установить и другой диапазон измеряемых напряжений, важно только чтобы величина входного измеряемого напряжения была не выше напряжения питания индикатора, либо на входе нужно устроить резистивный делитель.
Индикатор смонтирован на одной малогабаритной печатной плате из стеклотекстолита с односторонним расположением фольги. Плату этого индикатора можно легко установить на фальшпанели, практически, любого электронного устройства. Дорожки на плате нарисованы автомобильной нитроэмалью, а в качестве пишущего инструмента используется остро заточенная спичка. После травления краска смывается растворителем №646.
Если предлагаемый закон индикации (через 3 дб) и диапазон измеряемых напряжений устраивает, то никакого налаживания не требуется, в противном случае нужно подобрать другие номиналы R2-R10, и при необходимости измерять высокие напряжения, дополнить схему входным делителем.
Светодиоды могут быть любого типа, важно чтобы они работали в видимом спектре излучения. Предпочтительнее красные, — они всегда горят значительно ярче желтых и зеленых.
Светодиодные схемы«Graph» | Журнал Nuts & Volts
СВЕТОДИОДНЫЕ ДИСПЛЕИ «ГРАФИК»
Одним из самых популярных типов схем мульти-светодиодных индикаторов является так называемый индикатор аналогового значения или «графический» дисплей, который предназначен для управления цепочкой линейно разнесенных светодиодов таким образом, чтобы длина цепочки Светится пропорционально аналоговому значению напряжения, приложенного к входу схемы драйвера светодиода, например, так что схема действует как аналоговый вольтметр.
Практические графические схемы могут быть разработаны для создания либо гистограмм, либо точечных диаграмм. Рисунок 1 иллюстрирует принцип гистограммы и показывает линию из 10 светодиодов, используемых для представления измерителя с линейной шкалой 0–10 В, который показывает (a) 7 В или (b) 4 В; значение входного напряжения отображается общим количеством горящих светодиодов.
РИСУНОК 1. Индикация гистограммы (a) 7V и (b) 4V на 10-светодиодной шкале.
На рисунке 2 показан тот же измеритель, работающий в режиме точечного графика; значение входного напряжения указывается относительным положением одного горящего светодиода. На самом деле, положение «0» часто указывается на этих шкалах отдельным светодиодом, который постоянно активен, когда дисплей используется.
РИСУНОК 2. Точечная индикация (a) 7V и (b) 4V на 10-светодиодной шкале.
Доступен ряд специальных ИС для управления универсальными светодиодными системами аналогового отображения значений.На протяжении многих лет наиболее известными ИС этого типа были семейство U237 (и т. Д.) От AEG, семейство UAA170 (и т. Д.) От Siemens и семейство LM3914 (и т. Д.) От National Semiconductors. Но первые два из этих семейств уже прекратили производство, и осталось только семейство LM3914. Семейство LM3914 — это популярные и универсальные ИС, каждая из которых может напрямую управлять до 10 светодиодами (но может быть легко подключена каскадом для управления большим количеством светодиодов) и может управлять ими как в полосовом, так и в точечном режиме.
Гистограммы, управляемые ИС, представляют собой недорогую и в некоторых отношениях превосходную альтернативу аналоговым индикаторам с подвижной катушкой.Они невосприимчивы к проблемам «заедания», быстродействуют и не подвержены влиянию вибрации или физического состояния.
Их чешуе легко можно придать любую желаемую форму. На данном дисплее отдельные цвета светодиодов могут быть смешаны, чтобы выделить определенные части дисплея, а детекторы выхода за пределы диапазона можно легко активировать с микросхем драйвера и использовать для подачи сигнала тревоги и / или мигания всего дисплея под верхней крышкой. -диапазонное состояние.
Светодиодные «графические» дисплеиимеют лучшую линейность, чем обычные счетчики с подвижной катушкой; типичная линейная точность равна 0.5%. Разрешение шкалы зависит от количества используемых светодиодов; 10-светодиодный дисплей обеспечивает адекватное разрешение для многих практических целей. В этой статье показано большое количество разнообразных схем графического отображения на основе мульти-светодиодов LM3914.
LM3914-ОСНОВЫ СЕМЕЙСТВА
Семейство LM3914 драйверов с точечными / гистограммами производится National Semiconductors. Это умеренно сложные, но очень универсальные устройства, размещенные в 18-контактных корпусах DIL, каждое из которых способно напрямую управлять до 10 светодиодами в точечном или линейном режиме.
Семейство состоит из трех устройств: LM3914, LM3915 и LM3916; все они используют одну и ту же базовую внутреннюю схему (см. , рис. 3, ), но различаются стилем масштабирования выходной схемы управления светодиодами, как показано на рис. 4 .
РИСУНОК 3. Внутренняя схема LM3914, с соединениями для создания линейного измерителя с 10 светодиодами 0–1,2 В с точечным или гистограммным дисплеем.
РИСУНОК 4. Пороговые значения ИС серии LM3914 / 15/16, рассчитанные на управление 10 светодиодами при полной чувствительности 10 В.
Таким образом, LM3914 представляет собой устройство с линейной шкалой, специально предназначенное для использования в светодиодных вольтметрах, в которых количество горящих светодиодов дает прямую индикацию значения входного напряжения (или некоторого параметра, который представлен пропорциональным Напряжение). LM3915, с другой стороны, имеет выход с логарифмической шкалой, рассчитанный на диапазон от -27 дБ до 0 дБ с шагом 10 -3 дБ, и специально разработан для использования в приложениях для индикации мощности и т. Д.Наконец, LM3916 имеет полулогарифмическую шкалу, охватывающую 23 дБ, и специально разработан для использования в приложениях для измерения уровня громкости.
Все три устройства семейства LM3914 используют одну и ту же базовую внутреннюю схему, а Рисунок 3 показывает конкретную внутреннюю схему линейно масштабированного LM3914 вместе с соединениями, позволяющими заставить его работать как простой 10-светодиодный индикатор 0-1,2 В. метр.
ИС содержит 10 компараторов напряжения, каждый с неинвертирующим выводом, подключенным к определенному отводу многокаскадного делителя потенциала с плавающей запятой, и со всеми инвертирующими выводами, подключенными параллельно и доступными через входной вывод 5 и встроенное единичное усиление. буферный усилитель.
Выход каждого компаратора доступен извне и может потреблять до 30 мА; токи стока ограничены изнутри и могут быть предварительно настроены извне с помощью одного резистора (R1).
Микросхема также содержит плавающий 1.2V источник опорного сигнала между контактами 7 и 8. В Рисунок 3 , ссылка показан внешне подключен к внутренней делитель напряжения (контакты 4 и 6). Обратите внимание, что контакты 8 и 4 показаны заземленными, поэтому в этом случае нижняя часть делителя находится на нулевом напряжении, а верхняя — на 1.2В. Микросхема также содержит логическую сеть, которая может быть настроена извне (через контакт 9) для отображения точек или полос на выходах 10 компараторов. СК работает следующим образом.
Предположим, что логика IC установлена для работы в режиме бар, и что ссылка 1.2V наносится через внутренний 10 ступени делителя, как показано на рисунке. Таким образом, 0,12 В подается на инвертирующий или опорный вход нижнего компаратора, 0,24 В на следующий, 0,36 В на следующий и так далее. Если теперь на вывод 5 ИС подается медленно возрастающее входное напряжение, происходит следующая последовательность действий.
Когда входное напряжение равно нулю, выходы всех 10 компараторов отключены и все светодиоды выключены. Когда входное напряжение достигает 0.12V опорного значения первого компаратора, его выход проводит и поворачивает LED1 дальше. Когда входной сигнал достигает 0.24V опорного значения второго компаратора, его выходной также проводит и повороты на LED2 так, на этом этапе, светодиоды 1 и 2 оба на.
По мере дальнейшего увеличения входного напряжения все больше и больше компараторов и светодиодов включаются до тех пор, пока, в конце концов, входное напряжение не вырастет до 1.2V, последний компаратор и LED10 включаются, после чего загораются все светодиоды.
Подобное действие достигается, когда логика LM3914 настроена на работу в точечном режиме, за исключением того, что в любой момент времени горит только один светодиод; при нулевом напряжении светодиоды не горят, а при 1,2 В и выше горит только светодиод 10.
НЕКОТОРЫЕ ДЕТАЛИ
В рисунке 3, R 1 показан соединенным между контактами 7 и 8 (на выходе 1.2V ссылки) и определяет на токи светодиодов. Ток включения каждого светодиода примерно в 10 раз превышает выходной ток 1.Источник 2 В, который может подавать до 3 мА и, таким образом, позволяет устанавливать токи светодиодов до 30 мА через R1. Если, например, общее сопротивление 1 кОм (равное параллельным значениям R1 и 10 кОм внутреннего делителя потенциала ИС) подано на контакты 7 и 8, источник 1,2 В будет передавать 1 мА, а каждый светодиод будет передавать 10 мА в режим ON.
Обратите внимание на вышесказанное, что ИС может пропускать общие токи до 300 мА при использовании в полосовом режиме со всеми 10 включенными светодиодами. Однако максимальная номинальная мощность ИС составляет всего 660 мВт, поэтому существует опасность превышения этого номинала, когда ИС используется в полосовом режиме.На практике ИС может получать питание от источников постоянного тока в диапазоне от трех до 25 вольт, а светодиоды могут использовать то же питание, что и ИС, или могут питаться независимо; этот последний вариант можно использовать для поддержания рассеиваемой мощности ИС на минимальном уровне.
Внутренних 10-ступенчатый потенциал делителя IC плавает, с обеими концами снаружи, доступными для обеспечения максимальной гибкости, и может получать питание от любой внутренней ссылке или из внешнего источника или источников. Если, например, верхняя часть цепи подключена к источнику 10 В, ИС будет работать как измеритель 0-10 В, если нижний конец цепи заземлен, или как измеритель ограниченного диапазона 5-10 В, если низкий конец цепочки привязан к источнику 5В.
Единственное ограничение на использование делителя состоит в том, что его напряжение не должно быть более чем на 2 В ниже напряжения питания ИС (которое ограничено максимумом 25 В). Вход (вывод 5) ИС полностью защищен от перенапряжения до плюс или минус 35 В.
Внутреннее опорное напряжение IC производит номинальный выход 1.28V (пределы 1.2V до 1.34V), но могут быть внешне запрограммированы, чтобы произвести эффективные опорные значения до 12В (как показано ниже).
Микросхема может быть настроена так, чтобы отображалась шкала, подключив контакт 9 непосредственно к контакту 3 (положительное питание), или — если используется только одна ИС — можно настроить отображение точек, оставив контакт 9 разомкнутой цепи или потянув его как минимум на 200 мВ ниже значения напряжения на контакте 3.
Если две или более микросхемы подключены каскадом для управления 20 или более светодиодами в точечном режиме, вывод 9 должен (за исключением случая последней микросхемы в цепи) быть подключен к выводу 1 следующей микросхемы, а резистор 20k должен быть подключенным между контактом 11 и положительной шиной питания светодиодов.
Наконец, обратите внимание, что основное различие между тремя членами семейства микросхем LM3914 заключается в значениях сопротивления, используемых во внутреннем 10-каскадном делителе потенциала. В LM3914 все резисторы в цепи имеют одинаковые значения и, таким образом, отображают линейное отображение с 10 равными шагами.В LM3915 резисторы логарифмически взвешены и, таким образом, обеспечивают отображение журнала, которое охватывает диапазон от -27 дБ до 0 дБ с шагом 10 -3 дБ. В LM3916 резисторы взвешиваются полулогарифмическим способом и создают дисплей, который особенно подходит для приложений VU-метра.
Теперь перейдем к рассмотрению некоторых практических приложений этой серии устройств, уделив особое внимание линейной ИС LM3914.
ТОЧЕЧНЫЙ РЕЖИМ ВОЛЬТМЕТРА
На рисунках 5 – 9 показаны различные способы использования микросхемы LM3914 для изготовления точечных вольтметров с 10 светодиодами и различными значениями чувствительности к полномасштабному отклонению (FSD).Обратите внимание на то, что во всех этих схемах контакт 9 остается разомкнутым, чтобы обеспечить работу в точечном режиме, и что конденсатор 10 мкФ подключается непосредственно между контактами 2 и 3 для повышения стабильности схемы.
На рис. 5 показаны соединения для создания вольтметра с переменным диапазоном (от 1,2 В до 1000 В FSD). Низкие концы внутреннего эталона и делителя заземлены и их верхние концы соединены друг с другом, так что счетчик имеет основную полномасштабную чувствительность 1.2V, но переменное измерение дальности обеспечиваются потенциальным делителем Rx-R1 на входе схема.Таким образом, когда Rx равен нулю, FSD составляет 1,2 В, но когда Rx равен 90 кОм, FSD составляет 12 В. Резистор R2 подключен через внутреннего стандарта и устанавливает на токи светодиодов при температуре около 10 мА.
РИСУНОК 5. Точечный вольтметр от 1,2 В до 1000 В FSD.
Рисунок 6 показывает, как сделать фиксированный диапазон 0-1 метра, с использованием внешнего 10V стабилитронов (подключенные к верхней части внутреннего делителя), чтобы обеспечить опорное напряжение. Напряжение питания этой цепи должно быть не менее двух вольт больше, чем опорное напряжение стабилитрона.
Рисунок 6. Измеритель 10V ФСД, используя внешнюю ссылку.
На рисунке 7 показано, как внутренняя ссылка на IC могут быть сделаны, чтобы эффективно обеспечить напряжение переменной, позволяя значение FSD метра, чтобы быть установлен в любом месте в диапазоне от 1.2В до 10В. В этом случае ток 1 мА (определяется R1) плавающего 1.2V внутренним источником опорного напряжения течет на землю через RV1, и полученный в результате RV1 напряжения поднимает опорные штифты (контакты 7 и 8) выше нуля.
РИСУНОК 7. Альтернативный точечный вольтметр с переменным диапазоном (от 1,2 В до 10 В).
Если, например, для RV1 установлено значение 2k4, на контакте 8 будет 2,4 В, а на контакте 7 — 3,6 В. Таким образом, RV1 позволяет изменять напряжение на выводе 7 (подключенном к верхней части внутреннего делителя) от 1,2 В до примерно 10 В и, таким образом, устанавливает значение FSD измерителя в пределах этих значений. Обратите внимание, что напряжение питания схемы должно быть как минимум на 2 В выше желаемого значения напряжения FSD.
На рисунке 8 показаны соединения для создания измерителя с расширенной шкалой, который, например, считывает напряжения в диапазоне от 10 до 15 вольт.RV2 устанавливает ток LED при температуре около 12 мА, но также дает опорное значение в диапазоне 0-1.2V быть установлен на низком уровне (контактный 4) конец внутреннего делителя. Таким образом, если RV2 настроен на подачу 0,8 В на контакт 4, основной измеритель будет считывать напряжения только в диапазоне от 0,8 до 1,2 вольт. Установив делитель потенциала Rx-RV1 на вход схемы, этот диапазон можно увеличить до (скажем) 10-15 В или любого другого диапазона.
РИСУНОК 8. Точечный вольтметр с расширенной шкалой (10–15 В и т. Д.).
Наконец, Рисунок 9 показывает вольтметр с точечным режимом с расширенной шкалой, который специально разработан для индикации заряда аккумуляторной батареи транспортного средства (номинальное напряжение 12 В). В этом случае R2-RV2 эффективно настроены на обеспечение базового диапазона от 2,4 до 3,6 вольт, но вход в схему поступает от положительной шины питания через делитель потенциала R1-RV1, и показание показаний вольт, таким образом, соответствует предварительно установленное кратное основному значению диапазона. Как показано на схеме, на дисплее можно использовать красный и зеленый светодиоды, расположенные так, что зеленые светодиоды загораются, когда напряжение находится в «безопасном» диапазоне от 12 до 14 вольт.
РИСУНОК 9. Автомобильный вольтметр с точечным режимом расширенной шкалы.
Чтобы откалибровать вышеуказанную схему, сначала установите напряжение питания 15 В и отрегулируйте RV1 так, чтобы светодиод 10 просто загорелся. Уменьшите питание до 10 В и отрегулируйте RV2 так, чтобы светодиод 1 просто загорался. Еще раз проверьте настройки RV1 и RV2. На этом калибровка завершена, и устройство можно установить в транспортном средстве, подключив провод «0» вольт к шасси, а провод «+12 В» — к аккумулятору транспортного средства через выключатель зажигания.
ВОЛЬТМЕТРЫ БАРНОГО РЕЖИМА
Цепи точечного режима на рисунках 5 — 9 можно заставить работать в полосовом режиме, просто подключив контакт 9 к контакту 3, а не к контакту 11. Однако при использовании режима полосы он должен быть вспомнил, что номинальная мощность ИС не должна быть превышена, допуская чрезмерное напряжение на выходных клеммах, когда горят все 10 светодиодов. Когда светодиоды находятся в проводящем состоянии, они падают примерно на 2 В, поэтому одним из способов решения этой проблемы является питание светодиодов от их собственного низковольтного (от 3 до 5 В) источника питания, как показано на Рисунок 10 .
РИСУНОК 10. Вольтметр с линейной индикацией и отдельным источником питания светодиодов.
Альтернативным решением является питание ИС и светодиодов от одного источника, но подключение токоограничивающего резистора последовательно с каждым светодиодом, как показано на Рисунок 11 , чтобы выходной терминал ИС насыщался, когда светодиоды находятся на.
РИСУНОК 11. Вольтметр с линейным дисплеем и общим питанием для светодиодов и микросхем.
На рис. 12 показан еще один способ получения полоски без чрезмерного рассеивания мощности.Здесь все светодиоды подключены последовательно, но каждый из них подключен к отдельному выходу ИС, а ИС подключена для работы в точечном режиме.
РИСУНОК 12. Способ получения столбчатого дисплея при точечном режиме работы и минимальном потреблении тока.
Таким образом, когда (например) светодиод 5 включен, он потребляет свой ток через светодиоды с 1 по 4, поэтому все пять светодиодов включены, а общий ток светодиода равен току одного светодиода, а общая рассеиваемая мощность довольно низка.Питание светодиодов в этой цепи должно быть больше суммы падений напряжения на всех светодиодах, когда все светодиоды включены, но должно находиться в пределах напряжения ИС; Таким образом, требуется регулируемое питание 24 В.
На рисунке 13 показана очень полезная модификация, которая позволяет запитывать указанную выше схему от нерегулируемых источников в диапазоне от 12 до 18 вольт.
РИСУНОК 13. Модификация схемы Рисунка 12 для работы от нерегулируемых источников питания с 12 В до 18 В.
В этом случае светодиоды разделены на две цепи, а транзисторы используются для включения нижней (светодиоды с 1 по 5) цепи, когда верхняя цепь активна; максимальный общий ток светодиода равен удвоенному току одного светодиода.
ВОЛЬТМЕТРЫ с 20 светодиодами
Рисунок 14 показывает, как две микросхемы LM3914 могут быть соединены между собой для создания точечного вольтметра с 20 светодиодами.
РИСУНОК 14. Точечный 20-светодиодный вольтметр (FSD = 2,4 В, когда Rx = 0).
Здесь входные клеммы двух микросхем подключены параллельно, но IC1 настроен так, что он считывает от 0 до 1,2 вольт, а IC2 настроен так, что он читает от 1,2 до 2,4 вольт. В последнем случае нижний конец IC2 потенциального делителя соединен с опорным 1.2V из IC1, а верхний конец делителя берется в верхней части опорного 1.2V из IC2, которая поднимается выше 1.2V, что IC1.
20-LED Рис. 14 Схема подключена для работы в точечном режиме, и в этом случае контакт 9 IC1 подключен к контакту 1 IC2, контакт 9 IC2 является разомкнутой цепью, а резистор 22 кОм подключен к параллельно светодиоду 9 IC1.
На рис. 15 показаны соединения для создания вольтметра с 20-светодиодной шкалой. Подключения аналогичны соединениям , рис. 14, , за исключением того, что контакт 9 соединен с контактом 3 на каждой ИС, а токоограничивающий резистор 470R подключен последовательно к каждому светодиоду, чтобы уменьшить рассеиваемую мощность ИС.
РИСУНОК 15. Вольтметр с 20 светодиодами в полосовом режиме (FSD = 2,4 В, когда Rx = 0).
В заключение этого обзора схем LM3914, Рисунок 16 показывает простой преобразователь частоты в напряжение, который можно использовать для преобразования любой из цепей Рисунок 14 или 15 в тахометры с 20 светодиодами (RPM-метры). ).
РИСУНОК 16. Схема преобразования тахометра автомобиля для использования с 20-светодиодным вольтметром.
Этот преобразователь следует устанавливать между точками контактного выключателя автомобиля и входом цепи вольтметра. На рис. 16 значение C2, равное 22n, является оптимальным значением для полного диапазона 10 000 об / мин четырехцилиндрового четырехтактного двигателя. Для существенно более низких значений полной шкалы оборотов, возможно, придется увеличить значение C2 — значение, возможно, придется уменьшить на автомобилях с шестью или более цилиндрами.
ЦЕПИ LM3915 / LM3916
ИС LM3915 «log» и LM3916 «semi-log» работают так же, как и LM3914, и фактически могут напрямую использоваться в большинстве схем, показанных на рисунках 5 – 15 . Однако в большинстве практических приложений эти конкретные ИС используются для индикации значения входного сигнала переменного тока, и самый простой способ добиться такого отображения — подключить сигнал переменного тока напрямую или через аттенюатор к входному контакту 5 входного разъема IC, как показано на рис. 17 .ИС реагирует только на положительные половины таких входных сигналов, и количество горящих светодиодов, таким образом, пропорционально мгновенному пиковому значению входного сигнала.
Схема Рис. 17 Схема представляет собой схему простого измерителя мощности звука на основе LM3915, который используется для индикации мгновенных значений выходного напряжения внешнего громкоговорителя.
РИСУНОК 17. Простой измеритель мощности звука, управляемый динамиком.
Контакт 9 оставлен разомкнутым для работы в точечном режиме, а R1 имеет значение 390R, что дает ток светодиода около 30 мА, что дает четкую индикацию кратковременных мгновенных уровней напряжения.Измеритель показывает мощность звука в диапазоне от 200 мВт до 100 Вт.
Рисунок 18 показывает основной способ использования LM3916 IC в качестве измерителя уровня громкости с полной шкалой чувствительности 10 В постоянного тока.
РИСУНОК 18. Базовая схема VU-метра в линейном режиме.
Схема показана подключенной для работы в полосовом режиме, с использованием отдельных напряжений питания для светодиодного дисплея и для фактической ИС, и с показанными значениями компонентов, подает ток 10 мА для каждого активного светодиода.
При желании можно использовать ИС для работы в точечном режиме, используя общий источник питания от 12 В до 20 В для светодиодов и ИС, оставив контакт 3 разомкнутым и изменив значения R1-R2 на 390R-2k4, что даст 30мА привода на активные светодиоды.
На рис. 19 показан альтернативный способ использования LM3916 в качестве измерителя уровня громкости с полосковым дисплеем. В этом случае ИС используется так же, как и базовая схема с низким потреблением тока Рисунок 12 , с разомкнутой цепью контакта 9, так что ИС фактически работает в точечном режиме, но со светодиодами, подключенными последовательно между выводами управления дисплеем, так что получается отображение в виде полос, при этом все активные токи светодиода протекают через активный в данный момент вывод.При показанных значениях компонентов эта схема имеет полную чувствительность 10 В и обеспечивает ток возбуждения светодиода 16 мА.
РИСУНОК 19. Эта базовая схема VU-метра дает отображение в виде столбиков с точечным потреблением тока.
Базовые рисунки 17 От до 19 Показано, что схемы LM3915 и LM3916 управляются непосредственно от входных сигналов переменного тока, и этот метод подходит для многих приложений.
В тех случаях, когда требуется, чтобы дисплей относился конкретно к пиковым — среднеквадратичным — или средним значениям входного переменного напряжения, этого можно достичь, вставив подходящую схему преобразователя переменного тока в постоянный между сигналом переменного тока и входным контактом 5 LM3915 или LM3916 IC.Многие подходящие схемы опубликованы в руководствах по применению операционных усилителей, справочниках по схемам, энциклопедиях и т. Д.
ЦЕПЬ ВОДИТЕЛЯ СИГНАЛИЗАЦИИ ВЫШЕ ДИАПАЗОНА
В заключение этой статьи, Рисунок 20 показывает простой способ установки сигнализирующего переключателя выхода за пределы диапазона в схему линейного светодиодного индикатора серии LM3914.
РИСУНОК 20. Схема драйвера аварийной сигнализации превышения допустимого диапазона для использования с дисплеями в виде столбиков.
Здесь pnp-транзистор Q1 подключен между положительной шиной питания светодиода и шиной 0 В, его база подключена к контакту 10 ИС (который управляет светодиодом 10) и с автономным блоком сигнализации, подключенным последовательно с его коллектором.Обычно LED10, Q1 и сигнализация выключены, но если LED10 включается, он включает Q1 через R2 и, таким образом, активирует блок сигнализации, который указывает на состояние «выхода за пределы диапазона».
В этой схеме блок сигнализации может иметь форму пьезосирены, которая генерирует звуковой сигнал тревоги, или блока стробируемого нестабильного переключателя, который многократно переключает яркость светодиода между высоким и низким уровнями в условиях выхода за пределы диапазона, или может быть комбинацией обоих этих единиц. При желании устройство можно активировать с помощью любого из светодиодных индикаторов дисплея, и в этом случае сигнал тревоги будет активироваться всякий раз, когда загорится этот или любой из вышестоящих светодиодов. NV
Схема расположения выводов, характеристики, подключения и техническое описание светодиодной гистограммыСветодиодная гистограмма
Светодиодная гистограмма
Распиновка светодиодной гистограммы
нажмите на изображение для увеличения
Конфигурация контактов
Контактный № | Имя контакта | Описание |
от 1 до 10 | Анод | Все анодные контакты уважаемого светодиода |
с 11 по 20 | Катод | Все катодные выводы уважаемого светодиода |
- 10 светодиодов с индивидуальным управлением
- Высокий блеск
- Высокая интенсивность
- По экономичной цене
- Совместимость с макетной или перфорированной платами
- Соответствует RoHS
- Широкий угол обзора
Технические характеристики
- Прямой ток: 20 мА
- прямое напряжение: 2.От 0 В до 2,2 В (максимум)
- Сила света: 60 мкд
- Длина волны: 630 нм
- Рабочая температура: от -25 ℃ до 85 ℃
- Температура хранения: от -30 ℃ до 85 ℃
- Температура пайки: 260 ℃ в течение 5 секунд.
- Доступные цвета: красный, зеленый, синий, желтый, оранжевый, янтарный
Где используются светодиодные гистограммы?
Светодиодная линейка — это светодиодная матрица, которая используется для соединения с электронной схемой или микроконтроллером.Подключить светодиодную гистограмму к схеме легко, как если бы вы подключили 10 отдельных светодиодов с 10 выходными контактами. Обычно мы можем использовать светодиодную гистограмму в качестве индикатора уровня заряда батареи, аудиооборудования и промышленных панелей управления. Есть много других применений светодиодных гистограмм.
Как использовать светодиодную гистограмму?Вы можете управлять светодиодной гистограммой с помощью микроконтроллера или подключаясь к электронной схеме.
Сначала мы покажем вам, как подключить гистограмму LED Bar Graph к микроконтроллеру.При подключении к микроконтроллеру вам просто нужно подключить контакты анода светодиодной гистограммы и заземлить контакты катода с помощью резистора между ними, как показано на изображении ниже. Затем загрузите свой код и соответствующим образом управляйте светодиодной гистограммой.
Теперь, если вы хотите использовать светодиодную гистограмму в цепи, вы можете подключить ее с помощью драйвера Dot / Bar Display LM3914. LM3914 используется для управления этими дисплеями светодиодной гистограммы. Приведенная ниже принципиальная схема поможет вам понять подключение.
Приложения- Промышленное управление
- Приборы
- Оргтехника
- Периферийные устройства для компьютера
- Потребительские товары
- Движущийся дисплей сообщений
- Цифровой дисплей
- Табло для очков
Dot / Bar
Введение
LM3914 и LM3916 — это две ИС в серии монолитных светодиодных драйверов с аналоговым управлением.С этими микросхемами все, что требуется, — это один аналоговый сигнал для управления цепочкой из 10+ светодиодов, которые можно настроить либо в режим полосок (когда все светодиоды ниже определенной точки включаются), либо в режим точек (с одновременным включением только одного светодиода). Подключите их правильно, и вы сможете создавать всевозможные изящные мульти-светодиодные дисплеи, такие как аудиовизуализирующий измеритель уровня громкости.
Эти две ИС похожи по расположению контактов и интерфейсу. Они различаются тем, как они отображают аналоговый сигнал на выходной светодиод.LM3914 использует линейную шкалу выходного сигнала , в то время как LM3916 использует более логарифмическую шкалу VU (единицы громкости) , что делает его хорошо подходящим для аудиоприложений.
В этом руководстве мы углубимся в техническое описание этих светодиодных драйверов, чтобы выяснить, что заставляет их работать, и внимательно рассмотрим распиновку 18-контактных микросхем DIP. Наконец, мы покажем пару примеров схем, которые показывают простое подключение и более продвинутое каскадное подключение.
Необходимые материалы
Если вы хотите следовать этому руководству, вот компоненты, которые мы использовали для создания наших схем драйверов:
Рекомендуемая литература
Работать с этими микросхемами довольно просто — никаких сумасшедших микроконтроллеров или программирования не требуется! Вот несколько основных концепций электроники, с которыми вам следует ознакомиться, прежде чем двигаться дальше:
Обзор микросхемы
На этой странице мы рассмотрим распиновку 18-контактного LM3914 / 6.Мы также копнем немного глубже, чтобы увидеть, что заставляет ИС делать то, что они делают.
Распиновка
Версия этого чипа DIP (сквозное отверстие, двухрядный корпус) имеет 18 контактов, а также точку и метку для обозначения полярности.
Более половины контактов отвечают за управление светодиодами. Остальные контакты используются для питания, опорных напряжений и управления ИС. Вот обзор распиновки микросхемы:
| Контакт № | Имя контакта | Функция контакта | Контакт № | Имя контакта | Функция контакта | |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 1 | Светодиод 1 | Первый (наименьшее значение) Светодиод | Светодиод 2 | 2-й светодиод | ||
| 2 | V — | Земля | 17 | Светодиод 3 | 3-й светодиод | |
| 3 | V & plus; | Напряжение питания (3-25 В) | 16 | LED 4 | 4-й светодиод | |
| 4 | R LO | Делитель низкого напряжения | 15 | LED 5 | LED | |
| 5 | Входной сигнал | Аналоговый входной сигнал | 14 | Светодиод 6 | 6-й светодиод | |
| 6 | R HI | Делитель | 9082 9082 Светодиодный индикатор высокого напряжения | седьмой LED | ||
| 7 | ссылка выход | опорный выход напряжения | 12 | LED 8 | восьмую LED | |
| 8 | ссылка Adj | ссылканапряжение регулировки | 11 | Светодиод 9 | 9-й светодиод | |
| 9 | Режим | Выбор режима точка / полоса | 10 | Светодиод 10 | 9038 8 Последний (самый высокий аналоговый вход) LED
Это может показаться устрашающим списком выводов и опорных напряжений для питания, но на самом деле это может быть очень просто.Многие из этих контактов могут быть либо заземлены, V CC , либо даже оставлены плавающими. Для других выводов может потребоваться резистор или два для установки значений постоянного тока или напряжения.
Выходы светодиодов
Все выходы светодиодов имеют открытый коллектор, поэтому они потребляют ток. Подключите катод светодиода к этим контактам и привяжите другой контакт светодиода — анод — к источнику питания. Нет необходимости в токоограничивающих резисторах, так как микросхема обеспечивает регулировку тока.
Выбор режима
Вывод Mode позволяет выбирать между режимом «полоса» и «точка». В полосовом режиме последовательно включаются все светодиоды. Итак, если напряжение сигнала близко к максимальному, все светодиоды должны гореть. В «точечном» режиме всегда горит только один светодиод. Подключите режим напрямую к источнику питания для режима полосы и оставьте его плавающим для режима точки.
| Режим | Установка штифта режима |
|---|---|
| Гистограмма | Привязана непосредственно к V & plus; |
| Точечный дисплей | Левый плавающий (без подключения) |
| Точечный дисплей (каскадные драйверы) | Контакт режима первого драйвера подключен к контакту 1 следующего. |
Установка аналогового диапазона с помощью R
HI и R LOКонтакты R HI (контакт 6) и R LO (контакт 4) используются для отображения диапазона чувствительности LM3914 / 6. R HI устанавливает максимальное напряжение, а R LO устанавливает минимальное напряжение.
Эти два контакта могут быть подключены к любому напряжению, если оно на 1,5 В ниже напряжения питания (V & plus; ) и больше 0 В.
Настройка тока светодиода с помощью Ref Out
Ток, выводимый из вывода Ref Out (вывод 7), устанавливает ток, протекающий через каждый светодиод, поэтому этот вывод можно использовать для регулировки яркости светодиода .
Если резистор (R L ) подключен от этого контакта к земле, ток, протекающий через каждый светодиод, будет примерно равен этому уравнению:
Так, например, если у вас есть резистор 1 кОм, подключенный от контакта 7 к земле, ток светодиода должен быть около 12.5 мА.
Если к этому выводу подключена более сложная схема, помните, что напряжение между выводом Ref Out и Ref Adj (вывод 8) должно составлять 1,25 В. И ток светодиода в 10 раз больше тока, выходящего из Ref Out .
Внутреннее устройство — цепь компараторов
Примечание: Понять, как работают эти микросхемы, не критично, но это интересное исследование внутренних устройств интегральной схемы. Не стесняйтесь переходить к следующей странице, если она слишком похожа на класс Circuits I.
Изображение ниже из таблицы данных LM3914 / 6 дает отличный обзор того, что происходит внутри этих чипов:
Каждый светодиод управляется выходом компаратора , который представляет собой очень простую схему операционного усилителя. Если напряжение идет в & плюс; (неинвертирующий) вывод больше, чем входящий в — (инвертирующий), компаратор выдает 1 (высокий, или, в данном случае, вывод «плавает»). Если напряжение на выводе — больше, чем & plus ;, выход компаратора равен 0 (тянется к земле).
Комбинации ввода / вывода компаратора.
Внутри микросхемы аналоговый управляющий сигнал с вывода 5 подается на каждый из инвертирующих (-) входов компараторов. Неинвертирующие (& плюс;) входы компараторов подключены к цепочке резисторов 1 кОм, которые создают все более и более крупные делители напряжения. Значок & плюс; Напряжение на первом компараторе будет равно входному напряжению делителя (R HI — R LO ), в то время как & plus; Напряжение на последнем компараторе составляет 1/10 -го от этого напряжения.
Чтобы загорелся светодиод — то есть выход компаратора равен 0 — напряжение аналогового сигнала должно быть больше, чем разделенный вход на компараторе. Таким образом, для включения первого светодиода требуется меньшее напряжение сигнала по сравнению с любым из следующих.
Номинальное напряжение и ток
Микросхемы LM3914 / 6 имеют очень широкий диапазон напряжения питания: от 1,8 В до 18 В .
Напряжение между выводами R HI и R LO может быть любым от 0 В (подумал, что это было бы не очень полезно) и 1.На 5В ниже напряжения питания . Итак, если вы запитываете чип при 5 В, он сможет отображать только напряжения между 0 и 3,5 В.
Также помните о токе, который может протекать через микросхему. Каждый светодиод может потреблять от 7 до 13 мА, а для питания микросхемы вам потребуется дополнительно от 2 до 9 мА.
Пример подключения — простой точечный / столбчатый дисплей
На этой странице мы рассмотрим очень простую схему подключения 10 светодиодов. Это покажет вам, как установить ток светодиода , напряжение делителя и как выбрать режим отображения точек или столбцов .
Эта схема будет работать как с LM3914, так и с LM3916. Единственная разница будет заключаться в аналоговом напряжении, необходимом для включения каждого из светодиодов.
Макетная плата и схематический вид
Вот пара диаграмм, которые подробно описывают эту простую компоновку. Предположим, что схема питается от 5 В. Если у вас другое напряжение питания, возможно, потребуется изменить некоторые значения резисторов (см. Ниже).
Схема простой схемы LM3914.
Макетная схема LM3914.
Аналоговый вход в этом примере представляет собой потенциометр, который хорош для тестирования, но в остальном утомителен. Не стесняйтесь заменить его на любой аналоговый датчик или даже аудиосигнал с микрофона или стереосистемы.
Переключатель может использоваться для переключения между режимами точек или полосами . Если вывод режима поднят высоко, ИС будет в режиме полосы. Если этот штифт оставлен плавающим, дисплей работает в точечном режиме.
Наконец, светодиоды. Подберите любую комбинацию цвета или размера, которая вам нравится.Эти драйверы светодиодов с 10 выходами идеально подходят для светодиодов с 10-сегментной гистограммой. Или вы можете выбрать комбинацию любых других светодиодов, которые могут вам пригодиться. 5-миллиметровые светодиоды слишком велики, чтобы идеально вписаться в этот макет, поэтому вам, возможно, придется творчески согнуть их, чтобы они поместились:
Нет необходимости в токоограничивающих резисторах, но убедитесь, что каждый светодиод подключен в правильном направлении (анод подключен к источнику питания, катод — к выводу IC).
Существует множество вариантов питания дисплея.В приведенном выше примере мы использовали настенную бородавку 5 В, подключенную к адаптеру цилиндрического разъема, с парой проводов, идущих оттуда к макетной плате. Если вы используете макетную плату, блок питания 5 В / 3,3 В может облегчить вам жизнь.
Настройка источника опорного напряжения и тока светодиода
Два резистора в этой схеме используются для установки как тока , протекающего через светодиоды, так и высоковольтного конца делителя напряжения .
В этой схеме R HI контактные привязан к нашему выходу опорного напряжения.Чтобы рассчитать это напряжение, зная два значения ваших резисторов, используйте это уравнение:
Затем, зная V REF , вы можете рассчитать ток через светодиод по следующему уравнению:
В приведенной выше схеме, где R1 составляет 2,2 кОм, а R2 — 3,3 кОм, V REF будет около 3,4 В (безопасно на 1,5 В ниже напряжения питания). I LED будет около 7,2 мА — счастливый, средний ток для большинства светодиодов.
Если вам нужно выбрать более широкий или меньший диапазон, вам придется поиграть с этими значениями резисторов, но уравнения должны выполняться.
Пример подключения — каскадирование
Посредством каскадирования этих ИС вы можете создать невероятно (почти чрезмерно) чувствительные измерители уровня громкости, управляя 40 или даже более светодиодами.
4 LM3916 соединены вместе, чтобы получить измеритель уровня громкости на 40 светодиодов.
Вот как можно связать два из этих драйверов вместе:
Схема двойного каскада LM3914 / 6.
Контакты режима постоянно подключены к источнику питания 5 В, что переводит дисплеи в режим полосы.Чтобы переключить LM3914 / 6 в надлежащий точечный режим, требуется немного дополнительных проводов. Ознакомьтесь с таблицей данных (стр. 11), чтобы узнать, как это сделать.
Макет двух подключенных каскадом LM3914 / 6.
В этом примере мы используем светодиоды гистограммы, которые, похоже, сделаны для LM3914 / 6. Убедитесь, что вы подключили аноды светодиодов к напряжению питания, а катодные контакты можно подключить непосредственно к выходным контактам на драйвере.
Ключом к каскадному подключению является правильное соединение контактов R LO и R HI . R LO (контакт 4) самой низкой ИС в цепи должен быть подключен к земле, а R HI (контакт 6) самой высокой ИС в цепи должен быть подключен к максимальному напряжению в вашей диапазон чувствительности. Между этими двумя точками R HI одной ИС должны быть подключены к R LO следующей. Это объединит каждую из цепочек резисторов внутри микросхем вместе, чтобы создать большой набор высокочувствительных делителей напряжения внутри микросхем.
После этого процесса вы можете связать еще больше этих микросхем вместе, чтобы создать несколько великолепных измерителей уровня громкости или других дисплеев.
Ресурсы и движение вперед
Наряду с этим руководством, эти ресурсы могут быть полезны, если вы планируете построить свою собственную схему LM3914 / 6:
Дальше
Что вы собираетесь построить с LM3914 или ’16? Нужно вдохновение? Ознакомьтесь с этими руководствами, чтобы продолжить свое путешествие:
- Руководство по подключению панели RGB — Если вы думали, что управлять 40 светодиодами — это круто, подождите, пока вы не проехали более 3000.Эти светодиодные панели 32×32 RGB могут создавать потрясающие визуальные эффекты, но они требуют более одного аналогового сигнала для управления …
- Использование OpenSegment — Продолжая тему отображения, эти простые в управлении светодиоды позволяют отображать числа (и даже несколько букв).
- Light — Вернитесь к основам и узнайте все о физике света.
Рекурсивная схема для столбчатых светодиодных дисплеев и шунтирующих регуляторов напряжения
Представленный здесь пример представляет собой четырехэлементный светодиодный столбчатый дисплей.Светодиоды загораются последовательно слева направо по мере увеличения тока (I). Поскольку схема полностью аналоговая, светодиоды включаются постепенно, пока не будет достигнут предел тока для каждой ступени. По достижении предела загорается следующий светодиод. Источник тока не обязательно нужен для управления схемой; источник напряжения с последовательно ограничивающим резистором будет работать так же.
Транзистор npn первого каскада (Q104) включен как диод. Это показано из соображений симметрии и может быть опущено в практической схеме.По мере увеличения тока (I) он протекает через R100 и DS100, в результате чего светодиод начинает светиться. По мере увеличения тока светодиод загорается. Это продолжается до тех пор, пока падение напряжения на R100 не достигнет примерно 0,65 В при комнатной температуре. В этот момент переход база-эмиттер Q100 становится смещенным в прямом направлении, что включает второй каскад массива.
При дальнейшем увеличении тока интенсивность первого светодиода остается постоянной из-за токоограничивающего действия R100 и Q100.Затем дополнительный ток протекает через вторую ступень массива, и интенсивность второго светодиода увеличивается до тех пор, пока не будет достигнут его предел тока.
По мере того, как ток в сети продолжает расти, этот процесс повторяется на каждом последующем этапе в последовательном порядке. Теоретических ограничений на количество каскадов, которые можно подключить, нет.
Основным критерием проектирования этой схемы является ограничение тока каждой ступени. Это просто определяется резистором на переходе база-эмиттер pnp-транзистора.В показанном примере ограничение тока составляет 0,65 В / 100 Ом = 6,5 мА (см. Рисунок). Обычно все этапы идентичны, но это необязательно. Используя разные ограничения тока для каждой ступени, можно реализовать некоторые интересные функции, например, отображение логарифмической гистограммы. Логарифмический дисплей также будет включать резисторы для шунтирования избыточного тока вокруг светодиодов, чтобы полная интенсивность каждого светодиода была одинаковой.
Одним из недостатков этой простой конструкции является то, что ограничения по току слабо зависят от температуры из-за природы pn-переходов в транзисторах.Последовательные резисторы не нужны в основании устройств MMUN2211, потому что они содержат внутренние резистивные цепи для той же цели.
Полезность этой схемы в качестве светодиодного дисплея в виде гистограмм очевидна уже из этого примера. Побочным эффектом рекурсивных каскадов является то, что они ограничивают напряжение, возникающее на всех стадиях. В этом отношении схема ведет себя как шунтирующий стабилизатор напряжения. Напряжение фиксации зависит от нагрузки, приводимой в действие ступенями. Если нагрузки — светодиоды с напряжением 1.6 В при смещении 6,5 мА, напряжение фиксации для сети будет примерно 2,9 В. В этом примере это сумма напряжений на Q104 (подключенном как диод), светодиоде и резисторе.
Конечно, шунтирующие регуляторы напряжения крайне неэффективны для большинства приложений. Однако они обладают уникальным свойством, которое может быть весьма полезным в определенных обстоятельствах. Шунтирующие регуляторы превосходно рассеивают избыточную энергию от источника, например, при подзарядке свинцово-кислотной батареи с помощью массива фотоэлектрических солнечных элементов.
Когда батарея полностью заряжается, избыточная энергия солнечных элементов обычно расходуется на электролиз в элементах батареи. Это истощает аккумулятор электролитов, в конечном итоге разрушая его. Шунтирующий регулятор, подключенный к батарее, предотвращает попадание чрезмерного тока в батарею, защищая ее от разрушения.
Основным преимуществом этой схемы по сравнению с другими топологиями шунтирующего регулятора является способность определять, какой дополнительный ток доступен от источника.В вышеупомянутом примере батареи эта схема действует как своего рода датчик уровня топлива, который показывает текущий уровень заряда батареи. Если включено больше ступеней, в батарею поступает меньший ток, и батарея находится в более высоком состоянии заряда.
Светодиодная гистограмма с транзисторами
Принципиальная схема 11-элементной светодиодной гистограммы
Схема ниже показывает 4 ступени 11-ступенчатой гистограммы. Все 11 этапов идентичны, поэтому я не пробовал рисовать их все. Этапы 4–10 следует вставить туда, где написано «Еще 7 этапов».
Обратите внимание, что вход гистограммы показан подключенным к эмиттеру транзистора T2, который является конечной частью входной цепи с высоким импедансом, показанной далее на этой странице. Я разделил две диаграммы, чтобы немного прояснить ситуацию.
11 этапов светодиодной гистограммыВы можете сделать гистограмму с любым количеством светодиодов, при условии, что напряжение питания достаточно высокое. Я обнаружил, что могу управлять 11 ступенями светодиодов с питанием 9 В от батареи.
Входная цепь с высоким сопротивлением
Вход к базам транзисторов каскадов гистограммы соединен с сопротивлением 10 кОм; резистор. Если 11 из них эффективно соединены параллельно, это делает входное сопротивление или импеданс примерно 1 кОм; что довольно мало. Он настолько низкий, что может создать помехи для любой цепи, к которой вы можете его подключить, создав значительную нагрузку на нее.
Чтобы избежать загрузки цепей, в которых вы хотите использовать гистограмму с высоким входным импедансом, используется входной каскад.Транзисторы T1 и T2 соединены парой Дарлингтона, которая обеспечивает очень высокий уровень усиления или усиления и позволяет преобразовывать вход с высоким импедансом в выход с низким импедансом для схемы гистограммы.
Входная цепь с высоким сопротивлениемКак работает барграф
Транзисторы от Т3 до Т13 постепенно включаются по мере увеличения входного напряжения. Этот эффект достигается путем соединения баз транзисторов с последовательными диодами от D1 до D11, которые включены последовательно.Когда диоды проводят, на диоде создается потенциал около 0,6 В. Последовательное соединение диодов позволяет снимать напряжение с каждого соединения, которое на 0,6 В ниже, чем в предыдущем соединении.
Когда напряжение на эмиттере T2 повышается до 0,6 В, первый транзистор T3 драйвера светодиода включается. Когда напряжение на эмиттере T2 достигает примерно 1,2 В, не только остается включенным T3, но также включается T4. Каждый транзистор в цепочке включается один за другим по мере увеличения входного напряжения до 6.6В, когда горят все светодиоды.
Как работает высокоимпедансный вход и переключатель уровня
Входная цепь должна делать две вещи. Сначала вам понадобится высокоомный вход, обеспечиваемый усилителем Дарлингтона. Сдвигатель уровня также необходим для смещения 0,6 В, необходимого для включения первого транзистора гистограммы T3, а также 1,2 В, падающих на пару транзисторов Дарлингтона.
Чтобы обеспечить требуемое смещение 1,8 В, я использовал два резистора R1 и R2, которые действуют как делитель напряжения для добавления напряжения на вход.Для того, чтобы гарантировать, что напряжение смещения постоянна и не зависит от напряжения питания, которое может существенно изменяться, если речь идет от батареи, я использовал 8.2V стабилитрон, чтобы действовать в качестве опорного напряжения и обеспечивают постоянное напряжение на потенциальный делитель на входе.
Напряжение смещения, которое делитель потенциала добавляет, когда входное напряжение равно нулю, можно вычислить: ((0,89 / (3,9 + 0,89)) * 8,2 = 1,42 В, что должно быть чуть меньше напряжения, необходимого для запуска первого транзистора.Гистограмма, которую я построил с использованием высокоэффективных светодиодов, работает со слабым светом первого светодиода при нулевом входном напряжении, что идеально подходит для моих нужд.
Хорошее и плохое
Хорошая особенность этой гистограммы заключается в том, что каждый светодиод постепенно загорается до достижения максимума, а следующий светодиод начинает светиться. Это позволяет произвести некоторую оценку входного значения между 11 шагами светодиода полосы и обеспечивает плавное изменение от уровня к уровню.
Обратной стороной схемы является то, что если вы оставите вход отключенным, все светодиоды будут гореть.Это связано с тем, что делитель потенциала, обеспечивающий напряжение смещения, включает T1 и T2. Хотя такое поведение не является интуитивно понятным, в некоторых ситуациях его можно считать отказоустойчивым. Например, если гистограмма измеряла температуру, и вдруг все светодиоды загорелись, это, вероятно, признак того, что что-то не так. Даже если отключился просто датчик.
Индикатор напряженияBargraph — Circuit Classics
Обзор
Эта схема позволяет вам стать ученым и инженером и знаменует собой переход к важному этапу использования инструментов, которые вы создали сами.С помощью собственного вольтметра вы можете измерить батареи или использовать его, чтобы исследовать и понимать другие электронные схемы, которые вы найдете в мире.
В комплекте
| Фото | Кол-во | Товар | .
|---|---|---|
| 1 | Плата индикатора напряжения с барграфом | |
| 1 | Салфетка для приготовления спирта | |
| 1 | Зажим аккумулятора | |
| 1 | LM393N Интегральная схема | |
| 8 | Резистор 1 кОм | |
| 1 | Потенциометр 100 кОм | |
| 4 | Белый светодиод | |
| 1 | Зажим из кожи аллигатора, черный | |
| 1 | Зажим Red Alligator | |
| 1 | Зажим из кожи аллигатора белый | |
| 4 | Резиновая ножка | |
| 1 | Деревянная подставка |
Необходимые инструменты
Вам понадобится пара дополнительных инструментов и материалов, чтобы собрать этот комплект: паяльник (например, этот опционально) и припой.Вам могут понравиться «третьи руки» для удержания платы во время работы с ней — или, если хотите, вы можете использовать деревянную подставку для удержания платы во время пайки. Батареи не входят в комплект, и вы можете использовать зажимы из крокодиловой кожи для подключения батареи или источника питания по вашему выбору, или вы можете прикрепить зажим SMT Battery Clip к обратной стороне, и в этом случае вы захотите поставьте либо плоскую батарею 3 В 2032, либо две батареи 3 В 2016 (для формирования стека 6 В).
Этапы сборки
Многие производители схем считают полезным собирать компоненты от самых коротких до самых высоких на плате.Сначала вставьте плоские компоненты низкого уровня, такие как резисторы 1 кОм. Вы можете использовать деревянную подставку, чтобы держать плату под удобным углом во время пайки. После полной установки каждого резистора согните выводы так, чтобы они оставались на месте, пока вы переворачиваете плату, чтобы припаять ее. Вставьте микросхему LM339 — будьте осторожны, чтобы совместить выемку в верхней части микросхемы с выемкой на контуре на плате, так как легко припаять микросхему, повернутую на 180 ° , — и припаяйте контакты №1 и №8. микросхемы, чтобы убедиться, что она полностью вставлена и удерживается на месте, затем припаяйте каждую из следующих ножек по порядку.После этого вставляем и припаиваем светодиоды, а затем потенциометр. Затем переверните печатную плату и в качестве последнего шага прикрепите, припаяв зажим аккумулятора SMT на место. Если хотите, вы также можете немного почистить припой с помощью спиртовой подушечки, и вы можете собрать прилагаемые резиновые ножки либо на печатной плате (чтобы она немного держалась ровно), либо на нижней части платы. деревянная подставка для длительного экспонирования.
Как красиво паять
Тестирование
Все четыре светодиода должны гореть, когда вы включаете эту схему, если вы построили ее правильно, если вы не используете белый зажим типа «крокодил» на IN + для измерения напряжения.Вы можете протестировать схему, используя ее для измерения самой себя — в одной из золотых контрольных точек на левой стороне платы. Ручка потенциометра регулирует чувствительность схемы (это может быть полезно, например, если вы измеряете напряжение, которое намного ниже, чем напряжение батареи / источника питания, которое вы используете). Помните: всегда измеряйте напряжение, которое меньше того, что есть. питание этой схемы.
Эксперименты
Быстрый, интересный и простой способ использовать индикатор напряжения в виде гистограммы после того, как вы его собрали, — это использовать белый зажим из крокодиловой кожи в качестве испытательного провода для измерения контрольных точек на левой стороне печатной платы.Когда вы измеряете контрольные точки на индикаторе напряжения на гистограмме, вы используете инструмент для проверки его собственных внутренних опорных напряжений — внутренних уровней, с которыми схема сравнивает входное напряжение. Эталонные напряжения создаются с использованием напряжения от любого подключенного к нему аккумулятора или источника питания, которое делится четырьмя резисторами на шаги примерно по 25% каждый от общего напряжения. Прибор работает, сравнивая напряжение на входе с напряжением в этих точках.Поэтому, когда вы измеряете эти точки, вы сравниваете напряжение в этом узле с общим напряжением основного источника. Вот почему каждая точка загорается каждым светодиодом с шагом примерно 25% от общего напряжения!
Вы также можете использовать индикатор напряжения в виде гистограммы для измерения других напряжений, например, таких как батареи, которые вы, возможно, захотите проверить на заряд. Однако будьте осторожны, измеряйте только напряжения ниже напряжения основного источника питания! Например, батарейки AA должно быть около 1.4 вольта и может быть измерен, если ваш индикатор напряжения на гистограмме имеет источник 3, 6 или 9 В. Но если вы хотите измерить что-то с напряжением выше 3 В, вы должны использовать источник питания 6 или 9 В для индикатора напряжения на гистограмме. Кроме того, не забывает использовать напряжение выше 9 В для питания индикатора напряжения на гистограмме.
Наконец, вот интересный способ использования индикатора напряжения на гистограмме для измерения падения напряжения на потенциометре, где вы используете потенциометр в качестве двухрезисторного делителя напряжения и измеряете изменение напряжения при повороте шкалы:
Цепь универсального светодиодного индикатора
Эта универсальная схема указателя или гистограммы может использоваться с любым типом входного датчика, который выдает экспоненциально изменяющееся напряжение.Это может быть, например, датчик температуры, гигрометр и батарея, которые необходимо контролировать, выход которых может быть преобразован в индикаторную гистограмму на основе светодиодов для быстрого считывания.
Как работает схема
Содержимое схемы является представляют собой схему усилителя IC1 и каскад дисплея IC2.
На дисплее отображается от 3 до 9 светодиодов, где D в центре обозначают исходную точку желтым цветом.
Светодиод загорается при регулировке потенциометра P1.При изменении входных напряжений загораются разные светодиоды.
Например, при небольшом повышении напряжения загорается D6, а при падении напряжения снова загорается D4. Светодиоды D7 D9 или D3 D0 могут вряд ли загореться в зависимости от изменений входных сигналов.
Цвет светодиодов зависит от области применения. Свечение средних светодиодов на гистограмме соответствующим образом регулируется путем регулировки P1.
Как калибровать
Чтобы считывать входное напряжение непосредственно через светодиодную подсветку, потенциометр может быть снабжен градуированной шкалой.Для точной калибровки шкалы прикладывайте напряжение с шагом 0,1 В. Поверните P1 до тех пор, пока не загорится центральный свет, и проведите тонкую линию в идеальном месте P1.