Цифровий індикатор НАПРУЖЕННЯ

У більшості випадків результати вимірювань аналогових величин найкраще зчитувати з цифрового індикатора. З цією метою при необхідності застосовують різні перетворювачі (наприклад, температура-напруга, фаза-напруга), вихідний сигнал яких подають на АЦП і далі на цифровий індикатор. Описуване пристрій зручно використовувати, коли потрібен недорогий вимірювач середнього ступеня точності, а застосування однокристальних АЦП з яких-небудь причин неможливо.
Схема двухразрядного індикатора наведена на малюнку. Діапазон вимірювань вхідної напруги 0 … 7 В, при більшій напрузі слід застосовувати дільник. Принцип роботи АЦП заснований на вимірюванні часу зарядки конденсатора до напруги, рівного вимірюваному, та подальшому його перетворення в цифрову форму. Пропорційність вимірюваних часу і напруги забезпечується стабілізацією струму зарядки.


Роботою АЦП управляє генератор прямокутних імпульсів на елементах DD1.3, DD1.4. Коли на виході генератора з'являється лог. 0, транзистор VT3 закривається, а на входах РЕ лічильників DD2, DD3 діє лог. О, дозволяючи рахунок імпульсів з генератора на DD1.1, DD1.2. Конденсатор С1 заряджається від генератора струму на транзисторі VT2. Коли зростаюче напруга на конденсаторі зрівняється з вхідним, на виході 9 компаратора DA1 з'явиться високий логічний рівень. Транзистор VT1 інвертує його, тому робота генератора на елементах DD1.1 і DD1 Об'єднайтеся. Одночасно з цим на входах З DD4, DD5 діє лог. 1, роздільна запис інформації з лічильників DD2, DD3. Зафіксоване число відображається на світлодіодних індикаторах HG1, HG2.
Як тільки на виході генератора на елементах DD1.3, DD1.4 з'явиться лог. 1, відкривається транзистор VT3 і конденсатор С1 розряджається. Компаратор DA1 змінює свій стан і блокує запис у перетворювачі коду DD4, DD5. Через невеликий проміжок часу, який визначається ланцюгом R8C4, лог. 1 подається на входи РЕ лічильників DD2, DD3, записуючи в них лог. 0. Після цього цикл вимірювання повторюється.
Якщо на вході пристрою напруга дорівнює нулю, то на виході компаратора DA1 присутній високий логічний рівень, що дозволяє запис в DD4, DD5 і блокуючий генератор на DD1.1, DD1.2. При цьому в лічильники DD2, DD3 записуються нулі, які відображаються індикаторами.
Конструктивно індикатор виконаний на двох платах: на одній – встановлені світлодіодні індикатори HG1, HG2, другого – всі інші елементи. Монтаж на платах можна виконати друкарським способом або тонким проводом в ізоляції.
У пристрої використано постійні резистори МЛТ-0, 125, конденсатори С2-С4 можуть бути будь-які керамічні. Підлаштування резистор R5 – СП5-2 або інший багатооборотні; конденсатори С1 і СЗ – керамічні з малим ТКЕ, як С1 можна також встановити К73-17. Світлодіодні індикатори HG1, HG2 можна замінити на АЛС324Б (із загальним анодом), підключивши входи S перетворювачів коду та загальні електроди індикаторів до загального проводу. Мікросхеми DD4, DD5 можна замінити на К176ІДЗ. Транзистори VT1, VT3 – будь-які із серії КТ315.
Налагодження зібраного приладу починають з установки струму зарядки конденсатора С1. Для цього вмикають мікроамперметр в розрив між стоком транзистора VT2 і точкою з'єднання конденсатора С1 з колектором VT3 і підбором резистора R1 встановлюють струм близько 20 мкА. Після цього подають на вхід пристрою напруга, відповідне верхньої межі діапазону вимірювань, і резистором R5 встановлюють на індикаторах відповідне показання. Іноді, при нечіткому обнулення лічильників (коли на індикаторах чергуються нульові і ненульові показання), потрібно підібрати резистор R8. Після регулювання, змінюючи напругу на вході, перевіряють роботу пристрою в цілому.
В авторському варіанті описане пристрій використовується як вольтметра лабораторного блоку живлення.

С. Куліш, г.Курган

Радіо 6, 2000