ЦИФРОВОЙ ИНДИКАТОР

Величину сигнала часто удобно контролировать не по стрелочному прибору, а наблюдвть в цифровом виде. Малая распространенность таких индикаторов связана с необходимостью применения в них АЦП, которые относительно дороги и требуют образцовых источников напряжения. Для использования в подобных целях при минимальных затратах было разработано предлагаемое устройство.

Эту схему удобно применять в тех случаях, когда необходима цифровая индикация со средней степенью точности. В устройстве использованы микросхемы ТТЛ и упрощенный генератор пилообразного напряжения.

В основе схемы лежит принцип сравнения величины измеряемого сигнала с линейно нарастающим напряжением и измерение времени нарастания этого напряжения до момента совпадения с измеряемым. В качестве линейно нарастающего напряжения используется напряжение, снимаемое с интегратора R5-C4. На элементах DD1.3 и DD1.4 собран генератор, который с помощью транзистора VT1 периодически разряжает конденсатор С4. На элементах DD1.1, DD1.2 и счетчиках DD2, DD3 собран измеритель времени нарастания. Цепь R4-C3-R6 и элементы DD1.5 и DD1.6 с резистором R7 используются для формирования задержки до начала измерения.

Когда на выходе элемента DD1.4 появляется логический "О", транзистор VT1 закрывается, конденсатор С4 начинает заряжаться через резистор R5, а низкий уровень на входах сброса счетчиков DD2 и DD3 разрешает счет импульсов с генератора на элементах DD1.1, DD1.2. После того как напряжение на конденсаторе С4 станет равным измеряемому, компаратор DA1 изменяет свое состояние, и на тактовом входе регистра DD4 появляется импульс, по которому код со счетчиков DD2, DD3 записывается в регистр DD4. Этот код преобразуется дешифраторами DD5, DD6 и отображается индикаторами HG1, HG2. При появлении на выходе элемента DD1.4 логической "1" транзистор VT1 открывается, разряжая конденсатор С4. На входах сброса счетчиков DD2, DD3 появляется логическая "1", сбрасывая счетчики и запрещая их дальнейшую работу. После этого цикл измерения повторяется.

Компаратор DA1 питается от однопо-лярного источника (+15 В). Его работос- пособность при этом сохраняется, но нельзя измерять входной сигнал, близкий к "земле". При необходимости измерения сигнала с низким напряжением компаратор DA1 необходимо питать от двухполярного источника. Входной сигнал может быть с амплитудой до 0,5 В. В принципе, индикатор будет работать при подаче на вход напряжения до 2 В, но будет заметна его нелинейность, связанная с экспоненциальным законом зарядки конденсатора С4. При необходимости повысить точность измерений следует заменить резистор R5 на генератор тока, собранный на транзисторе. В устройстве применены резисторы МЛТ-0,125, конденсаторы КМ-5, КМ-6, К50-16, К50-35. Резисторы R1 и R4 — подстроечные, любого типа (желатель- но многооборотные). Конденсатор С4 рекомендуется выбрать с ТКЕ, близким к нулевому. Микросхемы могут быть серий К155, К555, КР1533. В качестве DD4 можно установить КР1533ИРЗЗ. Микросхемы DD2, DD3 можно заменить одной К555ИЕ20. Вместо транзистора КТ315 возможно использование других маломощных кремниевых транзисторов — КТ312, КТ342, КТ3102. Светодиодные индикаторы АЛС324А можно заменить на АЛС324Б, но при этом микросхемы К514ИД1 следует заменить на К514ИД2, и в цепи каждого катода индикатора включить токоограничивающие резисторы с сопротивлением около 180 Ом. В качестве компаратора DA1 можно использовать и другие ОУ, надежно работающие при питании от однополярного источника. В цепях питания микросхем желательно установить 2...4 блокировочных конденсатора емкостью 0,047...0,15мкФ.

Индикатор собран на плате из стеклотекстолита. Размер и форма платы не имеют значения. Все соединения выполнены тонким монтажным проводом.

Налаживание схемы заключается в установке нуля резистором R4 и верхнего предела измерения резистором R1. Для этого подают наименьший измеряемый сигнал, и подстроенным резистором R4 устанавливают на индикаторах HG1 и HG2 нулевое (или другое, соответствующее минимальному сигна- лу) значение. Затем подают на вход максимальный сигнал, и резистором R1 устанавливают на индикаторах соответствующее значение. При необходимости можно подобрать конденсатор С1. После этого необходимо повторить регулировку нижнего предела резистором R4.

В авторском варианте описанный индикатор использовался в качестве вольтметра лабораторного блока питания в диапазоне 1...40 В.

Другие страницы сайта