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ENZYKLOPÄDIE DER FUNKELEKTRONIK UND ELEKTROTECHNIK Automatische Anzeige mit einer Lampe. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik
Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Automobil. Elektronische Geräte Früher waren bei Funkamateuren verschiedene Ausführungen von Spannungsanzeigern sehr beliebt. Und das ist nicht verwunderlich - mit ihrer relativen Einfachheit und minimalen Kosten können Sie schnell ein "sichtbares" Ergebnis erzielen. Was Autofahrer betrifft, so haben solche Entwürfe nach den Beobachtungen des Autors kein Interesse an ihnen geweckt. Sie erforderten eine Änderung des Armaturenbretts des Autos oder die Platzierung einer separaten Einheit darauf, außerdem lenkten sie die Aufmerksamkeit des Fahrers ab. Auf der anderen Seite sahen die Autofahrer in dieser Hinsicht keine Notwendigkeit, etwas zu wiederholen, da sie sich vollständig auf Standardinstrumente verließen: ein Amperemeter, Voltmeter und / oder eine Kontrolllampe. Die Kontrolllampe und das Amperemeter registrieren hingegen meist nur die Stromrichtung im System "Batterie (AB) - Lichtmaschine" und erlauben keine Beurteilung der qualitativen Änderungen darin. Der Autor hat Veröffentlichungen zu diesem Thema in den letzten rund 20 Jahren gesichtet und ist zu dem Schluss gekommen, dass die erfolgreichste Konstruktion immer noch der Spannungsanzeiger von E. Klimchuk ist [1]. Die angegebene Anzeige funktioniert mit einer normalen Kontrollleuchte, die an fast jedem Fahrzeug, einschließlich Motorrädern, vorhanden ist. Gleichzeitig ermöglicht es die Erfassung der vier Hauptbetriebsarten des "AB-Generator"-Systems mit hoher Genauigkeit. Eine solche Anzahl von Modi ist, wie die Praxis zeigt, optimal. An der Wahrnehmungspsychologie muss der Fahrer übrigens praktisch nichts ändern: Zu den üblichen Betriebsmodi der Kontrollleuchte kommen zwei deutlich unterscheidbare Generatormodi hinzu. Was die Nützlichkeit dieses Indikators betrifft, so ist der Fall, der dem Autor passiert ist, sehr merkwürdig. Auf der Straße in einem GAZ-2410-Auto begann die Kontrollleuchte außerdem in den Momenten zu blinken, in denen das Auto an Schlaglöchern geschüttelt wurde. Die Überprüfung der Spannung des Antriebsriemens der Lichtmaschine brachte keine Ergebnisse. Und nur eine Inspektion des Autos in der Grube ergab eine unerwartete Fehlfunktion - den Verlust der unteren Befestigungsschraube des Generators. Da die Unterseite der Lichtmaschine am Motor anliegt, ist keine Lockerung der Riemenspannung zu spüren. Auf der Unebenheit der Straße begann jedoch offensichtlich die obere Stange der Generatorhalterung zu "spielen", und es gab einen kurzfristigen Schlupf des Riemens. Dies reichte aus, um Spannungseinbrüche zu registrieren. Das Merkwürdigste ist, dass bei der Veröffentlichung dieses Modells lange Zeit eine Kontrolllampe installiert war, die nur aufleuchtete, wenn die Testtaste für die Armaturenbrettlampe gedrückt wurde. Von der Anlage wurde keine Vorrichtung zur Steuerung ihres Betriebs bereitgestellt. Das Vorhandensein eines Amperemeters mit einer Skalenlänge von etwa 40 mm und einem maximalen Ablenkstrom von ±50 A erwies sich in der Praxis als unbrauchbar. Beispielsweise wurde vor dem Einbau des Blinkers der Ausfall des Spannungsreglers zu spät bemerkt, als die Batterie bereits fast vollständig entladen war. Die angegebene Spannungsanzeige hat am Auto bisher zuverlässig funktioniert. Da in der Amateurfunkliteratur immer wieder Veröffentlichungen zu diesem Thema erscheinen (z. B. [2]), möchte ich noch einmal auf ein bewährtes Design zurückkommen. In der neuen Version des Indikators wurde der digitale Teil komplett geändert. Die Basis der vorgeschlagenen Anzeigeschaltung (Abb. 1) ist wie im Prototyp ein auf dem DA1-Chip montierter Doppelspannungskomparator. Der einzige Unterschied besteht in der Verwendung eines niedrigen (statt hohen) Spannungspegels, um eine zusätzliche logische Kombination zu erhalten, die die Stabilität der erzeugten Spannungsschwelle erhöht. Die Spannung an den nichtinvertierenden Eingängen der Komparatoren wird durch den parametrischen Stabilisator VD1-R5 stabilisiert. Der angewandte DA1-Chip kann in einem weiten Bereich von Eingangsspannungen (von 0 bis 32 V) betrieben werden, aber für den korrekten Betrieb des Komparators ist es erforderlich, dass die Spannung an einem der Eingänge jedes Operationsverstärkers mindestens 1,5 beträgt V kleiner als die Versorgungsspannung (mit Ausnahme des Spannungsabfalls am Widerstand R11), was durch die entsprechende Einbeziehung der Zenerdiode VD1 gewährleistet ist.
Die Spannungen an den invertierenden Eingängen der Komparatoren werden beim Abstimmen durch die Teiler R1-R2 und R3-R4 eingestellt. Beim DA1.1-Komparator kann die Spannung am invertierenden Eingang aufgrund der Verbindung mit dem DA1.2-Ausgang über die VD2-R9-Kette zwei Werte annehmen. Wenn die Versorgungsspannung ansteigt, werden somit nacheinander vier logische Kombinationen an den Ausgängen der Komparatoren gebildet: 00, 10, 01, 11. Entsprechend diesen Kombinationen stellt der digitale Teil der Anzeige 4 Betriebsmodi der Kontrolllampe bereit . Der von E. Klimchuk vorgeschlagene Indikatoroperationsalgorithmus hat sich in der Praxis als sehr erfolgreich erwiesen. Eine höhere Betriebsfrequenz der Kontrollleuchte signalisiert sofort eine gefährliche Spannung im Bordnetz und eine niedrigere Frequenz warnt vor einer unzulässigen Batterieentladung. Der digitale Teil der Anzeige ist auf einem kostengünstigen Timer DD2 (MC14541B) aufgebaut, dessen Pinbelegung in Tabelle 1 angegeben ist.
Das Vorhandensein eines eingebauten Generators und eines Zählers mit variablem Teilungskoeffizienten ermöglicht es Ihnen, auf zwei Niederfrequenzgeneratoren zu verzichten und den Kondensator C3 mit besserer TKE oder kleineren Abmessungen als Frequenzeinstellelement zu verwenden. Die Wahl des Teilungskoeffizienten hängt vom Zwei-Bit-Code an den Adresseingängen A und B des Timers ab. Wie aus Tabelle 2 ersichtlich ist, sind Teilungsfaktoren von 256 und 1024 geeignet, um zwei visuell unterscheidbare Generatormodi der Lampe zu erhalten, weil Sie sorgen für einen Unterschied zwischen den Frequenzen am Timer-Ausgang um den Faktor 4.
Leider erlauben es die logischen Pegel an den Ausgängen des dualen Komparators nicht, sofort die gewünschte Folge von Zeitgeber-Betriebsarten zu erhalten (Tabelle 3). Daher werden EXKLUSIV-ODER-Elemente in die Schaltung eingeführt (Chip DD1). Bei unterschiedlichen Logikpegeln an den Ausgängen der Komparatoren erzeugt das DD1.2-Element einen hohen Logikpegel, der den internen Timer-Zähler zurücksetzt und den Generator stoppt. In diesem Zustand des Zeitgebers entspricht seine Ausgangsspannung dem Logikpegel am SE-Eingang. Dementsprechend ist die Lampe entweder an oder aus. Die erforderliche Schaltreihenfolge der Lampe entspricht dem logischen Pegel am Ausgang des Komparators DA1.1. In den extremen Modi des Indikators (am Eingang MR - "0") beginnt der interne Timer-Generator zu arbeiten. Die Erzeugungsfrequenz am Ausgang des Timers hängt von der logischen Verknüpfung an den Eingängen A und B ab. Da in diesem Modus die logischen Pegel an den Ausgängen der Komparatoren gleich sind und mit dem erforderlichen Pegel am Eingang A des Timers übereinstimmen, das Signal für Eingang B wird durch das Element DD1.1 invertiert.
Die in Tabelle 3 mit einem Sternchen markierten logischen Ebenen wurden nicht zufällig gewählt. Obwohl sie den Betrieb der Anzeige als Ganzes nicht beeinflussen, ist es dennoch vorzuziehen, dass die Pegel an den Eingängen A und B bereits eingestellt sind, bevor der Generator zu arbeiten beginnt, um ein unnötiges "Prallen" innerhalb des Timers zu vermeiden. Die in der Tabelle angegebenen Pegel am SE-Eingang ermöglichen es Ihnen, den Generatormodus mit einem sofortigen Einschalten der Lampe zu starten, ohne auf das Erscheinen des ersten Impulses warten zu müssen. Wenn also die Lampe im vorherigen Zustand ausgeschaltet war, beginnt der Generatormodus mit ihrer Zündung und umgekehrt. Auf den Elementen DD1.3 und DD1.4 ist ein Tongenerator aufgebaut. Seine Einbeziehung erfolgt nur in den Generatorbetriebsmodi des Indikators bei Vorhandensein des Pegels "0" am Eingang 12 und "1" am Eingang 8. Daher können die extremen Modi nach Gehör unterschieden werden. Diese Schaltung ist für Fahrzeuge gedacht, bei denen die Warnleuchte mit dem „+“ der Stromquelle verbunden ist (über die Kontakte des Zündschlosses). Mittlerweile muss bei einigen älteren Modellen, zum Beispiel VAZ-2101, die Kontrollleuchte am Armaturenbrett demontiert werden; in diesem Fall reicht es aus, den Transistor VT1 durch KT973A zu ersetzen und um das Ausgangssignal des Timers umzukehren, fügen Sie den Transistor VT2 hinzu ( Abb. 2). In diesem Fall muss der Emitter des Transistors VT1 über den Zündschalter mit der „+“-Stromversorgung und der Kollektor mit dem freien Ausgang der Lampe verbunden werden (beide Drähte des oben genannten Modells werden in den Motorraum geführt). Der Widerstand R17, in Abb. 2 mit einer gestrichelten Linie dargestellt, kann erforderlich sein, wenn Transistoren eines anderen Typs als VT1 verwendet werden, beispielsweise KT814, KT816. Der Verbundtransistor KT973A verfügt bereits über einen solchen Widerstand.
Die Leiterplatte des Gerätes (Abb. 3) besteht aus einseitiger Glasfaserfolie und ist für beide Anschlussmöglichkeiten einer Kontrolllampe ausgelegt. Bei der ersten Möglichkeit müssen die in Abb. 3 geschwärzten Kontaktpads mit einem Jumper überbrückt werden, bei der zweiten müssen zusätzliche Details eingebaut werden: Transistor VT2, Widerstand R16 und ggf. R17, der direkt angelötet wird die Klemmen des Transistors VT1 oder auf der Platine von den Leiterbahnen. Im letzteren Fall ist es zweckmäßig, diese Methode zu verwenden. Bei einem Widerstand mit einer Nennleistung von 0,125 W die Litzen abbeißen und den Schutzlack von den Endkappen entfernen. Die Becher werden mit feinem Schleifpapier gereinigt, indem beispielsweise ein Widerstand in ein Mikrobohrfutter gehalten wird. Der so vorbereitete Widerstand wird mit Bechern an die Pads der Platine oder an die Anschlüsse des Transistors gelötet.
Die Zenerdiode VD1 und der Widerstand R7 werden vor der Montage des DA1-Chips auf der Platine installiert. Kondensator C1 - K53-1A, der Rest - jede Keramik. Die freien Pins 4 und 11 des DD2-Chips werden am besten entfernt. Obwohl sie nur ein technologischer Teil des Gehäuses sind, ist das Vorhandensein von Signalen auf ihnen unerwünscht. Der Piezo-Emitter HA1 kann von einem anderen Typ sein. Es ist ratsam, mit der Einrichtung des Indikators mit der Einstellung der Komparatorschwellen zu beginnen, d.h. Versorgungsspannung (AB), bei der die Betriebsmodi der Kontrollleuchten wechseln Upor.1...Upor.3. Dazu benötigt man ein Netzteil mit stufenlos einstellbarer Ausgangsspannung von 10 ... 15 V, ein digitales Multimeter und am besten ein Oszilloskop. Die Widerstände, die die Vergleichsschwellen (R2, R4 und R9) bestimmen, werden so eingestellt, wie sie ausgewählt werden. Zunächst wird anstelle von R4 ein Abstimmwiderstand (vorzugsweise ein Multiturn) eingelötet und durch Einstellen der Spannung an den „AB“-Klemmen der Schaltung gleich Upor.3Durch Drehen des R4-Motors erreichen sie das Schalten des DA1.1-Komparators und steuern die Spannung an seinem Ausgang mit einem Oszilloskop. Dann wird die Spannung unter Vorgabe der oberen und unteren Schaltschwelle DA1 ruckfrei geändert, weil Komparatoren für genaueres Schalten werden durch positive Rückkopplung durch die Ketten R6-R8 und R7-R10 abgedeckt. Es ist besser, diesen Vorgang mehrmals durchzuführen und U zu ändernPoren. Danach wird der Abstimmwiderstand gelötet, sein Widerstand gemessen und durch eine Konstante mit dem gleichen Wert ersetzt. Grundsätzlich kann der gewählte Widerstand aus zwei bestehen. Die Verwendung von Trimmer wird nicht empfohlen. Dann wird der Widerstand R2 an der Versorgungsspannung U in gleicher Weise gewähltpor.2. Erreichen der Umschaltung des Komparators DA1.2. Und schließlich wählen sie R9 aus, wodurch das Schalten des Komparators DA1.1 erreicht wird, jedoch bereits bei der Versorgungsspannung Upor.1 Der Widerstand R15 im Schallgeber kann von dem im Diagramm angegebenen abweichen, insbesondere wenn ein anderer Piezo-Emitter verwendet wird. Sie wird entsprechend der maximalen Lautstärke des Piezostrahlers ausgewählt. Spannung upor.2 und dupor.3 Es ist ratsam, gleich den Extremwerten des vom Spannungsregler bereitgestellten Bereichs zu wählen. Dieser Bereich ist meist in der Betriebsanleitung des Autos oder im Reisepass des Spannungsreglers angegeben. Es ist zu beachten, dass bei industriellen Spannungsreglern der angegebene Bereich in der Regel der technologischen Streuung der Parameter während der Produktion entspricht und nicht der tatsächlichen Spannungsänderung durch Temperatur. Beim Betrieb des Anzeigers mit einem vollständig thermisch kompensierten Spannungsregler wird die Wahl der angegebenen Vergleichsschwellen komplizierter. Daher können wir Funkamateuren einfach empfehlen, sich für U zu entscheidenpor.2 = 13,6 V, Upor.3 \u14,6d XNUMX V. Die meisten industriellen Spannungsregler passen in den angegebenen Bereich. Wie bei temperaturkompensierten Spannungsreglern funktioniert der Indikator bei mir in Verbindung mit einem Spannungsregler [3]. Bei kaltem Wetter (ca. -30 °C) beginnt die Kontrollleuchte beim Starten des Motors mit erhöhter Frequenz zu blinken und signalisiert eine hohe Spannung (wie Sie wissen, muss bei niedrigen Temperaturen die Spannung an den AB-Klemmen erhöht werden) . Nach dem Aufwärmen des Motorraums und damit der Batterie erlischt die Lampe. Anfangs löste dieses Verhalten der Lampe Alarm aus, aber sehr bald wurde dieser Modus sogar bequem - er zeigt die Funktionsfähigkeit des Wärmekompensators an. Bei gemäßigtem Wetter funktioniert die Anzeige normal. Mit Wahl Upor.1 die Sache ist noch komplizierter. Auf den ersten Blick können Sie Upor.1, entsprechend 50 % des Entladegrades der Batterie (die Spannung steht bekanntlich in einem nahezu linearen Zusammenhang mit der Dichte des Elektrolyten). Diese Spannung ist jedoch stark von der Temperatur des Elektrolyten abhängig. Es gibt noch einen weiteren wichtigen Faktor. Ich möchte Sie daran erinnern, dass zur Erhöhung der Messgenauigkeit die Anzeige direkt von den AB-Klemmen gespeist werden sollte. Die Kontrollleuchte leuchtet auf, wenn der Zündschalter gedreht wird. Gleichzeitig ist auch eine erhebliche Last an die Batterie angeschlossen - die Erregerwicklung des Generators (der Strom durch die Primärwicklung der Zündspule ist nicht ausgeschlossen). Sie können natürlich einen separaten Schalter verwenden, um die Lampe mit Strom zu versorgen, aber das ist nicht sehr praktisch. Bei der Konstruktion des Spannungsreglers ist es besser, die Erregerwicklung nach dem Starten des Motors [4] oder sogar nach Erreichen der Mindestdrehzahl zum Erregen des Generators [5] einzubeziehen. Das geht auch: Tag mit durchschnittlicher Temperatur auswählen, Ladestecker AB auf das gewünschte Niveau entladen und am Auto montieren. Danach den Zündschlüssel drehen (ohne den Motor zu starten) und die Spannung an den Batterieklemmen mit einem Digitalvoltmeter messen. Auf den empfangenen Wert und U einstellenpor.1. Als letzten Ausweg können Sie U empfehlenpor.1 = 12,0...12,6 V. Konstruktiv ist der Spannungsanzeiger wie in [6] beschrieben aufgebaut. Das Anzeigegehäuse dient als gemeinsamer Draht. Es ist besser, die Anzeige im Fahrgastraum zu installieren und die Nähe zur Heizung zu vermeiden. Der Leiter, der die Anzeige mit dem AB verbindet, sollte an die Platine gelötet werden (ohne Stecker) und am anderen Ende ein Blütenblatt unter den AB-Anschluss löten. Um das Entfernen der Batterie aus dem Auto zu erleichtern, kann das Blütenblatt auf die Starterklemme gelegt werden, die durch ein "starkes" Kabel mit der "+" -Klemme der Batterie verbunden ist. Die vorgeschlagene Schaltung ist im Versorgungsspannungsbereich von 3 bis 18 V betreibbar. Der Temperaturbereich hängt vom Design des DA1-Chips ab und reicht von 0°С bis +70°С (LM358) und von -55°С bis +125 °C (LM158). Literatur
Autor: A.Martemyanov, Sewersk; Veröffentlichung: radioradar.net
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