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ENZYKLOPÄDIE DER FUNKELEKTRONIK UND ELEKTROTECHNIK Spannungsdifferenzanzeige. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik
Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Messtechnik Manchmal ist es in der Amateurfunkpraxis notwendig, zwei Spannungen miteinander zu vergleichen und die Änderung ihrer Differenz zu überwachen. Natürlich kann man sagen, dass man zu diesem Zweck zwei Voltmeter verwenden kann, anhand derer die Messuhren nicht schwer zu beurteilen sind. Diese Methode ist jedoch nicht immer akzeptabel, sowohl wegen ihrer Unvollkommenheit als auch wegen der geringen Genauigkeit bei der Schätzung einer kleinen Spannungsdifferenz. Hier kommt die Elektronik zum Einsatz, insbesondere der vorgeschlagene Indikator, dessen Schema allgemein in Abb. 1 dargestellt ist. Dies ist ein Differenzverstärker aus den Transistoren VT1 und VT2, dessen Lasten die LEDs HL1 und HL2 sind. Eine Besonderheit des Indikators ist die Kombination der Funktionen von Vergleichs- und Anzeigegeräten in einer Kaskade.
Wenn die an den Anschlüssen XS1 und XS2 anliegenden Eingangskonstantenspannungen gleich sind, ist die Helligkeit der LEDs gleich. Aber sobald sich eine der Spannungen um etwa 3 % ändert, macht sich der Unterschied in der Helligkeit des Leuchtens bemerkbar, und wenn der Unterschied in den Eingangssignalen mehr als 20 % beträgt, leuchtet nur eine LED, die das Vorzeichen des Leuchtens bestimmt Spannungsunterschied. Welche praktischen Möglichkeiten bietet ein solcher Indikator? Hier sind zwei Beispiele, die Funkamateure bei der Entwicklung verschiedener Designs verwenden können. Amplitudenkalibrator – so kann man den Indikator nennen, dessen Diagramm in Abb. 2 dargestellt ist. An den XS1-Anschluss wird eine Wechselspannung angelegt, deren Amplitude überwacht und auf einem bestimmten Niveau gehalten werden muss – sie wird durch die auf Basis des Transistors VT0,5 mit einem Trimmwiderstand eingestellte Beispielspannung (von 5 bis 2 V) eingestellt R3. Solange die Amplitude des Eingangssignals mit dem eingestellten Wert vergleichbar ist, ist die Helligkeit der LEDs gleich. Wenn die Amplitude in die eine oder andere Richtung abweicht, hört die entsprechende LED auf zu leuchten.
Der Indikator wird wie folgt auf einen bestimmten Signalpegel kalibriert. An den Eingang des Indikators wird beispielsweise ein Signal mit einer Amplitude von 1V angelegt und durch Verschieben des Trimmwiderstand-Schiebers wird die gleiche Helligkeit der LEDs erreicht. In diesem Fall wird der Fehler bei der Einstellung der Referenzspannung 3 % nicht überschreiten. Wird der Abstimmwiderstand durch einen variablen ersetzt und mit einer entsprechenden Skala versehen und kalibriert, lässt sich in Zukunft schnell der gewünschte Wert der Referenzspannung und damit der geregelte Pegel des Eingangssignals einstellen. Der Frequenzbereich des Kalibrators beträgt 20 Hz...100 kHz. Die Stromversorgung sollte über eine stabilisierte Gleichstromquelle mit einer Spannung von 10 ... 25 V erfolgen. Bei einer Spannung von mehr als 20 V sollte der Widerstand R2 jedoch 2,2 kOhm betragen. Eine der praktischen Anwendungen eines solchen Kalibrators ist die Aufnahmepegelanzeige eines monophonen Tonbandgeräts. Natürlich kann der Kalibrator auch in einem Stereo-Tonbandgerät eingesetzt werden, sodass Sie die gleiche Verstärkung über alle Kanäle hinweg genauer einstellen können. In diesem Fall ist an der Basis des Transistors VT2 anstelle der Widerstände R3, R4 die gleiche Schaltung wie an der Basis VT1 angeschlossen. Es wird einen weiteren Eingang geben. Jetzt ist jeder Eingang mit einem eigenen Verstärkerkanal verbunden. Beim Abspielen einer beliebigen Schallplatte im „Mono“-Modus stellen die Bedienelemente des Tonbandgeräts die gleiche Helligkeit der LEDs ein. Mit anderen Worten: Der Kalibrator wird in diesem Fall zum Indikator für die Stereobalance. Die Eingänge des Kalibrators sind an die gleichen Schaltkreise von Kanalverstärkern angeschlossen, bei denen die Signalamplitude innerhalb der oben genannten Grenzen (0,5 ... 5 V) liegt. Wenn beim Anschließen des Kalibrators Tonverzerrungen im Tonbandgerät beobachtet werden, müssen vor den Kalibratoreingängen Emitterfolger installiert werden, die nach dem allgemein anerkannten Schema erfolgen. Nachdem Sie den Stromkreis des vorherigen Geräts leicht verändert haben, erhalten Sie eine Anzeige für die Entladung der Batterie, beispielsweise galvanischer Zellen (Abb. 3). Die Referenzspannung darin wird durch einen parametrischen Stabilisator gebildet, der aus einem Ballastwiderstand und einer Zenerdiode besteht (Details R4 und VD1).
Die Funktionsweise des Indikators ist in Abb. 4 dargestellt. Im Batteriespannungsbereich von 12,6 ... 7 V leuchtet die HL1-LED und ihre Helligkeit ändert sich nahezu nicht. Sinkt die Spannung unter 7 V, beginnt die HL1-LED zu brennen und gleichzeitig nimmt die Helligkeit von HL2 ab. Die gleiche Helligkeit beider LEDs kann darauf hinweisen, dass die Batterie (sofern sie aus Batterien besteht) aufgeladen oder ausgetauscht werden muss. Im Spannungsbereich von 6 ... 2,5 V leuchtet die HL2-LED auf und informiert über den Abfall der Batteriespannung unter den Normalwert.
Der Trimmwiderstand R2 kann den Grenzbereich (dU in Abb. 4) von 3,8 ... 4,3 V an der unteren, schematisierten Position des Motors auf 11 ... 12,3 V an der oberen Position verschieben. Es ist praktisch, eine solche Anzeige beispielsweise in einem Auto zu verwenden, um die Spannung des Bordnetzes zu kontrollieren. Bei maximaler Versorgungsspannung verbraucht die Anzeige einen Strom von ca. 2 mA und bei einer Spannung von 6 V ca. 1,2 mA. Die LEDs können unterschiedlich sein, dann müssen Sie jedoch den Widerstand R3 auswählen, um die gewünschte Helligkeit zu erhalten. Beim Ersetzen der im Diagramm angegebenen Siliziumtransistoren durch Germaniumstrukturen NPN (MP37B) wurde eine gewisse Erweiterung der dU-Zone beobachtet, in der beide LEDs leuchten, bis zu 1,5 V. Anschluss von LEDs, Zenerdiode und Stromversorgung.
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