Рэле электромагнитные Tianbo Relay

Визуальный тестер напряжения на одном ОУ

Analog Devices LT1637

Представленная в этой статье схема обеспечивает визуальную индикацию уровня входного напряжения относительно значений верхнего и нижнего порогов и может использоваться для быстрой разбраковки по критерию «годен» - «на границе допустимого» - «негоден». Для создания основанной на операционном усилителе (ОУ) схемы с индикацией трех режимов здесь используется модифицированный генератор с мостом Вина (Рисунок 1).

Вебинар «Источники питания MEAN WELL для промавтоматики и серверного оборудования в новых условиях» (02.06.2022)

Этот модифицированный генератор с мостом Вина имеет три выходных состояния - высокий уровень, низкий уровень и генерация, которые зависят от величины входного напряжения. Он управляет двухцветным светодиодом, обеспечивающим визуальную индикацию уровня входного напряжения относительно верхнего и нижнего порогов.
Рисунок 1. Этот модифицированный генератор с мостом Вина имеет три
выходных состояния – высокий уровень, низкий уровень и генерация,
которые зависят от величины входного напряжения. Он управляет
двухцветным светодиодом, обеспечивающим визуальную индикацию
уровня входного напряжения относительно верхнего и нижнего порогов.

Когда входное напряжение VIN выше первого порогового значения, напряжение на входе ОУ имеет высокий уровень. Если входное напряжение ниже второго порога, выходное напряжение ОУ будет низким. Для входных напряжений с уровнями, находящимися между двух порогов, операционный усилитель генерирует импульсы с размахом, равным полному диапазону его выходных напряжений.

Генерация также означает, что схема ОУ попеременно будет источником и приемником тока. Таким образом, подключение двухцветного зеленого/красного светодиода к выходу операционного усилителя может обеспечить визуальную индикацию диапазона входного напряжения. Двухцветный светодиод состоит из зеленого и красного светодиодов, имеющих противоположные полярности. Поэтому, когда ток вытекает из операционного усилителя (высокое напряжение выхода), будет гореть зеленый светодиод, а когда ток втекает в операционный усилитель (низкое напряжение выхода), будет гореть красный светодиод.

Для входных напряжений, меньших верхнего порога и больших нижнего порога, генерируемые выходные импульсы будут попеременно зажигать каждый светодиод. Однако частота колебаний достаточно велика, чтобы двухцветный светодиод воспринимался глазом не как два мигающих огонька, а как один источник постоянного желтоватого цвета. Поскольку коэффициент заполнения импульсов генератора зависит от входного напряжения, соотношение излучаемого красного и зеленого света и, следовательно, точный видимый оттенок желтого, будут зависеть от входного напряжения.

При входном напряжении, близком к верхней части окна генерации операционного усилителя, коэффициент заполнения будет близок к 100%, а свет, излучаемый двухцветным светодиодом, будет желто-зеленым. В нижней части коэффициент заполнения будет близок к 0%, и излучаемый свет будет красно-оранжевым. В середине окна генерации свет будет казаться чисто желтым.

Два устойчивых состояния схемы возникают, когда напряжение VIN достаточно велико, чтобы выходное напряжение операционного усилителя достигло своего максимального значения и оставалось на нем, или когда оно достаточно мало, чтобы выходное напряжение операционного усилителя достигло своего минимального значения и оставалось на нем. Порогам этих устойчивых условий соответствует такое напряжение в точке VSET, когда ток через инвертирующий вход операционного усилителя равен нулю. Тогда для порогового уровня выполняется соотношение:

  (1)

где VOUT – минимальное или максимальное выходное напряжение ОУ.

Резисторы R1 и R2 образуют делитель напряжения, который совместно с R3 устанавливает пороги напряжений, в пределах которых окно генерации активно. Общее правило состоит в том, что чем больше сопротивление R3, тем уже диапазон входных напряжений для генерации. Для индивидуальной настройки схемы на желаемый рабочий диапазон резисторы R1 и R2 можно заменить потенциометром.

В изображенной схеме используется операционный усилитель LT1637 с максимальным выходным напряжением 5.36 В (при VCC = 6 В) и минимальным выходным напряжением 0.64 В. Подстановка этих значений в формулу дает верхнюю и нижнюю границы окна генерации 4.34 В и 3.15 В, соответственно. Эти минимальные и максимальные выходные напряжения, конечно, будут зависеть от VCC и могут отличаться, если используются другие операционные усилители.

Частота генерации зависит от постоянной времени RC-цепи R4, R5 и C1. Центральная частота окна генерации выражается формулой

  (2)

что при использовании компонентов с указанными на схеме номиналами дает 32.15 Гц.

На Рисунке 2а показан отклик схемы на входное напряжение, линейно спадающее от 4.5 В до 3.0 В и поочередно включающее три режима работы схемы. Генерация ОУ начинается, когда входное напряжение VIN сравняется с максимальным значением VSET, и прекращается, когда VIN и VSET снова становятся равными при минимальном значении VSET.

Этот модифицированный генератор с мостом Вина имеет три выходных состояния - высокий уровень, низкий уровень и генерация, которые зависят от величины входного напряжения. Он управляет двухцветным светодиодом, обеспечивающим визуальную индикацию уровня входного напряжения относительно верхнего и нижнего порогов.
Рисунок 2. Линейно спадающее входное напряжение демонстрирует переключение
схемы между тремя режимами работы для рассчитанных значений
порогов (а) по мере падения входного напряжения (б) с уменьшением
коэффициента заполнения импульсов тока через зеленый светодиод.
 

На Рисунке 2б приведена зависимость тока зеленого светодиода от входного напряжения VIN. Зеленый светодиод горит, когда VIN выше 4.34 В, выключается, когда VIN ниже 3.15 В, и мигает, переключаясь между двумя уровнями напряжения, в соответствии с рассчитанными значениями порогов. Измерения показывают, что коэффициент заполнения импульсов генератора равен 78% в начале и 18% в конце окна генерации. Направление тока, проходящего через красный светодиод, противоположно току зеленого светодиода, поэтому, когда красный светодиод включен, зеленый светод  иод выключен.

Номиналы резисторов R6, R7 и R8, ограничивающих токи светодиодов, выбраны в соответствии со спецификацией использованного здесь светодиода BRPG1204W компании Stanley Electric. Операционный усилитель был выбран из-за его способности работать с входными и питающими напряжениями в диапазоне до 44 В, что делает схему применимой для более высоких напряжений. Однако тогда токоограничивающие резисторы должны быть соответствующим образом масштабированы, чтобы не перегружать двухцветный светодиод.

Материалы по теме

  1. Datasheet Analog Devices LT1637
  2. Datasheet Stanley BRPG1204W

Electronic Design

Перевод: AlexAAN по заказу РадиоЛоцман

На английском языке: Visual Voltage Tester Uses Single Op Amp

18 предложений от 16 поставщиков
Op Amp Single Micropower Amplifier R-R I/O ±22V/44V Automotive 8-Pin SOIC N Tube
T-electron
Россия и страны СНГ
LT1637CDD#PBF
Linear Technology
134 ₽
ЭИК
Россия
LT1637CDD#PBF
Linear Technology
от 144 ₽
Зенер
Россия и страны ТС
LT1637IDD#PBF
по запросу
МосЧип
Россия
LT1637IDD#TR
Linear Technology
по запросу
Для комментирования материалов с сайта и получения полного доступа к нашему форуму Вам необходимо зарегистрироваться.
Имя