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ENCYCLOPÉDIE DE LA RADIOÉLECTRONIQUE ET DU GÉNIE ÉLECTRIQUE Simplification de l'indicateur de tension. Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique
Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique / Voiture. Appareils électroniques L'auteur de l'article attire l'attention des lecteurs sur une version modernisée de l'indicateur de tension embarqué autrefois populaire. L'indicateur de tension de bord du véhicule [1], publié il y a près de dix ans par E. Klimchuk, reste à mon avis l'un des modèles les plus réussis à cet effet. Cet indicateur ne nécessite aucune modification du tableau de bord de la voiture, les lectures sont faciles à lire. L'appareil vous permet de juger de manière fiable les principaux paramètres du système : stabilisateur de tension de batterie. L'indicateur fonctionne sur ma voiture depuis plus de cinq ans, confirmant son utilité, sa grande stabilité et sa fiabilité. Cependant, si l'on applique un principe légèrement différent pour mettre en œuvre des modes de fonctionnement supplémentaires de la lampe témoin et profiter de l'apparition sur le marché d'éléments auparavant inaccessibles aux radioamateurs, il sera alors possible de simplifier considérablement l'indicateur, en augmentant ses performances, en particulier lorsqu'il est associé à un stabilisateur de tension à compensation de température [2] Nombre Dans le même temps, le nombre de microcircuits est réduit de trois à un, le nombre d'éléments passifs est réduit et la plage de tension d'alimentation autorisée s'est élargie à 3...30 V. Le diagramme schématique de l'indicateur de tension est présenté sur la Fig. 1. Comme dans le prototype, pour organiser quatre modes de fonctionnement de la lampe témoin, deux comparateurs de tension sont utilisés sur l'amplificateur opérationnel DA1.1 et DA1.2. La différence est que pour obtenir un seuil de commutation supplémentaire pour le comparateur supérieur du circuit, ce n'est pas la tension de sortie haute, mais la basse du comparateur inférieur du circuit qui est utilisée. L'amplificateur DA1.3 inverse le signal de sortie du comparateur DA1.2.
Ainsi, à mesure que la tension aux bornes de la batterie augmente, les combinaisons logiques 1.1, 1.3, 01 et 11 sont formées séquentiellement aux sorties des amplificateurs opérationnels DA00 et DA10. Un générateur d'impulsions rectangulaires est assemblé sur l'ampli opérationnel DA1.4, dont la fréquence de répétition dépend des valeurs nominales du circuit C2R15. La tension « hystérésis » est fournie par une rétroaction positive via la résistance R14. Généralement, pour de tels générateurs, « l'hystérésis » est symétrique par rapport à la tension de commutation de l'amplificateur opérationnel, ce qui est assuré en utilisant les mêmes résistances dans le diviseur de tension R11R12. Dans ce cas, le rapport cyclique des impulsions à la sortie du générateur est de deux. Lorsque le rapport des valeurs des résistances diviseuses change, "l'hystérésis", sans changer la largeur de la boucle, cesse d'être symétrique et, par conséquent, le temps de charge et de décharge du condensateur C2 s'avère inégal, c'est-à-dire le le rapport cyclique des impulsions change. De plus, si la tension de commutation du comparateur dépasse la moitié de la tension d'alimentation, le rapport cyclique augmente. Ce principe est utilisé pour reconnaître rapidement deux modes de fonctionnement du générateur de la lampe de test. Un contrôle visuel du fonctionnement de l'indicateur a montré qu'à une certaine fréquence optimale du générateur, deux modes peuvent être obtenus : dans l'un, la lampe s'éteint périodiquement et dans l'autre, elle s'allume périodiquement. Il a été remarqué qu'avec une diminution significative de la fréquence d'extinction de la lampe (appelons ce mode ainsi), la durée de l'état éteint de la lampe devenait telle que « l'intégrité de l'image » dans la mémoire visuelle était perturbée, en d'autres termes, le processus de transition de la lampe de l'état allumé à l'état éteint et inversement semblait être divisé en éléments distincts. Cela rendait subjectivement les deux modes quelque peu similaires, et pour déterminer le vrai, il fallait arrêter de regarder l'indicateur pendant une seconde ou deux, se concentrer et déterminer ce qui est le plus important dans le fonctionnement de la lampe - la somme des pauses ou la somme des interrupteurs. Dans le même temps, en sélectionnant la fréquence, il a été possible de garantir que les deux modes devenaient une continuation organique des états principaux voisins de la lampe témoin - la lueur continue et son absence totale. Ainsi, si contact mis, mais démarreur coupé et moteur arrêté (position I du contacteur d'allumage), le voyant est allumé en permanence, cela indique que la batterie, si déchargée, est modérément déchargée. Si des baisses de luminosité apparaissent dans la lueur constante de la lampe, la batterie doit être rechargée. Une image similaire est observée lorsque le moteur tourne. Si la tension générée par le générateur se situe dans des limites acceptables, la lampe est éteinte et ne distrait pas le conducteur. Dès que la tension dépasse un niveau dangereux pour l'équipement électrique, des clignotements courts et uniformes du voyant de contrôle commencent. Naturellement, tout ce qui précède est vrai avec le choix approprié des seuils de comparaison, c'est-à-dire les valeurs de tension auxquelles les modes d'affichage changent. Avec les valeurs des résistances R2, R4 et R9 indiquées sur le schéma, ces seuils sont approximativement égaux à 12,2, 13,6 et 14,4 V. Il convient cependant de noter que les valeurs de fréquence du générateur sont encore inégales, bien qu'elles correspondent à une combinaison favorable à la perception psychologique. Ainsi, la fréquence d'extinction de la lampe est légèrement inférieure à la fréquence de commutation (avec les valeurs nominales des éléments passifs indiquées dans le diagramme - environ 1,2 et 1,5 Hz, respectivement). La commutation des modes de fonctionnement du générateur se produit à la suite d'un changement de polarité de tension sur le diviseur R11R12 - niveaux 01 et 10 aux sorties de l'ampli opérationnel DA1.1 et DA1.3. Si les niveaux de sortie coïncident (11 et 00), le générateur est inhibé et l'amplificateur opérationnel DA1.4 fonctionne comme un suiveur de tension, c'est-à-dire que sa sortie est soit haute soit basse tension. En fonctionnement sans charge, le générateur peut être excité à une fréquence parasite. Un amplificateur de courant chargé d'une lampe incandescente est monté sur le transistor VT1. Si une LED est utilisée à la place d'une lampe, elle est connectée directement entre la résistance R16 et le fil commun, l'anode à la résistance. Quelques mots doivent être dits sur « l’hystérésis » des seuils de comparaison. Comme dans la conception originale, il peut être ajusté en modifiant le rapport des valeurs de résistance des diviseurs de résistance R6R8 et R7R10. Cependant, l'indicateur considéré présente une caractéristique associée à un changement dans la charge du générateur sur l'ampli opérationnel DA1.4. Selon le mode, le courant de sortie du générateur peut varier de plusieurs microampères à plusieurs milliampères. Cela entraîne une modification de la chute de tension aux bornes de la résistance R13 du filtre de lissage C1R13 et, par conséquent, des seuils de tension. Un effet similaire, bien que faiblement exprimé, a été observé dans le prototype [1]. Avec les valeurs nominales des composants indiquées dans le schéma, « l'hystérésis » des premier et troisième seuils de comparaison ne dépasse pas 20 mV, et du second - environ 250 mV ! Cela s'explique par le fait que la consommation de courant moyenne dans le générateur et les modes principaux adjacents est à peu près la même et que les ondulations de tension sont bien supprimées par le filtre C1R13. Réduire considérablement "l'hystérésis" du deuxième seuil de comparaison (à une valeur inférieure à 40 mV) est assez simple - il suffit de connecter la sortie positive de la tension d'alimentation de l'amplificateur opérationnel (broche 4) à la sortie droite (selon le schéma) de la résistance R13. Néanmoins, je ne l'ai pas fait, car une telle dissemblance me paraissait encore préférable. Le fait est que le deuxième seuil de comparaison sépare deux états, en général normaux, des équipements électriques. En revanche, de légères fluctuations de la tension dans le réseau de bord sont possibles au voisinage de ce seuil (au ralenti du moteur ou lorsque la tension de la courroie d'entraînement du générateur est faible), ce qui, compte tenu de l'inertie thermique de la lampe, rend difficile la « lecture » des informations. Dans le même temps, la petite « hystérésis » des valeurs extrêmes de la tension contrôlée garantit une grande précision de contrôle, ce qui est particulièrement important lors de la détermination du degré de décharge de la batterie. Au lieu du microcircuit LM324DP dans l'indicateur, vous pouvez utiliser son analogique domestique K1401UD2, il vous suffit de garder à l'esprit qu'il a la disposition inverse des broches d'alimentation : la broche 4 doit être alimentée avec -Up et la broche 11 - +Up [ 3]. Le transistor composite VT1 peut être remplacé par un transistor conventionnel de la série KT815 ou KT817. Diode Zener VD1 - n'importe quelle pour tension de stabilisation 4,7...7,5 V (par exemple, KS147G, KS156G, KC168A). Il est conseillé d'utiliser un condensateur au tantale C1 (K53-1A, K53-18, etc.). Le condensateur C2 (K73-17 pour une tension nominale de 63 V) doit être sélectionné avec le coefficient de température de capacité le plus bas possible. Toutes les parties de l'indicateur sont montées sur un circuit imprimé en feuille de fibre de verre stratifiée de 1,5 mm d'épaisseur. Le dessin du tableau est présenté sur la Fig. 2. La carte est placée dans une boîte en plastique montée derrière le tableau de bord.
La mise en place de l'indicateur consiste à fixer les seuils de comparaison à l'aide d'une sélection de résistances R2, R4 et R9. Comment procéder est décrit en détail dans [1]. Je noterai seulement que je considère opportun d'abandonner l'utilisation de résistances d'ajustement. Comme l'a montré la pratique d'utilisation de l'indicateur, il n'est pas nécessaire d'ajuster les seuils de tension. En conclusion, il reste à ajouter qu'il serait utile d'essayer de modifier légèrement la fréquence du générateur pour rendre l'algorithme d'affichage plus complètement conforme aux caractéristiques individuelles de la perception. Il est conseillé de le faire avec une lampe du même type avec laquelle l'indicateur fonctionnera. littérature
Auteur: A.Martemyanov, Seversk, région de Tomsk
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