Автомобильный индикатор напряжения
Среди областей, где применение индикатора напряжения на светодиодах имеет неоспоримую пользу, можно выделить эксплуатацию автомобильного аккумулятора. Для того чтобы аккумулятор служил долго, необходимо контролировать напряжение на его клеммах и поддерживать в заданных пределах.
Предлагаем вам обратить внимание на схему автомобильного индикатора напряжения на RGB-светодиоде, с помощью которой вы поймете, как изготовить устройство самостоятельно. RGB-светодиод отличается от обычного, наличием 3-х разноцветных кристаллов внутри своего корпуса. Данное свойство мы будем использовать для того, чтобы каждый цвет сигнализировал нам об уровне напряжения
Данное свойство мы будем использовать для того, чтобы каждый цвет сигнализировал нам об уровне напряжения.
Схемы подключения
Ниже приведем несколько простых схем включения lm358 которые могут вам пригодится. Все они являются ознакомительными, так что обязательно проверяйте все перед внедрением в производственной сфере.
Схема в мощном неинвертирующим усилителе.
Преобразователь напряжения — ток.
Схема с дифференциальным усилителем.
Неинвертирующий усилитель средней мощности.
Схема не инвертирующего усилителя
Описание схемы:
- На плюсовой вход подается сигнал.
- К выходу операционного усилителя подключается два постоянных резистора R2 и R1, соединенных последовательно.
- Второй резистор соединен с общим проводом.
- Точка соединения резисторов подключается к минусовому входу.
Чтобы вычислить коэффициент усиления, необходимо воспользоваться простой формулой: k=1+R2/R1.
Если имеются данные о значении сопротивлений, входного напряжения, то нетрудно посчитать выходное: U(out)=U(in)*(1+R2/R1). При использовании микросхемы LM358 и резисторов R1=10 кОм и R2=1 МОм, коэффициент усиления окажется равен 101.
Схема мощного не инвертирующего усилителя
Элементы, который применены в конструкции не инвертирующего усилителя, и их параметры:
- В качестве микросхемы используется LM358.
- Значение сопротивления R1=910 kOm.
- R2=100 kOm.
- R3=91 kOm.
Для усиления сигнала применяется полупроводниковый биполярный транзистор VT1.
По напряжению коэффициент усиления при условии использования таких элементов равен 10. Чтобы посчитать коэффициент усиления в общем случае, необходимо воспользоваться такой формулой: k=1+R1/R2. Для вычисления коэффициента по току всей схемы необходимо знать соответствующий параметр используемого транзистора.
Схема преобразователя напряжение-ток
Схема приведена на рисунке и немного похожа на ту, которая была описана в конструкции не инвертирующего усилителя. Но здесь добавлен биполярный транзистор. На выходе сила тока оказывается прямо пропорциональна напряжению на входе операционного усилителя.
И в то же время сила тока обратно пропорциональна сопротивлению резистора R1. Если описать это формулами, то выглядит следующим образом:
I=U(in)/R.
При величине сопротивления R1=1 Om, на каждый 1V напряжения, прикладываемого ко входу, на выходе будет 1А тока. Схема включения LM358 в режиме преобразователя напряжения в ток используется радиолюбителями для конструирования зарядных устройств.
Схема преобразователя ток-напряжение
При помощи такой простой конструкции на операционном усилителе LM358 можно осуществить преобразование тока с малым значением в высокое напряжение. Описать это можно такой формулой:
U(out)=I*R1.
Если в конструкции применяется резистор сопротивлением 1 МОм, а по цепи протекает ток со значением 1 мкА, то на выходе элемента появится напряжение со значением 1В.
Схема простого дифференциального усилителя
Данная конструкция получила широкое распространение в устройствах, которые измеряют напряжение у источников, обладающих высоким сопротивлением. Необходимо учитывать особенность – отношения сопротивлений R1/R2 и R4/R3 должны быть равны. Тогда на выходе напряжение окажется со следующим значением:
U(out)=(1+R4/R3)*(Uin1-Uin2).
При этом коэффициент усиления может быть рассчитан по формуле k=(1+R4/R3). В том случае, если сопротивления всех резисторов равны 100 кОм, коэффициент окажется равен 2.
Схема монитора тока
Еще одна схема, которая позволяет проводить измерение значения тока в питающем проводе. Она состоит из шунтирующего сопротивления R1, операционного усилителя LM358, транзистора npn-типа и двух резисторов. Характеристики элементов:
- микросхема DA1 – LM358;
- сопротивление резистора R=0,1 Ом;
- значение сопротивления R2=100 Ом;
- R3=1 кОм.
Напряжение питания ОУ должно быть минимум на 2 В больше, нежели у нагрузки. Это обязательное условие функционирования схемы.
Схема преобразователя напряжения в частоту
Этот прибор потребуется в том случае, когда возникнет необходимость в подсчете периода или частоты какого-либо сигнала.
Схема применяется в качестве аналогово-цифрового конвертера. Параметры элементов, используемых в конструкции:
- DA1 – LM358;
- C1 – 0,047 мкФ;
- R1=R6=100 кОм;
- R2=50 кОм;
- R3=R4=R5=51 кОм;
- R6=100 кОм;
- R7=10 кОм.
Это все конструкции, которые могут быть построены с использованием операционного усилителя. Но область применения LM358 на этом не ограничивается, существует большое количество схем намного сложнее, позволяющих реализовать различные возможности.
Компаратор с гистерезисом и без гистерезиса
Исходные данные для расчета представлены в таблицах.
Таблица. Исходные данные для расчета компаратора
| Вход | Выход | Питание | ||||
| ViMin | ViMax | VoMin | VoMax | Vcc | Vee | Vref |
| 0 В | 5 В | 0 В | 5 В | 5 В | 0 В | 5 В |
Таблица. Пороговые значения
| Нижний порог переключения VL | Верхний порог переключения VH | VH – VL |
| 2,3 В | 2,7 В | 0,4 В |
Описание схемы
Компараторы используются, чтобы сравнить два входных сигнала и сформировать выходной сигнал в зависимости от того, какой из входных сигналов больше (рисунок 84). Шум или дребезг входных сигналов могут привести к множественным переключениям компаратора. Для борьбы с такими переключениями используется гистерезис, устанавливающий верхнюю и нижнюю границу переключения.
Рис. Схемы компараторов с гистерезисом (слева) и без гистерезиса (справа)
Рекомендуем обратить внимание:
- следует использовать компаратор с минимальным собственным током потребления;
- точность задания пороговых значений гистерезиса определяется точностью номиналов резисторов;
- задержка срабатывания определяется параметрами используемого компаратора.
Принцип работы
Для того, чтобы продемонстрировать, как работает быстродействующий компаратор с гистерезисом, нужно взять схему с двумя выходами.
Схема включения, по которой можно понять принцип работы компаратора, показана выше. Используя аналоговый сигнал во + входе, именуемым «неинвертируемым», и выходе, который называется под названием «инвертируемый», устройство использует два аналогичных разнополярных сигнала. При этом если аналоговый вход больше, чем аналоговый выход, то выход будет «1», и это включит открытый коллектор транзистора Q8 на эквивалентной схеме LM339, которую нужно включить. Но, если вход находится на отрицательном уровне, то сигнал будет равняться «0», из-за чего, коллектор будет находиться в закрытом виде.
Практически всегда двухпороговый или фазовый компаратор (например, на транзисторах, без усилителя) воздействует на входы в логических цепях, соответственно, работает по уровню определенной сети питания. Это своеобразный элемент перехода между аналоговыми и цифровыми сигналами. Такой принцип действия позволяет не уточнять определенность или неопределенность выходов сигналов, т. к. компаратор всегда имеет некий захват петли гистерезиса (независимо от её уровня) или окончательный коэффициент усиления.
Порядок расчета компаратора с гистерезисом
- Выбираем значение резистора R1 = 100 кОм. Значения пороговых напряжений были определены в таблице исходных данных: VL = 2,3 В, VH = 2,7 В.
- Рассчитаем R2 по формуле 1:
Рассчитаем R3 по формуле 2:
Проверяем полученное значение гистерезиса, согласно формуле 3:
Моделирование схемы
Временные диаграммы работы схемы представлены на рисунках 1 и 2.
Рис. 1. Временные диаграммы работы схемы: шум присутствует только в начальный короткий интервал времени 0…120 мкс
Рис. 2. Увеличенная осциллограмма напряжений: интервал 40…110 мкс
В каких корпусах выпускаются микросхемы
Корпус может быть как DIP8 – обозначение LM358N, так и SO8 – LM358D. Первый предназначен для реализации объемного монтажа, второй – для поверхностного. От типа корпуса не зависят характеристики элемента – они всегда одинаковы. Но существует немало аналогов микросхемы, у которых параметры немного отличаются. Всегда есть плюсы и минусы. Обычно, если у элемента большой диапазон рабочих напряжений например, страдает какая-либо другая характеристика.
Существует еще металлокерамический корпус, но такие микросхемы используют в том случае, если эксплуатация устройства будет происходить в тяжелых условиях. В радиолюбительской практике удобнее всего использовать микросхемы в корпусах для поверхностного монтажа
Они очень хорошо паяются, что имеет важное значение при работе. Ведь намного удобнее оказывается работать с элементами, у которых ножки имеют большую длину
5.6 Электрические характеристики для LM2904
В указанном диапазоне температур, VCC = 5 В (если не указано иное)
| Параметр | Условия(1) | TA(2) | LM2904 | Ед. изм. | ||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| MIN | TYP(3) | MAX | ||||||
| VIO | Входное напряжение компенсации смещения нуля | VCC = от 5 В до MAX, VIC = VICR(min), VO = 1.4 В | Без A суффикса в маркировке | 25°C | 3 | 7 | мВ | |
| Весь диапазон | 10 | |||||||
| С А суффиксом в маркировке | 25°C | 1 | 2 | |||||
| Весь диапазон | 4 | |||||||
| αVIO | Средний температурный коэффициент входного напряжения смещения нуля | Весь диапазон | 7 | мкВ/°C | ||||
| IIO | Входной ток компенсации смещения нуля | VO = 1.4 В | Без V суффикса в маркировке | 25°C | 2 | 50 | нА | |
| Весь диапазон | 300 | |||||||
| С V суффиксом в маркировке | 25°C | 2 | 50 | |||||
| Весь диапазон | 150 | |||||||
| αIIO | Средний температурный коэффициент входного тока смещения нуля | Весь диапазон | 10 | пA/°C | ||||
| IIB | Входной ток смещения | VO = 1.4 В | 25°C | -20 | -250 | нA | ||
| Весь диапазон | -500 | |||||||
| VICR | Диапазон входного синфазного напряжения | VCC = от 5 В до MAX | 25°C | от 0 до VCC – 1.5 | В | |||
| Весь диапазон | от 0 до VCC – 2 | |||||||
| VOH | Высокий уровень выходного напряжения | RL ≥ 10 кОм | 25°C | VCC – 1.5 | В | |||
| VCC = MAX, Без V суффикса | RL = 2 кОм | Весь диапазон | 22 | |||||
| RL ≥ 10 кОм | Весь диапазон | 23 | 24 | |||||
| VCC = MAX С V суффиксом | RL = 2 кОм | Весь диапазон | 26 | |||||
| RL ≥ 10 кОм | Весь диапазон | 27 | 28 | |||||
| VOL | Низкий уровень выходного напряжения | RL ≤ 10 кОм | Весь диапазон | 5 | 20 | мВ | ||
| AVD | Большой сигнал усиления дифференциального напряжения | VCC = 15 В, VO = от 1 В до 11 В, RL ≥ 2 кОм | 25°C | 25 | 100 | В/мВ | ||
| Весь диапазон | 15 | |||||||
| CMRR | Коэффициент ослабления синфазного сигнала | VCC = от 5 В до MAX, VIC = VICR(min) | Без V суффикса | 25°C | 50 | 80 | dB | |
| С V суффиксом | 25°C | 65 | 80 | |||||
| kSVR | Коэффициент подавления помех по питанию (ΔVCC /ΔVIO) | VCC = от 5 В до MAX | 25°C | 65 | 100 | dB | ||
| VO1/ VO2 | Переходное затухание | f = от 1 кГц до 20 кГц | 25°C | 120 | dB | |||
| IO | Выходной ток | VCC = 15 В, VID = 1 В, VO = 0 | Источник | 25°C | -20 | -30 | мA | |
| Весь диапазон | -10 | |||||||
| VCC = 15 В, VID = -1 В, VO = 15 В | Приемник | 25°C | 10 | 20 | ||||
| Весь диапазон | 5 | |||||||
| VID = -1 В, VO = 200 мВ | Без V суффикса | 25°C | 30 | мкA | ||||
| С V суффиксом | 25°C | 12 | 40 | |||||
| IOS | Ток короткого замыкания на выходе | VCC около 5 В, VO = 0, GND около ?5 V | 25°C | ±40 | ±60 | мA | ||
| ICC | Потребляемый ток (четыре усилителя) | VO = 2.5 В, Без нагрузки | Весь диапазон | 0.7 | 1.2 | мA | ||
| VCC = MAX, VO = 0.5 VCC, Без нагрузки | Весь диапазон | 1 | 2 |
(1) Все характеристики измерены в разомкнутой цепи при нулевом входном синфазном напряжении, если не указано иное. MAX VCC для испытаний составляет 26 В для LM2902 и 30 В для других.
(2) Весь диапазон это температуры от -55°C до 125°C для LM158, от -25°C до 85°C для LM258, и от 0°C до 70°C для LM358, и от -40°C до 125°C для LM2904.
(3) Все типичные значения для температуры TA = 25°C
Неинвертирующий усилитель
Графический символ неинвертирующего усилителя
Напряжение, подаваемое на вход We (+) выше, чем подаваемое на We (-), поэтому выходной сигнал большой, потому что он близок к напряжению питания Uпит, за вычетом падения напряжения на усилителе Uwo (We (+) > We (-) => Wy ~ Uпит — Uwo). Часть выходного сигнала возвращается через резистор на вход We (-), таким образом этот сигнал становится больше, чем напряжение на We (+), и напряжение на выходе становится близким к 0 В (We (+) < We (-)) => Wy ~ 0 В). Вследствие падения напряжения на выходе (и отсутствия на нем усиления сигнала на We (-)) напряжение на We (+) снова будет больше We (-).
На практике быстро устанавливается состояние равновесия при котором выходной сигнал будет постоянным. Его размер легко рассчитать по формуле:
Uwy = Uwe (+) x [(R1 + R2) / R1]
Предположим, что на вход We (+) поступает напряжение 0,5 В, а на выходе хотим получить в 5 раз больше, то есть 2,5 В. Подставим данные в формулу:
Uwy = Uwe (+) x [(R1 + R2) / R1]
2,5 В = 0,5 В x [(R1 + R2) / R1]
[(R1 + R2) / R1] = 2,5 В / 0,5 В
[(R1 + R2) / R1] = 5
Отношение суммы сопротивлений резисторов R2 и R1 к R1 должно дать нам 5. Итак, предположим, что сопротивление R2 = 10 кОм и R1 = 2,2 кОм (соотношение их сопротивлений составляет 5,54).
Соберем всё на макетной плате по следующей схеме:
Прежде всего необходимо убедиться, что на вход We (+) подается соответствующее напряжение. Для этого подключите вольтметр между землей и третьей ножкой усилителя, а затем поверните ручку потенциометра до тех пор, пока мультиметр не покажет результат 0,5 В (или как можно более близкий).
Теперь измерьте напряжение на выходе усилителя, то есть между первым контактом и массой. Теоретически должны получить результат близкий к 2,5 В. Между тем, показание вольтметра составляет целых 2,88 В.
Откуда эта разница? Помните, мы не использовали резисторы с коэффициентом 5,54, а не 5. Давайте снова подставим данные (на этот раз реальные) в формулу:
Uwy = Uwe (+) x [(R1 + R2) / R1]
Uwy = 0,51 В x [(2,16 кОм + 10 кОм) / 2,16 кОм
Uwy = 0,51 В x 5,63
Uwy = 2,87 В
Теоретически и практически получили почти такой же результат — 2,87 В.
Компаратор с гистерезисом и без гистерезиса
Исходные данные для расчета представлены в таблицах 74 и 75.
Таблица 74. Исходные данные для расчета компаратора
| Вход | Выход | Питание | ||||
| ViMin | ViMax | VoMin | VoMax | Vcc | Vee | Vref |
| 0 В | 5 В | 0 В | 5 В | 5 В | 0 В | 5 В |
Таблица 75. Пороговые значения
| Нижний порог переключения VL | Верхний порог переключения VH | VH – VL |
| 2,3 В | 2,7 В | 0,4 В |
Описание схемы
Компараторы используются, чтобы сравнить два входных сигнала и сформировать выходной сигнал в зависимости от того, какой из входных сигналов больше (рисунок 84). Шум или дребезг входных сигналов могут привести к множественным переключениям компаратора. Для борьбы с такими переключениями используется гистерезис, устанавливающий верхнюю и нижнюю границу переключения.
Рис. 84. Схемы компараторов с гистерезисом (слева) и без гистерезиса (справа)
Рекомендуем обратить внимание:
- следует использовать компаратор с минимальным собственным током потребления;
- точность задания пороговых значений гистерезиса определяется точностью номиналов резисторов;
- задержка срабатывания определяется параметрами используемого компаратора.
Порядок расчета компаратора с гистерезисом
- Выбираем значение резистора R1 = 100 кОм. Значения пороговых напряжений были определены в таблице исходных данных (таблица 74): VL = 2,3 В, VH = 2,7 В.
- Рассчитаем R2 по формуле 1:
$$R_{2}=\frac{V_{L}}{V_{CC}-V_{H}}\times R_{1}=\frac{2.3\:В}{5\:В-2.7\:В}\times 100\:кОм=100\:кОм\qquad{\mathrm{(}}{1}{\mathrm{)}}$$
Рассчитаем R3 по формуле 2:
$$R_{3}=\frac{V_{L}}{V_{H}-V_{L}}\times R_{1}=\frac{2.3\:В}{2.7\:В-2.3\:В}\times 100\:кОм=576\:кОм\:(номинал)\qquad{\mathrm{(}}{2}{\mathrm{)}}$$
Проверяем полученное значение гистерезиса, согласно формуле 3:
$$V_{H}-V_{L}=\frac{R_{1}\times R_{2}}{R_{1}\times R_{3}+R_{3}\times R_{2}+R_{1}\times R_{2}}\times V_{CC}=0.399\:В\qquad{\mathrm{(}}{3}{\mathrm{)}}$$
Порядок расчета компаратора без гистерезиса
- Выбираем пороговое значение Vth = 2,5 В.
- Выбираем значение резистора R4 = 100 кОм.
- Рассчитываем R5 по формуле 4:
$$R_{5}=\frac{V_{th}}{V_{CC}-V_{th}}\times R_{4}=\frac{2.5\:В}{5\:В-2.5\:В}\times 100\:кОм=100\:кОм\qquad{\mathrm{(}}{4}{\mathrm{)}}$$
Моделирование схемы
Временные диаграммы работы схемы представлены на рисунках 85 и 86.
Рис. 85. Временные диаграммы работы схемы: шум присутствует только в начальный короткий интервал времени 0…120 мкс
Рис. 86. Увеличенная осциллограмма напряжений: интервал 40…110 мкс
Рекомендации
Дополнительную информацию вы найдете в к документе TIPD144.
Параметры компаратора, используемого в расчете, приведены в таблице 76.
Таблица 76. Параметры компаратора, используемого в расчете
| TLV3201 | |
| Vсс | 2,7…5,5 В |
| VinCM | Vee – 200 мВ…Vсс + 200 мВ |
| Vout | Vee + 230 мВ…Vcc – 210 мВ (при 4 мА) |
| Vos | 1 мВ |
| Iq | 40 мкА |
| Ib | 1 пА |
| UGBW | – |
| SR | – |
| Число каналов | 1, 2 |
Характеристики аналогов
По datasheet LM358 и ее аналогам можно узнать следующие характеристики:
- LM158 – работает в диапазоне температур от -55 до +125 градусов. Напряжение питания может колебаться в интервале 3…32В.
- LM258 – диапазон рабочих температур -25…+85, питающего напряжения – 3…32В.
- LM358 – температура 0…+70, напряжение – 3…32В.
В том случае, если недостаточно диапазона температур 0…+70, имеет смысл подыскать аналог операционному усилителю. Неплохо показывает себя LM2409, у него шире диапазон рабочих температур. Вот только для питания он немного меньше. Это существенно снижает возможность использования устройства в радиолюбительских конструкциях. Схема включения LM358 такая же, как и у большинства ее аналогов.
В том случае, если необходимо установить только один операционный усилитель, стоит обратить внимание на аналоги типа LMV321 или LM321. У них пять выводов, и внутри корпуса SOT23-5 заключен всего один ОУ
А вот в том случае, если необходимо большее количество операционников, можно использовать сдвоенные элементы – LM324, у которых корпус имеет 14 выводов. С помощью таких элементов можно сэкономить на пространстве и конденсаторах в цепи питания.
LM358 DataSheet на русском, описание и схема включения
Микросхема LM358 как написано в его DataSheet является универсальным решением, так как схема включения большинства популярных устройств весьма проста, в случаях отсутствия жестких требований к высокому быстродействию, рассеиваемой мощности и нестандартному питающему напряжению. Небольшая стоимость, отсутствие необходимости подключения дополнительных элементов частотной коррекции, возможность использования во всем диапазоне стандартных питающих напряжений (до +32В) и низкий потребляемый ток, делают его кандидатом номер один для электронных проектов с ОУ.
LM358 цоколевка
LM358 состоит из двух ОУ, каждый имеет по 4 вывода, имеющих свое назначение. Всего получается 8 контактов. Производятся в нескольких видах корпусного исполнения, для объемного DIP и поверхностного монтажа на плату SO. Так же могут встречается в усовершенствованных корпусах SOIC, VSSOP, TSSOP.
Назначение контактов для всех видов корпусов совпадает: 2,3, 5,6, — входы, 1,7 – выходы, 4 – минус источника питания, 8 – плюс источника питания.
Технические характеристики
Ниже указаны предельные допустимые значения условий эксплуатации для диапазона рабочих температур окружающей среды TA от 0 до +70 °C, если не указано иное.
Основные электрические характеристики, при температуре окружающей среды TA = 25 °C.
Рекомендуемые условия эксплуатации в диапазоне рабочих температур окружающей среды, если не указано иное:
Подверженность устройства повреждению от электростатического разряда (ESD):
Также у данного устройства есть тепловые характеристики:
Схемы подключения
Ниже приведем несколько простых схем включения lm358 которые могут вам пригодится. Все они являются ознакомительными, так что обязательно проверяйте все перед внедрением в производственной сфере.
Схема в мощном неинвертирующим усилителе.
Преобразователь напряжения — ток.
Схема с дифференциальным усилителем.
Неинвертирующий усилитель средней мощности.
Аналоги
Аналогами LM358 можно считать микросхемы в которых указываются идентичные характеристики. К таким относятся: LM158, LM258, LM2904, LM2409. Эти микросхемы незначительно отличаются от описываемой своими тепловыми параметрами и подойдут в качестве замены для большинства проектов.
Для ее замены можно использовать: GL 358, NE 532, OP 04, OP 221, OP 290, OP 295, OPA 2237, TA7 5358-P, UPC 358C, AN 6561, CA 358E, HA 17904. Отечественные аналоги lm358: КР 1401УД5, КР 1053УД2, КР 1040УД1.
Для замены также может подойти аналог по электрическим параметрам, но уже c четырьмя ОУ в одной микросхеме — LM324.
Маркировка
Префикс LM сначала использовался при маркировке общего назначения компанией National Semiconductor. Цифры “358” это ее серийный номер. В 2011 году эта компания была приобретена другим производителем электроники Texas Instruments. С этого года префикс “LM” является кодом производителя Texas Instruments, но несмотря на это, этот код используют и другие производители при маркировке своей продукции. Микросхемы LM358, LM358-N и LM358-P имеют одинаковые технические параметры. У большинства компаний-производителей символами “-N” , “-P” обозначаются пластиковые корпуса PDIP.
В технических описания встречается такие виды: LM358A, LM358B, LM358BA. Так указывается версии следующего поколения промышленного стандарта LM358. Устройства «B» могут быть доступны в более современных микрокорпусах TSOT и WSON.
Применение
Lm358 широко используется в:
- устройствах типа «мигающий маяк»;
- блоках питания и зарядных устройствах;
- схемах управления двигателем;
- материнских платах;
- сплит системах внутреннего и наружного применения;
- бытовой технике: посудомоечные, стиральные машины, холодильные установки;
- различных видах инверторов;
- источниках бесперебойного питания;
- контроллерах и др.
Возможности применения микросхемы производители обычно указывают в технических описаниях на свои устройства.
Зарядное устройство для автомобильных аккумуляторов – Поделки для авто
Компьютерный блок питания (КБП) можно легко переделать в зарядное устройство (ЗУ) для аккумуляторов стартерных автомобилей с емкостью до 120А/час.
Для переделки подойдут КБП в которых стоит микросхема ШИМ контроллера TL494 или его аналог К7500 (кстати, буквы зависят от фирмы-производителя, так что достаточно ориентироваться на цифры).
Переделка состоит из 2-х основных шагов. Это получение на выходе напряжения около 15В и добавление регулируемого стабилизатора тока для установки нужного тока зарядки. Т.е. мы получим автоматическое ЗУ, заряжающее стабильным током. По мере зарядки ток будет уменьшаться и в конце будет равен нулю.
КБП имеет несколько выходных напряжений: 3.3В, 5В, 12В. Нам понадобится только шина 12В (желтые провода). Для зарядки авто аккумуляторов требуется напряжение 14.5 -15В, следовательно, нам нужно повысить 12В до этого уровня.
Проверяем выбранный КБП на работоспособность. Для его запуска без компьютера надо соединить зеленый провод с черным (земля). Мультиметром проверяем все выходные напряжения, если все в порядке снимаем плату из корпуса и отпаиваем ненужные выходные провода. Оставляем только пару желтых, пару черных и зеленый. Рекомендую использовать достаточно мощный паяльник.
Далее с помощью мультиметра находим резистор, идущий от первого вывода контроллера 7500 к 12В-ой шине. В моем БП это 27кОм. Затем отпаиваем один конец этого резистора (назовем его Rx) от платы. Берем переменный резистор около 10кОм (мощность неважна), соединяем проводом средний и один из крайних выводов друг с другом и с точкой на плате откуда выпаяли вывод Rx. Другой крайний вывод переменного резистора соединяем с оставшимся в воздухе выводом Rx. Т.о. мы получили последовательное соединение Rx и переменного резистора. Этим переменным резистором мы должны выставить выходное напряжение около 15В.
Стабилизатор или ограничитель тока построен на базе операционного усилителя (ОУ) LM358, впрочем, подойдут любые другие. В корпусе этого ОУ 2 элемента, но нам достаточно одного. ОУ подключен по схеме компаратора, сравнивающего напряжение на низкоомном резисторе R3 с опорным, который задается стабилитроном
Если регулятором R1 мы меняем это напряжение, то компаратор стремится сбалансировать напряжение на входах 2 и 3 изменением выходного напряжения (вывод1), тем самым управляя полевым транзистором. А он управляет током через нагрузку. Полевик должен быть достаточно мощным, т.к. через него проходит весь зарядный ток. Я применил IRFZ44 (можно ставить любой с аналогичными параметрами).
Его надо обязательно поставить на теплоотвод, я просто прикрутил к корпусу. Нарисовал печатную плату для стабилизатора тока и спаял детали.Плата в формате .lay …
Теперь соединяем все узлы в соответствии с рисунком и монтируем в корпус.
На переднюю панель выведены регулятор ограничивающий ток заряда, стрелочный амперметр постоянного тока со шкалой до 10А (можно и цифровой), тумблер замыкающий зеленый провод с землей и выходные клеммы.
Автор; АКА КАсьян
xn—-7sbgjfsnhxbk7a.xn--p1ai
LM358 схема включения: дифференциальный усилитель с регулируемым коэффициентом усиления
Стоит отметить, что предыдущая схема не позволяет подстраивать коэффициент усиления, так как требует одновременного изменения двух резисторов. Если необходимо иметь возможность регулировки коэффициента усиления в дифференциальном усилителе, то можно воспользоваться схемой на трех операционных усилителях. В данной схеме подстройка коэффициента усиления осуществляется за счет регулировки резистора R2. Для этой схемы нужно соблюсти условия равенства значений сопротивлений резисторов: R1 = R3 и R4 = R5 = R6 = R7. Тогда коэффициент усиления будет равен: (1+2*R1/R2). Uвых = (1+2*R1/R2)(Uвх1 – Uвх2).
↑ Генератор световых импульсов или просто мигалка на светодиоде
Генератор световых импульсов («мигалка») на транзисторах разной структуры (рис. 2) отличается простотой, низким напряжением питания и малым потреблением тока (менее 120 мкА). Устройство выполнено по схеме несимметричного мультивибратора и работает следующим образом.
Рис. 2. Генератор световых импульсов на транзисторах
При включении источника питания GB1 конденсаторы С1 и С2 начинают заряжаться каждый по своей цепи. Конденсатор С1 по цепи R1-C1-R2, а конденсатор C2 по цепи R3-C2-R2.
Поскольку постоянная времени второй цепи много меньше первой, сначала зарядится до напряжения источника питания конденсатор С2. По мере заряда конденсатора С1 транзистор VT1 начинает открываться и открывает транзистор VT2.
Далее процесс происходит лавинообразно. Сопротивление участка коллектор – эмиттер транзистора VT2 становится очень малым и напряжение питания батареи GB1 оказывается приложенным к резистору R2.
Благодаря элементам R3, C2, называемым схемой «вольтодобавки», заряженный до напряжения источника питания конденсатор С2 оказывается подключённым последовательно с гальваническим элементов GB1 и приложенное к светодиоду напряжение почти удваивается.
В процессе разряда конденсатора С2 светодиод HL1 некоторое время светится, поскольку к нему приложено напряжение выше порогового (1,6…2,0 В).
В это же время конденсатор С1 также начинает разряжаться, что приводит к закрытию транзистора VT1, а вслед за ним и VT2. Процесс этот снова происходит лавинообразно, до надёжного закрытия обеих транзисторов.
Далее конденсаторы С1 и С2 опять начинают заряжаться, и работа устройства повторяется, как было описано выше.
Обратите внимание на интересное свойство несимметричного мультивибратора:
при работе оба транзистора либо открыты, либо заперты. Ток потребления закрытых транзисторов весьма мал, что позволяет создавать экономичные приборы.
Частота генерации зависит от сопротивления резисторов R1, R2, ёмкости конденсатора C1 и напряжения источника питания GB1. При указанных на схеме значениях элементов она составляет около 1,3 Гц.
Внешний вид собранной «мигалки» представлен на рис. 3. Здесь SMD элементы сочетаются с традиционными выводными деталями. Такой метод монтажа применяется и в промышленности.
Рис. 3. Генератор световых импульсов, собранный по схеме рис. 2
Обозначение и технические характеристики
Компаратор – это устройство, которое сравнивает два разных напряжения и силу тока, выдает конечный силовой сигнал, указывая на большее из них, одновременно производя расчет соотношения. У него есть две аналоговые вводные клеммы с положительным и отрицательным сигналом и один двоичный цифровой выход, как и у АЦП. Для отображения сигнала используется специальный индикатор.
УГО отображение компаратора выглядите следующим образом:
Фото – УГО компаратора
Изначально использовался только интегрированный компаратор напряжения (MAX 961ESA, PIC 16f628a), который известен как высокоскоростной. Он требует определенного дифференциального напряжения в определенном диапазоне, который существенно ниже, чем напряжение сети питания. Эти приборы не допускают никаких других внешних сигналов, которые находятся вне диапазона напряжения сети.
Сейчас гораздо чаще используется аналоговый цифровой компаратор (Attiny/ Atmega 2313), у которого транзисторный ввод. У него вводный потенциал сигнала находится в диапазоне менее 0,3 Вольт и не поднимается выше. Устройство может быть также ультра быстрого типа (стереокомпаратор), благодаря чему входной сигнал меньше обозначенного диапазона, к примеру, 0,2 Вольта. Как правило, используемый диапазон ограничивается только конкретным входным напряжением.
Фото – Компаратор
Помимо простого прибора, также существует видеоспектральный компаратор на ОУ (операционном усилителе). Это прибор, у которого очень тонко сбалансирована разница входа и высокого сопротивления сигнала. Благодаря такой характеристики, операционный компаратор используется в низкопроводимых схемах с небольшим вольтажем.
Фото – схема компаратора
В теории, частотный операционный усилитель работает в конфигурации с открытым контуром (без отрицательной обратной связи) и может быть использован в качестве компаратора низкой производительности. Но при этом, не инвертирующий вход (+ V) находится на более высоком напряжении, чем на инвертирующий (V-). Высокое усиление, выходящее из операционного усилителя, провоцирует выход низкого напряжения на входе в устройство.
Когда неинвертирующий вход падает ниже инвертирующего входа, выходной сигнал насыщается при отрицательном уровне питания, то он все равно может проводить импульсы. Выходное напряжение ОУ ограничивается только напряжением питания. Принципиальная электрическая схема ОУ работает в линейном режиме с отрицательной обратной связью, с помощью сбалансированного сплит-источника питания (питание от ± V S ). Многие приборы, работающие с компаратором, также имеют свойство фиксировать полученные данные при помощи видео-, фото- или документальной записи. Эти электронные принципы не работают в системах, где используются разомкнутые контуры и низкопроводящие элементы.
Фото – простой компаратор
Но у компараторного усилителя существует несколько существенных недостатков:
- Операционные усилители предназначены для работы в линейном режиме с отрицательной обратной связью. Но при этом, ОУ имеет более длительный режим восстановления;
- Почти все операционные усилители имеют конденсатор внутренней компенсации, который ограничивает скорость нарастания выходного напряжения для высокочастотных сигналов. Исходя из этого, данная схема немного задерживает импульс;
- Компаратор не имеет внутреннего гистерезиса.
Из-за этих недостатков, компаратор для управления различными схемами, в большинстве случаев, используется без усилителя, исключением является генератор.
Компаратор предназначен для производственных процессов с ограниченным выходным напряжением, которое легко взаимодействует с цифровой логикой. Поэтому его часто используются в различных термических приборах (терморегулятор, реле температуры). Также его применяют для сравнения сигналов и сопротивлений таких устройств, как таймер, стабилизатор и прочая схемотехника.
Фото – аналоговый компаратор
Видео: компараторы
