В большинстве приборов, предназначенных для измерения различных аналоговых величин (температура, влажность, сила света и т.п.) при помощи различных датчиков и усилителей постоянного тока измеряемая физическая величина преобразуется в постоянный ток или напряжение, которое, обычно поступает на простой стрелочный измеритель. Для цифровой индикации результата измерения обычно используются различные АЦП, преобразующие ток в частоту или напряжение в частоту.
Принцип работы АЦП.
Он основан на измерении времени зарядки конденсатора стабильным током до напряжения, равного входному напряжению. Индикация времени измерения выражается в цифровом виде и приводится по значению к уровню входного измеряемого напряжения.
Работой измерителя управляет генератор прямоугольных импульсов на элементах D1.3 и D1.4. Предположим, в исходном состоянии на выходе элемента D1.4 будет ноль. Транзистор VT2 откроется и не будет препятствовать зарядке конденсатора С2 от источника тока на VT1. В это время напряжение на прямом входе компаратора А1 будет ниже чем входное напряжение и логический уровень на выходе компаратора будет равен нулю.
Такой же уровень и на выходе D1.4. В результате оба диода VD2 и VD3 будут закрыты, на вывод 2 элемента D1.1 через резистор R1 поступает логический нуль. Это приводит к запуску мультивибратора на элементах D1.1 и D1.2. Импульсы с выхода мультивибратора поступают на вход двухразрядного счетчика на D2 и D3.
Как только С2 зарядится до напряжения, равного входному, логический уровень на выходе компаратора сменится на единичный. Диод VD2 откроется и работа мультивибратора на D1.1 и D1.2 прекратится. Счетчик на D2 и D3 остановится на определенном значении. Таким образом, мультивибратор и счетчики работают столько времени, сколько необходимо на зарядку конденсатора С2 до напряжения, равному входному.
И поскольку, частота поступающая на вход счетчика постоянна, получается, что индикаторы показывают время, в течении которого С2 заряжается, и чем больше входное напряжение, тем будет больше это время, и больше будет число, отображенное на индикаторах.
Одновременно с остановкой мультивибратора на D1.1 и D1.2 логическая единица поступает на вход транзисторного ключа на VT3 и VT4 и открывает его, включая индикаторы. В таком состоянии схема будет оставаться до тех пор пока на выходе D1.4 не появится единица. В этот момент откроется транзистор VT2 и разрядит конденсатор С2. Уровень на выходе компаратора А1 изменится на нулевой.
Но это не приведет к гашению индикаторов и запуску счетчика, поскольку откроется второй диод VD3 и будет поддерживать мультивибратор D1.1 D1.2 в заблокированном состоянии, а индикаторы во включенном. Такое состояние продлится до тех пор, пока мультивибратор на элементах D1.3 и D1.4 не вернется в исходное положение — с нулем на выходе D1.4.
В этот момент произойдет три события: первое — откроется транзистор VT2 и начнется зарядка С2, второе — погаснут индикаторы и запустится мультивибратор на D1.1 и D1.2, и третье — единица с выхода элемента при помощи цепи С4 R7 VD1 сформирует короткий положительный импульс, который поступит на входы R обеих счетчиков D2 и D3 и установит их в нулевые состояния.
Затем, весь описанный процесс повторится. Таким образом, индикаторы будут гаснуть на время измерения входного напряжения, а затем включаться и показывать результат измерения. Частота мигания индикатора будет около 16-17 Гц, а время измерения будет зависеть от входного напряжения, но не будет превышать 0,033 секунды.
Конденсаторы и резисторы любого типа. Транзисторы КТ315 можно заменить на любые аналогичные. Транзистор VT4 можно заменить на КТ816. Полевой транзистор — КП103И. Индикаторы АЛС335Б можно заменить на любые другие с общим анодом, рассчитанные на небольшие токи зажигания. Нужно учитывать, что индикаторы красного цвета свечения, обычно обеспечивают яркость больше чем зеленые. Если индикаторы с общим катодом нужно изменить схему ключа на VT3 и VT4, и подать на выводы 6 D2 и D3 логические нули.
Резистор R2 желательно многооборотный типа СП-5-2, поскольку от точности установки его сопротивления зависит точность индикации.
Настройка
Включив микроамперметр между точкой соединения С2 и VT1 (при отключенном R5) нужно подобрать номинал R3 таким образом, чтобы ток был равен 20 мкА. Затем нужно отключить микроамперметр, восстановить подключение R5, и подав на вход прибора контрольное напряжение 5В, подстроить R2 таким образом, чтобы индикаторы показывали "50". На этом настройка заканчивается.
http://www.payatel.ru/252-shema-izmeritelya-napryazheniya-s-cifrovoy-indikaciey.html
Комментарии 1