XNUMX つのランプが付いている自動表示器。スキーム、説明

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XNUMXつのランプを備えたオートインジケーター。無線エレクトロニクスと電気工学の百科事典

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かつて、電圧計のさまざまなデザインがアマチュア無線家に非常に人気がありました。そして、これは驚くべきことではありません-それらの比較的単純さと最小のコストで、あなたはすぐに「目に見える」結果を得ることができます。運転手に関しては、著者の観察によれば、そのようなデザインは彼らに興味を起こさせませんでした。彼らは車のダッシュボードの変更またはその上に別のユニットを配置する必要があり、さらに、ドライバーの注意をそらしました。一方、運転手は、電流計、電圧計、および/または制御ランプなどの標準的な機器に完全に依存していたため、この点に関して何もやり直す必要はないと考えていました。一方、制御ランプと電流計は、ほとんどの場合、「バッテリー（AB）-ジェネレーター」システムに電流の方向のみを登録し、その質的な変化を判断することはできません。

著者は、このトピックに関する過去 20 年ほどの出版物を検討し、最も成功した設計は依然として E. Klimchuk の電圧インジケータ [1] であるという結論に達しました。指定されたインジケーターは、オートバイを含むほとんどすべての車両で利用可能な XNUMX つの通常のコントロールランプで動作します。同時に、「AB ジェネレーター」システムの XNUMX つの主要な動作モードを高精度で登録することができます。練習が示すように、このような数のモードが最適です。ちなみに、ドライバーは実際には知覚の心理を変える必要はありません。コントロールランプの通常の動作モードに、さらにXNUMXつの明確に区別できる発電機モードが追加されています。

この指標の有用性に関しては、著者に起こった事件は非常に興味深いものです。さらに、GAZ-2410車の道路では、車が甌穴で揺れた瞬間にコントロールランプが点滅し始めました。オルタネーターの駆動ベルトの張りを確認しても、何の結果も得られませんでした。そして、ピット内の車を検査しただけで、予期しない誤動作が明らかになりました。それは、下部の発電機取り付けボルトの紛失です。発電機の底がエンジンに寄りかかっていたので、ベルトは緩みませんでした。しかし、道路の荒れでは、明らかに、発電機マウントの上部バーが「遊び」始め、ベルトの短期間の滑りがありました。これは、電圧降下を記録するのに十分でした。最も不思議なのは、このモデルのリリースが長い間、ダッシュボードランプのテストボタンが押されたときにのみ点灯するコントロールランプが取り付けられていたことです。その操作を制御するための装置は、プラントによって提供されませんでした。スケール長が約40mm、最大たわみ電流が±50Aの電流計の存在は、実際には役に立たないことが判明しました。たとえば、インジケーターを取り付ける前は、バッテリーがほぼ完全に放電しているときに、電圧レギュレーターの故障に気付くのが遅すぎました。

これまでのところ、指定された電圧インジケーターは車で確実に機能しています。このトピックに関する出版物は、アマチュア無線の文献 ([2] など) に引き続き掲載されているため、実績のある設計にもう一度戻りたいと思います。インジケータの新しいバージョンでは、デジタル部分が完全に変更されました。

提案されたインジケータ回路（図1）の基本は、プロトタイプと同様に、DA1チップ上に組み立てられたデュアル電圧コンパレータです。その唯一の違いは、追加の論理的な組み合わせを取得するために（高ではなく）低電圧レベルを使用することです。これにより、生成される電圧しきい値の安定性が向上します。コンパレータの非反転入力の電圧は、パラメトリックスタビライザーVD1-R5によって安定化されます。適用されたDA1チップは、広範囲の入力電圧（0〜32 V）で動作しますが、コンパレータを正しく動作させるには、各オペアンプの入力の1,5つでの電圧が少なくとも11である必要があります。 Vは供給電圧よりも低く（抵抗R1の両端の電圧降下を除く）、これはツェナーダイオードVDXNUMXの対応する包含によって保証されます。

XNUMX つのランプが付いている自動表示器。指標の模式図
図1。インジケーターの概略図

コンパレータの反転入力の電圧は、分圧器 R1-R2 および R3-R4 によってチューニング中に設定されます。 DA1.1 コンパレータの場合、反転入力の電圧は、VD1.2-R2 チェーンを介した DA9 出力との接続により、00 つの値を取ることができます。したがって、供給電圧が増加すると、10つの論理的な組み合わせがコンパレータの出力で順次形成されます：01、11、4、XNUMX。これらの組み合わせに従って、インジケータのデジタル部分は制御ランプのXNUMXつの動作モードを提供します.

E. Klimchuk によって提案された指標操作アルゴリズムは、実際には非常に成功していることが判明しました。インジケータランプの動作頻度が高いと、オンボードネットワークの危険な電圧が即座に通知され、頻度が低いと、許容できない程度のバッテリー放電が警告されます。

インジケータのデジタル部分は、安価なタイマーDD2（MC14541B）に基づいて構築されており、そのピン割り当てを表1に示します。

表1
出力		Состояние
№	名前	"0"	"1"
5	自動リセット	オートリセットが効く	自動リセット無効
6	マスターリセット	タイマー実行中	リセット可能
9	Q/Q SELECT	リセット後の出力ログ。 0	リセット後の出力ログ。 1
10	モード	シングルパルス	繰り返しの衝動
備考：結論 1,2,3、XNUMX、XNUMX は、内部ジェネレーターの RC 要素を接続するために使用されます。結論 12、13 - 分周係数の選択を提供します (表 2)。ピン8-タイマー出力。ピン 4、11 は使用されません (NC - NO CONNECTION)。

内蔵ジェネレータと可変分周係数を備えたカウンタの存在により、3 つの低周波ジェネレータを放棄し、より優れた TKE またはより小さい寸法のコンデンサ C2 を周波数設定要素として使用することができます。除算係数の選択は、タイマーのアドレス入力 A および B の 256 ビットコードによって決まります。表 1024 からわかるように、ランプの 4 つの視覚的に区別可能なジェネレーターモードを取得するには、XNUMX と XNUMX の分周係数が適切です。これらは、タイマー出力の周波数間の差を XNUMX 倍にします。

表2
А	B	除算係数
1	0	2⁸ = 256
0	1	2¹⁰ = 1024
0	0	2¹³ = 8192
1	1	2¹⁶ = 65536

残念ながら、デュアルコンパレータの出力の論理レベルでは、タイマー動作モードの目的のシーケンスをすぐに取得することはできません (表 3)。したがって、排他的論理和要素が回路 (チップ DD1) に導入されます。コンパレータの出力のさまざまなロジックレベルで、DD1.2 エレメントは高ロジックレベルを生成します。これにより、内部タイマーカウンタがリセットされ、ジェネレータが停止します。タイマーのこの状態では、その出力電圧は SE 入力の論理レベルと一致します。したがって、ランプはオンまたはオフのいずれかです。必要なランプの切り替え順序は、比較器 DA1.1 の出力における論理レベルに対応します。インジケーターのエクストリームモード (入力 MR - "0") では、内部タイマージェネレーターが動作を開始します。タイマーの出力での生成頻度は、入力 A と B での論理的な組み合わせに依存します。このモードでは、コンパレータの出力での論理レベルは同じであり、タイマーの入力 A で必要なレベルと一致するため、入力 B の信号は、要素 DD1.1 によって反転されます。
表3
出力DA1 入力DD2 出力 DD2 (モード)
DA1.1 DA1.2 А B MR SE Q ランプの状態
1 1 1 0 0 1* インパルス点滅 (F=3Hz)
0 1 1* 0* 1 0 0 償還
1 0 0* 1* 1 1 1 常に点灯します
0 0 0 1 0 0* インパルス点滅 (F=0,75Hz)
注: "*" - このモードでは論理レベルは重要ではありません。

表 3 でアスタリスクが付いている論理レベルは、偶然に選択されたものではありません。それらはインディケータ全体の動作に影響を与えませんが、タイマー内の不必要な「バウンス」を避けるために、ジェネレータが動作を開始する前に入力 A と B のレベルがすでに設定されていることが望ましいです。 SE入力の表に示されているレベルにより、最初のパルスが現れるのを待たずに、ランプを瞬時に切り替えてジェネレーターモードを開始できます。そのため、前の状態でランプがオフになっている場合、発電機モードはその点火から始まり、その逆も同様です。

エレメントDD1.3とDD1.4には音源が組み込まれています。その包含は、入力0でレベル「12」と入力1で「8」が存在する場合に、インジケータのジェネレータ動作モードでのみ発生します。したがって、極端なモードは耳で区別できます。

この回路は、警告灯が電源の「+」に（イグニッションスイッチ接点を介して）接続されている車両を対象としています。一方、VAZ-2101 などの一部の古いモデルでは、ダッシュボードのインジケーターランプを分解する必要があります。この場合、トランジスタ VT1 を KT973A に交換し、タイマー追加トランジスタ VT2 の出力信号を反転するだけで十分です (図2）。この場合、トランジスタ VT1 のエミッタはイグニッションスイッチを介して「+」電源に接続し、コレクタはランプの空き出力に接続する必要があります (上記のモデルでは両方のワイヤがエンジンルーム内に配線されています)。図 17 に点線で示されている抵抗 R2 は、VT1 として別のタイプのトランジスタ (KT814、KT816 など) を使用する場合に必要になる場合があります。複合トランジスタ KT973A にはそのような抵抗がすでに搭載されています。

XNUMXつのランプを備えた自動インジケーター

デバイスのプリント回路基板 (図 3) は、片面フォイルファイバーグラスでできており、コントロールランプを接続するための両方のオプション用に設計されています。最初のオプションでは、図3で黒くなっているコンタクトパッドをジャンパーでブリッジする必要があります.2番目のオプションでは、追加の詳細をインストールする必要があります：トランジスタVT16、抵抗器R17、および必要に応じてR1を直接はんだ付けしますトランジスタVT0,125の端子またはプリント導体からのボード上。後者の場合、この方法を使用すると便利です。定格電力が XNUMX W の抵抗器で、リードを噛み切り、エンドカップから保護塗料を取り除きます。カップは、例えば、抵抗器をマイクロドリルチャックに保持することにより、目の細かいサンドペーパーでクリーニングされます。このようにして準備された抵抗器は、ボードのパッドまたはトランジスタの端子にはんだ付けされます。

XNUMXつのランプを備えた自動インジケータ。デバイス回路基板
図3。デバイス基板

DA1 チップを実装する前に、ツェナーダイオード VD7 と抵抗 R1 がボードに取り付けられています。コンデンサ C1 - K53-1A、残り - 任意のセラミック。 DD4 チップの空いているピン 11 と 2 を取り除くのが最適です。それらはケースの技術的な部分にすぎませんが、それらに信号が存在することは望ましくありません。ピエゾエミッタＨＡ１は、別のタイプのものであってもよい。

コンパレータのしきい値を設定してインジケータの設定を開始することをお勧めします。制御ランプの動作モードが切り替わる供給電圧 (AB) U_port.1...う_port.3。これには、10〜15 Vの連続的に調整可能な出力電圧を備えた電源、デジタルマルチメータ、およびできればオシロスコープが必要です。比較しきい値（R2、R4、R9）を決定する抵抗は、選択時に設定されます。まず、R4の代わりに、チューニング抵抗（できればマルチターン）をはんだ付けし、回路の「AB」端子の電圧をUに設定します。_port.3、R4エンジンを回転させることにより、DA1.1コンパレーターの切り替えを実現し、オシロスコープを使用してその出力の電圧を制御します。次に、電圧が滑らかに変化し、上限と下限のスイッチングしきい値 DA1 が指定されます。より正確な切り替えのためのコンパレーターは、チェーン R6-R8 および R7-R10 を介した正のフィードバックによってカバーされます。この操作は、U を変えて数回行うとよいでしょう。_毛穴.

その後、同調抵抗器をはんだ付けし、その抵抗を測定して同じ値の定数に置き換えます。原則として、選択した抵抗はXNUMXつで構成できます。トリマーの使用はお勧めしません。

次に、抵抗R2が電源電圧Uで同じように選択されます_port.2。コンパレータDA1.2を切り替えようとしています。そして最後に、R9 を選択し、コンパレータ DA1.1 のスイッチングを実現しますが、すでに電源電圧 U に達しています。_port.1

サウンドジェネレーターの抵抗R15は、特に異なるタイプのピエゾエミッターが使用されている場合、図に示されているものとは異なる場合があります。ピエゾエミッターの最大音量に応じて選択されます。

電圧 U_port.2 とU_port.3 電圧レギュレータによって提供される範囲の極値に等しいものを選択することをお勧めします。この範囲は通常、自動車の操作マニュアルまたは電圧レギュレーターのパスポートに示されています。工業用電圧レギュレータでは、指定された範囲は、原則として、製造中のパラメータの技術的な広がりに対応し、温度からの電圧の実際の変化には対応しないことに注意してください。インジケータが完全に熱補償された電圧レギュレータで動作する場合、指定された比較しきい値の選択はより複雑になります。したがって、アマチュア無線家にUを選択するように勧めることができます。_port.2 = 13,6 V、U_port.3 \u14,6d XNUMX V。ほとんどの産業用電圧レギュレータは、指定された範囲に収まります。

温度補償された電圧レギュレーターに関しては、インジケーターは電圧レギュレーターと連動して機能します[3]。寒冷地（約-30°C）では、エンジンが始動すると、制御ランプが高い周波数で点滅し始め、高電圧を通知します（ご存知のように、低温では、バッテリー端子の電圧を上げる必要があります）。エンジンルーム、つまりバッテリーを暖めた後、ランプが消えます。当初、このランプの動作によりアラームが発生しましたが、すぐにこのモードがさらに便利になりました。これは、熱補償器の性能を示しています。穏やかな天候では、インジケーターは正常に機能します。

選択肢あり_port.1 問題はさらに複雑です。一見すると、Uをインストールできます_port.1、バッテリーの放電度の 50% に相当します (知られているように、電圧は電解質の密度にほぼ線形の関係にあります)。しかし、この電圧は電解液の温度に大きく依存します。他にも重要な要素があります。測定精度を高めるために、インジケータはAB端子から直接給電する必要があることを思い出してください。イグニッションスイッチを回すと、コントロールランプが点灯します。同時に、かなりの負荷もバッテリーに接続されます-発電機の励磁巻線（イグニッションコイルの一次巻線を流れる電流は除外されません）。もちろん、別のスイッチを使用してランプに電力を供給することもできますが、これはあまり便利ではありません。エンジンが始動した後[4]、またはエンジンが発電機を励起するのに必要な最小速度に達した後でも[5]、励磁巻線を含めるように電圧調整器の設計を行う方が良いです。

これを行うこともできます。平均気温のある日を選択し、AB負荷プラグを希望のレベルまで放電して、車に取り付けます。その後、エンジンを始動せずにイグニッションキーを回し、バッテリー端子の電圧をデジタル電圧計で測定します。受信した値で U を調整します_port.1。最後の手段として、Uをお勧めします_port.1 = 12,0...12,6 V。

構造的には、電圧インジケータは [6] で説明されているように作成されます。インジケータハウジングは共通線として機能します。ヒーターの近くを避けて、車内にインジケーターを取り付けることをお勧めします。インジケータを AB に接続する導体は、ボードに (コネクタなしで) はんだ付けする必要があり、もう一方の端では、AB 端子の下にペタルをはんだ付けする必要があります。車からのバッテリーの取り外しを容易にするために、花びらをスターター端子に取り付けて、「強力な」ワイヤーでバッテリーの「+」端子に接続することができます。

提案された回路は、3〜18 Vの供給電圧範囲で動作可能です。温度範囲はDA1チップの設計に依存し、0°С〜 + 70°С（LM358）および-55°С〜+125の範囲です。 °С（LM158）。

文学

Klimchuk E. 電圧インジケーター。 - ラジオ、1993 年、N6、p.35。
素晴らしい V. AB 電圧インジケーター。 - ラジオミール、2003、N3、S.20。
BiryukovS.単純な熱補償電圧レギュレータ。 -ラジオ、1994年、N1、p.34。
Khromov V. 熱補償付き電圧安定器。 - ラジオ、2003 年、N3、p.46。
Lomanovich V. 温度補償型電圧レギュレーター。 - ラジオ、1985、N5、S.24。
Martemyanov A. オートバイ用電子制御ユニット。 - ラジオミール、2003年、N9、S.24、N10、S.24。

著者: A.Martemyanov、Seversk。出版物: radioradar.net

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