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ENCICLOPEDIA DELLA RADIOELETTRONICA ED ELETTRICA Convertitore K1003PP1 nei dispositivi di automazione. Enciclopedia dell'elettronica radio e dell'ingegneria elettrica
Enciclopedia della radioelettronica e dell'elettrotecnica / Progettista radioamatore I dispositivi progettati per controllare le scale LED lineari sono ora prodotti sotto forma di microcircuiti relativamente economici, ad esempio la serie domestica K1003 o l'LM315 importato, KIA6966S, ecc. Nell'articolo seguente, l'autore parla di alcune opzioni per applicazioni non standard di questi microcircuiti. I convertitori chip analogico-codice sono progettati per far funzionare la scala LED in una delle due modalità: una "linea luminosa" (la sua lunghezza è proporzionale al valore del parametro visualizzato) o un "punto luminoso" (il valore del parametro è proporzionale alla sua distanza dall'inizio della scala). Numerosi microcircuiti: K1003PP1, UAA180, LM314-LM316 sono in grado di funzionare in entrambe le modalità. Sono noti modi insoliti di utilizzare i convertitori [1, 2], che implementano principalmente l'indicazione visiva. Allo stesso tempo, visualizzando il valore del segnale di ingresso in una modalità particolare, il dispositivo svolge solo una funzione informativa. È possibile espandere l'ambito della sua applicazione se si utilizzano le proprietà del trasduttore come dispositivo multisoglia. Rimuovendo i segnali dalle sue uscite, che vengono commutate in modo molto chiaro e in una certa sequenza, è possibile controllare vari dispositivi esterni, pur mantenendo le sue funzioni di base. Considera, ad esempio, un circuito indicatore a dodici livelli su un comune microcircuito K1003PP1 (Fig. 1). È assemblato su un convertitore di codice analogico DA1, resistori R1-R4 e LED HL1-HL12. I LED sono collegati in serie in tre gruppi di quattro e funzionano in modalità "linea luminosa" [1]. Con un aumento della tensione costante all'ingresso del dispositivo - pin 17 del microcircuito - dal livello impostato dalla tensione sul pin 16 al livello impostato dalla tensione sul pin 3, i LED si accendono in serie, formando un linea continua di emissione di luce.
Per implementare le funzioni di controllo è necessario prelevare i segnali dalle uscite a cui sono collegati i LED. Un passaggio effettuato sui transistor VT1, VT2 consente di ottenere una caratteristica di commutazione con elevata pendenza. Il transistor VT1 con "sovraamplificazione" (h21e = 400...800) è collegato in serie con il transistor VT2 - amplificatore di corrente, che fornisce un elevato coefficiente di trasferimento complessivo, nonché una bassa impedenza di uscita. Il funzionamento dello stadio è controllato da un segnale prelevato da una delle uscite del convertitore relativo al filo di alimentazione positivo. In questo caso, la variazione di tensione sul resistore R5 dipende dalla caduta di tensione sul LED ed è già di 1,6 ... 2 V, a seconda del tipo. La corrente assorbita da R5 è piccola (e può essere ridotta aumentando R5), quindi non ha alcun effetto sul funzionamento del convertitore e dei LED. La caduta di tensione sul carico (sull'avvolgimento del relè K1) è quasi uguale alla tensione di alimentazione con un'ampia pendenza di commutazione. L'uscita del dispositivo - l'emettitore aperto del transistor VT2 - ha un'elevata capacità di carico, limitata solo dalla corrente consentita attraverso il transistor. Ciò significa che come carico possono essere inclusi elementi di azionamento con una resistenza ohmica di almeno 120 Ohm (con Upit = 12 V), in particolare l'avvolgimento di un relè elettromagnetico. Se il segnale di ingresso Uin viene aumentato gradualmente, ad un certo punto il LED HL11 si accenderà nel circuito di uscita 5 del convertitore DA1. Il LED, dal catodo da cui viene rimosso il segnale di controllo, sarà chiamato LED di controllo. Quando il LED di controllo è acceso, il transistor VT1 si apre, seguito dal transistor VT2 si apre fino alla saturazione. Viene attivato il relè K1 (o un altro carico), compresi i dispositivi esterni con i suoi contatti: elettrodomestici, motori elettrici, riscaldatori, ecc. Il resistore di regolazione R5 imposta la corrente per l'apertura affidabile dei transistor. Quando la tensione di ingresso diminuisce, il LED di controllo si spegne, i transistor si chiudono e il relè rilascia l'armatura. Per modificare la soglia di risposta in un tale sistema, è sufficiente commutare l'uscita A del resistore R5 su un altro LED e regolare questo resistore. Pertanto, la soglia di risposta cambia di un multiplo del gradino della scala. Naturalmente non è esclusa un'impostazione più accurata: con i resistori R2, R3 o il divisore di ingresso del convertitore. In ogni caso, il LED di controllo evidenziato nella scala, ad esempio, in un colore diverso, funge da indicatore visivamente conveniente del livello di soglia. Se il feedback sul parametro controllato viene introdotto nel dispositivo, otterremo un sistema di controllo automatico già pronto. Nella pratica, molto spesso è necessario un segnalatore acustico per avvisare del superamento dei limiti consentiti del valore di qualche parametro controllato. Per fare ciò, è conveniente utilizzare un semplice dispositivo invece del relè K1, realizzato su un LED lampeggiante HL13 (ad esempio L-56BID) e una capsula attiva BF1 (Fig. 1, a destra). Tali capsule (НСМ1206Х e simili) contengono un generatore di frequenza audio integrato. Quando il LED è acceso emette un segnale piuttosto forte con una frequenza di 2 kHz. Il resistore R6 è selezionato in modo tale che la tensione sulla capsula con il LED acceso corrisponda alle ultime due cifre della marcatura (per il tipo specificato 6 V). Possono essere utilizzate anche altre capsule attive [3]. Dal punto di vista dell'affidabilità della commutazione del carico, è consigliabile utilizzare tiristori anziché relè. Nella fig. 2 mostra uno schema del nodo di uscita con un interruttore sul triac VS1. Il nodo funziona per accendere il carico: una lampada a incandescenza EL1 (o un riscaldatore). Nel campo di apertura dei transistor VT1, VT2 attraverso la transizione di controllo del triac VS1 inizia a fluire la corrente di apertura, limitata dal resistore R6. Il triac si apre e accende il carico. Se il triac è installato su un dissipatore di calore, la potenza del carico può raggiungere 1 kW.
Lo schema del nodo funzionante nella versione inversa, ovvero disconnettendo il carico al raggiungimento della tensione di ingresso di soglia, è mostrato in fig. 3. In assenza di segnale sul terminale A del convertitore, i transistor VT1, VT2 sono chiusi e il triac VS1 viene aperto dalla corrente che scorre attraverso il resistore R6, terminale 1 del triac e l'elettrodo di controllo. Quando appare un segnale sul terminale A, i transistor VT1, VT2 si aprono, il transistor VT2 devia l'elettrodo di controllo della sezione di uscita 1 del triac VS1, a seguito del quale si chiude, spegnendo il carico EL1. Applicando il nodo secondo lo schema di Fig. 3 nel voltmetro della tensione di rete [1], è possibile ottenere un dispositivo che disconnette automaticamente il carico - elettrodomestici, ecc. - con un aumento inaccettabile della tensione di rete, inoltre un tale dispositivo combinerà le funzioni di un indicatore e di un circuito interruttore, che lo distingue favorevolmente da altri simili. Il dispositivo funziona con ritorno automatico, il che è indesiderabile in caso di sbalzi di tensione multipli. Se si inserisce in esso un nodo sul transistor VT3, mostrato con linee tratteggiate in Fig. 3, quindi a causa del profondo feedback positivo attraverso il transistor VT3, il dispositivo funzionerà in modalità latch. Il carico verrà disconnesso come sopra indicato e per tornare allo stato originale è necessario spegnere e riaccendere la tensione di alimentazione a 12 V. Lo stesso nodo "latching" può essere aggiunto anche al dispositivo secondo lo schema in figura Fico. 2. Attiriamo l'attenzione dei lettori che se il dispositivo è reso senza trasformatore [1], i nodi i cui circuiti sono mostrati in Fig. 2 e 3, l'intero indicatore nel suo insieme e la sorgente del segnale misurato saranno sotto tensione di rete. Pertanto è necessario osservare alcune precauzioni quando si lavora con il dispositivo. È impossibile mettere a terra il filo comune di tali indicatori! I nodi considerati funzionano correttamente quando si utilizza la modalità "linea luminosa". Nella modalità "punto luminoso", tutti i LED su entrambi i lati di quello luminoso si spengono e, alla fine, si verifica un guasto. Per ottenere un corretto funzionamento in questo caso è possibile utilizzare, ad esempio, un trigger di conteggio che cambia stato ogni volta che supera il livello di soglia. Esiste però una soluzione più semplice e universale (vedi schema di Fig. 4). In questo dispositivo l'indicatore funziona in modalità "punto luminoso" per effetto della corrispondente accensione dei LED HL1-HL12 [1] . Sui diodi VD1-VDN viene assemblato un nodo logico WIRED OR. Se è presente un segnale su una qualsiasi delle uscite del chip DA1 a cui sono collegati i diodi VD1-VDN, il segnale sarà presente nel punto A. Se un dispositivo assemblato secondo lo schema di Fig. 2, il suo triac VS1 sarà aperto.
Dato che i diodi VD1-VDN sono accesi in modo da comandare una sezione continua della scala, il dispositivo si spegnerà all'esterno della sezione, cioè quando il segnale Uin scende sotto il livello visualizzato dal primo led (HL3) della sezione, oppure quando supera il livello visualizzato dall'ultimo LED (HL9). In altre parole, ora il dispositivo funziona in modo simile a un comparatore a due soglie - in un certo "corridoio" di valori. Modificando il numero di diodi e i punti della loro connessione alle uscite del convertitore, è possibile modificare la larghezza del "corridoio" e persino organizzare più "corridoi". In alcuni casi non è necessaria l'indicazione completa a dodici livelli che il chip K1003PP1 è in grado di fornire. In questo caso i LED aggiuntivi possono essere esclusi dalla scala o, se necessario per preservare il funzionamento del resto, sostituiti da resistori con resistenza R = Usd / Isd, dove Usd e Isd sono la tensione sul LED e la corrente che lo attraversa it (per il dispositivo secondo il circuito di Fig. 1 Icd = 15 mA) In conclusione, notiamo che i dispositivi considerati funzionano anche con altri convertitori analogico-codice menzionati all'inizio dell'articolo. Il loro circuito consente l'uso di triac molto più potenti che richiedono una corrente di controllo fino a 1 A. Per usarli è sufficiente sostituire il transistor KT315G (VT2) con uno qualsiasi della serie KT815 e sostituire il resistore limitatore R6 ( vedere Fig. 2, 3) con un altro di resistenza inferiore, in modo che il triac si apra stabilmente su entrambe le semionde della tensione commutata. Naturalmente l'alimentatore deve fornire la corrente richiesta senza ridurre la tensione, il che è importante per mantenere la precisione del convertitore. Letteratura
Autore: A.Pakhomov, Zernograd, regione di Rostov.
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