Anschließen der LED-Waage. Korrekter Anschluss der LEDs
LEDs - Halbleiterbauelemente, wandelt elektrischen Strom in direkte Lichtstrahlung um.
Wie man eine LED über einen Widerstand oder direkt anschließt und vor allem wie man eine solche Verbindung sicher und langlebig macht – das sind die wichtigsten Punkte, die berücksichtigt werden müssen, um die Leistung von Leuchtdioden sicherzustellen.
Die unabhängige Bestimmung der LED-Polarität erfolgt mit mehreren einfachen Methoden:
- durch Messungen;
- basierend auf den Ergebnissen einer visuellen Beurteilung;
- wenn es an eine Stromquelle angeschlossen ist;
- im Prozess der Einarbeitung in die technische Dokumentation.
Zu den gebräuchlichsten Möglichkeiten zur Bestimmung der Polarität von Leuchtdioden gehören die ersten drei Methoden, die unter Einhaltung der Standardtechnik durchgeführt werden müssen.
Verwendung von Testgeräten
Um die LED-Polarität möglichst genau zu bestimmen, werden die Sonden direkt an die Diode angeschlossen und anschließend die Messwerte des Testers überwacht. Wenn auf der Skala ein „unendlicher“ Widerstand angezeigt wird, tauschen die Sondendrähte ihre Plätze.
Wenn der Tester beim Messen des Widerstands der zu testenden Leuchtdioden Anzeichen für den Endwert anzeigt, können Sie sicher sein, dass das Gerät entsprechend der Art der Polarität angeschlossen ist und die Angaben zum Standort des „ „Plus“ und „Minus“ sind korrekt.
LEDs mit einem Multimeter prüfen
Visuelle Polaritätserkennung
Trotz der vielfältigen Bauformen, die es derzeit gibt, werden am häufigsten Leuchtdioden verwendet, die in einem zylindrischen Gehäuse mit einem Durchmesser von 3,5 mm untergebracht sind.
Die leistungsstärksten superhellen Dioden haben planare, flache Anschlüsse mit der Kennzeichnung „+“ und „-“.
Geräte in einem zylindrischen Gehäuse verfügen im Inneren über ein Elektrodenpaar mit unterschiedlicher Fläche. Es ist der Kathodenteil von Leuchtdioden, der sich durch eine größere Elektrodenfläche und das Vorhandensein einer charakteristischen Abschrägung am „Rock“ auszeichnet.
Oberflächenmontierte LEDs verfügen über eine spezielle Abschrägung oder einen „Schlüssel“, der die Kathode oder die negative Polarität anzeigt.
Anschließen an eine Stromquelle
Die Stromübertragung von Elementen mit konstanter Spannung ist eine der naheliegendsten Möglichkeiten zur Bestimmung der Diodenpolarität und erfordert den Einsatz einer speziellen Einheit mit progressiver Spannungsregelung oder einer herkömmlichen Einheit Batterie. Nach dem Anschließen steigt die Spannung allmählich an, was die LED zum Leuchten bringt und anzeigt, dass die richtige Polarität ermittelt wurde.
Dioden an die Stromversorgung anschließen
Um die Funktionsfähigkeit der Leuchtdiode zu überprüfen, ist es zwingend erforderlich, einen strombegrenzenden Widerstand mit einem Widerstandswert von 680 Ohm anzuschließen.
Montageschritte
Bei Selbstmontage und anschließender Prüfung von Leuchtdioden im Betriebsmodus empfiehlt sich folgende Reihenfolge:
- entscheiden über technische Eigenschaften spiegelt sich in der Begleitdokumentation wider;
- Erstellen Sie einen Anschlussplan unter Berücksichtigung des Spannungsniveaus;
- Berechnen Sie den Stromverbrauch des Stromkreises.
- Wählen Sie einen Treiber oder ein Netzteil mit optimaler Leistung.
- Berechnen Sie den Widerstand bei einer stabilisierten Spannung.
- Bestimmen Sie die Polarität der LED-Quelle.
- Lötdrähte an LED-Ausgänge;
- Schließen Sie die Stromquelle an.
- Befestigen Sie die Diode am Kühler.
Beim Testen von Leuchtdioden wird die zusammengebaute Struktur an ein Stromnetz angeschlossen und der verbrauchte Strom gemessen.
Der Stern wird mit Wärmeleitpaste auf dem Kühler montiert und die Drähte sollten mit einem recht starken Lötkolben verlötet werden, was auf die natürliche Wärmeaufnahme von Aluminium aus der Kontaktfläche und dem Lot zurückzuführen ist.
Netzteile
Zum Anschluss der LED werden spezielle Netzteile verwendet, die nach festgelegten Anforderungen und Standards entwickelt wurden. Während des Designprozesses müssen Sie den Leistungsfaktor, die Energieeffizienz und den Welligkeitsgrad bestimmen.
Das Hauptmerkmal moderner Netzteile ist das Vorhandensein eines eingebauten Leistungsfaktorkorrektors, und Geräte für die Innenbeleuchtung zeichnen sich durch erhöhte Anforderungen an die Stromwelligkeit aus.
LED-Anschlusspläne
Wenn die Stromquelle in Form von Leuchtdioden für die Außenbeleuchtung verwendet werden soll, sollte die Schutzart eines solchen Geräts über einen weiten Temperaturbereich IP-67 betragen.
Quellen LED-Stromversorgung Unter Stromstabilisierungsbedingungen sind über einen weiten Bereich konstante Ausgangsstromwerte gewährleistet. Wenn die Quelle für eine LED-Lampe über eine Spannungsstabilisierung verfügt, wird unter aktuellen Belastungsbedingungen eine konstante Ausgangsspannung erzeugt, jedoch nicht mehr als die maximal zulässigen Werte. Einige moderne Geräte verfügen über eine kombinierte Stabilisierung.
So schließen Sie eine LED an
Um die Funktionsfähigkeit von Leuchtdioden sicherzustellen, ist neben dem Vorhandensein einer Stromquelle auch die strikte Einhaltung des Anschlussplans erforderlich.
K 1,5 V
Die Betriebsspannung von Leuchtdioden liegt in der Regel über 1,5 V, daher benötigen ultrahelle LEDs eine Stromquelle von mindestens 3,2–3,4 V. Beim Anschluss kommt ein Spannungswandler in Form eines Sperrgenerators zum Einsatz ein Widerstand, ein Transistor und ein Transformator.
Wir versorgen die LED mit 1,5 Watt
Die Verwendung einer vereinfachten Schaltung ohne Stabilisator ermöglicht den kontinuierlichen Betrieb von Leuchtdioden, bis die Spannung in der Batterie auf 0,8 V abfällt.
K 5V
Um eine LED an eine Batterie mit einem Nennstrom von 5 V anzuschließen, muss ein Widerstand mit einem Widerstandswert im Bereich von 100–200 Ohm angeschlossen werden.
Parallelschaltung von LEDs
Wenn zum Einbau eines Diodenpaares ein 5-Volt-Anschluss erforderlich ist, dann Stromkreis auf eine konsistente Art und Weise ein Begrenzungswiderstand mit einem Widerstandswert von nicht mehr als 100 Ohm wird eingeschaltet.
K 9 V
Der Krona-Akku hat eine relativ geringe Kapazität, daher wird diese Stromquelle nur sehr selten zum Anschluss ausreichend leistungsstarker LEDs verwendet. Entsprechend dem maximalen Strom, der 30–40 mA nicht überschreitet, werden meist drei Leuchtdioden mit einem Betriebsstrom von 20 mA in Reihe geschaltet.
K 12 V
Der Standardalgorithmus zum Anschluss von Dioden an eine 12-V-Batterie umfasst die Bestimmung des Gerätetyps, die Ermittlung des Nennstroms, der Nennspannung und des Stromverbrauchs sowie den Anschluss an die Klemmen mit obligatorischer Polarität. In diesem Fall wird der Widerstand an einem beliebigen Teil des Stromkreises platziert.
Die Kontakte im Anschlussbereich der Leuchtdioden sind sicher abgedichtet und nach einer routinemäßigen Funktionsprüfung mit Spezialband isoliert.
K 220 V
Bei der Verwendung ist der Strom, der durch die Leuchtdiode fließt, zwangsläufig begrenzt, was eine Überhitzung und einen Ausfall des Leuchtgeräts verhindert. Es ist auch notwendig, den Rückwärtsgang zu reduzieren LED-Spannung um einen Ausfall zu verhindern.
Anschlussplan für LEDs bis 220 Volt
Die Begrenzung des Strompegels unter Wechselspannungsbedingungen erfolgt durch Widerstände, Kondensatoren oder Induktivitäten. Um die Diode mit einer konstanten Spannung zu versorgen, sind lediglich Widerstände erforderlich.
Betreiben Sie LEDs mit 220 V mit Ihren eigenen Händen
Der Treiber für 220-V-Diodenlichtquellen ist ein wesentlicher Bestandteil beim Zusammenbau eines sicheren und langlebigen Geräts, und es ist durchaus möglich, ein solches Gerät selbst herzustellen. Damit Leuchtdioden in einem herkömmlichen Netzwerk betrieben werden können, ist es notwendig, die Spannungsamplitude zu reduzieren, den Strom zu reduzieren und auch die Wechselspannung in konstante Werte umzuwandeln. Zu diesem Zweck wird ein Teiler mit Widerstand oder kapazitiver Last sowie Stabilisatoren verwendet.
Verbindung LED-Leiste bis 220 V
Ein zuverlässiger selbstgebauter Treiber für 220-V-Diodenlichtquellen kann eine Grundvoraussetzung sein Pulsblockade Netzteil ohne galvanische Trennung. Der wichtigste Vorteil dieses Schemas ist seine einfache Ausführung, ergänzt durch die Zuverlässigkeit des Betriebs.
Bei der Selbstmontage ist jedoch äußerste Vorsicht geboten, da sich diese Schaltung durch das völlige Fehlen von Einschränkungen des Ausgangsstroms auszeichnet.
Natürlich verbrauchen die LEDs standardmäßig 1,5 A, aber der Kontakt der Hände mit blanken Drähten führt zu einem Anstieg auf 10 A oder mehr, was sehr auffällig ist.
Die Standardschaltung des einfachsten 220-V-LED-Treibers basiert auf drei Hauptstufen, dargestellt durch:
- Spannungsteiler an Widerstandsanzeigen;
- Diodenbrücke;
- Spannungsstabilisierung.
Um Spannungswelligkeiten zu glätten, müssen Sie parallel zum Stromkreis einen Elektrolytkondensator schalten, dessen Kapazität entsprechend der Lastleistung individuell gewählt wird.
Der Stabilisator könnte in diesem Fall durchaus das öffentlich erhältliche Element L-7812 sein. Es ist zu beachten, dass sich der auf diese Weise aufgebaute Stromkreis aus 220-Volt-Diodenlichtquellen durch eine stabile Leistung auszeichnet, jedoch vor dem Einschalten elektrisches Netzwerk Achten Sie darauf, freiliegende Drähte und Lötstellen sorgfältig zu isolieren.
Treiberchip für LED-Skala LM3914.
Basierend auf dieser Mikroschaltung können Sie entwerfen LED-Anzeigen mit linearer Skala. Der LM3914-Chip basiert auf 10 Komparatoren.
Eingangssignal über Operationsverstärker wird den inversen Eingängen der LM3914-Komparatoren zugeführt, und ihre direkten Eingänge sind mit einem Widerstandsspannungsteiler verbunden. An zehn Ausgänge der Komparatoren sind LEDs angeschlossen.
Die Mikroschaltung verfügt über die Wahl zwischen Anzeigemodus, Spalten- oder Punktmodus, d. h. wenn sich der Signalpegel ändert und sich entlang des Lineals bewegt, leuchtet nur eine LED auf.
LM3914N-Pins:
10…18 – Ausgänge.
2 - Minusleistung.
3 - plus Spannungsversorgung von 3...18 Volt.
4 - An diesen Pin wird Spannung angelegt, deren Wert den unteren Anzeigepegel bestimmt. Akzeptables Niveau von 0 bis Upit.
5 - diesem Pin wird ein Eingangssignal zugeführt.
6 - An diesen Pin wird Spannung angelegt, deren Wert den oberen Anzeigepegel bestimmt. Akzeptables Niveau von 0 bis Upit.
7, 8 - Anschlüsse zur Regulierung des durch die LEDs fließenden Stroms.
9 - Pin ist für den Anzeigebetriebsmodus („Punkt“ oder „Spalte“) verantwortlich
Die LED-Schaltschwelle wird von der Mikroschaltung anhand der Formel automatisch berechnet UV. – Un.)/10
Betrieb des Indikators auf dem LM3914N-Chip
Während auf dem Bein Uin. Ist das Signal kleiner als die Spannung am Un-Pin, leuchten die LEDs nicht. Sobald das Eingangssignal gleich Un ist. – LED HL1 leuchtet. Bei einem anschließenden Anstieg des Signals schaltet sich im „Punkt“-Modus HL1 aus und HL2 leuchtet gleichzeitig auf. Wenn der LM3914 im „Spalten“-Modus arbeitet, erlischt HL1 beim Einschalten von HL2 nicht. Um einen der beiden Betriebsmodi auszuwählen, gehen Sie wie folgt vor:
- „Punkt“-Modus – verbinden Sie Pin 9 mit dem Minuspol der Stromversorgung oder lassen Sie ihn nicht angeschlossen.
- Säulenmodus - Verbinden Sie Pin 9 mit der positiven Stromversorgung der Mikroschaltung.
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● Projekt 4: LED-Skala 10 Segmente. Drehen Sie das Potentiometer, um die Anzahl der leuchtenden LEDs zu ändern
In diesem Experiment werden wir uns die Funktionsweise von Analoggeräten ansehen Arduino-Eingänge, die Funktionsweise des Potentiometers als analoger Sensor und wir demonstrieren die Messwerte des analogen Sensors anhand einer LED-Skala.
Erforderliche Komponenten:
In früheren Experimenten haben wir uns mit der Arbeit mit digitalen Arduino-Pins befasst. Sie haben nur zwei mögliche Zustände: ein oder aus, HIGH oder LOW, 1 oder 0. Um jedoch Informationen über die Welt um uns herum zu erhalten, ist es notwendig, mit analogen Daten zu arbeiten , die in einem gegebenen Bereich unendlich viele mögliche Werte hat. Analog zu empfangen Arduino-Daten verfügt über analoge Eingänge mit 10-Bit Analog-Digital-Wandler für analoge Wandlungen. Die Genauigkeit des ADC wird durch die Auflösung bestimmt. 10-Bit bedeutet, dass der ADC teilen kann Analogsignal für 210 verschiedene Werte. Daher kann der Arduino 210 = 1024 Analogwerte von 0 bis 1023 zuweisen. Die Referenzspannung bestimmt maximale Spannung, sein Wert entspricht dem Wert von 1023 ADC. Am 0-V-Pin gibt der ADC 0 zurück, die Referenzspannung gibt 1023 zurück. Obwohl die Referenzspannung geändert werden kann, werden wir eine 5-V-Referenzspannung verwenden.
Schauen wir uns an, wie man ein Potentiometer als analogen Sensor verwendet. Abbildung 4.1 zeigt, wie Sie Ihr Gerät richtig anschließen
Reis. 4.1. Anschlussplan für ein Potentiometer als Analogsensor
Potentiometer für Arduino als analoger Sensor. Einen der äußeren Pins verbinden wir mit Masse, den anderen äußeren Pin mit +5 V. Den mittleren Pin des Potentiometers verbinden wir mit dem Analogeingang A0 des Arduino-Boards. Zum Lesen von Daten analoger Anschluss Arduino hat eine Funktion namens analogRead().
Laden weiter Arduino-Board Skizzieren Sie aus Listing 4.1, wie man Werte von einem analogen Port liest und sie an den Arduino-Monitor für die serielle Schnittstelle ausgibt.
Const int POT=0 ; int valpot = 0 ; void setup()( Serial.begin(9600 ); ) Leere Schleife()( valpot = analogRead(POT); Serial.println(valpot); // Werte an die serielle Schnittstelle ausgeben Verzögerung (500); // Verzögerung 0,5 Sek
}
Anschlussreihenfolge:
2. Laden Sie die Skizze aus Listing 4.1 auf das Arduino-Board.
3. Starten Sie den Monitor für die serielle Schnittstelle in der Arduino IDE.
4. Drehen Sie den Potentiometerknopf und beobachten Sie die Ausgabe der Analogwerte des Potentiometers an den Monitor der seriellen Schnittstelle (siehe Abb. 4.2).
Reis. 4.2. Ausgabe analoger Potentiometerwerte an einen seriellen Monitor
Lassen Sie uns nun die analogen Potentiometerdaten mithilfe einer 10-stelligen linearen LED-Skala visualisieren. Die Waage besteht aus 10 unabhängigen LEDs mit Kathoden auf der Beschriftungsseite des Gehäuses. Um die Waage mit Arduino zu verbinden, verwenden wir 10 digitale Pins D3-D12. Der Anschlussplan ist in Abb. dargestellt. 4.3. Jede der Skalen-LEDs ist mit dem Anoden-Pin mit dem Arduino-Digital-Pin und der Kathode über einen in Reihe geschalteten 220-Ohm-Begrenzungswiderstand mit Masse verbunden. Wir skalieren die analogen Potentiometerdaten (0-1023) mit der Funktion map() in Skalendaten (0-10) und lassen die entsprechende Anzahl von LEDs leuchten. Die Skizze ist in Listing 4.2 dargestellt.
const int POT=0 ; // Analogeingang A0 zum Anschluss eines Potentiometers int valpot = 0 ; // Variable zum Speichern des Potentiometerwerts // Liste der Kontakte zum Anschluss der LED-Waage const int pinsled=(3 ,4 ,5 ,6 ,7 ,8 ,9 ,10 ,11 ,12 ); int counts = 0 ; // Variable zum Speichern des Skalenwerts void setup()( für (int i=0 ;i<10 ;i++) { // Waagenverbindungspins als Ausgänge konfigurieren pinMode(pinsled[i],OUTPUT); digitalWrite(pinsled[i],LOW); ( ) Leere Schleife()( valpot = analogRead(POT); // Potentiometerdaten lesen // den Wert auf den Bereich 0-10 skalieren counted=map(valpot,0,1023,0,10); // Die Anzahl der Balken auf der Skala wird gezählt für (int i=0 ;i<10 ;i++) { if (iAnschlussreihenfolge:
1. Schließen Sie das Potentiometer gemäß dem Diagramm in Abb. an. 4.1.
2. Wir verbinden die Leitungen der LED-Skala mit den Anodenkontakten über Begrenzungswiderstände mit einem Nennwert von 220 Ohm an die Arduino D3-D12-Pins und die Kathodenkontakte mit Masse (siehe Abb. 4.3).
3. Laden Sie die Skizze aus Listing 4.2 auf das Arduino-Board.
4. Drehen Sie den Potentiometerknopf und beobachten Sie auf der LED-Skala die Höhe des Potentiometerwerts vom Maximalwert.
LED-Waagen werden häufig zur Spannungsüberwachung eingesetzt.
Betrachten wir verschiedene Möglichkeiten zum Aufbau solcher Schemata.
Passive Waagen werden von einer Signalquelle gespeist und verfügen über die einfachste Schaltung.
Das könnte ein Autovoltmeter sein. Dann sollte VD8 für 12 Volt gewählt werden, da es die Beleuchtungsspannung der ersten LED auf der Skala festlegt. Die folgenden LEDs VD2 - VD4 sind über Diodenverbindungen VD5-VD7 verbunden. Der Spannungsabfall an jeder Diode beträgt durchschnittlich 0,7 Volt. Wenn die Spannung ansteigt, leuchten die LEDs nacheinander auf.
Wenn Sie zwei oder drei Dioden in jeden Arm einbauen, wird die Spannungsskala entsprechend oft gedehnt.
Nach diesem Schema wird eine Batterieanzeige von 3V bis 24V aufgebaut
Eine andere Möglichkeit, eine Diodenreihe aufzubauen.
Bei dieser Schaltung leuchten die LEDs paarweise, der Schaltschritt beträgt 2,5 Volt (je nach LED-Typ).
Alle oben genannten Schaltungen haben einen Nachteil – eine sehr gleichmäßige Beleuchtung der LEDs bei steigender Spannung. Für ein schärferes Schalten werden solchen Schaltkreisen in jedem Zweig Transistoren hinzugefügt.
Schauen wir uns nun die aktiven Skalen an.
Für diesen Zweck gibt es spezielle Mikroschaltungen, wir werden jedoch günstigere Elemente in Betracht ziehen, die die meisten Menschen zur Hand haben. Unten finden Sie ein Diagramm logischer Repeater. Hier eignen sich die Logikchips 74ls244, 74ls245 für 8 Kanäle. Vergessen Sie nicht, den Mikroschaltkreis selbst mit +5 Volt zu versorgen (im Diagramm nicht angegeben).
Ansprechschwelle des ersten Elements DD1
gleich dem logischen Niveau für eine bestimmte Reihe von Chips.
Wenn wir in einer solchen Schaltung Wechselrichter wie K155LN1, K155LN2, 7405, 7406 verwenden. Die Verbindung wird wie folgt sein:
Der Vorteil besteht darin, dass in einer solchen Schaltung der Ausgang mit einem offenen Kollektor arbeitet, was die Verwendung von ULN2003 und dergleichen in der Montageschaltung ermöglicht.
Und schließlich ist dies die Implementierung eines laufenden Punktes auf logischen Elementen 4i-not.
Die Logik funktioniert so, dass jedes Element beim Einschalten den Betrieb aller Elemente mit der niedrigsten Nummer verhindert. In dieser Schaltung werden K155LA6-Mikroschaltungen verwendet. Die letzten beiden Elemente DD3 und DD4 können, wie aus dem Diagramm ersichtlich ist, zwei Eingänge haben, zum Beispiel: K155LA3, K155LA8.
Für Batteriegeräte empfiehlt es sich, stromsparende Analoga der Mikroschaltungsserien 176 und 561 zu verwenden.
Aufgrund ihrer Eigenschaften wie: geringer Stromverbrauch, geringe Abmessungen und Einfachheit der für den Betrieb notwendigen Hilfsstromkreise haben LEDs (gemeint sind LEDs im sichtbaren Wellenlängenbereich) eine große Verbreitung in elektronischen Geräten für die unterschiedlichsten Zwecke. Sie werden hauptsächlich als universelle Betriebszustandsanzeigegeräte oder Notfallanzeigegeräte eingesetzt. Seltener (meist nur in der Amateurfunkpraxis) sind LED-Lichteffektgeräte und LED-Informationstafeln (Anzeigetafeln).
Für die normale Funktion einer LED reicht es aus, sicherzustellen, dass der in Durchlassrichtung durch sie fließende Strom den für das verwendete Gerät maximal zulässigen Wert nicht überschreitet. Wenn dieser Strom nicht zu niedrig ist, leuchtet die LED. Um den Zustand der LED zu steuern, ist eine Regelung (Schaltung) im Stromflusskreis erforderlich. Dies kann über herkömmliche serielle oder parallele Schaltkreise (Transistoren, Dioden usw.) erfolgen. Beispiele für solche Schemata sind in Abb. dargestellt. 3,7-1, 3,7-2.
Reis. 3,7-1. Möglichkeiten, den Zustand einer LED mithilfe von Transistorschaltern zu steuern
Reis. 3.7-2. Methoden zur Steuerung des Zustands einer LED über TTL-Digitalchips
Ein Beispiel für den Einsatz von LEDs in Signalschaltungen sind die folgenden zwei einfachen Schaltungen von Netzspannungsanzeigen (Abb. 3.7-3, 3.7-4).
Schema in Abb. 3.7-3 soll das Vorhandensein von Wechselspannung in einem Haushaltsnetz anzeigen. Früher wurden in solchen Geräten meist kleine Neonröhren verwendet. Aber LEDs sind in dieser Hinsicht viel praktischer und technologisch fortschrittlicher. In dieser Schaltung fließt Strom nur während einer Halbwelle der Eingangswechselspannung durch die LED (während der zweiten Halbwelle wird die LED durch eine in Vorwärtsrichtung arbeitende Zenerdiode überbrückt). Dies erweist sich als ausreichend, damit das menschliche Auge das Licht der LED normalerweise als kontinuierliche Strahlung wahrnimmt. Die Stabilisierungsspannung der Zenerdiode wird etwas größer gewählt als der Durchlassspannungsabfall an der verwendeten LED. Die Kapazität des Kondensators \(C1\) hängt vom erforderlichen Durchlassstrom durch die LED ab.
Reis. 3,7-3. Netzspannungsanzeige
Drei LEDs enthalten eine Vorrichtung, die über Abweichungen der Netzspannung vom Nennwert informiert (Abb. 3.7-4). Auch hier leuchten die LEDs nur während einer Halbwelle der Eingangsspannung. Das Schalten der LEDs erfolgt über mit ihnen in Reihe geschaltete Dinistoren. Die LED \(HL1\) leuchtet immer, wenn Netzspannung anliegt, zwei Schwellwertgeräte an Dinistoren und Spannungsteiler an Widerständen sorgen dafür, dass die beiden anderen LEDs erst aufleuchten, wenn die Eingangsspannung die eingestellte Betriebsschwelle erreicht. Wenn sie so eingestellt sind, dass bei normaler Spannung im Netzwerk die LEDs \(HL1\), \(HL2\) leuchten, leuchtet bei erhöhter Spannung auch die LED \(HL3\) und wenn die Spannung im Netzwerk verringert die LED \( HL2\). Der Eingangsspannungsbegrenzer bei \(VD1\), \(VD2\) verhindert einen Geräteausfall, wenn die normale Spannung im Netzwerk deutlich überschritten wird.
Reis. 3,7-4. Anzeige des Netzspannungspegels
Schema in Abb. 3.7-5 soll eine durchgebrannte Sicherung signalisieren. Wenn die Sicherung \(FU1\) intakt ist, ist der Spannungsabfall an ihr sehr gering und die LED leuchtet nicht. Wenn die Sicherung durchbrennt, wird die Versorgungsspannung über einen kleinen Lastwiderstand an den Anzeigekreis angelegt und die LED leuchtet auf. Der Widerstand \(R1\) wird unter der Bedingung ausgewählt, dass der erforderliche Strom durch die LED fließt. Möglicherweise sind nicht alle Arten von Lasten für dieses Schema geeignet.
Reis. 3,7-5. LED-Sicherungsanzeige
Das Überlastanzeigegerät des Spannungsstabilisators ist in Abb. dargestellt. 3,7-6. Im normalen Betriebsmodus des Stabilisators wird die Spannung an der Basis des Transistors \(VT1\) durch die Zenerdiode \(VD1\) stabilisiert und beträgt etwa 1 V mehr als am Emitter, sodass der Transistor geschlossen ist und die Signal-LED \(HL1\) leuchtet. Wenn der Stabilisator überlastet ist, sinkt die Ausgangsspannung, die Zenerdiode verlässt den Stabilisierungsmodus und die Spannung an der Basis \(VT1\) sinkt. Daher öffnet der Transistor. Da die Durchlassspannung an der eingeschalteten LED \(HL1\) größer ist als an \(HL2\) und dem Transistor, erlischt in dem Moment, in dem der Transistor öffnet, die LED \(HL1\) und \(HL2\ ) anmachen. Die Durchlassspannung an der grünen LED \(HL1\) ist etwa 0,5 V größer als an der roten LED \(HL2\), daher sollte die maximale Kollektor-Emitter-Sättigungsspannung des Transistors \(VT1\) weniger als 0,5 V betragen . Der Widerstand R1 begrenzt den Strom durch die LEDs und der Widerstand \(R2\) bestimmt den Strom durch die Zenerdiode \(VD1\).
Reis. 3,7-6. Statusanzeige des Stabilisators
Dargestellt ist der Schaltkreis einer einfachen Sonde, mit der Sie die Art (Gleich- oder Wechselspannung) und Polarität der Spannung im Bereich von 3...30 V für Gleichspannung und 2,1...21 V für den Effektivwert der Wechselspannung bestimmen können in Abb. 3,7-7. Die Sonde basiert auf einem Stromstabilisator, der auf zwei Feldeffekttransistoren basiert, die auf Back-to-Back-LEDs geladen sind. Wenn an der Klemme \(XS1\) ein positives Potenzial und an der Klemme \(XS2\) ein negatives Potenzial angelegt wird, leuchtet die LED HL2, wenn umgekehrt, leuchtet die LED \(HL1\). Bei AC-Eingangsspannung leuchten beide LEDs. Wenn keine der LEDs leuchtet, liegt die Eingangsspannung unter 2 V. Der vom Gerät aufgenommene Strom beträgt maximal 6 mA.
Reis. 3,7-7. Eine einfache Sonde zur Anzeige der Art und Polarität der Spannung
In Abb. 3.7-8 zeigt ein Diagramm einer weiteren einfachen Sonde mit LED-Anzeige. Es dient zur Überprüfung des Logikpegels in digitalen Schaltkreisen, die auf TTL-Chips aufgebaut sind. Im Ausgangszustand, wenn nichts mit dem \(XS1\)-Anschluss verbunden ist, leuchtet die \(HL1\)-LED schwach. Sein Modus wird durch Einstellen der entsprechenden Vorspannung an der Basis des Transistors \(VT1\) eingestellt. Wenn am Eingang eine niedrige Spannung anliegt, schließt der Transistor und die LED erlischt. Liegt am Eingang ein hoher Spannungspegel an, öffnet der Transistor, die Helligkeit der LED wird maximal (der Strom wird durch den Widerstand \(R3\) begrenzt). Bei der Überprüfung von Impulssignalen erhöht sich die Helligkeit von HL1, wenn in der Signalfolge eine hohe Spannung vorherrscht, und nimmt ab, wenn eine niedrige Spannung vorherrscht. Die Stromversorgung der Sonde kann entweder über die Stromversorgung des zu prüfenden Geräts oder über eine separate Stromquelle erfolgen.
Reis. 3,7-8. TTL-Logikpegelanzeige-Tastkopf
Eine fortschrittlichere Sonde (Abb. 3.7-9) enthält zwei LEDs und ermöglicht nicht nur die Auswertung logischer Pegel, sondern auch die Prüfung des Vorhandenseins von Impulsen, die Auswertung ihres Arbeitszyklus und die Bestimmung des Zwischenzustands zwischen hohen und niedrigen Spannungspegeln. Die Sonde besteht aus einem Verstärker an einem Transistor \(VT1\), der seinen Eingangswiderstand erhöht, und zwei Schaltern an den Transistoren \(VT2\), \(VT3\). Die erste Taste steuert die LED \(HL1\), die grün leuchtet, die zweite - die LED \(HL2\), die rot leuchtet. Bei einer Eingangsspannung von 0,4...2,4 V (Zwischenzustand) ist der Transistor \(VT2\) geöffnet, die LED \(HL1\) ist ausgeschaltet. Gleichzeitig wird auch der Transistor \(VT3\) geschlossen, da der Spannungsabfall am Widerstand \(R3\) nicht ausreicht, um die Diode \(VD1\) vollständig zu öffnen und die erforderliche Vorspannung an der Basis von zu erzeugen der Transistor. Daher leuchtet auch \(HL2\) nicht. Wenn die Eingangsspannung unter 0,4 V sinkt, schließt der Transistor \(VT2\), die LED \(HL1\) leuchtet auf und zeigt damit das Vorhandensein einer logischen Null an. Wenn die Eingangsspannung mehr als 2,4 V beträgt, öffnet der Transistor \(VT3\), die LED \(HL2\) leuchtet und zeigt das Vorhandensein einer logischen Eins an. Wenn eine Impulsspannung an den Sondeneingang angelegt wird, kann das Tastverhältnis der Impulse anhand der Helligkeit einer bestimmten LED abgeschätzt werden.
Reis. 3,7-9. Eine verbesserte Version der TTL-Logikpegelanzeigesonde
Eine andere Version der Sonde ist in Abb. dargestellt. 3,7-10. Wenn die Klemme \(XS1\) nirgendwo angeschlossen ist, sind alle Transistoren geschlossen, die LEDs \(HL1\) und \(HL2\) funktionieren nicht. Der Emitter des Transistors \(VT2\) vom Teiler \(R2-R4\) erhält eine Spannung von etwa 1,8 V, die Basis \(VT1\) - etwa 1,2 V. Wenn eine Spannung über 2,5 V anliegt Wenn am Eingang der Sonde die Basis-Emitter-Vorspannung des Transistors \(VT2\) 0,7 V überschreitet, öffnet er und öffnet den Transistor \(VT3\) mit seinem Kollektorstrom. Die LED \(HL1\) leuchtet auf und zeigt den Status der logischen Eins an. Der Kollektorstrom \(VT2\), der ungefähr seinem Emitterstrom entspricht, wird durch die Widerstände \(R3\) und \(R4\) begrenzt. Wenn die Eingangsspannung 4,6 V überschreitet (was bei der Überprüfung der Ausgänge von Open-Collector-Schaltungen möglich ist), geht der Transistor \(VT2\) in den Sättigungsmodus über, und wenn der Basisstrom \(VT2\) nicht durch den Widerstand \ begrenzt wird (R1\), der Transistor \(VT3\) schließt und die LED \(HL1\) erlischt. Wenn die Eingangsspannung unter 0,5 V sinkt, öffnet der Transistor \(VT1\), sein Kollektorstrom öffnet den Transistor \(VT4\), schaltet \(HL2\) ein und zeigt den Zustand der logischen Null an. Mit dem Widerstand \(R6\) wird die Helligkeit der LEDs eingestellt. Durch Auswahl der Widerstände \(R2\) und \(R4\) können Sie die notwendigen Schwellenwerte zum Einschalten der LEDs einstellen.
Reis. 3,7-10. Logische Füllstandsanzeigesonde mit vier Transistoren
Um die Feinabstimmung anzuzeigen, verwenden Funkempfänger häufig einfache Geräte, die eine und manchmal mehrere LEDs unterschiedlicher Farbe enthalten.
Ein Diagramm einer wirtschaftlichen LED-Tuning-Anzeige für einen batteriebetriebenen Empfänger ist in Abb. dargestellt. 3,7-11. Der Stromverbrauch des Geräts überschreitet bei fehlendem Signal 0,6 mA nicht und beträgt bei Feinabstimmung 1 mA. Eine hohe Effizienz wird durch die Versorgung der LED mit gepulster Spannung erreicht (d. h. die LED leuchtet nicht kontinuierlich, sondern blinkt häufig, aber aufgrund der Trägheit des Sehens ist ein solches Flackern für das Auge nicht wahrnehmbar). Der Impulsgenerator basiert auf einem Unijunction-Transistor \(VT3\). Der Generator erzeugt Impulse mit einer Dauer von etwa 20 ms, gefolgt von einer Frequenz von 15 Hz. Diese Impulse steuern den Betrieb des Schalters am Transistor \(DA1.2\) (einem der Transistoren der Mikrobaugruppe \(DA1\)). Liegt jedoch kein Signal an, schaltet sich die LED nicht ein, da in diesem Fall der Widerstand des Emitter-Kollektor-Abschnitts des Transistors \(VT2\) hoch ist. Bei Feinabstimmung öffnen sich der Transistor \(VT1\) und dann \(DA1.1\) und \(VT2\) so weit, dass in den Momenten, in denen der Transistor \(DA1.2\) geöffnet ist, die LED leuchtet leuchtet \( HL1\). Um den Stromverbrauch zu reduzieren, ist der Emitterkreis des Transistors \(DA1.1\) mit dem Kollektor des Transistors \(DA1.2\) verbunden, wodurch die letzten beiden Stufen (\(DA1.2\), \(VT2\)) arbeiten auch im Tastenmodus. Bei Bedarf kann durch Wahl eines Widerstandes \(R4\) ein schwaches Anfangsglühen der LED \(HL1\) erreicht werden. In diesem Fall dient es auch als Anzeige für das Einschalten des Empfängers.
Reis. 3,7-11. Sparsame LED-Einstellungsanzeige
Kostengünstige LED-Anzeigen können nicht nur in batteriebetriebenen Radios, sondern auch in einer Vielzahl anderer tragbarer Geräte erforderlich sein. In Abb. 3.7-12, 3.7-13, 3.7-14 zeigen mehrere Diagramme solcher Indikatoren. Sie alle arbeiten nach dem bereits beschriebenen Impulsprinzip und sind grundsätzlich kostengünstige Impulsgeber, die auf eine LED geladen werden. Die Erzeugungsfrequenz in solchen Schaltungen wird recht niedrig gewählt, und zwar an der Grenze der visuellen Wahrnehmung, wenn das Blinken der LED beginnt, vom menschlichen Auge deutlich wahrgenommen zu werden.
Reis. 3,7-12. Wirtschaftliche LED-Anzeige auf Basis eines Unijunction-Transistors
Reis. 3,7-13. Wirtschaftliche LED-Anzeige basierend auf Unijunction- und Bipolartransistoren
Reis. 3,7-14. Wirtschaftliche LED-Anzeige auf Basis von zwei Bipolartransistoren
Bei VHF-FM-Empfängern können drei LEDs zur Anzeige der Abstimmung verwendet werden. Zur Steuerung eines solchen Indikators wird ein Signal vom Ausgang des FM-Detektors verwendet, dessen konstante Komponente bei einer leichten Abweichung von der Senderfrequenz in eine Richtung positiv und bei einer geringfügigen Abweichung in die andere Richtung negativ ist. In Abb. Abbildung 3.7-15 zeigt das Diagramm eines einfachen Einstellindikators, der nach dem beschriebenen Prinzip funktioniert. Liegt die Spannung am Anzeigeeingang nahe bei Null, sind alle Transistoren geschlossen und die LEDs \(HL1\) und \(HL2\) leuchten nicht, und durch \(HL3\) fließt ein Strom, der durch die Versorgung bestimmt wird Spannung und dem Widerstandswert der Widerstände \(R4\) und \(R5\). Bei den im Diagramm angegebenen Nennwerten beträgt er etwa 20 mA. Sobald am Anzeigeeingang eine Spannung von mehr als 0,5 V auftritt, öffnet der Transistor \(VT1\) und die LED \(HL1\) leuchtet. Gleichzeitig öffnet sich der Transistor \(VT3\\), umgeht die LED \(HL3\) und erlischt. Wenn die Eingangsspannung negativ ist, der Absolutwert jedoch größer als 0,5 V ist, leuchtet die LED \(HL2\) auf und \(HL3\) erlischt.
Reis. 3,7-15. Abstimmanzeige für UKW-FM-Empfänger auf drei LEDs
Ein Diagramm einer anderen Version einer einfachen Feinabstimmungsanzeige für einen UKW-FM-Empfänger ist in Abb. dargestellt. 3,7-16.
Reis. 3,7-16. Abstimmanzeige für VHF-FM-Empfänger (Option 2)
In Tonbandgeräten, Niederfrequenzverstärkern, Equalizern usw. Es werden LED-Signalpegelanzeigen verwendet. Die Anzahl der von solchen Indikatoren angezeigten Stufen kann von eins oder zwei (d. h. Steuerung vom Typ „Signal vorhanden – kein Signal“) bis zu mehreren Dutzend variieren.
Das Diagramm einer zweistufigen Zweikanal-Signalpegelanzeige ist in Abb. dargestellt. 3,7-17. Jede der Zellen \(A1\), \(A2\) besteht aus zwei Transistoren unterschiedlicher Struktur. Liegt am Eingang kein Signal an, sind beide Transistoren der Zellen geschlossen, sodass die LEDs \(HL1\), \(HL2\) nicht leuchten. Das Gerät bleibt in diesem Zustand, bis die Amplitude der positiven Halbwelle des gesteuerten Signals die durch die konstante Spannung am Emitter des Transistors \(VT1\) in der Zelle \(A1\) um etwa 0,6 V überschreitet Teiler \(R2\), \ (R3\). Sobald dies geschieht, beginnt der Transistor \(VT1\) zu öffnen, es entsteht ein Strom im Kollektorkreis, und da es sich gleichzeitig um den Strom des Emitterübergangs des Transistors \(VT2\) handelt, Der Transistor \(VT2\) beginnt ebenfalls zu öffnen. Ein zunehmender Spannungsabfall am Widerstand \(R6\) und der LED \(HL1\) führt zu einem Anstieg des Basisstroms des Transistors \(VT1\) und dieser öffnet noch mehr. Dies hat zur Folge, dass sehr bald beide Transistoren vollständig geöffnet sind und die LED \(HL1\) aufleuchtet. Bei einer weiteren Erhöhung der Amplitude des Eingangssignals kommt es in der Zelle \(A2\) zu einem ähnlichen Vorgang, woraufhin die LED \(HL2\) aufleuchtet. Sinkt der Signalpegel unter die eingestellten Ansprechschwellen, kehren die Zellen in ihren ursprünglichen Zustand zurück, die LEDs erlöschen (zuerst \(HL2\), dann \(HL1\)). Die Hysterese überschreitet nicht 0,1 V. Bei den in der Schaltung angegebenen Widerstandswerten wird Zelle \(A1\) bei einer Eingangssignalamplitude von ca. 1,4 V angesteuert, Zelle \(A2\) - 2 V.
Reis. 3,7-17. Zweikanalige Signalpegelanzeige
Eine Mehrkanal-Pegelanzeige für logische Elemente ist in Abb. dargestellt. 3,7-18. Ein solcher Indikator kann beispielsweise in einem Niederfrequenzverstärker verwendet werden (indem eine Lichtskala aus mehreren Anzeige-LEDs organisiert wird). Der Eingangsspannungsbereich dieses Geräts kann zwischen 0,3 und 20 V variieren. Zur Steuerung jeder LED wird ein auf 2I-NOT-Elementen aufgebauter \(RS\)-Trigger verwendet. Die Ansprechschwellen dieser Trigger werden durch die Widerstände \(R2\), \(R4-R16\) eingestellt. An die „Reset“-Leitung sollte in regelmäßigen Abständen ein LED-Löschimpuls angelegt werden (es wäre sinnvoll, einen solchen Impuls mit einer Frequenz von 0,2...0,5 s zu liefern).
Reis. 3,7-18. Mehrkanalige Niederfrequenzsignalpegelanzeige auf \(RS\)-Triggern
Die oben genannten Schaltkreise der Füllstandsanzeigen gewährleisteten eine scharfe Reaktion jedes Anzeigekanals (d. h. die LED in ihnen leuchtet entweder mit einem bestimmten Helligkeitsmodus oder ist ausgeschaltet). Bei Waagenanzeigen (einer Reihe nacheinander ausgelöster LEDs) ist diese Betriebsart überhaupt nicht erforderlich. Daher können für diese Geräte einfachere Schaltungen verwendet werden, bei denen die LEDs nicht für jeden Kanal separat, sondern gemeinsam angesteuert werden. Das sequentielle Einschalten mehrerer LEDs bei steigendem Eingangssignalpegel wird durch sequentielles Einschalten von Spannungsteilern (an Widerständen oder anderen Elementen) erreicht. In solchen Schaltungen nimmt die Helligkeit der LEDs mit zunehmendem Eingangssignalpegel allmählich zu. In diesem Fall wird für jede LED ein eigener Strommodus eingestellt, sodass das Leuchten der angegebenen LED nur dann visuell beobachtet wird, wenn das Eingangssignal den entsprechenden Pegel erreicht (bei einem weiteren Anstieg des Eingangssignalpegels leuchtet die LED auf). immer heller, aber bis zu einer gewissen Grenze). Die einfachste Version eines nach dem beschriebenen Prinzip arbeitenden Anzeigegeräts ist in Abb. dargestellt. 3,7-19.
Reis. 3,7-19. Einfache NF-Signalpegelanzeige
Wenn es erforderlich ist, die Anzahl der Anzeigeebenen zu erhöhen und die Linearität der Anzeige zu erhöhen, muss der LED-Schaltkreis geringfügig geändert werden. Zum Beispiel ein Indikator gemäß dem Diagramm in Abb. 3,7-20. Es verfügt unter anderem über einen recht empfindlichen Eingangsverstärker, der sowohl den Betrieb mit einer Konstantspannungsquelle als auch mit einem Audiofrequenzsignal ermöglicht (in diesem Fall wird die Anzeige nur durch die positiven Halbwellen der Eingangswechselspannung gesteuert).
