Индикатор состояния бортового питания
Дата: 14.11.2010
Раздел: Электроника


Компактный измеритель напряжения

Приведена схема и плата линейной шкалы на специализированной микросхеме LM3914. Индикатор был сделан для моделистов, но может быть использован в любых других устройствах, где требуется измерение напряжения в виде линейной шкалы или движущейся точки.






Пролог

    Тема по бортовому индикатору, для сборки которого было бы достаточно паяльника и умения им пользоваться, поднималась на нашем Форуме несколько десятков раз. Вопрошающего каждый раз посылают куда-то, причем достаточно далеко. Данной статьей мы предпринимаем попытку значительно сократить это расстояние. Подобные индикаторы выпускают практически все производители модельной электроники. В нашем исполнении это изделие прошло через три реинкарнации и скоро отметит 10-летний юбилей. По сей день оно является для нас своего рода индульгенцией, ибо уберегло гораздо больше самолетов, чем погубили наши приемники. Ну а вам предоставляется возможность собрать вещь, действительно очень полезную в модельном хозяйстве.

Описание схемы

    Индикатор представляет собой лайт-версию серийного изделия, построенную на базе микросхемы LM3914(N-1) фирмы National Semicondutor, которая идеально подходит для решения поставленной задачи. При изготовлении индикатора не требуется наличия умения программировать, поскольку все задачи решаются «аппаратно», а его схема обладает прекрасной повторяемостью. Микросхема содержит все необходимые функциональные узлы: десятиуровневый компаратор напряжения, термостабильный регулируемый источник опорного напряжения, управляемый стабилизатор тока светодиодов, переключатель режима «точка-шкала».

    Следует дополнительно отметить, что других специализированных микросхем для наших (модельных) напряжений практически нет. С теорией проектирования устройств на микросхеме LM3914 вы можете ознакомиться в даташите на сайте упомянутой фирмы. Там вы найдете все формулы, необходимые для пересчета индикатора на любое напряжение в пределах 1,25..25 В. Мы же ограничимся двумя конкретными значениями напряжения, имеющими наибольшее применение в RC-практике – 4 и 5-баночные батареи NiСd и NiMh аккумуляторов – основного варианта бортового питания моделей.

Компактный измеритель напряжения линейный вольтметр

Рисунок 1. Схема индикатора и перечень деталей.

    Предлагаемая схема полностью соответствует типовой. Однако все подстроечные резисторы заменены рассчитанными прецизионными постоянными СМД-резисторами. Диапазон индикации для указанных номиналов составляет от 1,08 до 1,3 В на элемент.

Детали и замены

    Применительно к данной компоновке и разводке печатной платы какая-либо замена деталей крайне нежелательна. Однако, изменив печатную плату, можно перейти на обычные детали (резисторы и светодиоды). Если же дополнительно включить в узловые точки подстроечные резисторы, то можно заменить прецизионные резисторы обычными и получить дополнительную возможность изменять в разумных пределах настройки данного индикатора.

Рекомендации по сборке и настройке

    Для сборки и настройки нам потребуются: остро заточенный пинцет, паяльник (до 25 Вт) и цифровой мультиметр. Для монтажа SMD-компонентов могут понадобиться «очки часовщика» или линза с подсветкой.

    Исходный размер платы – 40х12 мм. Плата – двухсторонняя, желательно заводского изготовления. Также возможно изготовление «утюжно-лазерной» или просто рисованной платы. Это, во-первых, позволит расширить творческую составляющую. А во-вторых, несмотря на явную двухстороннюю сущность, плата содержит всего одно переходное отверстие (там потребуется проволочная перемычка). Переходы с одной стороны дорожек на другую на ножках микросхемы могут быть легко осуществлены аккуратной пропайкой каждой ножки с двух сторон платы без применения проволочных перемычек. Технология совмещения распечаток для изготовления двухсторонней платы в домашних условиях детально расписана в статье про приемник «Парк-5».

Компактный измеритель напряжения линейный вольтметр
Рисунок 2. Дорожки и контактные площадки (под принтер) - верх.

Компактный измеритель напряжения линейный вольтметр

Рисунок 3. Дорожки и контактные площадки (под принтер) - низ.

   Рисунки печатной платы  pcb_print.zip 42,98 kB

   Готовые платы должны выглядеть так:

Компактный измеритель напряжения линейный вольтметр

Рисунок 4. Готовые платы - верх.

Компактный измеритель напряжения линейный вольтметр

Рисунок 5. Готовые платы - низ. 

    Сборку следует производить в соответствии с приведенной монтажной схемой.

Компактный измеритель напряжения линейный вольтметр

Рисунок 6. Схема монтажа - верх.

Компактный измеритель напряжения линейный вольтметр

Рисунок 7. Схема монтажа - низ.

    Монтаж платы доступен радиолюбителю, имеющему минимальный опыт работы с SMD-компонентами. Собственно, сама сборка достаточно проста и займет не более часа. Жало паяльника затачивается на пирамидку (угол 30 градусов) для облегчения доступа к точкам пайки. Флюс желательно использовать неактивный сгущенный спирто-канифольный, который капельками наносится на контактные площадки. Припой - импортный трубчатый диаметром 0,5…1 мм с флюсом.

    Первой паяется сторона светодиодов. Обратите внимание, что светодиод AL1 развернут на 180 градусов по отношению к остальным девяти светодиодам. Во вторую очередь паяются SMD резисторы и конденсаторы с другой стороны платы. После пайки SMD-компонентов плату следует промыть  изопропиловым спиртом, а затем тщательно проверить качество монтажа и правильность сборки (номиналы резисторов и полярность конденсаторов), потому что после пайки микросхемы доступа к этим элементам уже не будет.

Компактный измеритель напряжения линейный вольтметр

Рисунок 8. SMD-монтаж - верх.

Компактный измеритель напряжения линейный вольтметр        

Рисунок 9. SMD-монтаж - низ.

    Все в порядке? Тогда впаиваем микросхему и к контактным площадкам подпаиваем провода – красный к плюсу, черный к минусу.

Компактный измеритель напряжения линейный вольтметр

Рисунок 10. Сборка платы - верх.

    На другом конце провода монтируется контактная фишка. Возможно, пластик на ней придется аккуратно подрезать, чтобы обеспечить "стыковку" индикатора с приемником (индикатор включается в свободное гнездо приемника, либо через Y-кабель). Настройки индикатор не требует. Сейчас (до затяжки в термоусадку) его можно подключить к приемнику для проверки. Еще лучше воспользоваться блоком питания с возможностью регулировки напряжения. В этом случае процесс проверки станет гораздо увлекательнее. Возможно, что после этого вам даже станет жалко ставить индикатор на самолет. На плату натягиваем прозрачную термоусадочную трубку и прогреваем горячим воздухом из фена. Термоусадка дополнительно зафиксирует провода в точках пайки.

Компактный измеритель напряжения линейный вольтметр

Рисунок 11. После затяжки - верх.     

Компактный измеритель напряжения линейный вольтметр

Рисунок 12. После затяжки - низ.    

   Теперь можно приступать к безжалостной эксплуатации изделия.

Эпилог.

    В данной статье теоретическая часть отсутствует напрочь. Тем не менее, мы очень рекомендуем прильнуть к первоисточнику в лице National Semicondutor. Это позволит вам собрать версию индикатора, например, для литий-полимерного или свинцового аккумулятора, либо для какого-то иного (действительно полезного) приложения типа эквалайзера для музыкального центра или тахометра для любимого автомобиля. 


   Авторы - Игорь Гаврилов, Александр Войтко                 

        



Реклама:



BetBoom



Это статья с сайта: Всё о мобильной энергии - солнечные батареи и другая электроника для туристов
https://www.mobipower.ru

URL этой статьи:
https://www.mobipower.ru/modules.php?name=News&file=article&sid=348