Монитор питающего напряжения

Для контроля работоспособности оборудова­ния и предотвращения выхода из строя дорого­стоящей аппаратуры часто необходимо контроли­ровать величину питающего их напряжения. Наи­более просто это делать с помощью монитора пи­тающего напряжения со световой сигнализацией.

Фото 1

В [1] была показана схема (рис.1) монитора напряжения питания радиоустройств напряжени­ем 12 В. Эта схема наглядно иллюстрирует мно­гообразие схем на ИМС серии 556. Известно, что практически это два таймера серии 555, но вы­полненные в одном корпусе. При нахождении пи­тающего напряжения в зоне допуска монитор сигнализирует об этом свечением светодиода зеленого цвета. При выходе за зону допуска зе­леный светодиод начинает мигать и включается красный светодиод, привлекая внимание обслу­живающего персонала к выходу питающего на­пряжения за допустимые пределы.

Рис. 1

На рис.1 принципиальная схема, на первый взгляд, кажется «замысловатой», поэтому она была повторена на макете (фото 1).

Рис. 2

На рис.2 показан рисунок печатной платы ма­кета и расположение радиокомпо­нентов на ней. Следует подчеркнуть, что макет заработал при первом включении.

На одном из таймеров микросхемы IC1 реали­зована типовая схема ждущего мультивибратора. Времязадающий конденсатор С3 заряжается че­рез резистор R4 и диод D3. Разряд этого конденсатора происходит через резистор R5 и разрядный транзистор этого таймера. Ра­венство номиналов резисторов R4 и R5 обеспечивает скважность импульсов муль­тивибратора около единицы (время заряда конденсатора практически равно времени его разряда).

Ждущий режим работы мультивибрато­ра задается потенциалом входа R (вывод 10) этой микросхемы. Если на этом входе нулевой потенциал (с выхода OUT другого таймера), то вышеописанный мультиви­братор заторможен. При положительном потенциале на входе R таймер начинает работать и генерировать импульсы.

На «первом» таймере микросхемы IC1 выполнена схема сравнения величины на­пряжения питания всей схемы с эталон­ным, которое задается подстроенным ре­зистором Р1.

Непосредственно после подачи напря­жения питания на схему на выходе «1OUT» (вывод 10) появляется единичный потенциал. Это обусловлено тем, что первоначально конденсатор С1 разряжен и на входе «1THR» ми­кросхемы IC1 присутствует нулевой потенциал.

Единичное состояние выхода первого тайме­ра обуславливает кратковременное свечение светодиода D4. Через 1…2 с конденсатор С1 за­ряжается, а светодиод D4 погасает. В затормо­женном состоянии второго таймера на его выхо­де «2OUT» (вывод 9) присутствует нулевой потен­циал, и светодиод D2 светится.

Стандартная логика работы микросхем серий 555 и 556 предусматривает изменение состоя­ний внутреннего триггера, если входные сигналы на соответствующих входах менее 0,33Uпит или более 0,66Uпит. В данной схеме за счет стабили­зации напряжения на входе «1CV» (вывод 3 IC1) и соединении входа «1THR» (вывод 2) с источником напряжения питания микросхемы алгоритм ра­боты микросхемы резко изменился.

Рабочая зона сократилась примерно до 0,2…0,3 В. Так, например, на макете при соответ­ствующей регулировке Р1 светодиод D2 постоян­но светил, если напряжение питания было более 10,3 В. Если напряжение с выхода регулируемого источника питания уменьшалось до величины 10,26 В и менее, то светодиод D2 начинал мигать. При этом зажигался и светил постоянно и свето­диод D4.

При повышении напряжения питания до 10,46 В светодиод D4 погасал, а светодиод D2 возобнов­лял непрерывное свечение. Таким образом, зона гистерезиса сокращена примерно до 0,2…0,3 В.

Для большей наглядности светодиодной ин­дикации макета в качестве D2 использовался зе­леный LED, а в качестве D4 — красный. Это на­глядно видно на фотографии макета (фото 1).

В схеме макета использовался отечествен­ный стабилитрон D1 — КС156А. Он характерен тем, что имеет относительно большой мини­мальный ток стабилизации. Между выводом CV и выводом подачи «плюса» источника питания внутри микросхем таймеров серии 555-556 раз­мещен резистор номиналом 5 кОм, поэтому для увеличения тока через стабилитрон D1 целесо­образно в схеме установить дополнительный резистор R7 между источником питания и выво­дами 3IC1. Его сопротивление не критично. На макете использовался резистор 1 кОм. Ста­бильность работы порогового элемента схемы при этом повысилась.

Для уменьшения тока через светодиод D2 це­лесообразно увеличить номинал его балластного сопротивления — резистора R3, например, до 1 …2,2 кОм.

Хочу обратить внимание всех читателей, что за последнее время участились случаи, когда некоторые авторы публикуют без всякой ссыл­ки материалы других авторов. При этом они на­столько «модернизируют» схему первоисточни­ка, что их «творение» становится неработоспособным. Бывает, что и применяют уже извест­ную из публикаций схему по другому назначе­нию, для придания ей «авторского» вида изме­няют лишь некоторые номиналы некоторых радиокомпонентов. Но, самое плохое состоит в том, что они даже не проводят эксперименталь­ной проверки своей конструкции.

Рис. 3

Так, в чешском журнале [2] почти через год после выхода в свет журнала со статьей [1] по­явилась «авторская» схема (рис.3), построен­ная по принципу, описанному выше, но на двух ИМС. В чем состоит ее назначение (автором за­явлена сигнализация для водителей — «Включи освещение») и как автор думал контролировать необходимость включения света, из его статьи и схемы непонятно. Действительно, отсутствие в этой схеме стабилизации напряжения на выводе CV микросхемы IO1-А (вывод 3) и отсутст­вие возможности регулировки напряжения на выводе TR (вывод 6) при настройке совершенно исключают все преимущества схемы рис.1. Схема рис.3 работает совершенно одинаково во всем диапазоне допустимых питающих на­пряжений от 5 В до 15 В. Убежден, что автор [2] «свою» схему не макетировал. В этом можно было убедиться на собранном мною по рис.3 макете (фото 2). На рис.4 показан рисунок пе­чатной платы макета и расположение радио­компонентов на плате.

Рис. 4

Из вышесказанного следуют вполне очевид­ные «прописные» истины: все предлагаемые ав­торами схемы и конструкции должны ими самими проверяться макетированием перед представле­нием материалов в редакции; не надо «скромни­чать» — всегда надо указывать первоисточник свой конструкции или работы. Это исключит воз­можные претензии читателей и действительных авторов разработок.

Литература

1. Jurgen Okroy, Voltage Monitor // -№7-8.
2. Ivan Halik. Najjednoduchsa signalizacia pre vodicov-zapni svetla // Prakticka elektronika — AR.- №3. — S.9. — Obr.3.

Автор: Андрей Николаев, г. Запорожье
Источник: Радиоаматор №9/2016