Примеры применения микросхем LM3914...LM3916
Схемы: индикатора уровня заряда аккумулятора или батареи питания, индикатора
уровня аудиосигнала, универсального
светодиодного индикатора для широкого
спектра задач.
Продолжаем тему применения микросхем LM3914, LM3915 и LM3916 производства компании National Semiconductors, начатую
на предыдущей странице (ссылка на страницу), где мы довольно
подробно рассмотрели структурную схему ИМС, назначение выводов, а также привели калькулятор для расчёта внешних элементов.
На очереди – примеры и схемы конкретных устройств, использующих данные микросхемы для индикации каких либо физических величин.
А начнём мы с простой схемы светодиодного индикатора уровня заряда (разряда) чего-либо, будь то: аккумулятор, батарея
питания, либо какой иной источник постоянного напряжения.
Рис.1 Схема светодиодного индикатора уровня заряда (разряда) элемента питания
Здесь ничего мудрить не надо! LM3914 включена в полном соответствии с типовой схемой включения. В качестве источника питания Еп используется
исследуемый аккумулятор, а на 5-вывод микросхемы (вывод для входного сигнала) подаётся уровень напряжения, сформированный делителем
Rд1 – Rд2 и равный 1/2 от Еп.
Если подать на 6 вывод микросхемы стабилизированное напряжение равное половине Еп (выбором R1 и R2), то при полностью заряженной батарее
индикатор будет индицировать нам: либо свечением всех светодиодов в режиме "столбик", либо свечением верхнего светодиода в режиме "точка".
Отсутствие свечения светодиодов будет свидетельствовать о напряжении источника питания близком к нулю.
Понятно, что отслеживая уровень заряда/разряда батарейки или аккумулятора, нет необходимости индикации уровней напряжения
ниже определённого порога, после которого аккумулятор может выйти из строя, либо запитываемое устройство теряет работоспособность.
По этой причине на 4 вывод LM3914 следует также подать напряжение, соответствующее нижнему порогу индикации уровня разряда, делённому
пополам. Сделать это можно выбором номинала резистора R3.
Учитывая специфику, встроенного в микросхему стабилизатора и максимально допустимое значение напряжения питания микросхемы –
приведённый индикатор сохраняет корректную работоспособность для источников с номинальными напряжениями полного заряда 6...20В.
Перенесём сюда подкорректированный калькулятор с предыдущей страницы.
РАСЧЁТ ЭЛЕМЕНТОВ ИНДИКАТОРА ЗАРЯДА/РАЗРЯДА АККУМУЛЯТОРА НА ИМС LM3914
Светодиодные индикаторы уровня или мощности аудио сигнала обычно строятся на ИМС LM3915 и LM3916, которые имеют
аналогичную LM3914 цоколёвку, схему включения и отличаются лишь номиналами резисторов внутреннего делителя.
LM3915 обеспечивает логарифмическую шкалу индикации, что позволяет её использовать в индикаторах мощности, подаваемой на
акустическую систему (подключается к выходу УМЗЧ).
LM3916 имеет характеристику, оптимизированную для контроля уровня аудиосигнала, и подключается к выходу предварительного усилителя,
т. е. ко входу УМЗЧ.
Типовая схема включения LM3914...3916 для использования в составе светодиодных индикаторов уровня и мощности аудиосигнала приведена на Рис.2
слева, а возможные варианты пиковых детекторов, осуществляющих выпрямление переменного входного напряжения, перекочевали из datasheet-ов на
микросхемы (Рис.2 справа).
Рис.2 Схема светодиодного индикатора уровня сигнала и пиковых детекторов из datasheet
Схема однополупериодного выпрямителя с использованием ОУ (Рис.2 справа) обеспечивает большую точность детектирования в широком диапазоне
входных напряжений. Однако и простого пикового детектора на транзисторе вполне достаточно, чтобы обеспечить удовлетворительную
линейность в диапазоне входных напряжений до 30 дБ. При отсутствии входного сигнала транзисторный детектор имеет на выходе
напряжение близкое к нулю, так как зону нечувствительности диода компенсирует напряжение Uбэ транзистора VT1.
Дополнительным преимуществом транзисторной схемы является однополярный источник питания, а также возможность работы не
только с переменными входными напряжениями, но и с постоянными.
Все эти преимущества транзисторного детектора дают возможность построить на LM3914...3916 универсальный индикатор, пригодный
для индикации любых напряжений (как переменного, так и постоянного тока) и работающий от однополярного источника питания, к примеру –
от батарейки "Крона" (Рис.3).
Рис.3 Схема универсального индикатора уровня сигналов постоянного и переменного токов
Подобный индикатор может найти применение не только в аудио приложениях, но и любых других, где требуется зафиксировать изменение уровня
напряжения или тока и где использование стрелочных приборов по какой-либо причине – нежелательно.
Конденсатор фильтра С2 заряжается через резистор R5 и разряжается через R6. Коэффициент передачи детектора близок к 1.
Поскольку компараторы, входящие в состав LM3914...3916, обладают не самыми выдающимися характеристиками по крутизне преобразования, то для
повышения резкости переключения светодиодов из одного состояния в другое имеет смысл обеспечить максимально возможный размах
напряжения на входе данных ИМС – в идеале : Еп-3 (В).
Давайте сдобрим калькулятором и индикаторы уровня, приведённые на Рис.2 и Рис.3. Выбираем значение Uмакс – не менее 1,25В.
РАСЧЁТ ЭЛЕМЕНТОВ СВЕТОДИОДНЫХ ИНДИКАТОРОВ УРОВНЯ НА ИМС LM3914...3916
Если индикатор призван работать только с сигналами переменного тока, то на входе детектора имеет смысл поставить разделительный
конденсатор ёмкостью 1 МкФ.
|
