Schéma zapojení:

Základ zapojení tvoří obvod LM3914. Jedná se o obvod pro buzení řady LED diod od firmy National Semiconductor. Obvod je jako náhrada starého A277 od firmy RFT NDR. National Semiconductor dělá tři podobné obvody. LM3914, LM3915 a LM3916. Liší se od sebe převážně zobrazováním měřených údajů. LM3914 je lineární, LM3915 je logaritmický 3dB/LED a LM3916 je VUmetr -20dB až +3dB. Další výhodou těch obvodů je možnost jednoduše přepínat mezi bodovou a páskovou indikací.

Blokové schéma obvodu:

Obvody jsou vyrobeny jako monolitické pro buzení řady deseti LED v pouzdru DIL18. Základem obvodu je deset komparátorů propojených jedním vývodem na odporovou řadu a druhým vývodem na vstupní signál. Řada odporů je zapojena jako plovoucí, to znamená, že je horní i dolní vývod vyveden z pouzdra ven. V závislosti na připojení napětí na odporovou řadu leze nastavit rozsah indikace. Napětí nesmí být menší než napětí na vývodu 2, který je obvykle připojený na GND a musí být menší o 1,5V než napájecí napětí. Výstupy komparátorů budí přes zdroj konstantního proudu a tranzistor s otevřeným kolektorem diody LED.

Diody mohou mít různé barvy. Je vhodné vybrat diody, které se k sobě hodí svítivostí při stejném proudu. Přechod indikace mezi jednotlivými LED není skokový. Přechodné napětí je řádu mV. Jednoduše lze přepínat mezi bodovým a řádkovým módem indikace. Je možné řídit jas LED. Proud diodami lze nastavit od 1mA do 30mA.

Obvod obsahuje zdroj referenčního napětí teplotně kompenzovaného. Velikost referenčního napětí je 1,25V proti vývodu 8. V případě že vývod 8 je uzemněný a vývod 7 spojen s horním vývodem interního odporového děliče, pak je vstupní napětí pro rozsvícení poslední LED také 1,25V. Pro rozsvícení první LED stačí napětí 125mV (u lineárního LM3914). Referenční napětí je možno pomocí vstupu 8 měnit až do napětí 12V proti vývodu 2. Maximální vstupní napětí může být ale max 35V. Dioda na vstupu chrání obvod proti zápornému napětí.

Je možné řadit za sebou více obvodů do kaskády. Při kaskádním zapojení lze při bodové indikaci dosáhnout až 50mV na jeden krok změny LED. Postup jak řadit obvody do kaskády je uveden v datasheetu od výrobce.

Při bodové indikaci prochází vývodem pro buzení 1. LED diody (vývod 1) proud 100uA, pokud svítí kterákoliv jiná dioda. Tento proud může způsobit u diody s vysokou svítivostí slabý svit. Pokud by to bylo na závadu, je možné připojit paralelně k první diodě rezistor o hodnotě 10k.

Popis zapojení:

Zapojení je velmi jednoduché. Obsahuje minimum součástek. Jsou zde dva nastavovací prvky (trimry), kterými se nastavuje, kdy se rozsvítí první LED a kdy poslední. Napájecí a současně měřené napětí se připojuje na svorkovnici X1. Na svorku X1-1 se připojí kladný pól a na X1-2 se připojí GND. Rezistory R1 a R2 tvoří dělič vstupního signálu. Pokud by se polarita otočila tak by diody nasvítily, ale obvod by se nezničil, protože otočení polarity je chráněno diodou D1. Za touto diodou následuje napájecí obvod. Ten obsahuje stabilizaci napětí na 6V a filtraci napětí.
Nastavení se provádí trimry R5 a R6. Trimrem R5 se nastavuje úroveň napětí při kterém se rozsvítí poslední LED a trimrem R6 se nastavuje kdy se rozsvítí první LED dioda. Pro volbu zobrazovaného režimu slouží propojka JP1. Při jejím propojení bude indikace pásková, při rozpojení bodová.

Návrh plošného spoje

Celé zařízení je umístěno na jednom PCB. Není problém ale LED vytáhnout na jiný PCB, nebo umístit někam na panel.

Rozmístění součástek

Závěr:

Toto zapojení nemusí být použito pouze jako indikátor napětí autobaterie. Lze s ním měřit téměř libovolné napětí (v jistém definovaném rozsahu). Pak stačí jednotlivé LED ocejchovat podle přesnějšího voltmetru. Pak je možné toto zapojení použít i u jednoduchého stabilizovaného zdroje jako voltmetr, nebo s použitím převodníku teplota/napětí i jako teploměr.

Pokud použijeme obvod LM3915, tak se toto zapojení používá i jako indikátor vybuzení zesilovače. Pak se ale musí na vstup připojit ještě usměrňovač. Ten se nejčastěji volí přesný půlvlný (s operačním zesilovačem).

Je možné si zde stáhnout návrh plošného spoje v programu Eagle.

Download & Odkazy

• Download návrhu DPS ve formátu Eagle - Indikator-napeti-autobaterie.zip