• Объявления

    • admin

      Анонсы постов вашего блога в группах паяльника   04.09.2016

      Самые интересные посты будут анонсироваться в группах VK и FaceBook. Охват одного поста составляет несколько тысяч человек. Пример анонса записи про книгу Sprint Layout: в группе VK, в группе Facebook.  Поэтому если вы считаете, что ваш пост будет интересен аудитории, то не стесняйтесь - пишите, сделаем пост!

Falconist. Мемуары

  • записей
    28
  • комментариев
    709
  • просмотров
    13 885

Устройство индикации (включения/выключения) при появлении сигнала

Falconist

2 221 просмотр

Время от времени на форуме периодически возникают подобные темы. Ну, то, что "юные дарования" не пользуются поиском по форуму - это их горе, но схема, в принципе, мною была разработана, неоднократно повторена как мною, так и другими. В данном посте хотелось бы обобщить различные варианты ее построения и закрыть этот вопрос на обозримое будущее.

Итак. Условия: На входе появляется какой-то сигнал. Это может быть аудиосигнал или постоянное напряжение - неважно. Схема должна в момент его появления/исчезновения включить/выключить исполнительное устройство и удержать его в этом состоянии какое-то время. Для решения подобной задачи существует специализированная микросхема M51957/M51958. Её внутренняя структура из даташита:

M51957.gif

Как видно их принципиальной схемы, M51957 формирует высокий выходной уровень при превышении входным сигналом фиксированного порога срабатывания, а M51958 - соответственно, низкий. К сожалению, эти микросхемы уже давно устарели и найти их весьма сложно. Кроме того, уровень срабатывания задается внутренним источником опорного напряжения = 1,2 В, что требует применения предусилителя при работе с низкоуровневыми входными сигналами (например, аудио по уровню минус 10...20 Дб). Да и выходной вытекающий ток у них всего 25 мкА. Некомильфо, однако.

Поэтому внутренняя структура была повторена на широко распространенном сдвоенном компараторе LM393 с небольшой обвязкой. Рассмотрим подробно один из вариантов построения схемы для задачи включения светодиода при появлении звукового сигнала.

Индикатор LM393.GIF

Для начала следует отметить, что выход компаратора LM393, в отличие от ОУ (имеющих полноценный двухтактный выходной каскад), выполнен с открытым коллектором.

LM393.GIF

Поэтому он может только принимать ток (втекающий) от шины питания на общую. Без нагрузочного резистора, подключенного между выходом и шиной питания, на выходе будет напряжение, близкое к нулевому, независимо от состояния входов. Вытекающего тока на общую шину он обеспечить не способен в принципе!!! Входные каскады выполнены на p-n-p транзисторах и способны работать не только от уровня потенциала общей шины, но даже "минусовее" её на 0,3 В. При наличии выходного резистора ничего плохого со входами не случится и при превышении этого значения, т.к. всего-навсего откроется в прямом направлении коллекторный переход входного транзистора, ток которого будет ограничен этим самым входным резистором.

Итак, первый каскад представляет собой обычный компаратор DA1.2, на инвертирующий вход которого подано небольшое опорное напряжение, заведомо ниже предполагаемого уровня входного сигнала. В случае аудиосигнала оно может составлять 30...50 мВ. Можно и меньше. Минимальный уровень этого опорного напряжение определяется уровнем шумов на входе и должен их превышать. На неинвертирующий вход поступает входной сигнал. Поскольку он стерео, то на входе стоит примитивный микшер из резисторов R1R2, суммирующий сигналы правого и левого каналов. Если предполагается моно-сигнал, один из резисторов можно исключить. На "всякий пожарный" сигнальный вход зашунтирован германиевым диодом VD1, предотвращающим появление на нем отрицательного напряжения более -0,3 В. Гистерезис в данном каскаде не предусмотрен специально, поскольку нужно обеспечить его высокую чувствительность к изменениям входного сигнала.

В отсутствие входного сигнала потенциал инвертирующего входа больше, чем неинвертирующего и на выходе - низкий уровень. Выходной транзистор компаратора шунтирует базо-эмиттерный переход транзистора VT1 и на его коллекторе - высокий уровень. Времязадающий конденсатор С2 заряжается через резистор R7 до уровня, превышающего второе опорное напряжение, сформированного делителем R8R9, поступающего на инвертирующий вход второго компаратора DA1.1. Между его выходом и неинвертирующим входом включен резистор R10, обеспечивающий гистерезис переключения данного каскада. Выход подтянут резистором R11 к шине питания и на нем присутствует низкий уровень сигнала. Такой вариант можно использовать, если предусматривается управление электромагнитным реле. При этом схема дополняется выходным ключевым транзистором, подключенным аналогично аналогично VT1. При низком уровне выходного сигнала компаратора DA1.1 его базо-эмиттерный переход будет шунтироваться выходным транзистором компаратора, а сам дополнительный выходной транзистор - заперт и реле обесточено.

Если нужно, чтобы выходной сигнал в отсутствие входного имел высокий уровень, входы второго компаратора DA1.1 нужно поменять местами. Такой вариант применяется для световой индикации появления сигнала. Тогда последовательно с резистором R11 включается светодиод, который не будет светиться, пока не появится входной сигнал.

Дроссель L1 и конденсаторы C3C4 образуют фильтр по питанию. Собственно, дроссель является опциональным (необязательным) элементом и его можно исключить. Но лучше оставить, если ток потребления реле будет достаточно большим, а источник питания этой схемы - маломощным.

При появлении входного сигнала первый компаратор DA1.2 будет срабатывать всякий раз, как его уровень превысит уровень первого опорного напряжения. На его выходе при этом периодически будет появится высокий уровень, транзистор VT1 будет открываться и разряжать конденсатор C2. На выходе второго компаратора DA1.1 появится высокий синал, также открывающий дополнительный выходной транзистор (не показан). Реле сработает. Собственно, всё это показано на эпюрах под схемой. В таком состоянии схема будет находиться всё время, пока входной сигнал не пропадет и вновь не зарядится конденсатор С2 до уровня, превышающего второе опорное напряжение. При данном соотношении R7C2 это время составляет около 5...10 с (зависит от тока утечки конденсатора С2 и значения второго опорного напряжения).

Устройство световой индикации аудиосигнала

Индикатор.GIF

выполнено на печатной плате.

Сигнализатор-PCB.GIF

Красным обведены дорожки, подведенные к обеим входам второго компаратора. Ненужные следует пересечь. "Ненужность" определяется необходимым уровнем выходного сигнала, который следует получить. Дополнительного ключевого транзистора и реле на плате нет, их нужно доразвести. Переключатель SA1 обеспечивает два времени задержки отключения: около 5 с для настройки (при разомкнутом переключателе) и около 30 с (при замкнутом) - для штатной работы.

Гистерезис во второй компаратор не введен, т.к. он обеспечивается за счет небольшой просадки питающего напряжения при зажигании светодиода.

Общий вид готовых устройств.

Начинка.JPG

Питается оно от китайского зарядника для мобилок.

Комплект.JPG

Что осталось непонятно - спрашивайте.


 

Индикатор.lay

  • Одобряю 5


1 комментарий


Рекомендуемые комментарии

Я немного по другому реализовал, сложнее. Но у меня от 15мВ сработка.

Поделиться комментарием


Ссылка на комментарий

Создайте аккаунт или войдите в него для комментирования

Вы должны быть пользователем, чтобы оставить комментарий

Создать аккаунт

Зарегистрируйтесь для получения аккаунта. Это просто!

Зарегистрировать аккаунт

Войти

Уже зарегистрированы? Войдите здесь.

Войти сейчас