Lm3914n 1 индикатор уровня напряжения схема

Описание и руководство по применению ИМС LM3914, LM3915 и LM3916

Десятиуровневые светодиодные индикаторы постоянного и переменного напряжений.
Характеристики, схемы включения, области применения, онлайн расчёт элементов.

Микросхемы LM3914, LM3915 и LM3916 производства компании National Semiconductors позволяют проектировать светодиодные индикаторы уровней постоянного и переменного напряжений с различными характеристиками – соответственно: линейной, логарифмической и специальной для контроля уровня аудиосигнала.
Области применения ИМС достаточно широки: от индикаторов уровня зарядки аккумуляторов и батарей, до контроля выходной мощности усилителей звука, а по большому счёту – любые задачи, где использование стрелочных индикаторов по каким-то причинам является нежелательным.
Микросхемы имеют абсолютно одинаковую внутреннюю начинку, идентичную цоколёвку и отличаются лишь номиналами резисторов внутреннего делителя.

Рассмотрим блок-схему LM3914 (Рис.1).

Назначение выводов LM3914:

1, 10…18 – выходы;
2 – минус питания;
3 – плюс источника питания (3. 18В);
4 – напряжение на этом выводе опре- деляет нижний уровень индикации;
5 – вывод для входного сигнала;
6 – напряжение на этом выводе опре- деляет верхний уровень индикации;
7, 8 – выводы для регулировки тока светодиодов;
9 – управление режимом индикации («точка» или «столбик»).

Особенностью ИМС LM3914. LM3916 является то, что значение выходных токов задаётся при помощи внешнего резистора и является одинаковым для всех выходов формирователя, независимо от уровней прямых падений напряжений на светодиодах.

Основу микросхем LM3914. LM3916 составляют десять компараторов, на инверсные входы которых через буферный ОУ подаётся входной сигнал, а прямые входы подключены к отводам резистивного делителя напряжения. Выходы компараторов являются генераторами тока, что позволяет подключать светодиоды без ограничительных резисторов.

Индикация может производиться как одним светодиодом (режим «точка»), так и линейкой из светящихся светодиодов, высота которой пропорциональна уровню входного сигнала (режим «столбик»).
«Цена деления» индикатора, т. е. величина прироста входного напряжения, вызывающая включение очередного светодиода, составляет 1/10 от разности напряжений Uв (6 вывод) – Uн (4 вывод).

Некоторые наиболее существенные характеристики ИМС:

  • Напряжение источника питания – +3. 20В;
  • Типовое потребление тока при выключенных светодиодах – 2,4мА при Еп=5В и 6,1мА при Еп=20В;
  • Типовой входной ток по выводу 5 – 5нА (обеспечивает величину входного сопротивления на уровне десятков мегаом);
  • Типовая крутизна передаточной характеристики компараторов при Iсв = 10мА – 8мА/мВ;
  • Максимальная рассеиваемая мощность микросхемы не должна превышать – 1365 мВт;
  • Максимальный входной сигнал, не приводящий к порче ИМС – ±35В.

    На Рис.2 приведена более привычная для восприятия электрическая схема LM3914.

    Переключение между режимами «точка» и «столбик» производится управлением по выводу 9. При подключении этого вывода к плюсу источника питания реализуется режим «столбик», если же вывод оставить свободным или подключить к общему проводу – «точка».

    Номинал резистора R1 согласно datasheet-ам рассчитывается исходя из формул:
    R1(кОм) = 12,5/ Iled(мА) – для LM3914 и
    R1(кОм) = 27,5/[2,2*Iled(мА) + Uref]
    – для LM3915 и LM3916.

    Номинал резистора R2 – по формуле:
    R2 ≈ R1*(+Uref/1,25 — 1) .
    Из этой формулы следует, что минимальное значение, которое может принимать +Uref , составляет величину 1,25 В. В этом случае R2 равно 0, т. е. 8 вывод ИМС следует заземлить.

    Рис.2 Типовая схема включения LM3914, LM3915 и LM3916

    Поскольку вывод +Uref у нас подключён к Uв (т. е. к верхней части резистивного делителя), то уровень постоянного напряжения на нём определяет напряжение включения последнего компаратора, а соответственно и входное напряжение, при котором начинает светиться верхний по шкале светодиод.

    Момент же включения нижнего светодиода зависит от величины напряжения на выводе Uн. Если этот вывод заземлить, то порог его зажигания будет соответствовать уровню входного сигнала +Uref / 10.
    В общем случае эта величина для LM3914 составляет: Uпор = Uн + (+Uref — Uн) / 10 .
    Напряжение на вывод Uн можно подавать от внешнего источника, но проще это сделать посредством включения резистора R3. Номинал этого резистора для LM3914 и LM3916 (исходя из заданной величины Uн) можно рассчитать по формуле: R3(кОм) ≈ 10*Uн / (+Uref — Uн) ,
    для LM3915 – по формуле: R3(кОм) ≈ 22,6*Uн / (+Uref — Uн) .
    Поскольку компараторы, входящие в состав LM3914. 3916, обладают не самым высоким параметром крутизны преобразования, то для минимизации эффекта плавного переключения светодиодов из одного состояния в другое не следует выбирать величину верхнего уровня индицируемого напряжения Uв менее минимального выходного напряжения встроенного стабилизатора – 1,25 В. Хотя это и можно сделать, включением между выводами 6 и 7 микросхемы резистора соответствующего номинала.

    Сдобрим пройденный материал онлайн калькулятором. Uв ≥ 1.25В, Uн < Uв.

    РАСЧЁТ ВНЕШНИХ ЭЛЕМЕНТОВ LM3914, LM3915 и LM3916

    А на следующей странице рассмотрим примеры применения микросхем LM3914. LM3916 в виде нескольких схем: индикатора уровня заряда аккумуляторов или батарей питания, индикатора уровня аудиосигнала, а также универсального экономичного индикатора, позволяющего оценивать уровни напряжений как постоянного, так и переменного токов для широкого перечня практических задач.

    Источник

    LM3914 — описание, характеристики, схема включения

    На основе интегральной микросхемы LM3914 производителя National Semiconductors можно конструировать различные светодиодные индикаторы, имеющие линейную шкалу. Основой LM3914 является 10 компараторов.

    Входной сигнал через операционный усилитель подается на инверсные входы компараторов LM3914, а прямые входы их подключены к резисторному делителю напряжения. Десять выходов являются выходами компараторов, к которым подключаются светодиоды.

    Выбор работы индикации: либо режим «столбик», это когда с изменением уровня входного сигнала меняется количество светящихся светодиодов, либо режим «точка», то есть с изменением уровня сигнала, перемещаясь по линейке светится только один светодиод.

    Назначение выводов LM3914:

    • 1, 10…18 — выходы.
    • 2 — минус питания.
    • 3 — плюс источника питания от 3…18 вольт.
    • 4 — на данный вывод подается напряжение, величина которого определяет нижний уровень индикации. Допустимый уровень от Uн.min. = 0 до Uн.max. = (Uпит. – 1,5В.)
    • 5 — на данный вывод подается входной сигнал.
    • 6 — на данный вывод подается напряжение, величина которого определяет верхний уровень индикации. Допустимый уровень от Uв.min. = 0 до Uв.max. = (Uпит. – 1,5В.)
    • 7, 8 — выводы для регулирования тока, протекающего через светодиоды.
    • 9 — вывод отвечает за режим работы индикации («точка» или «столбик»)

    Шаг переключения от одного светодиода к другому автоматически высчитывается микросхемой. Шаг будет равен (Uв. – Uн.)/10.

    Алгоритм работы индикатора на микросхеме LM3914

    До тех пор, пока на ножке Uвх. сигнал ниже по сравнению с напряжением на выводе Uн., светодиоды не горят. Как только входной сигнал сравняется с Uн. – загорится светодиод HL1. При последующем увеличение сигнала на величину (Uв. – Uн.)/10, в режиме «точка» выключается HL1 и одновременно загорается HL2. В том случае если LM3914 функционирует в режиме «столбик», то при включении HL2, HL1 не гаснет.

    Микросхема LM3914 спроектирована для создания светодиодных индикаторов с линейной шкалой, и поэтому резисторы в составе делителя обладают одинаковым сопротивлением. Микросхема имеет источник опорного напряжения в 1,25 вольт. С помощью подключения дополнительно 2-х резисторов можно добиться увеличения опорного напряжения (не более Uпит. — 2 вольта; максимум 12 вольт).

    Расчет опорного напряжения можно выполнить по следующей формуле:

    • R1 — резистор, подключаемый к ножкам 7 и 8 микросхемы LM3914.
    • R2 — резистор, подключаемый между ножками 8 и минусом питания схемы.
    • Iв – сила тока на ножке 8 микросхемы (около 100 мкА)

    Для выбора одного из двух режимов работы нужно сделать следующее:

    • Режим «точка» — вывод 9 подключить к минусу питания или оставить неподключенным.
    • Режим «столбик» — вывод 9 подсоединить к плюсу питания микросхемы.

    Технические характеристики микросхемы LM3914

    Стандартная схема подключения входного напряжения на микросхему LM3914

    В зависимости от величины входного напряжения Uвх, необходимо подобрать сопротивление R1, при котором будет светиться верхний по шкале светодиод. Данное сопротивление можно вычислить по формуле: R1 = R2(Uвх/1,25 — 1).

    Посредством включения резистора R3 можно добиться регулирования тока протекающего через светодиоды.

    Скачать datasheet LM3914 (1,6 MiB, скачано: 5 760)

    Источник

    Индикатор сетевого напряжения на LM3914N-1

    В индикаторе сетевого напряжения удобно применить линейку из обычных светодиодов, расположенных на прямой линии или на дуге окружности, имитируя шкалу стрелочного измерительного прибора. Считывание показаний такого индикатора почти так же удобно, как стрелочного. Применение светодиодов разного цвета свечения привлекает внимание при возникновении нештатных ситуаций. За показаниями такого индикатора можно следить при плохом освещении и со значительного расстояния.

    Схема предлагаемого индикатора представлена на рис. 1. Он выполнен на микросхеме LM3914N-1, представляющей собой преобразователь постоянного напряжения в десятипозицион-ный код. Выходы микросхемы допускают непосредственное, без ограничивающих ток резисторов, соединение с катодами светодиодов, аноды которых соединены с плюсом источника питания. При необходимости микросхема может управлять и вакуумно-люминис-центными или ЖК индикаторами.

    Возможна ее работа в двух режимах: «непрерывной шкалы» (число включенных светодиодов пропорционально входному напряжению) и «плавающей точки» (включен только один свето-диод, номер которого пропорционален входному напряжению). В предлагаемом приборе использован более экономный второй режим (для этого вывод 9 микросхемы LM3914N-1 оставлен свободным).

    Постоянное напряжение, подаваемое на вход микросхемы, формируется из переменного сетевого с помощью од-нополупериодного выпрямителя из диодов VD6, VD7. Оно уменьшается до необходимого уровня с помощью регулируемого резистивного делителя напряжения R3R4. Высоковольтный (150 В) стабилитрон VD4 устраняет избыток напряжения «растягивая» шкалу прибора. Стабилитрон VD5 ограничивает до безопасного для входа микросхемы значения всегда возможные в сети кратковременные выбросы напряжения.

    Емкость сглаживающего конденсатора С5 выбрана такой, что амплитуда пульсаций выпрямленного напряжения достаточна для того, чтобы при промежуточных значениях сетевого напряжения светился не один, а два соседних светодиода Это увеличивает точность оценки напряжения «на глаз».

    Учтите, что в режиме «плавающая точка» светодиод HL1 не гаснет при включении других светодиодов, а лишь светит с пониженной яркостью, позволяя видеть «начало» шкалы. Он гаснет полностью лишь при напряжении ниже соответствующего его свечению с полной яркостью.

    Резисторы R7-R9 предназначены для выравнивания яркости свечения светодиодов разного типа. Если в этом нет необходимости, от резисторов можно отказаться, заменив их перемычками. Можно и установить такие резисторы в цепи других светодиодов.

    Напряжение питания микросхемы и светодиодов получено с помощью выпрямителя на диодах VD1, VD2 с гасящими конденсаторами С1, С2. Оно ограничено до нужного значения (12 В) стабилитроном VD3. Резистор R1 уменьшает зарядный ток конденсаторов С1, С2 при включении прибора в сеть Резистор R2 разряжает эти конденсаторы после отключения от сети

    Индикатор был смонтирован на плате из листового изоляционного материала 90×70 мм Ее фотоснимок показан на рис. 2. Детали размещены таким образом, что все соединения удалось выполнить с помощью их выводов и нескольких перемычек из монтажного провода Навесной монтаж снижает вероятность пробоя по поверхности печатной платы между тонкими краями проводников, имеющих большую разность потенциалов В промышленных приборах эту проблему решают не только увеличением зазоров между проводниками, но и специально расположенными на пути возможных поверхностных пробоев воздушными промежутками в диэлектрике платы

    Резистор R1 желательно использовать проволочный или специальный импортный в корпусе матово-серого цвета. Резисторы МЛТ и подобные здесь непригодны Их проводящий слой может прогореть до обрыва уже после нескольких включений прибора в сеть.

    Подстроечный резистор R4 желательно использовать многооборотный, например СП5-22 Подстроечные резисторы СПЗ-38 и другие в открытом исполнении для этого прибора не подходят из-за низких надежности и стабильности. Для повышения плавности регулировки и ее стабильности можно применить подстроечный резистор меньшего, чем указано на схеме номинала, включив последовательно с ним подобранный постоянный резистор.

    Конденсаторы С1, С2 — пленочные К73-17, К73-24, К73-39 на постоянное напряжение не менее 630 В Импортные аналоги этих конденсаторов обычно менее надежны Оксидные конденсаторы — К50-35 или импортные. Керамический конденсатор С4 — для поверхностного монтажа. Его припаивают непосредственно к выводам питания микросхемы DD1

    Диоды 1N4007 можно заменить на 1 N4006, КД243Ж, КД247Д, КД257Д. Стабилитрон R2K — на R2M или любой другой маломощный с напряжением стабилизации 140. 155 В. Такие стабилитроны широко используются в современных кинескопных телевизорах, и их приобретение обычно не вызывает проблем. Стабилитрон 1N4738A можно заменить на КС182Ц, КС182Ц1, 2С175Ц, 2С175К1, КС175Ц. Подойдет и транзистор серий КТ315. КТ3102 — вывод его эмиттера подключают к плюсовому выводу конденсатора С5, вывод базы — к минусовому, а вывод коллектора оставляют свободным. Стабилитрон Д815Д заменят два соединенных последовательно стабилитрона 1 N5341

    Аналог микросхемы LM3914N-1 — LM3914V, выполненный в корпусе для поверхностного монтажа. Подойдут и микросхемы LM3915, LM3916. Светодиоды указанных на схеме типов при необходимости можно заменить любыми другими, подходящими по цвету и яркости свечения, а также размерам корпуса. Их не стоит располагать слишком тесно, это затруднит интерпретацию показаний индикатора.

    Регулировку и проверку индикатора удобно проводить с помощью регулируемого автотрансформатора (ЛАТР). Установив напряжение ровно 220 В, подстроенным резистором R4 добиваются, чтобы включен на полную яркость был только светодиод HL5 (как уже было сказано, светодиод HL1 при этом светит «вполнакала»). Небольшое отклонение напряжения от номинала должно приводить к включению с небольшой яркостью соседних светодио-дов HL4 или HL6. Далее, изменяя подаваемое на индикатор напряжение, отмечают его значения, соответствующие серединам зон свечения с максимальной яркостью каждого из светодиодов. Именно эти значения следует написать у светодиодов готового прибора, те, что указаны на схеме, — ориентировочны

    Следует учитывать, что дешевые цифровые мультиметры серий 830-838 измеряют переменное напряжение, значение которого лежит около 220 В с абсолютной погрешностью, доходящей до ±10 В. Поэтому в качестве образцового вольтметра при градуировке индикатора желательно пользоваться более точным прибором. Расширить или сузить интервал значений напряжения которые показывает индикатор, можно подборкой стабилитрона VD4 соответственно с меньшим или большим напряжением стабилизации. Если соединить выводы 9 и 3 микросхемы LM3914N-1, индикатор станет работать в режиме «непрерывная шкала», в котором одновременно включаются все светодиоды от HL1 до соответствующего измеряемому напряжению. Поскольку потребляемый прибором ток в этом случае значительно возрастет, необходимо удвоить емкость конденсаторов С1 и С2, а стабилитрон VD3 снабдить тепло-отводом площадью около 50 см2. Номинал резистора R5 следует увеличить до 18 кОм и повторить градуировку светодиодной шкалы

    При работе с индикатором нужно помнить, что его элементы находятся под напряжением сети, и соблюдать необходимую осторожность и меры безопасности.

    Источник

  • Оцените статью
    REMNABOR
    Adblock
    detector