ЛЮМИНЕСЦЕНТНАЯ ЛИНЕЙНАЯ ШКАЛА

Радиоконструктор 1999 №8

Шкала предназначена для двухдиапазонного УКВ ЧМ радиовещательного приёмника или тюнера с электронной настройкой. Практически, она представляет собой вольтметр, измеряющий напряжение на варикапах или переменном резисторе - органе настройки. Шкала линейная дискретная, содержащая для каждого диапазона по десять светящихся элементов. При настройке на станцию изменяется длина световой линии, состоящей из этих элементов.

В качестве индикатора используется электролюминесцентный индикатор ИВ27М, предназначенный для динамической индикации 13-ти разрядов, в каждом из которых цифра создаётся из семи сегментов - анодов. Одинаковые сегменты всех тринадцати цифр включены в месте, а переключение разрядов производится переключением управляющих сеток. Таким образом, чтобы создать шкалу нужно подать положительное напряжение на один из анодов, например на сегмент "А" и переключать сетки. Если нужно на одном индикаторе создать две или три шкалы можно подключать кроме сегмента "А" ещё сегменты "Q" и "В" (все горизонтальные линии семисегментного кода). В данном случае шкалы две, по числу диапазонов, при переключении диапазонов одновременно переключаются сегменты "А* и "В".

Обычно для питания цепей накала таких индикаторов используют дополнительный генератор с ВЧ трансформатором, который вырабатывает переменное напряжение 3,1В. В данном случае питание накала производится постоянным напряжением +12В, которое понижается до 3,1В простым включением постоянного резистора R16 последовательно с нитью накала. Такое решение может показаться спорным, но автор неоднократно использовал такую схему питания нити накала люминесцентных индикаторов при ремонте электронных часов и различных измерительных приборов, в качестве замены вышедшего из строя генератора.

linear scale

Принципиальная схема шкалы показана на рисунке. В её основе лежит принцип измерения напряжения методом последовательного приближения ступенчато-нарастающего опорного напряжения к измеряемому.

Роль измерителя выполняет компаратор D3. На его инверсный вход поступает напряжение от резистора настройки приёмника, а на прямой вход - ступенчато-нарастающее напряжение от матрицы резисторов R6-R15. Эти резисторы подключены к выходам десятичного дешифратора счётчика D2. На его вход поступают импульсы от мультивибратора на элементах D1.1 и D1.2. В результате состояние счётчика ступенчато меняется от нуля до девяти. Соответственно меняется и напряжение в точке соединения этих резисторов. В результате на резисторе R5 напряжение ступенчато, десятью ступенями, нарастает от уровня логического нуля до уровня логической единицы.

С резистора R5 это напряжение поступает на прямой вход компаратора. В результате в какой-то момент напряжение на этом входе становится больше напряжения на его инверсном входе, и в этот момент компаратор меняет своё состояние, нулевой уровень на его выходе становится единичным. Эта единица поступает на вход R счётчика D2 и устанавливает его в нулевое положение. Напряжение на резисторе R5 сразу же падает до нуля и компаратор возвращается в исходное положение. Теперь счётчик снова начинает работать, и считает до тех пор пока напряжение на прямом входе D3 опять не достигнет напряжения на его инверсном входе. Таким образом компаратор ограничивает счёт счётчика на некотором уровне, соответствующем уровню входного измеряемого напряжения. В результате последовательно зажигаются сегменты нескольких разрядов, например четырёх. Поскольку частота переключения счётчика достаточно высока (600 гц), такое переключение зрительно воспринимается как постоянное свечение некоторой линейки, состоящей, например, из четырёх сегментов. Зрительно получается так, что соответственно увеличению входного напряжения, то есть напряжения, поступающего на варикапы, увеличивается и длина светящейся линии. Таким образом, при настройке на самый высокочастотный участок диапазона светится линия максимальной длины, состоящая из десяти сегментов, а в самом низкочастотном участке светится только один крайний сегмент.

Переключение шкал производится переключением анодов-сегментов при помощи элементов D1.3 D1.4. Управление - изменением логического уровня на входе D1.3. В данной конструкции используется индикатор ИВ27М как самый дешёвый (его розничная стоимость в магазинах типа "Юный техник" близка к стоимости одного светодиода) и самый длинный. Понятно, что можно использовать другой индикатор, важно только чтобы он мог работать при напряжении на анодах и сетках от 10-ти до 15-ти вольт. В противно случае, если индикатор работает только при более высоком напряжении придётся предусмотреть двуполярное питание, и запитывать цепь накала от отрицательного напряжения, включив R16 между нитью накала и общим проводом, либо сделать генератор, вырабатывающий отрицательное напряжение.

На схеме выводы индикатора обозначены дробными числами, дело в том, что индикатор ИВ27М имеет две группы выводов, расположенные с торцов, на одном торце 15 выводов, на втором 11, поэтому "5/15" значит 5-й вывод 15-ти выводного торца, а "9/11" значит 9-й вывод 11-ти выводного торца.

Напряжение питания шкалы с этим индикатором может быть в пределах 11...15В, поскольку 10В это минимум для индикатора, а 15В - максимум для микросхем. Шкала наиболее подходит для автомобильного приёмника.

Шкалу можно использовать и как линейный вольтметр, и как измеритель уровня, если дополнить её соответствующими входными цепями.

Андреев С.

Литература:
Андреев С. "Шкала настройки с двигающейся точкой", Радиоконструктор 12-98 стр. 28-29.

BACKHOME