CS247203B1

CS247203B1 - Source voltage level indicator

Info

Publication number: CS247203B1
Application number: CS621682A
Authority: CS
Inventors: Vitek Musil
Original assignee: Vitek Musil
Priority date: 1982-08-26
Filing date: 1982-08-26
Publication date: 1986-12-18

Abstract

Účelem řešení je zvýšení přesnosti a jednoznačnosti vyhodnocení indikace za nepříznivých světelných podmínek. Indikátor ja tvořen operačním zesilovačem napájeným indikovaným napětím, zdrojem referenčního napětí a vstupním děličem vyhodnocovaného napětí, přičemž výstup operačního zesilovače (5) ja připojen přes omezovači odpor (7) jednak k bázi výstupního tranzistoru (8) jehož emitor je spojen s první elektrodou elektroluminiscenění diody (9) a jednak ke kolektoru pomocného tranzistoru (11), jehož báze je spojena s druhou elektrodou elektroluminiscenční diody (9) a s prvním koneem snímacího odporu (10) a jehož emitor je spojen s druhým koncem snímacího odporu (10). Existují i další možné varianty pro vyhodnocení několika úrovní nebo pásma napětí. Indikátor možno použít pro kontrolu napětí napr. záložních napájecích zdrojů pro nouzové brzdění v autoškolách, a všude tam, kde ja požadována přesné a spolehlivá indikace i za nepříznivých světelných podmínek.The purpose of the solution is to increase the accuracy and clarity of the indication evaluation under adverse lighting conditions. The indicator consists of an operational amplifier powered by the indicated voltage, a reference voltage source and an input divider of the evaluated voltage, while the output of the operational amplifier (5) is connected via a limiting resistor (7) to the base of the output transistor (8) whose emitter is connected to the first electrode of the electroluminescent diode (9) and to the collector of the auxiliary transistor (11), whose base is connected to the second electrode of the electroluminescent diode (9) and to the first terminal of the sensing resistor (10) and whose emitter is connected to the second terminal of the sensing resistor (10). There are also other possible variants for evaluating several levels or voltage bands. The indicator can be used for voltage control, e.g., of backup power supplies for emergency braking in driving schools, and wherever accurate and reliable indication is required even under adverse lighting conditions.

Description

Vynález se týká indikátoru napěíové úrovně zdroje, zejména záložního zdroje pro zprostředkování zabrzdění dálkově kontrolovaného vozidla v autoškolách, světelnou indikací.BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to a voltage level indicator of a source, in particular a backup source for facilitating the braking of a remotely controlled vehicle in driving schools by a light indication.

Pro zjištění, zda je stejnosměrné napětí zdroje, zejména akumulátoru, větší nebo menší než kritická úroveň, postačuje indikace jediným prvkem, například žárovkou nebo elektroluminis cenění diodou.To determine whether the DC voltage of the source, particularly the battery, is greater than or less than the critical level, a single element, for example a bulb or an electroluminescent diode, is sufficient.

V nejjednodušším provedení je indikátor napeTové úrovně tvořen žárovkou sériově spojenou se Zenerovou diodou nebo elektroluminis cenční diodou sériově spojenou s ochranným odporem. Je-li napětí na svorkách indikátoru se žárovkou menší než Zenerovo napětí, neprotéká indikátorem proud a žárovka nesvítí.In the simplest embodiment, the voltage level indicator comprises a bulb serially connected to a Zener diode or an electroluminescent diode serially connected to a protective resistor. If the voltage at the lamp terminals is less than the Zener voltage, no current flows through the lamp and the lamp is off.

Když napětí na svorkách překročí velikost Zenerova napětí, začne indikátorem protékat proud a žárovka různě intenzivně svítí v závislosti na velikosti rozdílu napětí měřeného a Zenerova. Funkce indikátoru s elektroluminiscenční diodou je obdobná.When the voltage across the terminals exceeds the amount of Zener voltage, the current starts to flow through the indicator and the lamp shines differently depending on the magnitude of the voltage difference measured and the Zener voltage. The function of the light emitting diode indicator is similar.

Tyto indikátory představují pouze jednoduché zkoušečky, u nichž přesnost rozlišení kritické úrovně je malá. Projevuje se u nich značně vliv velké tolerance Zenerova napětí Zenerovy diody a vliv změn parametrů všech součástek s teplotou. U prvního a druhého uvedeného typu indikátoru může být navíc intenzita svitu a tím informace svítí - nesvítí kolem kritické úrovně za horších světelných podmínek obtížně a nejednoznačně okem rozlišitelná.These indicators are only simple testers whose accuracy of critical level resolution is low. There is a significant influence of the large Zener voltage tolerance of the Zener diode and changes in the parameters of all components with temperature. Moreover, in the first and second types of indicator, the intensity of the light can be lit and thus the information is lit - it is not difficult to distinguish the eye at a critical level under low light conditions.

, Pro vyšší nároky je indikátor sestaven ze zdroje referenč* ního napětí, odporového děliče měřeného napětí, operačního zesilovače, ochranného odporu a elektroluminiscenční diody. Pokud měřené napětí je větší než referenční napětí, vlivem napětí na výstupu operačního zesilovače začne přes ochranný odpor a elektroluminiscenční diodu protékat proud a elektroluminiscen ční dioda se rozsvítí. Změní-li se navzájem invertující a neinvertuj ící vstup operačního zesilovače, pak elektroluminiscenční dioda svítí při měřeném napětí menším než referenční napětí.For higher demands, the indicator consists of a reference voltage source, a measured voltage resistance divider, an operational amplifier, a protective resistor, and an electroluminescent diode. If the measured voltage is greater than the reference voltage, the voltage at the operational amplifier output starts to flow through the protective resistor and the electroluminescent diode and the electroluminescent diode lights up. If the mutually inverting and non-inverting input of the operational amplifier changes, then the electroluminescent diode lights up at the measured voltage less than the reference voltage.

247 203247 203

Tento indikátor zvláště v okolí kritické úrovně napětí nezaručuje konstantní intenzitu svitu elektroluminiscenční diody, nebo? s narůstajícím rozdílem napětí se intenzita avitu zvětšuje. Napájení operačního zesilovače bývá obvykle symetrickým napětím, například i 12 V, zdroj referenčního napětí není také teplotně stálý. To zvětšuje složitost výroby a snižuje dosažitelnou teplotní stabilitu i přesnost měření.This indicator, especially around the critical voltage level, does not guarantee a constant light intensity of the electroluminescent diode, or? as the voltage difference increases, the intensity of the avity increases. The power supply of the operational amplifier is usually a symmetrical voltage, for example 12 V; the reference voltage source is also not temperature stable. This increases production complexity and reduces the achievable temperature stability and measurement accuracy.

Tyto nevýhody jsou odstraněny u indikátoru napěťové úrovně zdroje podle vynálezu ,jehož podstatou je, že mezi první vstupní svorkou indikátoru a,.dz^iou vstupní svorkou indikátoru je zapojen vstupní dělič napŽO; jehož odbočka je připojena k prvnímu vstupu operačního zesilovače na jehož druhý vstup je připojen první pól zdroje referenčního napětí, jehož druhý pól je spojen s první vstupní svorkou indikátoru, první svorka napá jení operačního zesilovače je spojena s druhou vstupní svorkou indikátoru, druhá svorka napájení operačního zesilovače je spojena b první vstupní svorkou indikátoru a že výstup operačního zesilovače je připojen přes omezovači odpor jednak k bázi vý** stupního tranzistoru jehož kolektor je spojen s druhou vstupní svorkou indikátoru a jehož emitor je spojen s první elektrodou elektroluminiscenční diody a jednak ke kolektoru pomocného tranzistoru, jehož báze je spojena s druhou elektrodou elektroluminiscenční diody a s prvním koncem snímacího odporu a jehož emitor je spojen s druhým koncem snímacího odporu a s první vstupní svorkou indikátoru.These drawbacks are eliminated with the voltage level indicator of the source of the invention, which is based on the fact that an input divider is connected between the first input terminal of the indicator and the input terminal of the indicator; whose tap is connected to the first input of the operational amplifier to the second input of which is connected the first pole of the reference voltage source, the second pole of which is connected to the first input terminal of the indicator, the first terminal of the operational amplifier is connected to the second input terminal of the indicator; the amplifier is connected by the first input terminal of the indicator and that the output of the operational amplifier is connected via a limiting resistor to the base of the output transistor whose collector is connected to the second input terminal of the indicator and whose emitter is connected to the first electrode of the electroluminescent diode and a transistor whose base is connected to the second electrode of the electroluminescent diode and to the first end of the sensing resistor and whose emitter is connected to the second end of the sensing resistor and to the first input terminal of the indicator.

U indikátoru podle vynálezu je v širokém rozsahu napětí zajištěná vysoká stabilita a spolehlivost funkce. Protože výstupní tranzistor a pomocný tranzistor udržují výstupní proud procházející elektroluminiscenční diodou na konstantní hodnotě, odpadají nejasnosti se špatným vyhodnocováním svitu kolem kritické úrovně vyhodnocovaného napětí. Elektroluminiscenční dioda bul nesvítí, nebo svítí stále stejně intenzivně. Proto je tento indikátor velmi vhodný v případech, kdy je vyžadována naprostá spolehlivost, jako je tomu zejména u zařízení obsahujících záložní zdroj pro zprostředkování nouzového zabrzdění dálkově kontrolovaného vozidla v autoškolách, sloužícího pro samostatný výcvik řidičů.In the indicator according to the invention, a high stability and reliability of function is ensured over a wide voltage range. Since the output transistor and the auxiliary transistor keep the output current through the electroluminescent diode at a constant value, there is no confusion with poor light evaluation around the critical level of the voltage being evaluated. The electroluminescent diode does not light or is always as bright. Therefore, this indicator is very suitable in cases where absolute reliability is required, as is the case, in particular, with devices containing a back-up power supply for facilitating the emergency braking of a remote-controlled vehicle in driving schools for independent driver training.

- 3 247 203- 3 247 203

Příklady provedení indikátoru napěťové úrovně zdroje podle vynálezu jsou zobrazeny na výkresech, na nichž zobrazuje obr. 1 indikátor pro zjišťování přítomnosti minimální úrovně napětí, obr. 2 indikátor pro zjišťování minimální a maximální úrovně napětí a obr. 3 stejný druh indikátoru jiného provedení.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENT The voltage level indicator of the present invention is shown in the drawings, wherein FIG. 1 shows an indicator for detecting the presence of a minimum voltage level, FIG.

Podle obr. 1 je mezi první vstupní svorkou 1 indikátoru a druhou vstupní svorkou 2 indikátoru zapojen vstupní dělič 3 napětí, jehož odbočka je připojena k prvnímu vstupu, v tomto případě k neinvertujíčímu vstupu, operačního zesilovače 5.According to FIG. 1, an input voltage divider 3 is connected between the first indicator input terminal 1 and the second indicator input terminal 2, whose tap is connected to the first input, in this case the non-inverting input, of the operational amplifier 5.

Na druhý vstup prvního operačního zesilovače 2» tedy v tomto případě na jeho invertující vstup, je přes dělič 6 referenčního napětí, přemosťující první zdroj 4 referenčního napětí, připojen první pól tohoto zdroje, přičemž jeho druhý pól je spojen s první vstupní svorkou 1 indikátoru.The first input of the first operational amplifier 2, in this case its inverting input, is connected via the reference voltage divider 6, bridging the first reference voltage source 4, the first pole of this source, its second pole being connected to the first input terminal 1 of the indicator.

Výstup operačního zesilovače 5 je připojen přes omezovači odpor 7 jednak k bázi výstupního tranzistoru 8 jehož kolektor je spojen s druhou vstupní svorkou indikátoru 2 a jehož emitor je spojen s první elektrodou elektroluminiscenční diody 2 a jednak ke kolektoru pomocného tranzistoru 11. Báze pomocného tranzistoru 11 je spojena s druhou elektrodou elektroluminiscenční diody 2 a s prvním koncem snímacího odporu 10_tEmitor pomocného tranzistoru 11 je spojen s druhým koncem snímacího odporu 10 a s první vstupní svorkou indikátoru 1. První svorka napájení operačního zesilovače 2 3^e spojena s druhou vstupní, svorkou indikátoru 2 a druhá svorka napájení operačního zesilovače 2 spojena s první vstupní svorkou indikátoruThe output of the operational amplifier 5 is connected via a limiting resistor 7 to the base of the output transistor 8 whose collector is connected to the second input terminal of the indicator 2 and whose emitter is connected to the first electrode of the electroluminescent diode 2. connected to a second electrode emitting diode 2 and the first end of the sensing resistor 10 _t emitter of the auxiliary transistor 11 is connected to the second end of the sensing resistor 10 and the first input terminal 1. the first indicator of the power of the operational amplifier ³ and 2 connected to the second input, terminal 2 and the indicator the second power amplifier power terminal 2 is connected to the first indicator input terminal

1.1.

Indikátor podle vynálezu pracuje následovně:The indicator according to the invention operates as follows:

Pokud napětí na druhém vstupu operačního zesilovače 2» získané z děliče 6 referenčního napětí, je menší než napětí na prvním vstupu operačního zesilovače 2» d© na výstupu operačního zesilovače 2 napětí, které otevírá výstupní tranzistor 8. Přes výstupní tranzistor 8, elektroluminiscenční diodu 2 a snímací odpor 10 protéká proto proud a elektroluminiscenčníIf the voltage at the second input of the operational amplifier 2 »obtained from the reference voltage divider 6 is less than the voltage at the first input of the operational amplifier 2» d © at the output of the operational amplifier 2, the voltage that opens the output transistor 8. and the sensing resistor 10 therefore flows through current and electroluminescence

- 4 247 203 dioda 9 svítí. Úbytkem napětí vznikajícím na snímacím odporu- 4 247 203 LED 9 illuminates. Voltage drop on sensing resistor

10, který se přivede mezi emitor a bázi pomocného tranzistoru10, which is applied between the emitter and the base of the auxiliary transistor

11, se tento otevře a řídí spolu a výstupním tranzistorem 8 proud elektroluminiscenční diodou 2 ^na konstantní hodnotu.11, this is opened and controlled by the electroluminescent diode 2 ^{to a} constant value together with the output transistor 8.

U provedení indikátoru podle obr. 2 je obvod s operačním zesilovačem 2 shodný s provedením podle obr. 1 doplněn obvodem s druhým operačním zesilovačem 2£. Výstup druhého operačního zesilovače 2£ je připojen přes druhý omezovači odpor 27 jednak k bázi druhého výstupního tranzistoru 28 jehož kolektor je spojen s druhou vstupní svorkou indikátoru 2 a jehož emitor je spojen s první elektrodou druhé elektroluminiscenční diody 22 a jednak ke kolektoru druhého pomocného tranzistoru 3,1·In the embodiment of the indicator of FIG. 2, the circuit with the operational amplifier 2 identical to the embodiment of FIG. 1 is supplemented with the circuit with the second operational amplifier 26. The output of the second operational amplifier 26 is connected via a second limiting resistor 27 both to the base of the second output transistor 28 whose collector is connected to the second input terminal of the indicator 2 and whose emitter is connected to the first electrode of the second electroluminescent diode 22 and second to the collector of the second auxiliary transistor 3. , 1 ·

Báze druhého pomocného tranzistoru 31 je spojena s druhou elektrodou druhé elektroluminiscenční diody 22 β s prvním koncem druhého snímacího odporu 30. Emitor druhého pomocného tranzistoru 3,1 3® spojen s druhým koncem druhého snímacího odporu 30 a s první vstupní svorkou indikátoru 1. První vstup operačního Zesilovače 2 je spojen s druhým vstupem druhého operačního zesilovače 22 a druhý vstup operačního zesilovače 5 3® připojen k první odbočce 12 děliče 6 referenčního napětí, zapojeného mezi póly prvního zdroje £ referenčního napětí. První vstup druhého operačního zesilovače 25 je připojen k druhé odbočce 13 děliče 6 referenčního napětí.The base of the second auxiliary transistor 31 is coupled to the second electrode of the second electroluminescent diode 22b with the first end of the second resistor 30. The emitter of the second auxiliary transistor 3.1-3 connects to the second end of the second resistor 30 and to the first input terminal of the indicator. The amplifier 2 is connected to the second input of the second operational amplifier 22 and the second input of the operational amplifier 53 is connected to the first tap 12 of the reference voltage divider 6 connected between the poles of the first reference voltage source 6. The first input of the second operational amplifier 25 is connected to the second tap 13 of the reference voltage divider 6.

První svorka napájení druhého operačního zesilovače 25 je spojena s druhou vstupní svorkou indikátoru 2 a druhá svorka napájení druhého operačního zesilovače 25 je spojena s první vstupní svorkou indikátoru 1.The first power terminal of the second operational amplifier 25 is connected to the second input terminal of the indicator 2 and the second power terminal of the second operational amplifier 25 is connected to the first input terminal of the indicator 1.

U tohoto provedení indikátoru podle vynálezu svítí luminiscenční dioda 2» když je napětí zdroje zapojeného mezi první vstupní svorkou 1 indikátoru a druhou vstupní svorkou 2 indikátoru větší něž první kritická úroveň napětí a druhá luminiscenční dioda 22 svítí, když je přiložené napětí nižší než druhá kritická úrovšň. Tímto indikátorem lze tedy, vyhodnotit, zda přiložené napětí leží uprostřed mezi mezními hodnotami nebo zda leží mimo toto pásmo.In this embodiment of the indicator according to the invention, the luminescent diode 2 is illuminated when the voltage of the source connected between the first indicator input terminal 1 and the second indicator input terminal 2 is greater than the first critical voltage level and the second luminescent diode 22 illuminates when the applied voltage is lower than the second critical level. . This indicator can therefore be used to assess whether the applied voltage lies midway between the limit values or whether it lies outside this range.

- 3 247 203 ϋ provedení podle obr· 3 je indikátor vytvořen stejně jako u provedení podle obr· 2, ale druhý vetup operačního zesilovače § je připojen k odbočce děliče 6 referenčního napětí, přemosťujícího zdroj 4 referenčního napětí, kdežto první vstup druhého operačního zesilovače 25 je připojen k odbočce druhého děliče 26 referenčního napětí, přemosťujícího druhý zdroj 24 referenčního napětí·3, an indicator according to FIG. 2 is constructed as in FIG. 2, but the second input of the operational amplifier is connected to the tap of the reference voltage divider 6, bypassing the reference voltage source 4, while the first input of the second operational amplifier 25 is connected to the tap of the second reference voltage divider 26, bridging the second reference voltage source 24

Napětí zdroje 4 referenčního napětí a druhého zdroje 24 referenčního napětí, popřípadě polohu odboček děliče 6 referenč niho napětí a druhého děliče 26 referenčního napětí je přitom nutno volit tak, aby potenciál na prvním vstupu druhého operačního zesilovače 2J5 byl vyěší než potenciál na druhém vstupu operačního zesilovače 2·The voltage of the reference voltage source 4 and the second reference voltage source 24 or the tap position of the reference voltage divider 6 and the second reference voltage divider 26 must be selected so that the potential at the first input of the second operational amplifier 25 is higher than the potential at the second input of the operational amplifier. 2 ·

Toto provedení indikátoru napětí podle vynálezu pracuje stejně jako provedení podle obr. 2·This embodiment of the voltage indicator according to the invention works in the same way as the embodiment of FIG. 2.

Pro indikaci napětí takové polarity, že druhá vstupní svorka indikátoru 2 je kladná, jsou všechny tranzistory typu NPN a elektroluminiscenční dioda 9 a druhá elektroluminiscenč«Btf ní dioda 29 jsou polovány anodami k emitorům výstupního tranzis toru 8 a druhého výstupního tranzistoru 28.To indicate a voltage of such polarity that the second input terminal of the indicator 2 is positive, all NPNs and the electroluminescent diode 9 and the second electroluminescent diode 29 are polarized by the anodes to the emitters of the output transistor 8 and the second output transistor 28.

Pro opačnou polaritu vstupního napětí indikátoru jsou tranzistory typu PNP, elektroluminiscenční dioda 9 a druhá elek troluminiscenční dioda 29 jsou polovány katodami k emitorům výstupního tranzistoru 8 a druhého výstupního tranzistoru 28. Dále je zaměněna polarita všech zdrojů referenčního napětí a polarita nápajecích svorek všech operačních zesilovačů.For the opposite polarity of the indicator input voltage, the transistors are of the PNP type, the electroluminescent diode 9 and the second electroluminescent diode 29 are polarized by cathodes to the emitters of the output transistor 8 and the second output transistor 28. Next.

Popsaná provedení indikátoru napětí podle vynálezu lze snadno vyrobit za použití dostupných integrovaných obvodů čímž se příznivě sníží výrobní náklady. Lze je použít všude tam, kde je podmínkou, aby zdroj napětí, zpravidla akumulátor, měl přesně definované napětí, například u zařízení pro nouzové zásahy, u speciálních přenosných vysílaček a pod.The described voltage indicator embodiments of the present invention can be easily manufactured using available integrated circuits, thereby reducing manufacturing costs favorably. They can be used wherever it is a prerequisite that the voltage source, usually a battery, has a precisely defined voltage, for example in emergency response equipment, special portable radios and so on.

Claims

Indicator of the voltage level of the source, in particular of the backup source for facilitating braking of the remote controlled vehicle, for example in driving schools, with a light indication, characterized in that an input voltage divider (3) is connected between the first input terminal of the indicator (1) and the second input terminal of the indicator (2) whose tap is connected to the first input of the operational amplifier (5) to the second input of which the first pole of the reference voltage source (4) is connected, the second pole of which is connected to the first input terminal of the indicator (1); is connected to the second input terminal of the indicator (2), the second power supply terminal of the operational amplifier (5) is connected to the first input terminal of the indicator (1) and that the output of the operational amplifier (5) is connected to the limiting resistor (7) 8) whose collector is connected to the second input terminal of the indicator (2) and whose erait This is connected to the first electrode of the electroluminescent diode (9) and to the collector of the auxiliary transistor (11), the base of which is connected to the second electrode of the electroluminescent diode (9) and to the first end of the sensing resistor (10). the sensing resistor (10) and the first input terminal of the indicator (1).