识别未知电压是我们在使用电路时经常遇到的事情。当然,万用表是此应用的完美工具。但是最近我遇到了一种情况,我的万用表出现故障,我无法测量电路中的电压。由于 COVID-19 导致的封锁,我别无选择,只能制作一个检测输入电压范围的电路。该电路是识别四种不同电压(范围高达12v)的良好替代方案。这些电压范围由不同颜色的 LED 指示。
0 – 3.3V : 白光指示灯
3.3V – 5V : 蓝色指示灯
5V – 9V : 绿色指示灯
9v – 12v : 红色指示灯
电压范围检测器电路工作原理:
该电路基于比较器特性,比较其反相端和同相端的两个输入电压。如果反相输入的电压超过同相输入输出,则输出将很低,反之亦然。该电路使用LM339芯片,这是一个四通道比较器芯片,非常适合我们的目的。12V外部电源为该电路供电。此外,除了为该电路供电外,它还为比较器芯片的同相端子提供基准电压,以便进行比较。输入端子用于馈送需要探测或识别的电压。该输入电压进入比较器的反相端。
基准电压源:
这里的想法是设置不同的基准电压为每个比较器供电,并将它们与输入电压进行比较。该电路可检测高达12v的电压。如果您查看使用R1,R2,R3,R4,R5构建的分压器设置,您可以观察到每个比较器都馈入不同的基准电压。考虑 U1:D由以上为例,这里计算出分压器R1、R3、R4、R5输出的电压应视为串联并应相加。所以分压器的形式是这样的
Vo = Vin x R2 / ( R2 + (R1 + R3 + R4 + R5 )
= 12v x 3.3k / ( 3.3k + ( 1.8k + 3.9k + 3k + 100 )
12V x 3.3K / ( 12.1 )
= 3.2V
此 3.2v 连接到 U1:D 的同相端子芯片。当馈送到反相端的输入电压超过该电压3.2v时,比较器的输出变为低电平,输出中连接的白色LED亮起。这表示输入电压为3.3v及以上。同样,对于U1:C芯片基准电压R3,R4和R5串联电阻,R1和R2也是如此。因此,为了确定U1:C芯片的基准电压源,分压器方程的形式为:
Vo = Vin x ( R2 + R1 ) / ( R1 + R2 )+ ( R3 + R4 + R5 ))
12V x ( 3.3K + 1.8K ) / ((3.3K + 1.8K ) + ( 3K + 3.9K + 100 ) )
= 5.05V
因此,当输入电压超过或等于5v时,蓝色LED亮起。这表示输入电压等于5v或大于5v。在此瞬间,白光 LED(3.3v 指示灯)也将亮起。同样,U1:B和U1:A的参考电压为8.9v和11.9v。因此,当输入电压达到 9v 时,绿色 LED 亮起,表示输入电压范围为 9v 及以上。同样,当输入电压达到 12v 时,红色 LED 亮起,表示输入电压范围为 12v 及以上。这是该电路可以检测到的最大电压范围。对于 12v 输入电压,所有 LED 将与红色一起亮起,表示已超出所有输入范围。电阻 R6、R7、R8 和 R9 用作 LED 的限流电阻。
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