Monitor
M
o
n
i
t
o
r
Monitor
M
o
n
i
t
o
r
napięcia sieci
n
a
p
i
Ä™
c
i
a
s
i
e
c
i
napięcia sieci
n
a
p
i
Ä™
c
i
a
s
i
e
c
i
2440
Do czego to służy? Jak to działa? się więcej
Kilkanaście lat temu wahania, a właściwie Schemat ideowy przedstawiony jest na diod, pobór prądu się nie zwiększa. Osiągnię-
nadmierne obniżanie napięcia sieci energe- rysunku 1. to to właśnie dzięki połączeniu diod wyświe-
tycznej były na porządku dziennym w całym Sercem urządzenia jest układ scalony U1, tlacza w szereg. Aby jednak taki szeregowy
kraju. Dziś problem ten stracił swą ostrość, sterownik linijki świetlnej. Zastosowano tu wyświetlacz mógł pracować, napięcie zasila-
niemniej jednak w niektórych okolicach popularną  liniową kostkę LM3914 pracu- jące musi być większe niż suma spadków na-
nadal spadek napięcia w gniazdkach poniżej jącą w nietypowej konfiguracji oraz dziesięć pięć wszystkich diod LED wyświetlacza 
200V nie jest rzadkością. diod LED. stąd napięcie zasilające o wartości 24V.
Obniżone napięcie w sieci zwiększa co praw- Całość zasilana jest beztransformatorowo. Część pomiarowa kostki LM3914 pracuje
da żywotność żarówek, jednak jest niekorzy- W obwodzie zasilania kluczowe znaczenie w takiej konfiguracji, w której zakres pomia-
stne dla innych urządzeń. W każdym razie mają kondensatory C2, C2A  to one wyzna- rowy wskaz
nika obejmuje tylko niewielkie
użytkownik powinien wiedzieć, jakie napię- czają wartość prądu, jaką może dostarczyć  okienko . Zmienne napięcie sieci jest do-
cie występuje aktualnie w gniazdkach. zasilacz. Rezystor R9 chroni diody prostow- datkowo prostowane przez diodę D14,
Znajomość aktualnej wartości napięcia po- nicze D12, D13 przed udarami prądowymi, zmniejszane przez dzielnik R1, R2, R3, PR1
trzebna jest zwłaszcza elektronikowi, który które występują przy włączaniu urządzenia i filtrowane przez kondensator C1. Napięcie
sprawdza działanie różnych urządzeń elek- do sieci w chwili, gdy kondensatory C2, stałe, proporcjonalne do zmiennego napięcia
trycznych i elektronicznych. Oczywiście na- C2A są puste, a napięcie chwilowe ma dużą sieci, podawane jest na wejście pomiarowe
pięcie zawsze można zmierzyć multime- wartość. Rezystory R7, R8 gwarantują rozła- kostki U1, czyli na nóżkę 5.
trem, ale nie jest to wygodne, a poza tym na- dowanie kondensatorów po odłączeniu od Zrozumienie ogólnych zasad działania wska-
pięcie może się zmienić pod wpływem ja- sieci. Bez nich na kondensatorach C2, z
ników rodziny LM391X nie jest trudne. Po
kiegoś dużego obciążenia. Opisany dalej C2A ładunek mógłby pozostawać bardzo pierwsze końcówki RHI, RLO (nóżki 6, 4)
prosty i niedrogi przyrząd monitoruje na długo, co mogłoby skończyć się nieprzyjem- wyznaczają zakres wskazań. Gdy napięcie na
bieżąco napięcie sieci i pokazuje wartość nym wstrząsem w chwili przypadkowego do- wejściu pomiarowym IN (nóżka 5) jest niż-
z wystarczającą dokładnością za pomocą li- tknięcia obu bolców wtyczki. sze niż napięcie na wejściu RLO (n. 4), wte-
nijki diod LED. Ze względu na to, że układ ma mierzyć na- dy wszystkie diody są wygaszone. Gdy na-
Przyrząd okaże się atrakcyjny nie tylko dla pięcie sieci, zastosowano prostownik jedno- pięcie rośnie, aktywne stają się kolejne wyj-
elektroników jako wyposażenie pracowni, połówkowy. Wyprostowane napięcie zasila- ścia (L1, L2, L3... L10) i zaświecają się ko-
ale dla wielkiej rzeszy Czytelników, którzy jące układ scalony dostępne jest na konden- lejne diody LED. Gdy napięcie wejściowe
po prostu chcą wiedzieć na bieżąco, jakie na- satorze C3. Dioda Zenera D11 ustala wartość stanie się większe niż napięcie na końcówce
pięcie panuje w sieci energetycznej. tego napięcia na około 24V. RHI (n. 6), wtedy świecą wszystkie diody
Znaczna dokładność wynika z faktu, że za- Kostka U1 zasilana jest tym dość wysokim (tak jest w trybie słupkowym, natomiast
kres wskazań obejmuje wąski wycinek na- napięciem. Ponieważ nóżka 9 U1 nie jest w trybie punktowym świeci ostatnia dioda
pięć, mianowicie 190...235V. W prosty spo- podłączona, kostka pracuje w trybie punkto- dołączona do wyjścia L10).
sób, za pomocą potencjometru montażowe- wym. W klasycznym układzie pracy zawsze Wystarczy więc dołączyć końcówkę RLO
go, można ten zakres zmieniać w szerokich świeci wtedy tylko jedna z diod świecących. nie do masy, tylko do napięcia niższego niż
granicach, przesuwając go w górę lub w dół. W tym wypadku jest inaczej. Układ LM3914 napięcie końcówki RHI. (W zasadzie napię-
Dociekliwi Czytelnicy zechcą też dokładnie pracuje tu w nietypowym układzie  diody cie na RLO mogłoby nawet być wyższe niż
przeanalizować zastosowane rozwiązanie świecące połączone są w szereg. Dzięki temu na RHI, co teoretycznie dałoby odwrotną
układowe, ponieważ z pewnością zapragną w rzeczywistości wskaz
nik pracuje w trybie kolejność zaświecania diod  w praktyce
wykorzystać nietypowy tryb pracy wskaz
ni- słupkowym. Czym większe napięcie, tym z kilku względów taki sposób pracy nie jest
ka we własnych konstrukcjach. więcej diod LED świeci. Pomimo że świeci stosowany.)
Elektronika dla Wszystkich
77
Rysunek 2 pomoże zrozumieć szczegóły, wartości RB powoduje zwiększanie napięcia czona jest drabinka rezystorowa o wypadko-
dzięki którym zakres pomiaru wskaz
nika zo- na wyjściu REFO (przy stałej wartości RA). wej rezystancji wynoszącej typowo
stał rozciągnięty. Co ważne, prąd wypływający z końcówki 12k&! (8...17k&!)  zobacz rysunek 4. Rezy-
Drugą ważną sprawą jest obecność  na po- REFO decyduje o prądzie diod LED, czyli stancję tej wewnętrznej drabinki (i rozrzut
kładzie kostki dość precyzyjnego z
ródła o jasności wyświetlacza  prąd każdego wyj- jej wartości) trzeba uwzględnić przy doborze
napięcia odniesienia, o działaniu zbliżonym ścia L1...L10 jest dziesięciokrotnie większy zewnętrznych rezystorów, zwłaszcza gdy
do działania popularnych stabilizatorów od prądu wypływającego z końcówki 7. Wy- prąd wypływający z końcówki REFO ma
LM317. Mianowicie końcówka REFO (nóż- nika z tego, że jasność zależy jedynie od być mniejszy niż 1mA.
ka 7) jest wyjściem tego stabilizatora. We- wartości rezystora włączonego miedzy koń- Podczas testów prototypu konieczne okazało
wnętrzny układ stabilizatora stara się utrzy- cówki 7 i 8 (I =10*1,28V/RA). W opisy- się wprowadzenie kilku zmian, przez co mo-
LED
mać napięcie równe 1,28V między końców- wanym układzie (rysunek 1) tak dobrano del pokazany na fotografii nie w pełni odpo-
kami REFO i REFA (n. 7 i 8). Dołączając ze- wartości rezystorów R4, R6 (a także R1-R3, wiada schematowi ideowemu i montażowe-
wnętrzny dzielnik (dwa rezystory) można PR1), żeby uzyskać zakres wskazań mu. Miedzy innymi okazało się, że przy na-
uzyskać dowolne napięcie, większe niż te 190...235V i żeby jasność wskaz
nika była pięciach sieci niższych niż 200V wydajność
1,28V. Pokazuje to rysunek 3. Zwiększanie wystarczająca. Osoby, które zechcą zastoso- beztransformatorowego zasilacza znacznie
wać podany sposób we własnych opracowa- spada. Aby zapewnić prawidłową pracę, ko-
niach, powinny koniecznie wziąć pod uwa- nieczne okazało się zwiększenie sumarycznej
gę, że między końcówkami RHI, RLO włą- pojemności C2, C2A z 440...470nF do
660...680nF. Usunięto też jeden rezystor, stąd
Rys. 3 Obwody napięcia odniesienia brak R5 na schemacie i płytce.
Rys. 2 Obwody wejściowe kostek
LM391X
Rys. 1 Schemat ideowy
Elektronika dla Wszystkich
78
do obudowy i zdecydować, jak będzie moco-
wana. Od tego będzie zależeć, czy diody będą
wlutowane klasycznie, czy tak jak w modelu,
od strony druku. Gotową płytkę można umie-
ścić w obudowie  wtyczkowej , choćby takiej
jak pokazano na fotografii.
Układ zmontowany prawidłowo ze sprawnych
elementów od razu będzie pracował, trzeba
jednak przeprowadzić prostą, jednopunktową
kalibracjÄ™ za pomocÄ… potencjometru PR1.
Przed pierwszym włączeniem do sieci trzeba
starannie skontrolować poprawność montażu, się z pogorszeniem dokładności na koń-
zwłaszcza obwodów zasilacza beztransforma- cach zakresu. W sumie jednak uzyskanie
torowego. Pomyłka w montażu może oznaczać wysokiej bezwzględnej dokładności nie
uszkodzenie jednego lub kilku elementów. jest konieczne. Kto chce bardzo precyzyj-
Rys. 4 Konfiguracja obwodów wyj- W wersji standardowej można wykorzy- nie wyskalować przyrząd, powinien wyko-
ściowych stać skalę pokazaną na rysunku 6. Kali- nać skalę we własnym zakresie  przyda
\
bracja polega na zmierzeniu aktualnego siÄ™ do tego czysta skala zamieszczona we
wkładce.
Montaż i uruchomienie Rys. 5 Schemat montażowy
Możliwości zmian
Zakres pomiarowy 190V...235V wydaje siÄ™
optymalny, jednak listy do Redakcji świad-
W urzÄ…dzeniu wystÄ™-
czą, iż w niektórych okolicach napięcie sieci
pują napięcia zagrażające
często spada poniżej 190V. Monitor można
łatwo przeskalować na dowolnie niższy za-
zdrowiu i życiu. Osoby nie-
kres, ustawiając większą rezystancję czynną
potencjometru PR1 (ewentualnie zwiększa-
pełnoletnie mogą je wyko-
jąc R3). Można na przykład tak ustawić
PR1, by wszystkie diody zaświecały się, gdy
nać wyłącznie pod opieką
napięcie sieci wyniesie 220V. Wtedy pierw-
wykwalifikowanych osób
sza dioda będzie się zaświecać przy napięciu
około 170...175V. W takim przypadku nale-
dorosłych!
ży zmienić ustawienie kolorowych diod: naj-
pierw czerwone, potem żółte, a na końcu
Układ można zmontować na płytce druko- zielone.
wanej, pokazanej na rysunku 5. Sam montaż Kto chciałby rozszerzyć zakres wskazań, by
nie powinien sprawić trudności, a dwie gwia- obejmował większy zakres, na przykład
zdki związane są wyłącznie z niebezpieczeń- napięcia sieci za pomocą jakiegokolwiek 150...235V, powinien przede wszystkim
stwem porażenia prądem podczas prób. Układ miernika i sprawdzenie, czy wskazanie zmniejszyć wartość R6 oraz dobrać R3 i PR1.
nie zawiera żadnych elementów szczególnie zbudowanego monitora jest prawidłowe. Należy jednak pamiętać, że przy napięciach
podatnych na uszkodzenie, dlatego można je Wcześniej należy ustawić potencjometr sieci poniżej 180V wydajność zasilacza
montować w dowolnej kolejności. Przed wlu- PR1 w połowie drogi suwaka. Jeśli wska- beztransformatorowego może się okazać za
towaniem diod LED należy dopasować płytkę zania woltomierza i monitora nie są zgod- mała do uzyskania napięcia zasilającego
ne, należy zmienić ustawienie PR1. Uwa- układ, równego 24V. Model pracuje po-
ga! Wszelkie regulacje należy przepro- prawnie przy znacznie niższym napięciu
Wykaz elementów
sieci, jednak ze względu na rozrzut parame-
R1, R2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .100k&!
R
1
,
R
2
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
1
0
0
k
&!
Rys. 6 Skala przyrządu trów układów scalonych (własny prąd zasi-
R3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .10k&!
R
3
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
1
0
k
&!
lania i prÄ…d diod LED) oraz toleran-
R4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2,7k&!
R
4
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
2
,
7
k
&!
cję kondensatorów C2, C2A należy
R5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .nie występuje
R
5
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
n
i
e
w
y
s
t
Ä™
p
u
j
e
R6 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .9,1k&! liczyć się z gorszymi wynikami.
R
6
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
9
,
1
k
&!
R7, R8 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .470k&!
R
7
,
R
8
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
4
7
0
k
&!
Dlatego przy próbach rozszerzenia
R9 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .330&!
R
9
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
3
3
0
&!
zakresu pomiarowego poniżej
PR1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .PR 10k&! miniaturowy
P
R
1
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
P
R
1
0
k
&!
m
i
n
i
a
t
u
r
o
w
y
180V należy skontrolować to napię-
C1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .100µF/16V
C
1
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
1
0
0
µ
F
/
1
6
V
cie zasilające występujące na ele-
C2, C2A . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .330nF/400V
C
2
,
C
2
A
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
3
3
0
n
F
/
4
0
0
V
C3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .470µF/25V mentach C3, D11 i ewentualnie
C
3
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
4
7
0
µ
F
/
2
5
V
D1, D2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . .LED 3 mm czerwona
D
1
,
D
2
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
L
E
D
3
m
m
c
z
e
r
w
o
n
a
zwiększyć pojemność C2, C2A.
D3, D4, D10 . . . . . . . . . . . . . . . . . .LED 3 mm żółta
D
3
,
D
4
,
D
1
0
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
L
E
D
3
m
m
ż
ó
Å‚
t
a
Przy najniższych napięciach, gdy
D5-D9 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .LED 3 mm zielona
D
5
D
9
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
L
E
D
3
m
m
z
i
e
l
o
n
a
wadzać przy odłączeniu przyrządu od świeci jedna lub dwie diody LED, napięcie
D11 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .dioda Zenera 24V
D
1
1
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
d
i
o
d
a
Z
e
n
e
r
a
2
4
V
sieci. to nie musi wynosić 24V. Testy modelu wy-
D12-D14 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1N4007
D
1
2
D
1
4
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
1
N
4
0
0
7
Ze względu na nieunikniony rozrzut warto- kazały, że układ scalony w tej konfiguracji
U1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .LM3914
U
1
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
L
M
3
9
1
4
ści napięcia odniesienia kostki U1 pracuje poprawnie jeszcze przy napięciu
(1,2...1,34V), tolerancję rezystorów R4, R6 zasilającym rzędu 11...12V (gdy świecą nie
Komplet podzespołów z płytką jest
K
o
m
p
l
e
t
p
o
d
z
e
s
p
o
Å‚
ó
w
z
p
Å‚
y
t
k
Ä…
j
e
s
t
oraz rozrzut wartości rezystancji wewnę- więcej niż cztery diody LED).
dostępny w sieci handlowej AVT jako
d
o
s
t
Ä™
p
n
y
w
s
i
e
c
i
h
a
n
d
l
o
w
e
j
A
V
T
j
a
k
o
trznej drabinki rezystorowej, należy liczyć Piotr Górecki
kit szkolny AVT-2440
k
i
t
s
z
k
o
l
n
y
A
V
T
2
4
4
0
Elektronika dla Wszystkich
79