电平显示器

　　电平显示器由五只发光二极管作显示，可以直接指示电平的高低，也可以稍加改动作温度的指示、光照强度的指示或测量某些物质电阻值的指示等。它的应用很广泛也很灵活。

　　一、元器件及材料的准备

　　所用的元器件如表4所示。

　　表4

　　序号元器件规格

　　R11kΩ、1/8W碳膜电阻器

　　R2~R430kΩ、1/8W碳膜电阻器

　　R5、R651kΩ、1/8W碳膜电阻器

　　R7180Ω、1/8W碳膜电阻器

　　R8240Ω、1/8W碳膜电阻器

　　R9300Ω、1/8W碳膜电阻器

　　R10360Ω、1/8W碳膜电阻器

　　R11430Ω、1/8W碳膜电阻器

　　R10kΩ、1/8W碳膜电阻器(测试用)

　　RP100kΩ电位器

　　VD1~VD5φ5红色发光二极管

　　VT1~VT69014等NPN型三极管

　　SA1×2小型开关

　　6V电池夹

　　60mm×30mm电路板

　　发光二极管是电子电路中常用的一种器件,由于发光二极管的耗电少,寿命长,常用来作各种指示灯。发光二极管的外形与符号如图4-1所示。使用时要注意认清它的正负极性,一般(不是绝对的)可以从发光二极管的内部电极的形状来辨别,也可以从圆形发光二极管不对称的外型来辨别。发光二极管的工作电流一般在5~1OmA左右,工作电压为1.8~2V。

　　

 

　　图4-1 发光二极管的外型与符号

　　电路中所用三极管的放大倍数最好在100倍以上。

　　二、电路的制作与调试

　　首先检测好所用的所有元器件，做好元器件引线的处理工作。然后参考电原理图图4-2、电路板安装图图4-3和电路板元件图图4-4,把电阻器、三极管和发光二极管依次焊到电路板上,注意三极管的管脚和发光二极管的极性不能搞错。安装发光二极管时不要剪短管脚,让它高于其它元器件,这样在装盒时可以使发光二极管露在盒外边。

　　

 

　　图4-2 电原理图

　　电路安装完毕可以进行调试,在电原理图的A、B两点之间接一个100kΩ的电阻器,接通电池后,由小到大调节100kΩ的电位器,可使发光二极管VD5到VD1依次发光。

　　实际使用时,如果被测试信号电平在1~4V之间,则不需安装电位器RP,只要将被测信号连接到电路板的电位器位置上(即电路的B、D端)。如果被测试信号电平较高则需要使电位器RP进行调节,被测信号应连接到电路的C、D端。如果被测试信号电平很低,还需增加放大电路。

　　

 

　　图4-3 电路板安装图

　　

 

　　图4-4 电路板元件图

　　三、电路工作原理

　　电平显示器的输入端由电阻器R1和三极管VTl组成,电路接成射极输出电路,以增加电路的输入阻抗,减小电平显示器对被测电路的影响。三极管VT2~VT6构成五级串联驱动电路。三极管VT6基极电压在0.6V左右是其导通的条件。三极管VT5、VT4、VT3、VT2的导通条件是它们的基极电压分别约为1.2V、1.8V、2.4V、3V左右。当三极管VT1的发射极电压为0.6V时,三极管VT6导通,发光二极管VD5亮。当三极管VT1的发射极电压为1.2V左右时,三极管VT5也导通,这时发光二极管VD5和VD4亮。以此类推,每当三极管VT1的发射极电压增加0.6V左右时,发光二极管亮的只数就会增加一只。因此这个电平显示器所能测试的电压在1.2~3.6V的范围内(因为三极管VT1还有0.6V的压降)。

　　R2~R6为各级三极管的基极限流电阻器。 R7~R11为发光二极管的限流电阻器。由于各级三极管的工作状态有差异,所以各限流电阻器的阻值也不大一样。

　　四、电路的应用

　　汽车电瓶在汽车发动时为它提供能量。在汽车的运行中,汽车的发电机又为电瓶充电,这样电瓶可以反复使用。如果电瓶老化,或者汽车充电电路出现故障不能为电瓶充电,电瓶中的电量下降,最后导致汽车不能发动。如果在汽车中增加一个小装置,随时监视电瓶电压,就可以及时发现问题,避免行车中的麻烦。

　　这里介绍一个用电平显示器作的汽车电瓶电压监视器,使用时将汽车电瓶的正极接在电平显示器的C端,汽车电瓶的负极接在D端即可。此电路只用了四只发光二极管作指示。当四只发光二极管都不亮时,说明电压过低,电瓶可能有问题了;如果一只发光二极管亮,说明电瓶处于临界状态;如果两只或三只发光二极管亮,那么电瓶的电压是正常的;当四只发光二极管都亮时,说明电压较高,电瓶是处于充电状态,充电电路工作正常。如果汽车的发动机在工作,而只有两只或三只发光二极管亮,说明汽车的充电电路有异常,需要检查,否则电瓶中的电很快就会用完。

　　这个电平显示器还可以有许多应用。如果在电平显示器电路的A、B之间连接一光敏电阻器,电路就可以做成一个测光表。而在电平显示器电路的A、B之间连接一只热敏电阻器就成为一个测温表(此时电位器RP的阻值应根据热敏电阻器的阻值进行调整,一般为热敏电阻器阻值的2倍)。如果在电路板A点和B点上连接一对导线就可以对水质或土壤进行一定的监测,当然这对导线间距有一定的要求,100KΩ的电位器也需要根据情况进行必不可少的调节,有兴趣的话可以试验一下。