lunes, 30 de marzo de 2009

Voltimetro simple con comparadores y leds

Este es un detector de voltaje tambien llamado barra gráfica de leds. La idea es que cada led se vaya encendiendo de acuerdo al nivel de voltaje continuo presente en la entrada , es decir si solo hubieran estos 4 leds calibrados para pasos de 1 voltio por led y se encendieran 3 leds diriamos que el voltaje de entrada es mayor que 3 voltios y menor que 4 voltios , si pusieramos más comparadores en cadena podemos tener 8 -12 -16 niveles con lo que se tendría mejor aproximación.
En el circuito usamos el conocido LM 339 quad comparador , cada opam de este circuito es usado para comparar la entrada Vin contra un voltaje fijo de comparación tomado de la fuente misma de alimentación mediante un divisor resistivo. Este nivel de voltaje con el cual se efectuará la comparación con la entrada está fijado por el potenciometro R1.
Por defecto cuando no hay entrada todos los leds estarán OFF o apagados porque todas las salidas del 339 estan en alta desde que el voltaje en cada entrada no inversora es más alto que su correspondiente entrada Vin en el terminal inversor o entrada inversora.

Conforme el voltaje de entrada vá creciendo va excediendo el voltaje de threshold de cada opam haciendo que cada led se vaya encendiendo conforme aumente la entrada , podemos tener mayores leds para mayor aproximación poniendo más comparadores y repitiendo el esquema o expandiendolo hacia tierra . Usando 4 LM 339 podemos tener 16 leds , aunque este es solo el principio básico para entender el circuito , para hacer un real voltimetro la entrada debe ser escalada , es decir en la entrada se pone un atenuador o divisor de voltaje .
De tal manera que si nuestro circuito de mediciòn funciona con 5 voltios y queremos medir voltajes de 0 a 30 voltios por decir ,y queremos tener una precisión de 1 voltio por led necesitamos poner 30 leds ( es decir 7 y medio LM 339 ) , tambien necesitariamos 30 resistencias iguales de 1 k .
La entrada debe ser dividida por 10 de tal manera que la Vin del voltimetro sea 30/10 = 3 voltios para estar al nivel de los 5 voltios con que funciona el comparador, supongamos que hemos implementado los 30 leds ( uno por cada voltio ) entonces para la calibración del voltaje de referencia hacemos la escalada de tensión mediante el potenciometro R1 , cuando este potenciometro esté en corto el voltaje en la primera entrada del bloque de comparadores será de 5 voltios o Vcc , debemos ir incrementando la resistencia mientras medimos con un multimetro digital u osciloscopio para tener 3 voltios exactos a la salida de R1 que es tambien entrada del primer comparador ( pin 5 de la figura ) las demas entradas como vemos están divididos en pasos iguales y como en la primera de ellas hay 3 voltios cada comparador discriminará 3/30 = 0.1 voltios que se comparan con el voltaje escalado de la entrada.
De esta manera si en la entrada se tiene 12 voltios los 12 primeros comparadores tomados desde tierra hacia arriba estarán activados y se tendrán 12 leds encendidos es decir se leerán 12 voltios.

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