Індикатор розряджання акумулятора на tl431. Простий індикатор заряду та розряду акумулятора. Для чого потрібний індикатор розряду акумулятора
За допомогою двох резисторів можна встановити напругу пробою в діапазоні від 2,5 до 36 В.
Наведу дві схеми застосування TL431 як індикатор заряду/розряду акумулятора. Перша схема призначена для індикатора розряджання, а друга для індикатора рівня заряду.
Єдина різниця - це додавання n-p-n транзистора, який буде включати сигналізатор, наприклад, світлодіод або зумер. Нижче наведу спосіб обчислення опору R1 та приклади на деякі напруги.
Стабілітрон працює таким чином, що починає проводити струм при перевищенні на ньому певної напруги, поріг якого ми можемо встановити за допомогою R1 та R2. У разі індикатора розряду світлодіодний індикатор повинен горіти, коли напруга батареї менша, ніж необхідно. Тому до схеми доданий n-p-n транзистор.
Як можна бачити регульований стабілітрон регулює негативний потенціал, тому до схеми доданий резистор R3, завданням якого є включення транзистора, коли TL431 вимкнений. Резистор цей на 11k, підібраний методом спроб та помилок. Резистор R4 служить обмеження струму світлодіоді, його можна обчислити з допомогою .
Звичайно, можна обійтися і без транзистора, але тоді світлодіод гаснутиме, коли напруга впаде нижче за виставлений рівень — схема нижча. Безумовно, така схема не працюватиме при низьких напругах через відсутність достатньої напруги та/або струму для живлення світлодіода. Дана схема має один мінус, який полягає у постійному споживанні струму, в районі 10 мА.
У цьому випадку індикатор заряду буде горіти постійно, коли напруга більша, ніж те, що ми визначили за допомогою R1 та R2. Резистор R3 служить обмеження струму на діод.
Настав час для того, що найбільше подобається — математики
Я вже говорив на початку, що напруга пробою може змінюватися від 2,5 до 36В за допомогою входу «Ref». І тому давайте спробуємо дещо підрахувати. Припустимо, що індикатор повинен спалахнути при зниженні напруги акумулятора нижче 12 вольт.
Опір резистора R2 може бути будь-якого номіналу. Однак краще використовувати круглі числа (для полегшення підрахунку), наприклад 1к (1000 Ом), 10к (10 000 Ом).
Резистор R1 розрахуємо за такою формулою:
R1 = R2 * (Vo / 2,5 В - 1)
Припустимо, що наш резистор R2 має опір 1к (1000 Ом).
Vo — напруга, у якому має статися пробою (у разі 12В).
R1 = 1000 * ((12 / 2,5) - 1) = 1000 (4,8 - 1) = 1000 * 3,8 = 3,8к (3800 Ом).
Т. е. опір резисторів для 12В виглядають наступним чином:
А тут невеликий список для лінивих. Для резистора R2=1к, опір R1 складе:
- 5В - 1к
- 7,2В - 1,88к
- 9В - 2,6к
- 12В - 3,8к
- 15В - 5к
- 18В - 6,2к
- 20В - 7к
- 24В - 8,6к
Для низької напруги, наприклад, 3,6В резистор R2 повинен мати більший опір, наприклад, 10к оскільки струм споживання схеми при цьому буде меншим.
Інтегральний стабілізатор TL431 застосовується переважно у блоках живлення. Однак для нього можна знайти ще чимало застосувань. Деякі з таких схем наведено у цій статті.
У цій статті буде розказано про прості та корисні пристрої, виконані із застосуванням мікросхеми TL431. Але в даному випадку не треба лякатися слова "мікросхема", у неї всього три висновки, і зовні вона схожа на простий малопотужний транзистор у корпусі TO90.
Спочатку трохи історії
Так уже повелося, що всім електронникам відомі магічні числа 431, 494. Що це таке?
Компанія TEXAS INSTRUMENTS стояла біля витоків напівпровідникової ери. Весь цей час вона знаходиться на перших місцях у списку світових лідерів у виробництві електронних компонентів, міцно утримуючись у першій десятці або, як найчастіше кажуть, у світовому рейтингу TOP-10. Перша інтегральна мікросхема була створена ще 1958 року співробітником цієї компанії Джеком Кілбі.
Зараз компанія TI випускає широкий асортимент мікросхем, назва яких починається з префіксів TL та SN. Це відповідно аналогові та логічні (цифрові) мікросхеми, які назавжди увійшли до історії компанії TI і досі знаходять найширше застосування.
Серед найперших у списку «магічних» мікросхем слід, напевно, рахувати. У трививідному корпусі цієї мікросхеми заховано 10 транзисторів, а функція, яку вона виконує, однакова зі звичайним стабілітроном (діод Зенера).
Але за рахунок подібного ускладнення мікросхема має більш високу термостабільність і підвищену крутість характеристики. Головна ж її особливість у тому, що за допомогою напруги стабілізації можна змінювати в межах 2,5…30 В. У останніх моделей нижній поріг становить 1,25 В.
TL431 була створена співробітником компанії TI Барні Холланд на початку сімдесятих років. Тоді він займався копіюванням мікросхеми стабілізатора іншої компанії. У нас би сказали здирання, а не копіювання. Так ось Барні Холланд запозичив із оригінальної мікросхеми джерело опорної напруги, а вже на його основі створив окрему мікросхему-стабілізатор. Спочатку вона називалася TL430, а після деяких удосконалень отримала назву TL431.
З того часу минуло чимало часу, а немає зараз жодного комп'ютерного блоку живлення, де б вона не знайшла застосування. Вона також знаходить застосування практично у всіх малопотужних імпульсних джерел живлення. Одне з таких джерел тепер є в кожному будинку - це для стільникових телефонів. Такому довгожиттю можна лише позаздрити. На малюнку 1 показано функціональну схему TL431.
Малюнок 1. Функціональна схема TL431.
Також Барні Холландом була створена не менш відома і досі затребувана мікросхема TL494. Це двотактний ШІМ – контролер, на базі якого було створено безліч моделей імпульсних джерел живлення. Тому число 494 також по праву належить до магічних.
Тепер перейдемо до розгляду різних конструкцій з урахуванням мікросхеми TL431.
Індикатори та сигналізатори
Мікросхема TL431 може застосовуватися не лише за своїм прямим призначенням як стабілітрон у блоках живлення. На її основі можливе створення різних світлових індикаторів та навіть звукових сигналізаторів. За допомогою таких пристроїв можна відстежувати багато різних параметрів.
Насамперед це просто електрична напруга. Якщо ж якусь фізичну величину за допомогою датчиків подати у вигляді напруги, то можна зробити пристрій, що контролює, наприклад, рівень води в ємності, температуру і вологість, освітленість або тиск рідини або газу.
Робота такого сигналізатора заснована на тому, що при напрузі на керуючому електроді стабілітрона DA1 (висновок 1) менше 2,5 стабілітрон закритий, через нього протікає лише невеликий струм, як правило, не більше 0,3 ... 0,4 мА. Але цього струму достатньо дуже слабкого світіння світлодіода HL1. Щоб цього явища не спостерігалося, досить паралельно підключити світлодіоду резистор опором приблизно 2...3 КОМ. Схема сигналізатора перевищення напруги показано малюнку 2.
Рисунок 2. Сигналізатор перевищення напруги.
Якщо ж напруга на електроді, що управляє, перевищить 2,5 В, стабілітрон відкриється і засвітиться світлодіод HL1. необхідне обмеження струму через стабілітрон DA1 та світлодіод HL1 забезпечує резистор R3. Максимальний струм стабілітрону становить 100 мА, тоді як той самий параметр у світлодіода HL1 всього 20 мА. Саме з цієї умови і розраховується опір резистора R3. більш точно цей опір можна розрахувати за наведеною нижче формулою.
R3 = (Uпит - Uhl - Uda) / Ihl. Тут використані такі позначення: Uпіт - напруга живлення, Uhl - пряме падіння напруги на світлодіоді, Uda напруга на відкритій мікросхемі (зазвичай 2В), Ihl струм світлодіода (задається в межах 5...15 мА). Також не слід забувати про те, що максимальна напруга для стабілітрона TL431 всього 36 В. Цей параметр також перевищувати не можна.
Рівень спрацьовування сигналізатора
Напруга на електроді, що управляє, при якому загоряється світлодіод HL1 (Uз) задається дільником R1, R2. параметри дільника розраховуються за такою формулою:
R2 = 2,5 * R1 / (Uз - 2,5). Для більш точного налаштування порога спрацьовування можна замість резистора R2 встановити підбудовний, номіналом в півтора рази більше, ніж вийшло за розрахунком. Після того, як настойка зроблена, його можна замінити постійним резистором, опір якого дорівнює опору введеної частини підстроювального.
Іноді потрібно контролювати кілька рівнів напруги. У цьому випадку будуть потрібні три таких сигналізатори, кожен з яких налаштований на свою напругу. Таким чином, можливе створення цілої лінійки індикаторів, лінійної шкали.
Для живлення ланцюга індикації, що складається з світлодіода HL1 та резистора R3, можна застосувати окреме джерело живлення, навіть нестабілізоване. У цьому випадку контрольована напруга подається на верхній за схемою виведення резистора R1, який слід відключити від резистора R3. При такому включенні контрольована напруга може перебувати в межах від трьох до кількох десятків вольт.
Рисунок 3. Індикатор зниженої напруги.
Відмінність цієї схеми від попередньої у цьому, що світлодіод включений по-іншому. Таке включення називається інверсним, оскільки світлодіод запалюється у разі, коли мікросхема закрита. У випадку, якщо контрольована напруга перевищує поріг встановлений дільником R1, R2 мікросхема відкрита, струм протікає через резистор R3 і висновки 3 - 2 (катод - анод) мікросхеми.
На мікросхемі в цьому випадку є падіння напруги 2 В, якого мало для запалювання світлодіода. Щоб світлодіод гарантовано не запалився, послідовно з ним встановлено два діоди. Деякі типи світлодіодів, наприклад, сині, білі та деякі типи зелених, запалюються, коли напруга на них перевищує 2,2 В. У цьому випадку замість діодів VD1, VD2 встановлюються перемички з дроту.
Коли контрольована напруга стане меншою за встановлений дільником R1, R2 мікросхема закриється, напруга на її виході буде набагато більше 2 В, тому світлодіод HL1 запалиться.
Якщо потрібно контролювати лише зміну напруги, індикатор можна зібрати за схемою, представленою на малюнку 4.
Рисунок 4. Індикатор зміни напруги.
У цьому індикаторі застосований двоколірний світлодіод HL1. Якщо контрольована напруга перевищує граничне значення, світиться червоний світлодіод, а якщо напруга знижена, то світиться зелений.
У разі коли напруга знаходиться поблизу заданого порога (приблизно 0,05...0,1 В) погашені обидва індикатори, так як передатна характеристика стабілітрона має цілком певну крутість.
Якщо потрібно стежити за зміною будь-якої фізичної величини, резистор R2 можна замінити датчиком, що змінює опір під дією навколишнього середовища. Такий пристрій показано малюнку 5.
Рисунок 5. Схема контролю параметрів довкілля.
Умовно однією схемою показано відразу кілька датчиків. Якщо це буде, то вийде. Поки освітленість велика, фототранзистор відкритий і його опір невеликий. Тому напруга на виводі DA1, що управляє, менше порогового, внаслідок цього світлодіод не світить.
У міру зниження освітленості опір фототранзистора збільшується, що призводить до зростання напруги на виводі DA1. Коли ця напруга перевищить порогову (2,5), стабілітрон відкривається і запалюється світлодіод.
Якщо замість фототранзистора до входу пристрою підключити терморезистор, наприклад серії ММТ, вийде індикатор температури: при зниженні температури світлодіод загорятиметься.
Цю ж схему можна застосувати як, наприклад, землі. Для цього замість терморезистора або фототранзистора слід підключити електроди з нержавіючої сталі, які на певній відстані встромлять один від одного в землю. При висиханні землі рівня, визначеного при налаштуванні, світлодіод запалиться.
Поріг спрацьовування пристрою завжди встановлюється за допомогою змінного резистора R1.
Крім перерахованих світлових індикаторів на мікросхемі TL431 можна зібрати і звуковий індикатор. Схема такого індикатора показано малюнку 6.
Рисунок 6. Звуковий індикатор рівня рідини.
Для контролю рівня рідини, наприклад води у ванні, до схеми підключається датчик двох нержавіючих пластин, які розташовані на відстані декількох міліметрів один від одного.
Коли вода досягне датчика, його опір зменшується, а мікросхема через резистори R1 R2 входить у лінійний режим. Тому виникає автогенерація на резонансній частоті пьезокерамического випромінювача НА1, де і зазвучить звуковий сигнал.
Як випромінювач можна застосувати випромінювач ЗП-3. живлення пристрою від напруги 5 ... 12 В. Це дозволяє живити його навіть від гальванічних батарей, що уможливлює використання його в різних місцях, у тому числі і у ванній.
Основна сфера застосування мікросхеми TL434, звичайно ж блоки живлення. Але, як бачимо, лише цим можливості мікросхеми не обмежуються.
Борис Аладишкін
Вирішив сьогодні викласти ще одну статтю. Знову ж таки не претендую на "відкриття", оскільки всі велосипеди винайдені вже давно! Просто одного разу ми збиралися на польоти, індикаторів розряду батарей в наявності не було взагалі ніяких, тому довелося терміново вигадувати і робити девайси, щоб не занапастити акумулятори. Так, пристрої простенькі, в них немає пищалки. Але супер яскраві світлодіоди добре видно навіть у сонячний день і тому за збереження акумуляторів ми були спокійні. Я згоден, що девайси вийшли найпростіші, на рівні 80-х років. Проте
з поставленим завданням вони успішно справляються! Дивишся, комусь знадобляться!
Індикатор розряду акумуляторів Li Po.
Відомо, що Li Po акумуляторам протипоказаний розряд нижче 3,2 Вольт на банку. Розряд нижче цієї величини призводить до швидкого виходу акумулятора з ладу. Тому контроль напруги граничного розряду кожної банки акумулятора дуже бажаний. Відсікання
двигуна регулятором швидкості не може гарантувати своєчасне вимкнення
акумулятора. Тому є сенс застосувати додатковий захист, в якості якого можна використовувати світлодіодний індикатор розряду акумулятора.
У цій схемі як компаратор застосований прецизійний регульований стабілітрон TL431. Поріг виставляється дільником напруги в ланцюзі УЕ (керуючого електрода) 15 кому (нижній за схемою резистор) та 4,3 кому (верхній резистор).
При цьому співвідношенні резисторів спрацьовування стабілітрона TL431 відбувається при напрузі.
ні банки 3,2 Вольт. Коли напруга на акумуляторі знаходиться в межах 3,2…4,2,
Стабілітрон TL431 відкритий, падіння напруги на ньому недостатньо для роботи світлодіода і він погашений. Коли напруга акумулятора досягає 3,2, стабілітрон закривається, а світлодіод загоряється від струму, що протікає через резистор 2 кому.
Індикатор складається з трьох однакових осередків, що дозволяє контролювати 1S, 2S і 3S акумулятори. При додаванні ще одного - двох осередків, можна контролювати 4S та 5S
акумулятори. Світлодіоди я використовував сині суперяскраві, вони, як мені здається, найбільш
помітні вдень. Від звукової сигналізації я відмовився, оскільки звук чути порівняно недалеко, а збільшувати габарити та вагу не хотів. Цілком достатньо світлодіодів, тим більше,
що після посадки модель все одно береш до рук і непомітити включення світлодіода просто
неможливо!
Штиркові контакти я взяв від непридатної плати електроніки вінчестера з інтерфейсом IDE.
Вставляються вони, звичайно, у балансирний роз'єм акумулятора. Балансирні роз'єми я
виводжу назовні з корпусу моделі для заряджання акумулятора без його вилучення з моделі.
Закріплюю хустку індикатора на корпусі моделі скотчем. Потім можна легко переставити
на іншу модель.
Налаштування. Налаштування робимо кожного осередку по черзі! Для налаштування потрібно три звичайні батарейки по 1,5 Вольта, з'єднані послідовно, змінний резистор 470 Ом та цифровий мультиметр. Змінний резистор 470 Ом включаємо послідовно реостатом з плюсовим проводом батарейки. Таким чином отримаємо джерело напруги 4,5 Ст.
Беремо 2х контактний роз'єм, що підходить по кроці, і припаюємо до нього тільки два дроти.
від батарейки "-" та "+". Як говорилося вище, "+" проходить через змінний резистор. Змінний резистор ставимо в положення, що відповідає мінімальному опору і підключаємо роз'єм до відповідних контактів нижньої (або верхньої) комірки. Оскільки резистор встановлений в положенні мінімального опору, до комірки прикладена повна напруга 4,5 і світлодіод горіти не повинен. Потім роз'єм по черзі підключаємо до двох інших осередків і переконуємось, що всі світлодіоди погашені.
Потім плавно збільшуємо опір змінного резистора, контролюючи при цьому
мультиметром напруга на виході резистора щодо мінусового дроту. При збільшенні опору резистора напруга, що підводиться до комірки, почне плавно зменшуватися і при досягненні 3,18 ... 3,2 Вольт повинен загорітися світлодіод. При зменшенні опору резистора, тобто при зростанні напруги, що підводиться до комірки вище 3,2 В, світлодіод знову згасне. Таким чином, переставляючи роз'єм по черзі на відповідні контакти, перевіряємо всі осередки. Поріг включення можна змінювати
підбором резистора 4,3 кому. При цьому його можна скласти з 2х резисторів, наприклад
якщо поставити 2 кому + 2 кому = 4 кому (поріг включення 3,14 В), а 3,3 кому + 1 кому = 4,3 кому
(поріг включення 3,18 В) У мене резистор 4,3 ком складається з двох (3,3 ком + 1 ком), що видно на фотографіях. Розміри друкованої плати 3-х осередкового Індикатора 30 х 30 мм.
Регульований стабілітрон TL431 - поширена деталь і продається в радіомагазинах. Крім того, вони використовуються практично в будь-якому імпульсному блоці живлення (адаптері) для керування оптроном захисту.
Зробив кілька штук, працюють нормально, забезпечують своєчасну індикацію.
Тому рекомендую для повторення авіамоделістами – радіоаматорами!
Загальний вигляд. 
Принципова схема.
Монтажка
Вид з боку деталей. Розмір плати 30 х 30 мм.
Вид з доріжок. Розмір плати 30 х 30 мм.
Світлодіоди будь-які супер яскраві, синього світіння. Сині найкраще помітні у сонячний день.
З теорії про акумуляторні батареї ми пам'ятаємо, що літієві акумулятори не можна розряджати нижче рівня 3,2 Вольт на банку, інакше він втрачає закладену ємність і швидше виходить з ладу. Тому контроль мінімального рівня напруги дуже важливий для літієвих батарей. Звичайно в мобільному телефоні або ноутбуці варіант критичного розряду виключений розумним контролером, а от акумулятор для китайського ліхтарика можна вбити дуже швидко, а потім писати на форумах, яке говно випускають китайці. Щоб подібне не сталося, пропоную зібрати одну з простих схем індикатора розряду літієвого акумулятора.
У ролі елемента індикації у цій схемі використовується світлодіод. Як компаратор використовується прецизійний регульований стабілітрон TL431. Нагадаємо TL 431 - регульований кремнієвий стабілітрон з вихідною напругою, яка задається в будь-якому значенні від 2.5 до 36 вольт з використанням двох зовнішніх резисторів. Поріг спрацьовування схеми задається дільником напруги ланцюга управляючого електрода. Для автомобільного акумулятора необхідно підібрати інші значення резисторів.
Світлодіоди найкраще взяти сині яскраві, вони найпомітніші. Стабілітрон TL431 - використовується в багатьох імпульсних блоках живлення в ланцюзі управління оптроном захисту та його можна запозичити від туди.
Поки напруга вище заданого рівня, у нашому прикладі 3,25 Вольта, стабілітрон працює в режимі пробою, тому транзистор замкнений і весь струм протікає через зелений світлодіод. Як тільки напруга на li ion батареї починає знижуватися в інтервалі від 3.25 до 3.00 вольт VT1 починає відмикатися і струм йде через обидва світлодіоди.
При напругі на акумуляторі 3В або менше горить лише червоний індикатор. Серйозним мінусом схеми є складність підбору стабілітронів для отримання потрібного порога спрацьовування, а також високому струмовому споживанні від 1 мА.
Рівень спрацьовування індикатора визначається підбором номіналів резистора R2 і R3.
Завдяки використанню полевиків струм споживання схеми дуже малий.
Позитивна напруга на затворі транзистора VT1 формується за допомогою дільника зібраного на двох опорах R1-R2. Якщо його рівень вищий за напругу відсічення польовика, він відкривається і змащує затвор VT2 на загальний провід, тим самим блокуючи його.
У заданий момент, у міру розряду li ion батареї, напруга з дільника не вистачає для відкриття VT1 і він замикається. На затворі VT2 з'являється потенціал, близький до рівня живлення, отже Він відкривається і світиться світлодіод. Світіння свідчить про необхідність підзаряду акумулятора.
Індикатор розряду на мікросхемі TL431 |
Поріг спрацьовування визначається дільником на опорах R2-R3. При зазначених малюнку номіналах він дорівнює 3.2 Вольта. При зниженні цього порогу на акумуляторі мікроскладання перестане шунтувати світлодіод і він загориться.
Якщо використовується акумулятор, що складається з кількох послідовно включених батарей, то схему вище доведеться приєднати до кожної банки.
Для налагодження схеми підключаємо замість акумулятора регульоване джерело живлення та підбором R2 (R4) домагаємося загоряння індикатора в потрібний інтервал.
Індикатор, в ролі якого використовується з ветодиод починає блимати, як тільки напруга на батареї знизиться нижче за контрольований рівень. Схема детектора базується на спеціалізованому мікроскладанні MN13811, а схема реалізована на основі біполярних транзисторів Q1 та Q2.
Якщо використовується мікросхема MN13811-M, коли напруга на батареї падає нижче 3.2В, світлодіод починає блимати. Величезним плюсом схеми і те, що під час моніторингу схема споживає менше 1 мкА, а режимі миготіння близько 20 мА. У пристрої задіяні два біполярні транзистори різної провідності. Інтегральні мікросхеми серії MN13811 є на різну напругу, залежно від останньої літери, тому якщо потрібна мікроскладання на інший поріг спрацьовування, то можна використовувати цю мікросхему, але з іншим буквеним індексом.
Інтегральний стабілізатор TL431 та його російський аналог К142ЕН19 є регульованим стабілітроном, і застосовується в основному в блоках живлення. Але можливості мікросхеми цим не обмежуються.
На рис. 1 показано функціональну схему TL431.
Регульований стабілітрон на мікросхемі TL431 може знайти застосування у схемах простих та корисних світлових індикаторах та сигналізаторах. За допомогою подібних до мікросхеми TL431 можна відстежувати багато різних параметрів, наприклад: рівень води в ємності, температуру і вологість, освітленість та ін.
Схема сигналізатора перевищення напруги мікросхемі TL431 представлена на рис. 2.
Робота сигналізатора перевищення напруги заснована на тому, що при напрузі на електроді, що управляє, стабілітрона DA1 (висновок 1) менше 2,5 В стабілітрон закритий, через нього протікає лише невеликий струм, порядку 0,3 - 0,4 мА. Цього струму достатньо лише для слабкого світіння світлодіода HL1. Для усунення цього недоліку, при необхідності, паралельно підключити світлодіоду резистор опором порядку 2-3 кОм.
Напруга на електроді, що управляє, при якому загоряється світлодіод HL1, задається дільником R1, R2.
При досягненні напруги на виведенні 1 мікросхеми TL431 більше 2,5, стабілітрон відкриється і засвітиться світлодіод HL1. Необхідне обмеження струму через світлодіод HL1 та стабілітрон DA1 забезпечує резистор R3. Опір резистора R3 розраховується на прямий струм через світлодіод у межах 5 – 15 мА.
Для більш точного налаштування порога спрацьовування пристрою, замість резистора R2 встановити підстроювальний, номіналом у півтора рази більший за розрахунковий. Після закінчення настойки, його можна замінити на постійний резистор.
Якщо потрібно контролювати кілька рівнів напруги, наприклад напруга автомобільного акумулятора, або інших джерел, напругою від 4 до 36 (36 В - гранична напруга). У цьому випадку знадобляться два, три або більше сигналізаторів, кожен з яких налаштований на свою напругу. У такий спосіб можна цілу лінійку індикаторів лінійної шкали.
Індикатор зниженої напруги на мікросхемі TL431 показано на рис. 3.
Відмінність схеми на рис. 3 від попередньої на рис. 2 тільки в способі підключення світлодіода HL1. Таке включення називається інверсним, оскільки світлодіод запалюється у разі, коли мікросхема закрита. контрольована напруга перевищує поріг, встановлений дільником R1 R2, мікросхема відкрита, струм протікає через резистор R3 і висновки 3-2 (катод-анод) мікросхеми.
На відкритому переході 3-2 мікросхеми є падіння напруги порядку 2, якого мало для запалювання світлодіода. Щоб світлодіод гарантовано не спалахнув, послідовно з ним встановлені два діоди VD1, VD2. напруга запалювання світлодіодів перевищує 2,2, то установка цих діодів може не знадобитися, а замість діодів VD1, VD2 встановлюються перемички.
Коли контрольована напруга стане меншою за встановлений дільником R1, R2, мікросхема закриється, напруга на її виході буде набагато більше 2 В, світлодіод HL1 буде світитися.
Поєднавши схеми на рис. 2 та рис. 3 можна налаштувати індикацію граничних режимів роботи будь-яких напругою 6, 12 або 24 вольта, або інших джерел постійної напруги.
Якщо потрібно контролювати тільки зміну напруги, індикатор можна зібрати за схемою, представленою на рис. 4.
У цій схемі індикатора застосований двоколірний світлодіод HL1. контрольована напруга, задана резистором R2, перевищує порогове значення - світиться червоний світлодіод, а напруга знижена, то горить зелений.
Коли контрольована напруга знаходиться поблизу заданого порога (приблизно ±0,05 - 0,1) погашені обидва індикатори, так як передатна характеристика стабілітрона має певну крутість.
На мікросхемі TL431 можливо пристрої, які стежать за зміною будь-якої фізичної величини.
Для цього резистор R2 можна замінити датчиком, що змінює опір під дією навколишнього середовища. Подібне показано на рис. 5.
Умовно однією схемою показано відразу кілька датчиків. підключити фототранзистор, то вийде фотореле. Поки освітленість велика, фототранзистор відкритий і його опір невеликий. Тому напруга на виводі DA1, що управляє, менше порогового, внаслідок цього світлодіод не світить. Налаштування порога спрацьовування пристрою проводиться в цьому випадку резистором R1, а конденсатор С1 спільно з резистором R3 служить фільтром для захисту від наведень на дроти, що з'єднують датчик з іншою схемою.
У міру зниження освітленості опір фототранзистора збільшується, що призводить до зростання напруги на виводі DA1. Коли ця напруга перевищить порогову (2,5), стабілітрон відкривається і запалюється світлодіод.
Якщо замість фототранзистора до входу пристрою підключити терморезистор, наприклад серії ММТ, вийде індикатор температури: при зниженні температури світлодіод загорятиметься.
Цю ж схему можна застосувати як датчик вологості, наприклад, землі. Для цього замість терморезистора або фототранзистора слід підключити електроди з нержавіючої сталі, які на певній відстані встромлять один від одного в землю. При висиханні землі рівня, визначеного при налаштуванні, світлодіод запалиться.
Якщо у схемі на рис. 5 замість ланцюжка зі світлодіодом HL1 і резистором R3 включити реле, його контактами можна керувати потужними навантаженнями, наприклад: лампи вуличного освітлення, електронасоси і т.д.
На мікросхемі TL431 можна зібрати і звуковий індикатор. Схема такого індикатора представлена рис. 6.
Для контролю рівня рідини, наприклад води у ванні, до схеми підключається датчик з двох нержавіючих пластин, які розташовані на відстані декількох міліметрів один від одного.
Коли вода досягне датчика, його опір зменшується, а мікросхема через резистори R1 R2 входить у лінійний режим. Тому виникає автогенерація на резонансній частоті пьезокерамического випромінювача НА1, де і зазвучить звуковий сигнал.
Як випромінювач можна застосувати випромінювач з трьома висновками типу ЗП-З, або інший з дешевих телефонів китайського виробництва. Живлення пристрою проводиться від напруги 5 - 12 В. Це дозволяє живити його навіть від гальванічних батарей, що уможливлює використання його в різних місцях, у тому числі і у ванній.
Примітка:
При заміні мікросхеми TL431 на К142ЕН19 напруга живлення не повинна бути більше 30 вольт.
