Электронный уровнемер. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Начинающему радиолюбителю

 Комментарии к статье

[an error occurred while processing this directive]

В практике радиолюбителей иногда возникает необходимость контролировать уровень жидкости в закрытых резервуарах. Такой аналоговый или цифровой контроль с минимальной дискретностью позволяют осуществлять ультразвуковые и емкостные датчики уровня. Однако эти довольно сложные и дорогостоящие приборы находят применение только в промышленности. Описанные в статье электронные уровнемеры являются дискретными и предназначены для контроля уровня жидкости в различных емкостях.

Предлагаемые электронные уровнемеры позволяют контролировать объем воды или водных растворов, в том числе и умягченной воды, которая используется в системах отопления. Принцип действия уровнемеров основан на значительном уменьшении сопротивления между контактами датчика при погружении их в жидкость.

Схема первого варианта уровнемера показана на рис. 1. Делитель напряжения, образованный одним из резисторов R1 - R6 и сопротивлением датчика, подключенного к одному из входов 1 - 6 и общему проводу 7, задает логический уровень напряжения на входе инвертора. Последний одновременно выполняет роль буферного элемента. Выходы инверторов подключены к светодиодам, на основе которых и построена шкала уровней. Для защиты от возможных наводок и импульсных помех на входе каждого инвертора установлена интегрирующая цепь R7C3 - R12C8.

Включенному светодиоду соответствует разомкнутое состояние датчика. Благодаря такому решению потребляемый ток при погружении всех датчиков в воду или раствор, т. е. при полностью залитой емкости, не превышает 2 мА. Питать уровнемер можно от любого стабилизированного источника напряжением 4... 15 В. При питании пониженным напряжением (4 В) необходимо подобрать резисторы R13 - R18 для обеспечения желаемой яркости светодиодов и резисторы R1 - R6 по критерию надежного срабатывания инверторов микросхемы DD1.

Суммарный ток, потребляемый уровнемером при срабатывании всех индикаторов, т.е. при опорожнении емкости, можно оценить из расчета 4 мА на каждый вольт напряжения питания IW- Таким образом, при напряжении питания Uпит = 4 В потребляемый ток составит 16 мА, а при 15 В - 60 мА.

Эскиз печатной платы этого уровнемера представлен на рис. 2.

Датчики уровней размещены на цилиндрической трубе из диэлектрического материала. Каждый датчик выполнен из двух полосок медной фольги шириной 10 мм, отстоящих друг от друга на расстоянии 10...20 мм. Одна из полосок подключена к общему проводу, другая - ко входу уровнемера. На трубе размещены шесть датчиков. Провода отдатчиков пропущены внутри трубы и подключены к кабелю с помощью семиконтактного разъема. Благодаря такой конструкции один индикаторный блок можно использовать с различными датчиками.

Каждый датчик откалиброван на свой объем жидкости и подключен к индикаторному блоку кабелем, изготовленным из семи проводов ПЭВ-2 диаметром 0,3.. .0,5 мм. В авторском варианте длина кабеля достигала 50 м. Поскольку блок индикации работает при постоянном напряжении на логических входах и имеет большое входное сопротивление, принципиальных ограничений на длину кабеля не существует.

При повторении конструкции можно использовать любые КМОП микросхемы, элементы которых включены как инверторы, например, К561ЛА7 Необходимо только изменить разводку проводников печатной платы и количество контретируемых уровней в соответствии с числом инверторов в микросхеме. Допустимо использовать и несколько микросхем для увеличения числа контролируемых уровней.

С микросхемами ТТЛ серий, например, К155 или К555 предложенный уровнемер работать не будет, поскольку эти микросхемы требуют значительного входного тока.

Номиналы резисторов на входе инверторов допустимо изменять в широких пределах: R1 - R6 - от 5 до 100 кОм; R7 - R12 - от 100 до 750 кОм. Емкость конденсаторов C3 - С8 должна быть достаточной для ослабления импульсных помех и сетевых наводок. Она может достигать 1 мкФ. Резисторами R13 - R18 устанавливают желаемую яркость светодиодов HL1 - HL6, в качестве которых подойдут любые светодиоды, излучающие свет в видимой области спектра и обеспечивающие достаточную яркость при потребляемом токе не более 10 мА.

Дополнить и усовершенствовать блок индикации позволяет установка дешифратора и семисегментного индикатора. Поскольку стандартных дешифраторов для отображения состояния датчиков, соответствующих приведенной схеме, нет, то в качестве дешифратора решено было использовать микросхему РПЗУ К155РЕЗ. При этом число контролируемых датчиков сократилось до 5 (в соответствии с разрядностью адресной шины микросхемы). Схема второго варианта уровнемера дана на рис. 3.

(нажмите для увеличения)

Система датчиков и входных буферных элементов, в качестве которых служат инверторы микросхемы DD1, аналогична использованной в первом варианте уровнемера. На вход дешифратора, собранного на микросхеме DD2, данные поступают с выходов DD1.

В соответствии с прошивкой, представленной в таблице, на семисегментном индикаторе HL1 отображается информация о максимальном уровне воды в резервуаре.

Поскольку микросхема РПЗУ К155РЕЗ, использованная в данной конструкции, критична к напряжению питания, устройство, представленное на рис. 3, следует питать от источника стабильного напряжения 5 ± 0,25 В. В режиме индикации потребляемый ток достигает 100 мА, поэтому использовать автономный источник питания нецелесообразно. Для питания индикатора рекомендуется сетевой выпрямитель. На плате уровнемера, выполненного по второй схеме (рис. 4), предусмотрено место для установки интегрального стабилизатора К142ЕН5, применение которого позволит подключать индикаторный блок к выпрямителю с выходным напряжением до 15 В.

О деталях конструкции. В качестве индикатора можно использовать любой семисегментный индикатор с общим катодом. К выходу дешифратора можно подключить также и индикатор с общим анодом. В последнем случае необходимо инвертировать данные в таблице программирования РПЗУ К155РЕЗ и включить токоограничительные резисторы на каждом выходе РПЗУ. Анод индикатора соединяется с плюсовым проводом питания.

Дешифратор допустимо выполнить и на РПЗУ других типов и иной емкости, а также на простейших ПЛИС, например, PAL16L8 и аналогичных, без триггеров в выходных цепях.

Автор: И.Цаплин, г.Краснодар

Смотрите другие статьи раздела Начинающему радиолюбителю.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Микропластик в атмосфере - скрытый ускоритель глобального потепления 31.05.2026

Микропластик уже давно признан одним из самых масштабных загрязнителей планеты. Он проникает в океаны, почву, организмы животных и даже в тело человека. Однако до недавнего времени мало кто задумывался о его влиянии на климатические процессы. Новое исследование показало, что микро- и нанопластик в атмосфере способен поглощать тепло, тем самым внося дополнительный вклад в глобальное потепление. Ученые обнаружили, что воздействие пластиковых частиц на климат зависит от их цвета. Светлые частицы отражают солнечный свет и способствуют некоторому охлаждению, в то время как более темные - активно поглощают тепло и излучение. Со временем пластик в атмосфере темнеет под воздействием ультрафиолета, что усиливает его согревающий эффект. Этот процесс напоминает пожелтение пластиковых парковочных талонов, оставленных на солнце. Соавтор исследования, заслуженный профессор наук о Земле в Университете Дьюка Дрю Шинделл отметил, что влияние микропластика на изменение климата пока относительно не ...>>

Универсальный бытовой робот-гуманоид GigaAI SeeLight S1 31.05.2026

Развитие робототехники постепенно переносит сложные машины из промышленных цехов прямо в повседневную жизнь людей. Китайская компания GigaAI сделала важный шаг в этом направлении, представив SeeLight S1 - первую в стране модель универсального бытового робота-гуманоида. Эта разработка призвана взять на себя рутинные домашние дела и стать настоящим помощником в повседневной жизни. Уже в конце текущего месяца сотня роботов SeeLight S1 начнет проходить испытания в специализированном жилом комплексе, предназначенном для работников высокотехнологичных отраслей. По словам генерального директора GigaAI Чжу Чжэна, в первой половине 2027 года роботы будут переданы для бесплатного тестирования обычным семьям в Ухане - столице провинции Хубэй. Такой подход позволит собрать реальные данные о работе устройства в домашних условиях. В демонстрационном видео робот, передвигающийся на колесах, уверенно справляется с множеством бытовых задач. Он нарезает овощи, жарит яйца, загружает стиральную маши ...>>

Вкусовые пристрастия формируются еще в утробе 30.05.2026

Предпочтения человека к еде закладываются задолго до первого прикорма. Современная наука подтверждает, что ребенок начинает знакомиться с ароматами и вкусами пищи еще до рождения, через околоплодные воды. Новое международное исследование показало, что регулярное потребление определенных продуктов беременной женщиной может формировать долгосрочные пищевые предпочтения у ребенка, сохраняющиеся даже спустя годы после появления на свет. Ученые из университетов Великобритании, Франции и Нидерландов провели эксперимент с участием беременных женщин. Одной группе будущих мам давали капсулы с порошком капусты кейл, другой - с порошком моркови. Реакцию детей на эти запахи проверяли в три этапа: сначала в утробе матери с помощью 4D-УЗИ на поздних сроках беременности, затем в возрасте трех месяцев и, наконец, когда детям исполнилось три года. Результаты оказались весьма убедительными. Дети женщин, принимавших порошок кейла, положительно реагировали на запах этой капусты, но негативно - на ар ...>>

Случайная новость из Архива Лифт через автотрассу 24.02.2003 В Германии на федеральной автотрассе ?132 работает лифт через дорогу. Он представляет собой две башни и мост между ними, по которым курсирует пассажирская кабина, вмещающая до 8 человек. Траектория движения кабины лифта состоит из двух вертикальных и одного горизонтального участков. Как и в обычном лифте, при движении по вертикали кабина сбалансирована противовесами. Двигаясь со скоростью 1 м/с по вертикали и 1,5 м/с на горизонтальном отрезке пути, лифт преодолевает четырехполосную дорогу примерно за 30 с. При прекращении подачи электроэнергии лифт автоматически переключается на питание от аккумуляторных батарей. Неоспоримым преимуществом нового способа преодоления пешеходами автотрасс и других подобных препятствий (железных дорог, каналов и т.п.) является его повышенная безопасность, правда, достигаемая ценой дополнительных вложений. Поэтому массовое внедрение новинки ожидается, главным образом, в странах, в которых высшей ценностью считается человеческая жизнь, и в ближайшее время нам, скорее всего, не грозит.

Другие интересные новости:

▪ Лунный ковчег для биоматериалов

▪ Водопровод из пустыни

▪ Первый в мире поезд на магнитной подушке

▪ Ртуть, которой мы дышим

▪ Карманный ускоритель частиц

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Защита электроаппаратуры. Подборка статей

▪ статья Как здорово, что все мы здесь сегодня собрались. Крылатое выражение

▪ статья Сколько лет кеглям? Подробный ответ

▪ статья Рис посевной. Легенды, выращивание, способы применения

▪ статья Выпрямитель с малым уровнем пульсаций. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Полет вниз головой. Физический эксперимент

[an error occurred while processing this directive] Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026