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:

Оптимальная продолжительность сна 12.11.2025

Сон играет ключевую роль в поддержании здоровья, когнитивных функций и общего самочувствия. Несмотря на широко распространенный стереотип о восьмичасовом сне, последние исследования показывают, что оптимальная продолжительность сна для большинства здоровых взрослых ближе к семи часам. Эволюционный биолог из Гарварда, Дэниел Э. Либерман, утверждает, что традиционная норма восьми часов сна - это скорее культурное наследие индустриальной эпохи, чем биологическая необходимость. По его словам, полевые исследования, проведенные в сообществах, не использующих электричество, показывают, что средняя продолжительность сна составляет 6-7 часов, что значительно отличается от общепринятого стандарта. Современные эпидемиологические данные подтверждают этот взгляд. Исследования выявили так называемую "U-образную кривую" зависимости между продолжительностью сна и рисками для здоровья. Минимальные показатели заболеваемости и смертности наблюдаются именно у людей, спящих около семи часов в сутки. ...>>

Дефицит кислорода усиливает выброс закиси азота 12.11.2025

Парниковые газы играют ключевую роль в изменении климата, а закись азота (N2O) - один из наиболее опасных среди них. Этот газ не только втрое сильнее углекислого газа в удержании тепла, но и разрушает озоновый слой. Недавнее исследование американских ученых показало, что микробы в зонах с низким содержанием кислорода активно производят N2O, усиливая глобальные климатические риски. Команда из Университета Пенсильвании изучала прибрежные воды у Сан-Диего и провела наблюдения на глубинах от 40 до 120 метров в Восточной тропической северной части Тихого океана - одной из крупнейших зон дефицита кислорода. Исследователи сосредоточились на том, как морские микроорганизмы превращают нитраты в закись азота. В ходе работы выяснилось, что существует два пути образования N2O. Один путь начинается с нитрата, другой - с нитрита. На первый взгляд более короткий путь должен быть эффективнее, однако микробы, использующие нитрат, продуцируют больше газа, поскольку этот "сырьевой" источник более д ...>>

Омега-3 помогают молодым кораллам выживать 11.11.2025

Сохранение коралловых рифов становится все более актуальной задачей в условиях глобального изменения климата. Молодые кораллы особенно уязвимы на ранних стадиях развития, когда стрессовые условия и нехватка питательных веществ могут привести к высокой смертности. Недавнее исследование ученых из Технологического университета Сиднея показывает, что специальные пищевые добавки способны существенно повысить выживаемость личинок кораллов. В ходе работы исследователи разработали особый состав "детского питания" для коралловых личинок. В него вошли масла, богатые омега-3 жирными кислотами, а также важные стерины, необходимые для формирования клеточных мембран. Личинки, получавшие эти добавки, развивались быстрее, становились крепче и демонстрировали более высокую устойчивость к стрессовым факторам. Особое внимание ученые уделили липидам. Анализ показал, что личинки активно усваивают эти вещества, что напрямую влияет на их жизнеспособность. Стерины, содержащиеся в корме, повышают устойчи ...>>

Случайная новость из Архива Братство по крови, братство по клеткам 12.01.2013 Физиологи из медицинского центра Лейденского университета изучили кровь 23 новорожденных девочек, у 12 из которых есть старшие братья. Оказалось, что в крови этих 12 присутствуют антитела против мужской Х-хромосомы, то есть где-то в теле девочек имеются клетки от старшего брата! У некоторых из новорожденных девочек эти клетки обнаружены в пуповинной крови. Ранее было показано, что клетки плода и матери могут преодолевать плацентарный барьер, взаимно обмениваться и десятилетиями жить в коже, печени, селезенке и мозге матери и ребенка. Значит, сохранившиеся клетки старшего брата из матери могут переходить в организм девочки.

Другие интересные новости:

▪ Тишина в операционной

▪ Получение графена из бытового мусора

▪ Умные очки Pivothead SMART

▪ Сверхсветовой НЛО

▪ Экспресс-нейроны

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта История техники, технологии, предметов вокруг нас. Подборка статей

▪ статья Автоматический сливной клапан электронасоса. Чертеж, описание

▪ статья Какие животные впадают в спячку сразу после рождения? Подробный ответ

▪ статья Бузник. Легенды, выращивание, способы применения

▪ статья Дисковый датчик металлоискателя. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Плавающие пробки. Секрет фокуса

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2025