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:

Расставание действительно может причинять физическую боль 16.09.2026

Разрыв отношений с близким человеком способно вызывать настолько сильные переживания, что привычное выражение "разбитое сердце" иногда воспринимается почти буквально. Человек может испытывать тревогу, тоску и эмоциональное напряжение, сопровождающиеся вполне реальными телесными ощущениями. Исследования работы мозга показывают, что такая связь между эмоциональными и физическими страданиями может иметь вполне определенную нейробиологическую основу. Эксперимент, позволивший изучить этот вопрос, провела команда психолога Итана Кросса из Мичиганского университета. В исследовании участвовали 40 человек, недавно переживших расставание по инициативе партнера. Все добровольцы продолжали остро реагировать на произошедшее, что позволило исследователям изучить мозговую активность в период наиболее сильных переживаний. Во время эксперимента участников помещали в аппарат магнитно-резонансной томографии. Испытуемым поочередно показывали фотографию бывшего партнера и подвергали предплечье воздей ...>>

Научно доказана невозможность создания нейтринного лазера 16.09.2026

Лазер давно перестал быть исключительно лабораторной технологией: сегодня он используется в связи, медицине, промышленности и научных исследованиях. Поэтому физики периодически предлагают необычные варианты устройств, способных работать по аналогичным принципам, но с другими типами частиц. В 2025 году появилась идея создать лазер, формирующий направленный поток нейтрино. Однако последующий теоретический анализ показал, что привлекательная на первый взгляд концепция сталкивается не просто с техническими трудностями, а с фундаментальными законами квантовой физики. Первоначальную концепцию предложили профессор Массачусетского технологического института (MIT) Джо Формаджио (Joe Formaggio) и Бен Джонс (Ben Jones) из Техасского университета в Арлингтоне. Согласно их замыслу, облако радиоактивных атомов следовало охладить до сверхнизких температур порядка нанокельвинов - миллиардных долей кельвина. В таких условиях атомы могли бы сформировать Бозе - Эйнштейновский конденсат, особое квантов ...>>

Индекс нижнего белья раскрыл состояние швейцарских почв 15.09.2026

Почва кажется обычной частью окружающего нас ландшафта, однако под ее поверхностью существует сложная экосистема, от состояния которой напрямую зависит жизнь человека. Миллиарды микроорганизмов, черви, грибы и другие обитатели почвы перерабатывают органические вещества и участвуют в круговороте питательных элементов. Чтобы привлечь внимание общества к этой мало заметной проблеме, исследователи из Цюрихского университета придумали весьма необычный эксперимент: они закопали более 2000 пар хлопкового нижнего белья в садах, на лугах, полях и газонах по всей Швейцарии. Проект получил название "Доказательство в виде нижнего белья" и представлял собой не массовую шутку, а научный эксперимент, позволяющий наглядно оценить биологическую активность почвы. Исследователи помещали хлопковые изделия в землю, а примерно через два месяца извлекали их и сравнивали степень разрушения ткани. Некоторые образцы за это время практически исчезали, оставляя лишь отдельные фрагменты швов, тогда как на други ...>>

Случайная новость из Архива Изменение состояния вещества при помощи вспышки света 29.10.2018 В физике есть такое понятие - волны зарядовой плотности. Речь идет о распределении заряда в проводниках, как правило - в металлах. Оно неравномерно: где-то больше электронов, где-то положительно заряженных ионов. Явление связано с устройством кристаллической решетки и, в общем, неплохо изучено. Однако, "неплохо" в физике никогда не означает "совсем". Именно это продемонстрировала команда ученых из Национальной лаборатории ускорителей SLAC Министерства энергетики и Массачусетского технологического института, нашедшая простой и очень быстрый способ инверсии этих волн. В качестве "переключателя" используется вспышка лазерного излучения. В качестве подопытного материала экспериментаторы применили дисульфид тантала. Его кристалл облучался когерентным с длиной волны 800 нм. Длительность импульсов составляла 80 фемтосекунд. Площадь облучаемого образца составила 150 х 150 микрометров, при толщине 50 нанометров. Как выяснилось, при этих условиях заряд наблюдаемых областей после каждой вспышки меняется на противоположный, а после следующей - обратно. Это сулит изрядные перспективы в таких областях, как разработка запоминающих устройств. В сегодняшних устройствах информация хранится и извлекается, при помощи намагничивания материалов. "Здесь мы изменили другую особенность материала, известную как волны зарядовой плотности", - говорит Альфред Зонг (Alfred Zong), один из ведущих авторов исследования.

Другие интересные новости:

▪ Новый цифровой переключатель TDM

▪ Торговые автоматы предоставят бесплатный Wi-Fi

▪ Мыши SteelSeries Prime Mini и Prime Mini Wireless

▪ Сверхпрочный датчик для умного текстиля

▪ Тонкие транзисторы для невидимой электронной кожи

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Усилители низкой частоты. Подборка статей

▪ статья Молодежь - барометр общества. Крылатое выражение

▪ статья Кто придумал вертолет? Подробный ответ

▪ статья Приемка и отгрузка молока. Типовая инструкция по охране труда

▪ статья Стандартные люминесцентные лампы. Маркировка. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Отгадывание возраста. Секрет фокуса

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026