Часы-термометр. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Регуляторы мощности, термометры, термостабилизаторы

 Комментарии к статье

На светодиодном индикаторе этого прибора показания текущего времени периодически сменяется на значение температуры окружающей среды в месте расположения датчика - обычного полупроводникового диода. Устройство не содержит микросхем, требующих программирования.

Принципиальная схема часов-термометра приведена на рис. 1. "Часовая" часть построена на широко известных микросхемах К176ИЕ18 (DD4) и К176ИЕ13 (DD6). О принципе их действия и особенностях применения можно прочитать, например, в [1].

(нажмите для увеличения)

Основой термометра служит микросхема КР572ПВ6 (DA4) - АЦП двойного интегрирования, - во многом подобная хорошо известным КР572ПВ2 и КР572ПВ5. Основные отличия состоят в повышенной точности преобразования напряжения в код (4,5 десятичных разряда) и выходных цепях, рассчитанных на подключение динамического цифрового индикатора.

Двоично-десятичные коды цифр результата преобразования поочередно появляются на выходах В1, В2, В4, В8. Каждую цифру сопровождает высокий логический уровень на соответствующем выходе D1 (старший десятичный разряд, в рассматриваемом приборе не использован) - D5 (младший разряд). Импульсы на выходе STB отмечают моменты смены цифр Логический уровень на выходе POL говорит о полярности результата: 1 - положительная, 0 - отрицательная. Необходимые для работы микросхемы DA4 тактовые импульсы частотой приблизительно 120 кГц поступают на ее вход CLK от генератора на элементах DD2.3 и DD2.4.

На микросхеме КР142ЕН19А (DA3) собран стабилизатор напряжения 2,5 В для измерительных цепей термометра. Конденсатор С11 предотвращает паразитную генерацию. С помощью резистора R21 задан ток (приблизительно 0,14 мА) через датчик температуры - диод VD12. Напряжение на диоде, при неизменном токе линейно зависящее от температуры, поступает на вход IN микросхемы DA4. На ее вход IN+ с движка подстроечного резистора R26 подано напряжение, равное напряжению на диоде VD12 при температуре 0 DC, - приблизительно 600 мВ.

Образцовое напряжение 200 мВ на входе Uref АЦП устанавливают подстроечным резистором R28. Именно такого значения (по абсолютной величине) достигла бы разность потенциалов входов IN+ и IN- при температуре датчика ±100 °С. Практически интервал измеряемой температуры составляет -60...+99,9 °С.

Цепь R22C15 защищает вход АЦП от помех и наводок. Конденсатор С19 предназначен для хранения образцового напряжения. Конденсатор С16 и резистор R39 - элементы интегратора. Конденсатор С18 входит в цепь автоматической коррекции нуля АЦП. Диод VD12 звшунтирован конденсатором С13 для устранения наводок частотой 50 Гц, которые способны заметно исказить показания. О работе подобного термометра можно прочитать в [2].

Микросхема К561ЛС2 (DD7) - четыре элемента И-ИЛИ с общими входами стробирования - поочередно подключает к узлу индикаторов два источника сигналов выбора разряда индикатора: выходы Т1 -Т4 микросхемы DD4 в режиме индикации времени или выходы D2- D5 микросхемы DA4 в режиме индикации температуры. Сигналы с выходов элементов DD7 управляют транзисторами VT8, VT10, VT13, VT14, поочередно включающими индикаторы HG1-HG4.

На входы DDI - преобразователя двоично-десятичного кода в семиэлементный - сигналы с выходов В1, В2, В4, В8, STB микросхемы DA4 поступают через повторители микросхемы DD8. К его же (преобразователя DD1) входам подключены и выходы микросхемы DD6 Однако управляющий сигнал, подаваемый на вход V DD6 и входы Е и Z DD8, позволяет быть активными только выходам одной из этих микросхем, переводя выходы другой в пассивное (высокоимпе-дансное) состояние Пассивное состояние выходов микросхемы DD6 никак не сказывается на процессе счета времени.

В результате при лог. 1 на выводе 5 счетчика DD5 индикаторы HG1-HG4 отображают температуру, а при лог. 0 - время. На вход CN этого счетчика поступают секундные импульсы с выхода

51 микросхемы DD4, поэтому через каждые 4 с уровень на выходе 5, а с ним и режим индикации изменяются. При размыкании контактов выключателя SA1 счетчик остановится в том состоянии, в котором он находился в момент размыкания. Замыкание контактов выключателя SA1 возобновит периодическую смену режимов.

Через усилители тока на транзисторах VT1- VT7 выходные сигналы преобразователя кода DD1 поступают на аноды индикаторов HG1-HG4. В режиме индикации температуры "лишний" старший разряд индикатора погашен поступающим на вход К преобразователя DD1 сигналом, сформированным элементом DD3.1. Сигнал с выхода элемента DD3.2 при отрицательной температуре включает на индикаторе HG1 элемент g - знак "минус".

Элемент DD3.3 и транзистор VT11 управляют светодиодами HL1 и HL2. В режиме индикации температуры оба светодиода погашены. В режиме индикации времени светодиод HL2 мигает с частотой 1 Гц всегда, a HL1 - только при замкнутом выключателе SA1. Вторая группа контактов этого выключателя, замыкая цепь излучателя НА1, разрешает подачу звукового сигнала срабатывания будильника.

Так как вход 12 микросхемы DD8 соединен с общим проводом, в активном состоянии (в режиме индикации температуры) высокий логический уровень с выхода 11 этой микросхемы через ключ на транзисторе VT12 включает на индикаторе HG3 элемент h - десятичную запятую между разрядами единиц и десятых долей градуса.

Резисторы R48-R56 необходимы для увеличения напряжения высокого логического уровня на выходах микросхемы DA4. Резисторы R3, R13-R16 - нагрузочные в цепях выходов микросхемы DD4 с открытым истоком.

Узел питания прибора состоит из трансформатора Т1 и двух двухполупериодных выпрямителей. Один из них (на диодах VD3 и VD4) дает напряжение +12 В для питания анодных цепей индикаторов HG1-HG4. Из него же с помощью интегрального стабилизатора DA1 получают напряжение +5 В для питания микросхем прибора. Из напряжения второго выпрямителя (на диодах VD5, VD6) с помощью интегрального стабилизатора DA2 получают напряжение -5 В, необходимое микросхеме АЦП DA4.

В качестве трансформатора Т1 можно применить любой сетевой с двумя вторичными обмотками на 9 12 В при токе нагрузки не менее 300 мА. Микросхемы DA1 и DA2 заменят любые интегральные стабилизаторы соответственно положительного (например, КР1157ЕН502А) и отрицательного (например, КР1168ЕН5) напряжения 5 В. Стабилизатор отрицательного напряжения в крайнем случае может быть параметрическим на стабилитроне КС156А. Потребляемый по цепи -5 В ток не превышает 3 мА.

Батарея резервного питания GB1 - три гальванических элемента типоразмера АА, соединенных последовательно. Она предназначена для поддержания хода часов в отсутствие сетевого напряжения. В этом случае напряжение питания от батареи поступает через диод VD13 только на "часовые" микросхемы DD4 и DD6. Чтобы остальные микросхемы, оставленные без питания, не влияли на упомянутые, в связывающие их цепи последовательно включены резисторы R11, R43-R46, а резистор R31 в режиме резервного питания поддерживает низкий логический уровень на входе V микросхемы DD6. Резистор R23 обеспечивает подзарядку батареи GB1 при работе от сети.

Авторский экземпляр часов-термометра собран в пластмассовом корпусе часов из радиоконструктора "Электроника". Детали установлены на нескольких платах из стеклотекстолита и соединены в основном навесными изолированными проводами. Доступ к осям подстроечных резисторов R26 и R28 - через отверстия в задней части корпуса.

Вместо указанных на схеме светодиодных индикаторов SC10-21YWA можно использовать любые другие с общим катодом, подходящие по размеру и цвету свечения. Светодиоды HL1, HL2 размещают в зазоре между индикаторами HG2 и HG3. В качестве транзисторов VT8, VT10, VT13, VT14 можно применить любые кремниевые структуры п-p-n с коэффициентом передачи тока не менее 180 и максимальным током коллектора не менее 300 мА. При подборе замены обращайте внимание и на остаточное напряжение коллектор- эмиттер в режиме насыщения, заметно влияющее на яркость свечения индикаторов. У транзисторов КТ530А оно не превышает 0,13 В.

Звуковой излучатель НА1 - малогабаритный электромагнитный от импортного будильника. Вместо него можно с успехом использовать динамическую головку со звуковой катушкой сопротивлением не менее 30 Ом.

Импортные аналоги микросхемы КР572ПВ6 - ICL7135 или TLC7135. Некоторые экземпляры подобных АЦП страдают "перекосом" характеристики - результаты преобразования положительного и равного ему по абсолютной величине отрицательного напряжения немного различаются (не считая уровня на выходе POL). Устраняют перекос с помощью диодно-резисторной цепи, подключенной, как показано на рис. 2.

О налаживании часовой части прибора подробно рассказано в [1]. А для калибровки термометра датчик температуры (диод VD12) помещают в тающий лед или снег и подстроечным резистором R26 добиваются нулевого показания на светодиодном индикаторе. Если этого сделать не удается, подбирают номинал резистора R25. Затем, опустив датчик в горячую воду с температурой, контролируемой образцовым термометром, резистором R28 устанавливают на индикаторе соответствующее значение.

Яркость свечения индикаторов HG1-HG4 и светодиодов HL1, HL2 при необходимости можно увеличить или уменьшить, подобрав номиналы резисторов R4-R10, R30, R36.

В заключение хотелось бы поделиться опытом установки датчика температуры вне помещения. Он должен находиться как можно дальше от окон и стен дома, хорошо обдуваться ветром, но быть укрытым от прямых солнечных лучей. Наилучшее место - внешняя часть ограждения балкона. Перпендикулярно к ней крепят горизонтальный деревянный брусок сечением 30x30 мм и длиной приблизительно 500 мм. На удаленном от балкона конце бруска под углом 30° устанавливают солнцезащитный козырек размерами 300x300 мм из фанеры толщиной не менее 10 мм. Под козырьком на удалении 40...60 мм от центра его нижней поверхности и размещают диод VD12, предварительно поместив его во влагозащитную капсулу подходящего объема, например, из-под лекарства. Отверстие в капсуле, через которое выведены соединительные провода, следует герметизировать.

Литература

1. Алексеев С. Часы автолюбителя. - Радио, 1996, № 11, с. 46-48.
2. Бирюков С. Простой цифровой термометр. - Радио, 1997, № 1, с.40-42.

Автор: В.Суров, г.Горно-Алтайск

Смотрите другие статьи раздела Регуляторы мощности, термометры, термостабилизаторы.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Горькие продукты улучшают работу мозга 08.11.2025

Как выяснили японские ученые, горький вкус флаванолов играет важную роль в стимуляции центральной нервной системы. Даже при минимальном усвоении этих веществ организм получает сигнал к повышению активности нейромедиаторов и улучшению когнитивных функций, что делает натуральные продукты с горьким вкусом потенциально полезными для мозга и общей физиологии. В поисках способов улучшить работу мозга ученые все чаще обращаются к натуральным соединениям, содержащимся в привычных продуктах питания. Одним из таких веществ являются флаванолы, присутствующие в какао, красном вине и ягодах. Исследователи из Технологического института Сибаура в Японии выяснили, что горький и вяжущий вкус этих соединений способен активировать мозг через вкусовые рецепторы, способствуя улучшению памяти, внимания и способности к обучению. Ранее было известно, что флаванолы защищают нейроны и поддерживают когнитивные функции, однако их биодоступность - доля вещества, поступающая в кровь - крайне низка. Это вызвал ...>>

Дождевой электрогенератор 08.11.2025

Группа разработчиков Нанкинского университета аэронавтики и астронавтики представила дождевой электрогенератор, который превращает дождевые капли в источник электричества, используя саму воду как структурный и электрический элемент. В отличие от традиционных капельных генераторов, где электричество создается на твердых диэлектрических пленках с металлическими электродами, новое устройство плавает непосредственно на поверхности воды. Вода одновременно выполняет роль опоры и проводника, что позволило снизить вес системы на 80%, а стоимость уменьшить почти наполовину, сохранив при этом мощность до 250 вольт на каждую каплю. "Мы позволили воде одновременно выполнять структурную и электрическую функции, создав легкую, доступную и масштабируемую систему", - объяснил профессор Ванлин Гуо, ведущий автор исследования. Такая концепция открывает путь к созданию гидровольтаических систем, которые могут работать в водоемах без использования суши, дополняя солнечные и ветровые технологии. П ...>>

Климат влияет на длительность беременности 07.11.2025

Беременность традиционно воспринимается как естественный биологический процесс с предсказуемыми сроками, однако современные исследования все чаще доказывают, что на ее продолжительность влияют факторы, выходящие далеко за пределы медицины. Среди них особое место занимают климат и окружающая среда - именно эту взаимосвязь впервые подробно изучили ученые из Университета Кертина в Австралии. Их работа раскрывает, что экстремальные погодные условия способны не только вызывать преждевременные роды, но и, напротив, удлинять срок беременности. Команда исследователей проанализировала данные почти 400 тысяч новорожденных, появившихся на свет в Западной Австралии. Результаты оказались неожиданными: климатические колебания заметно влияли на организм будущих матерей, особенно у тех, кто рожал после 41-й недели беременности. По словам доктора Сильвестра Додзи Ньядана из Школы народного здоровья Университета Кертина, проблема перенашивания долгое время оставалась в тени, хотя ее последствия могут ...>>

Случайная новость из Архива Новое состояние света 29.05.2016 Свет помимо распространения в определенном направлении способен еще и вращаться вокруг него, что характеризуется параметром, названным полным угловым моментом. Как и другие квантовые характеристики, угловой момент дискретен и принимает только определенные допустимые значения. До сих пор считалось, что его величина в соответствии с квантовой теорией должна быть кратна постоянной Планка h - фундаментальной физической константе, которая определяет масштаб квантовых эффектов. Напомним, что, например, энергия фотона равна произведению этой константы на частоту. Соответственно, и минимально возможное изменение углового момента пропорционально h. Физики из Тринити колледжа (Дублин, Ирландия) экспериментально обнаружили, что при двумерном распространении света в специально сконструированной установке его полный угловой момент может быть кратен h/2, то есть в два раза меньшей величине. Это открытие важно как для понимания природы и поведения света, так и для его практического использования. Ведь кратность углового момента величине h делает поведение фотонов аналогичным поведению частиц с целым спином (бозонов), а пропорциональность h/2 сообщает фотонам "фермионные" свойства (напомним, что фермионы обладают полуцелым спином). Результаты исследования опубликованы в интернет-журнале Science Advances. Для понимания сути явления можно привести аналогию с телом, вращающимся вокруг своей оси. Предшествующие взгляды соответствовали тому, что скорость вращения тела могла изменяться порциями с величиной, пропорциональной h, а ирландские физики обнаружили, что шаг изменения может быть в два раза меньше. То, что названо "вращением света" вокруг направления распространения, процесс более сложный, чем вращение тела вокруг оси. Здесь можно выделить две составляющие. Первая - поворот вектора электрического поля световой волны по мере ее распространения в пространстве, называемый круговой поляризацией света и определяющий спин фотона. Вторая - закручивание фронта световой волны, характеризуемое орбитальным угловым моментом. Полный угловой момент фотона представляет собой сумму спинового и орбитального вкладов. В обычном трехмерном случае все эти величины будут пропорциональны h, или, другими словами, соответствующие квантовые числа будут целыми. Если же создать двумерную систему для распространения света, то квантовое число для углового момента может стать полуцелым, что исследователи и наблюдали в данном эксперименте.

Другие интересные новости:

▪ Навигатор в лобовом стекле автомобиля

▪ Блок питания Flex ATX 500 W 80 Plus Platinum

▪ Игровые ПК Acer Predator AG3-605

▪ Хранилище Fujitsu ETERNUS CD10000 на 56 петабайт

▪ Рюкзак с шестью роборуками

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Технологии радиолюбителя. Подборка статей

▪ статья Рубило. История изобретения и производства

▪ статья Какой формы дождевые капли? Подробный ответ

▪ статья Смородина белая. Легенды, выращивание, способы применения

▪ статья Олифы на смолянистых сиккативах (резинатах). Простые рецепты и советы

▪ статья Дрессированный спичечный коробок. Секрет фокуса

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2025