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:

Оптимальное время для отхода ко сну 11.09.2024

Режим сна давно признан важным фактором, влияющим на здоровье человека, но недавно ученые обнаружили, что время отхода ко сну может играть еще более значимую роль в поддержании здоровья сердечно-сосудистой системы. Согласно исследованию британских ученых, засыпание в промежутке с 22 до 23 часов может снизить риск развития сердечных заболеваний и, следовательно, продлить жизнь. В исследовании приняли участие более 88 000 человек, средний возраст которых составил 61 год, причем большинство участников были женщины. В ходе исследования использовались данные, собранные с помощью акселерометров - устройств, фиксирующих движения, которые позволяют точно отслеживать время отхода ко сну и пробуждения. Целью было выявить, как время сна связано с риском сердечно-сосудистых заболеваний. Анализ данных показал, что засыпание между 22 и 23 часами связано с более низким риском развития сердечных заболеваний, таких как инфаркт, инсульт и хроническая ишемическая болезнь сердца. В сравнении с теми, ...>>

Роботы-грибы управляются светом 11.09.2024

Одна из самых удивительных разработок в области использования природных материалов в робототехнике появилась благодаря усилиям группы исследователей из Корнельского университета. Они создали роботов, управляемых с помощью грибных мицелиальных нитей. Эти живые структуры могут не только реагировать на свет, но и передавать электрические сигналы, что открывает путь к созданию гибридных роботов с уникальными возможностями. Мицелий представляет собой подземную сеть грибов, обладающую способностью улавливать свет, реагировать на химические раздражители и передавать электрические импульсы. Эти свойства делают его идеальным кандидатом для создания сенсорных систем в роботах, которые могут работать в условиях, недоступных для обычных технологий. По словам исследователей, такие роботы могут в будущем помочь обнаруживать невидимые для человека изменения в окружающей среде, например, в сельском хозяйстве. Команда ученых разработала два экспериментальных робота. Первый из них - мягкий робот в ...>>

Употребление яиц помогает стать умнее 10.09.2024

В последние годы ученые все чаще обращают внимание на влияние питания на работу мозга. Одним из самых перспективных продуктов в этом отношении стали обычные куриные яйца. Их уникальный состав способен поддерживать когнитивные функции и даже стимулировать развитие мозга. Недавние исследования показали, что яйца могут помочь улучшить память, концентрацию и креативность благодаря содержащимся в них полезным веществам, таким как белок NWT-03, холин, лютеин и зеаксантин. Ключевым компонентом, благодаря которому яйца оказывают положительное влияние на мозг, является белок NWT-03. Этот белок стимулирует активность мозга, улучшая когнитивные функции. Ученые обнаружили, что регулярное употребление яиц способствует улучшению памяти и внимания. Белок NWT-03 помогает мозгу быстрее обрабатывать информацию и формировать новые нейронные связи, что способствует гибкости и эффективности его работы. Яйца содержат и другие важные вещества, помогающие поддерживать здоровье мозга на протяжении всей ж ...>>

Случайная новость из Архива Радиосигнал из артерии 03.08.2003 Сотрудники Высшей технической школы в Аахене (Германия) создали микроскопический зонд, который может постоянно измерять давление и температуру крови в сосудах человека. Миниатюрная капсула диаметром два миллиметра, изготовленная из кремния, вводится в сосуд через прокол с помощью гибкого зонда и доводится под контролем рентгена до места разветвления артерии. После удаления зонда из сосуда от капсулы отходят в разные стороны три пружинные ножки, удерживающие ее на месте. Микросхема, находящаяся в капсуле, начинает передавать по радио данные о температуре и давлении. Сигнал улавливает прибор, находящийся в кармане или на поясе у пациента. Тот же прибор подпитывает микросенсоры путем индукционной передачи энергии. Получены интересные результаты постоянного измерения давления: оказывается, уже сам вид человека в белом халате вызывает у многих подъем давления на 20 миллиметров. Создатели прибора полагают, что он найдет широкое применение в медицине года через два, когда будет налажено его серийное производство.

Другие интересные новости:

▪ Умные зеркала заднего вида в автомобилях Nissan

▪ Внешние оптические приводы Buffalo BRXL-PC6VU2-C

▪ Однослойный сенсор распознает несколько одновременных прикосновений

▪ Люксовый гибрид Mercedes-Benz

▪ Пленка, повышающая ударопрочность дисплея смартфона

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Нормативная документация по охране труда. Подборка статей

▪ статья Джеймс Брэнч Кейбелл. Знаменитые афоризмы

▪ статья Что такое папирус? Подробный ответ

▪ статья Лиственница опадающая. Легенды, выращивание, способы применения

▪ статья Микрорентгенометр. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Двухканальный стабилизатор на микросхеме TDA2004. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2024