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:

Вороны разбираются в геометрии 23.04.2025

Ученые все чаще пересматривают свои взгляды на интеллектуальные способности животных. Оказывается, некоторые виды демонстрируют куда более сложное поведение, чем считалось ранее. Одним из поразительных открытий последних месяцев стало доказательство того, что черные вороны способны воспринимать геометрические закономерности. Исследование, проведенное специалистами из Тюбингенского университета в Германии, показало: эти птицы обладают зачатками пространственного мышления, характерного прежде всего для человека. Опыты, позволившие прийти к таким выводам, проводились с участием обученных черных ворон, которым демонстрировали различные геометрические формы на экране. Исследователи ставили перед птицами задачу распознать фигуру, которая выбивается из общего ряда. Причем отличие могло быть как броским - например, звезда среди квадратов, - так и едва заметным, вроде небольшого наклона одной из фигур. За правильный выбор ворона получала вознаграждение в виде лакомства. Примечательно, что ...>>

Защищенный планшет Tab Active5 Pro 23.04.2025

Компания Samsung представила защищенный планшет Tab Active5 Pro. Планшет получил яркий 10,1-дюймовый TFT-экран с разрешением 1920 на 1200 пикселей и частотой обновления 120 Гц. Новая модель поддерживает чувствительный сенсорный ввод, что позволяет работать в перчатках или даже при влажных пальцах. В отличие от более компактной версии Tab Active5 с 8-дюймовым экраном, новинка предлагает улучшенную защиту - вместо стекла Gorilla Glass 5 теперь используется более прочный Gorilla Glass Victus+, а максимальная яркость дисплея достигает 600 кд/м2. Особое внимание инженеры уделили автономности. В Galaxy Tab Active5 Pro установлен аккумулятор емкостью 10 100 мАч, что в два раза превышает показатель у предыдущей модели. Благодаря функции горячей замены аккумулятора устройство можно обслуживать без выключения, а также использовать его и вовсе без батареи, подключив напрямую к электросети. Такая особенность делает планшет идеальным для стационарного применения, например, в качестве мобильно ...>>

Перспективные водные аккумуляторы 22.04.2025

Вопрос безопасного и устойчивого хранения энергии сегодня стоит особенно остро. В условиях растущей зависимости от электроэнергии и активного внедрения возобновляемых источников возрастает необходимость в разработке аккумуляторов, способных сочетать высокую эффективность с экологичностью. Одним из перспективных направлений в этой области стали водные аккумуляторы, которые, несмотря на определенные ограничения, привлекают внимание ученых по всему миру. Команда исследователей из нескольких научных учреждений США недавно достигла заметного прогресса в создании водно-электролитных аккумуляторов. Им удалось разработать экспериментальную модель, которая демонстрирует стабильную работу на протяжении двух тысяч циклов зарядки и разрядки. Это значительное достижение в сравнении с ранними версиями водных батарей, которые страдали от недостаточной долговечности и сравнительно низкой энергоэффективности. Главное преимущество таких аккумуляторов заключается в их безопасности. В отличие от шир ...>>

Случайная новость из Архива Куртка Tommy Hilfiger со встроенными солнечными панелями 10.12.2014 Владельцы американского бренда Tommy Hilfiger, известного своими коллекциями молодежной одежды и всевозможных аксессуаров вплоть до часов и парфюмерии, решили приобщиться к мировой практике использования возобновляемых источников энергии. Для этого дизайнеры компании соединили два понятия воедино - актуальные модные тенденции и технологию получения электричества путем преобразования солнечной энергии. Конечным результатом столь необычного для Tommy Hilfiger симбиоза стала коллекция курток с установленными на спине фотоэлектрическими панелями. Осуществить грамотную техническую реализацию задуманного производителю одежды помогли специалисты Pviliion - фирмы, занятой изготовлением солнечных батарей. Справедливости ради стоит отметить, что назвать в наше время словом "необычный" не самую оригинальную концепцию совмещения почти автономного источника питания для мобильной электроники, в то время как сторонние компании выпускают "умные" стельки с функцией синхронизации по Bluetooth, "умные" Спереди новые куртки от Tommy Hilfiger ничем не отличаются от классической одежды, предпочитаемой покупателями в весенне-осенний период года. Однако при взгляде на тыльную сторону новинки в глаза бросаются установленные в ряд фотоэлектрические элементы, которые и превращают куртку в технологический гаджет с возможностью зарядки смартфона или планшета в солнечную погоду. Встроенная в куртку аккумуляторная батарея имеет емкость около 6000 мАч, что позволяет полностью зарядить среднестатистический смартфон 2-2,5 раза. Правда, производитель не уточняет, сколько времени потребуется на полное восстановление с помощью солнечной энергии заряда уже в самом аккумуляторе. Хотя в данном случае скорость процесса будет зависеть от совокупности сразу нескольких ключевых факторов. Куртки Tommy Hilfiger поступят в продажу ограниченной партией и будут изготавливаться в двух версиях - женской и мужской. Стоимость изделия составит $599, однако половину от этой суммы разработчик пожертвует в фонд Fresh Air Fund.

Другие интересные новости:

▪ Профессии исчезающие и перспективные

▪ Удешевление установки ветряных турбин на морских платформах

▪ Ловушка для комаров

▪ Пробуждение спящих энзимов для искусственного фотосинтеза

▪ Цветной монитор с электронными чернилами

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Конспекты лекций, шпаргалки. Подборка статей

▪ статья Авиамодель Светлячок. Советы моделисту

▪ статья Был ли царь Иван Грозный великим правителем? Подробный ответ

▪ статья Эксплуатация точильных и шлифовальных кругов. Типовая инструкция по охране труда

▪ статья Переговорное устройство по сети 220 В. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Подключение карманного приемника у УЗЧ. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2025