|
ЭНЦИКЛОПЕДИЯ РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ И ЭЛЕКТРОТЕХНИКИ Часы-термометр
Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Регуляторы мощности, термометры, термостабилизаторы 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].
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
Автор: В.Суров, г.Горно-Алтайск
раздел сайта Синтезаторы частоты журналы Наука и жизнь (годовые архивы) книга Ремонт асинхронных электродвиrателей электростанций. Иноземцев Е.К., 2004 статья Доработка компьютерной АС SP-P110 справочник Сервисные режимы телевизоров зарубежных телевизоров. Книга №7
|