ЭЛЕКТРОННЫЙ БАРОМЕТР-ИНДИКАТОР
Назначение: с помощью светоиндикаторной шкалы отображать изменение атмосферного давления в сторону повышения или понижения по отношению к некоторому начальному значению.
Регулировка:
- чувствительности датчика;
- установки средней точки отсчета давления.
Особенности: в устройстве применен откалиброванный в заводских условиях термокомпенсированный датчик давления.
В данном устройстве заимствованы пьезорезистивные свойства миниатюрной кремниевой пластины, работающей по принципу тензометра, способного фиксировать малейшие колебания поверхности. Здесь используется датчик с термокомпенсацией (компании Motorola), отличающийся высокой точностью и прокалиброванный в заводских условиях. Чувствительность тензодатчика составляет 0,2 мВ/кПа.
Краткая метрологическая справка: несмотря на то что за единицу давления в международной системе СИ принят паскаль (1 Па — 1 Н/м2), довольно часто используют бар, который равен 100 ООО Па. Атмосферное давление на шкалах домашних стрелочных барометров чаще всего указывается в миллибарах. Таким образом, нормальное атмосферное давление составляет:
100 000 Па = 100 кПа — 1 бар = 1 000 мбар = 1 000 гПа.
При этом давлении напряжение на выходе тензодатчика (МРХ 2200 АР) равно 100 X 0,2 мВ = 20 мВ. На основе этого датчика можно изготовить барометр, если оснастить его, к примеру, точным цифровым вольтметром. Однако для нашего случая в этом нет никакой необходимости, поскольку нас интересует, как изменяется давление: в сторону повышения или понижения. Индикатор изменения давления можно реализовать на основе шкалы, состоящей из нескольких светодиодов.
Принципиальная схема барометра-индикатора
Принципиальная схема устройства представлена на рис. 3.16.
Напряжение питания на датчик давления подается непосредственно от батареи 9 В (выводы 1 и 3). В целях продления службы батареи напряжение питания на схему подается только на время считывания с помощью кнопки, включенной в разрыв цепи питания. Сигнал с датчика давления поступает на дифференциальный усилитель, построенный на двух операционных усилителях DA2.1 и DA2.2 в корпусе (LM 324). Он усиливает амплитуду сигнала тензодатчика в 50 раз. С помощью переменного резистора R4, включенного между двумя резисторами с одинаковыми номинальными значениями сопротивления R1 и R2, можно произвести точную регулировку. С учетом коэффициента усиления, при атмосферном давлении 1000 Па (100 кПа), получаем на выходе дифференциального усилителя:
0,2 х 100 х 50 = 1000 мВ = 1 В.
Имея в распоряжении точный (например, цифровой) вольтметр с пределом измерения 2 В, можно пересчитывать измеренное напряжение в абсолютное значение атмосферного давления.
Это напряжение снимается между выводами 7 и 14 дифференциального усилителя. Для визуального контроля, как и в описанном выше устройстве, применена интегральная схема дискриминатора LM 3914, содержащая десять компараторов, у каждого из которых один вход подключен к общему выводу (5), а вторые входы — к промежуточным точкам резистивного делителя. Потенциал на выводе 4 определяет нижний предел измерения давления, а верхний предел устанавливается путем изменения потенциала на объединенных выводах 6 и 7 с помощью переменного резистора R5. Так, чтобы верхний предел индикации атмосферного давления составлял 1060 мбар, следует задать на движке резистора R5 напряжение около 1,1 В относительно вывода 8.
Порядок индикации изменений атмосферного давления следующий: медленно вращая движок переменного резистора R6, установите на входе 5 дискриминатора такой потенциал, при котором включаются средние светодиоды HL5 и HL6. Если через определенное время давление начнет расти, то светодиоды от HL7 до HL10 зажгутся поочередно, в зависимости от амплитуды этого изменения. И наоборот, понижение давления — признак приближающегося дождя — сопровождается уменьшением напряжения на выводе 5 микросхемы. В этом случае поочередно начнут загораться светодиоды с HL4 по HL1. На практике нет необходимости в очень точной калибровке. Достаточно обеспечить максимальную чувствительность, чтобы схема могла регистрировать малейшие изменения атмосферного давления. А уж в зависимости от этого вы будете решать, есть ли смысл отправляться на рыбалку.
Таблица 3.5. Перечень элементов к схеме на рис.3.16.
Наименование |
Обозначение |
Номинал |
Примечание |
Резисторы |
R1.R2 |
100 кОм |
0,25 Вт |
R3 |
91 кОм |
||
R4 |
4,7 кОм |
Переменный | |
R5 |
1 кОм |
Переменный | |
R6 |
100 кОм |
Переменный с линейной характеристикой | |
Конденсаторы |
С1 |
10 мкФ |
16 В, электролитический |
С2 |
6,8 нФ |
63 В, пленочный | |
СЗ |
470 нФ |
63 В, пленочный | |
Полупроводники |
DA1 |
Датчик атмосферного давления МРХ 2290 АР (Motorola) | |
DA2 |
LM324 |
Счетверенный операционный усилитель | |
DA3 |
LM3914 |
Схема управления светоиндикатором | |
HL1 — HL10 |
Светодиоды | ||
Прочее |
Монтажная панель с 18 выводами | ||
Монтажная панель с 14 выводами | |||
Разъём с пружинными контактами для батареи типа «Корунд» | |||
Кнопочный выключатель | |||
Ручка потенциометра |
Рекомендации по изготовлению
Данное устройство предназначено для того, чтобы пользоваться им в домашних условиях. Поэтому для него не требуется специального герметичного корпуса, защищающего элементы схемы от внешних факторов в полевых условиях. Все компоненты барометра-индикатора, включая датчик давления и элементы настройки, собраны на печатной плате (рис. 3.17). Монтаж устройства производится в соответствии с монтажной схемой (рис. 3.18).
Рекомендуем подобрать индикаторные светодиоды таким образом, чтобы их цвета несли функциональную нагрузку. Так, применив светодиоды HL5 и HL6 красного цвета, можно четко обозначить исходную точку. Светодиоды, размещённые с одной стороны от средней точки, могут быть, например, желтыми, а с другой стороны — зелёными.
В данном устройстве микросхема LM 3914 работает в режиме DOT -точка, то есть при отключенном выводе 9, а питание подаётся только на время индикации давления при нажатой кнопке «Измерение».
Источник: Изабель ГИ. Электронные устройства для рыбалки. В помощь радиолюбителю.
ПОДЕЛИТЕСЬ С ДРУЗЬЯМИ
П О П У Л Я Р Н О Е:
- Индикатор контроля охлаждающей жидкости автомобиля
- Простой испытатель для маломощных транзисторов
- Преобразователь для частотомера.
Сигнализатор перегрева двигателя.
В автомобиле очень важно не допустить перегрева двигателя. Отклонение от нормы в системе охлаждения автомобиля может привести к заклиниванию поршней в цилиндрах двигателя, обгоранию головок клапанов и многим другим неисправностям, которые потом обойдутся в не дешевым ремонтом. Контроль за температурой охлаждающей жидкости, конечно есть в автомобилях, но не лишним будет звуковая сигнализация на случай испарения горячей жидкости и световая сигнализация, оповещающая о чрезмерном нагреве охлаждающей жидкости.
Схема прибора, приведенного на рисунке ниже, предназначен для измерения силы начального и обратного токов коллектора и статического коэффициента передачи тока маломощных транзисторов структуры р—п—р и п—р—п. Измерение коэффициента передачи тока производится при фиксированной силе тока транзистора. Подробнее…
Бывают частотомеры с несколькими входами, такие которые могут с частотами сигналов, поданных на эти входы выполнять некоторые арифметические действия. Но все же, большинство самодельных (и не самодельных) частотомеров имеют только один вход. Подробнее…