Мастер Винтик. Всё своими руками!

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.

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.