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ENCICLOPÉDIA DE RÁDIO ELETRÔNICA E ENGENHARIA ELÉTRICA Medidor de nível eletrônico. Enciclopédia de rádio eletrônica e engenharia elétrica
Enciclopédia de eletrônica de rádio e engenharia elétrica / Radioamador iniciante [um erro ocorreu no processamento desta diretiva] Na prática dos radioamadores, às vezes torna-se necessário controlar o nível do líquido em tanques fechados. Tal controle analógico ou digital com uma discrição mínima permite sensores de nível ultrassônicos e capacitivos. No entanto, esses dispositivos bastante complexos e caros são usados apenas na indústria. Os medidores de nível eletrônicos descritos no artigo são discretos e são projetados para controlar o nível de líquido em vários recipientes. Os medidores de nível eletrônicos propostos permitem controlar o volume de água ou soluções aquosas, incluindo água desmineralizada, que é usada em sistemas de aquecimento. O princípio de operação dos medidores de nível é baseado em uma diminuição significativa na resistência entre os contatos do sensor quando eles são imersos em um líquido. O esquema da primeira versão do medidor de nível é mostrado na fig. 1. O divisor de tensão, formado por um dos resistores R1 - R6 e a resistência do sensor conectado a uma das entradas 1 - 6 e fio comum 7, define o nível lógico de tensão na entrada do inversor. Este último atua simultaneamente como um elemento tampão. As saídas dos inversores são conectadas a LEDs, com base nos quais a escala de nível é construída. Para proteção contra possíveis interferências e ruído de impulso, um circuito integrador R7C3 - R12C8 é instalado na entrada de cada inversor.
O LED ligado corresponde ao estado aberto do sensor. Graças a esta solução, o consumo de corrente quando todos os sensores estão imersos em água ou solução, ou seja, quando o recipiente está completamente cheio, não excede 2 mA. O medidor de nível pode ser alimentado por qualquer fonte estabilizada com tensão de 4 ... 15 V. Quando alimentado em baixa tensão (4 V), é necessário selecionar os resistores R13 - R18 para garantir o brilho desejado dos LEDs e resistores R1 - R6 de acordo com o critério de operação confiável dos inversores do microcircuito DD1. A corrente total consumida pelo medidor de nível quando todos os indicadores são acionados, ou seja, quando o tanque está vazio, pode ser estimado a partir do cálculo de 4 mA para cada volt da tensão de alimentação IW- Assim, com uma tensão de alimentação Upit = 4 V, o consumo de corrente será de 16 mA e de 15 V - 60 mA. Um esboço da placa de circuito impresso deste medidor de nível é mostrado na fig. 2.
Os sensores de nível são colocados em um tubo cilíndrico feito de material dielétrico. Cada sensor é feito de duas tiras de folha de cobre com 10 mm de largura espaçadas entre si a uma distância de 10...20 mm. Uma das tiras está conectada a um fio comum, a outra - à entrada do medidor de nível. Existem seis sensores no tubo. Os fios dos emissores são passados dentro do tubo e conectados ao cabo por meio de um conector de sete pinos. Graças a este design, uma unidade indicadora pode ser usada com vários sensores. Cada sensor é calibrado para seu próprio volume de líquido e conectado à unidade indicadora com um cabo composto por sete fios PEV-2 com diâmetro de 0,3...0,5 mm. Na versão do autor, o comprimento do cabo chegava a 50 M. Como o display opera com tensão constante nas entradas lógicas e possui uma grande impedância de entrada, não há restrições fundamentais ao comprimento do cabo. Ao repetir o projeto, você pode usar quaisquer microcircuitos CMOS, cujos elementos são incluídos como inversores, por exemplo, K561LA7, sendo necessário apenas alterar a fiação dos condutores da placa de circuito impresso e o número de níveis controlados de acordo com o número de inversores no microcircuito. É permitido usar vários microcircuitos para aumentar o número de níveis controlados. O medidor de nível proposto não funcionará com microcircuitos da série TTL, por exemplo, K155 ou K555, pois esses microcircuitos requerem uma corrente de entrada significativa. Os valores dos resistores na entrada dos inversores podem ser alterados em uma ampla faixa: R1 - R6 - de 5 a 100 kOhm; R7 - R12 - de 100 a 750 kOhm. A capacitância dos capacitores C3 - C8 deve ser suficiente para atenuar o ruído de impulso e a interferência da rede. Pode atingir 1 uF. Os resistores R13 - R18 definem o brilho desejado dos LEDs HL1 - HL6, que podem ser quaisquer LEDs que emitam luz na região visível do espectro e forneçam brilho suficiente com um consumo de corrente não superior a 10 mA. A unidade de exibição pode ser complementada e aprimorada com a instalação de um decodificador e um indicador de sete segmentos. Como não há decodificadores padrão para exibir o status dos sensores correspondentes ao diagrama acima, optou-se por usar o chip K155REZ RPZU como decodificador. Ao mesmo tempo, o número de sensores controlados foi reduzido para 5 (de acordo com a largura do barramento de endereços do microcircuito). O esquema da segunda versão do medidor de nível é dado na Fig. 3.
O sistema de sensores e elementos do buffer de entrada, que são os inversores do chip DD1, é semelhante ao utilizado na primeira versão do medidor de nível. Na entrada do decodificador, montado em um chip DD2, os dados vêm das saídas de DD1. De acordo com o firmware apresentado na tabela, o indicador de sete segmentos HL1 exibe informações sobre o nível máximo de água no tanque.
Como o chip RPZU K155REZ usado neste projeto é crítico para a tensão de alimentação, o dispositivo mostrado na Fig. 3, deve ser alimentado por uma fonte de tensão estável de 5 ± 0,25 V. No modo de indicação, o consumo de corrente chega a 100 mA, portanto não é aconselhável usar uma fonte de alimentação autônoma. Um retificador de rede é recomendado para alimentar o indicador. Na placa do medidor de nível, feita de acordo com o segundo esquema (Fig. 4), existe um local para instalação de um estabilizador integral K142EN5, cuja utilização permitirá conectar a unidade indicadora a um retificador com tensão de saída de até 15 V.
Sobre os detalhes da construção. Como indicador, você pode usar qualquer indicador de sete segmentos com um cátodo comum. Um indicador com um ânodo comum também pode ser conectado à saída do decodificador. Neste último caso, é necessário inverter os dados da tabela de programação do RPZU K155REZ e ligar os resistores limitadores de corrente em cada saída do RPZU. O ânodo indicador está conectado ao fio de alimentação positivo. O decodificador também pode ser executado em EPROMs de outros tipos e capacidades, bem como nos FPGAs mais simples, por exemplo, PAL16L8 e similares, sem disparos nos circuitos de saída. Autor: I. Tsaplin, Krasnodar
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