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ENCICLOPÉDIA DE RÁDIO ELETRÔNICA E ENGENHARIA ELÉTRICA Relógio termômetro. Enciclopédia de rádio eletrônica e engenharia elétrica
Enciclopédia de eletrônica de rádio e engenharia elétrica / Reguladores de potência, termômetros, estabilizadores de calor No indicador LED deste dispositivo, a leitura da hora atual muda periodicamente para o valor da temperatura ambiente no local do sensor - um diodo semicondutor convencional. O dispositivo não contém microcircuitos que requeiram programação. O diagrama esquemático do termômetro-relógio é mostrado na Fig. 1. A parte do “relógio” é construída nos conhecidos microcircuitos K176IE18 (DD4) e K176IE13 (DD6). Você pode ler sobre o princípio de seu funcionamento e recursos de aplicação, por exemplo, em [1].
A base do termômetro é o microcircuito KR572PV6 (DA4) - um ADC de dupla integração - em muitos aspectos semelhante aos conhecidos KR572PV2 e KR572PV5. As principais diferenças são a maior precisão da conversão de tensão em código (4,5 casas decimais) e circuitos de saída projetados para conectar um indicador digital dinâmico. Os códigos decimais binários dos dígitos do resultado da conversão aparecem alternadamente nas saídas B1, B2, B4, B8. Cada dígito é acompanhado por um nível lógico alto na saída correspondente D1 (dígito decimal alto, não utilizado no dispositivo em questão) - D5 (dígito decimal baixo). Pulsos na saída STB marcam os momentos de mudança de dígitos.O nível lógico na saída POL indica a polaridade do resultado: 1 - positivo, 0 - negativo. Os pulsos de clock com frequência de aproximadamente 4 kHz necessários ao funcionamento do microcircuito DA120 são fornecidos à sua entrada CLK por um gerador baseado nos elementos DD2.3 e DD2.4. O chip KR142EN19A (DA3) contém um estabilizador de tensão de 2,5 V para os circuitos de medição do termômetro. O capacitor C11 evita a geração parasitária. Usando o resistor R21, uma corrente (aproximadamente 0,14 mA) é definida através do sensor de temperatura - diodo VD12. A tensão no diodo, que em corrente constante depende linearmente da temperatura, é fornecida à entrada IN do microcircuito DA4. Uma tensão igual à tensão no diodo VD26 a uma temperatura de 12 DC é aplicada à sua entrada IN+ do resistor trimmer R0 - aproximadamente 600 mV. A tensão de referência de 200 mV na entrada Uref do ADC é definida usando o resistor de corte R28. Este é exatamente o valor (em valor absoluto) que a diferença de potencial entre as entradas IN+ e IN- atingiria a uma temperatura do sensor de ±100 °C. Na prática, a faixa de temperatura medida é de -60...+99,9 °C. O circuito R22C15 protege a entrada ADC contra interferências e interferências. O capacitor C19 foi projetado para armazenar a tensão de referência. O capacitor C16 e o resistor R39 são elementos integradores. O capacitor C18 está incluído no circuito de correção automática de zero do ADC. O diodo VD12 é desviado com o capacitor C13 para eliminar interferência com frequência de 50 Hz, que pode distorcer significativamente as leituras. Você pode ler sobre a operação desse termômetro em [2]. O chip K561LS2 (DD7) - quatro elementos AND-OR com entradas estroboscópicas comuns - conecta alternadamente duas fontes de sinais de seleção de dígitos indicadores ao conjunto do indicador: saídas T1 - T4 do chip DD4 no modo de indicação de tempo ou saídas D2 - D5 do Chip DA4 no modo de indicação de temperatura. Os sinais das saídas dos elementos DD7 controlam os transistores VT8, VT10, VT13, VT14, que acendem alternadamente os indicadores HG1-HG4. Nas entradas do DDI - um conversor de código decimal binário para código de sete elementos - os sinais das saídas B1, B2, B4, B8, STB do chip DA4 são recebidos através dos repetidores do chip DD8. As saídas do microcircuito DD1 também estão conectadas às suas entradas (conversor DD6), porém o sinal de controle fornecido à entrada V do DD6 e às entradas E e Z do DD8 permite que apenas as saídas de um desses microcircuitos estejam ativas, transferindo as saídas do outro para um estado passivo (alta impedância). O estado passivo das saídas do chip DD6 não afeta de forma alguma o processo de contagem de tempo. Como resultado, no log. 1 no pino 5 do contador DD5, os indicadores HG1-HG4 exibem a temperatura e no log. 0 - hora. A entrada CN deste contador recebe segundos pulsos da saída 51 do microcircuito DD4, portanto, a cada 4 s o nível na saída 5 muda e, com ele, o modo de indicação. Quando os contatos da chave SA1 abrirem, o medidor irá parar no estado em que se encontrava no momento da abertura. Fechar os contatos da chave SA1 retomará a mudança periódica de modos. Através de amplificadores de corrente nos transistores VT1-VT7, os sinais de saída do conversor de código DD1 são fornecidos aos ânodos dos indicadores HG1-HG4. No modo de indicação de temperatura, o dígito “extra” mais significativo do indicador é extinto pelo sinal gerado pelo elemento DD1 chegando na entrada K do conversor DD3.1. O sinal da saída do elemento DD3.2 em temperatura negativa liga o elemento g no indicador HG1 - um sinal negativo. O elemento DD3.3 e o transistor VT11 controlam os LEDs HL1 e HL2. No modo de exibição de temperatura, ambos os LEDs estão apagados. No modo de indicação de tempo, o LED HL2 pisca sempre na frequência de 1 Hz e HL1 - somente quando a chave SA1 está fechada. O segundo grupo de contatos desta chave, fechando o circuito do emissor HA1, permite que o sinal sonoro soe o alarme. Como a entrada 12 do microcircuito DD8 está conectada ao fio comum, no estado ativo (no modo de indicação de temperatura), o nível lógico alto da saída 11 deste microcircuito através da chave no transistor VT12 liga o elemento h no HG3 indicador - o ponto decimal entre os dígitos das unidades e décimos de grau. Os resistores R48-R56 são necessários para aumentar a tensão de alto nível lógico nas saídas do chip DA4. Resistores R3, R13-R16 - carga nos circuitos de saída do microcircuito DD4 com fonte aberta. A fonte de alimentação do dispositivo consiste em um transformador T1 e dois retificadores de onda completa. Um deles (nos diodos VD3 e VD4) fornece uma tensão de +12 V para alimentar os circuitos anódicos dos indicadores HG1-HG4. A partir dele, utilizando o estabilizador integrado DA1, obtém-se uma tensão de +5 V para alimentar os microcircuitos do dispositivo. A partir da tensão do segundo retificador (nos diodos VD5, VD6), utilizando o estabilizador integrado DA2, obtém-se uma tensão de -5 V, exigida pelo chip ADC DA4. Como transformador T1, você pode usar qualquer transformador de rede com dois enrolamentos secundários de 9-12 V com corrente de carga de pelo menos 300 mA. Os microcircuitos DA1 e DA2 substituirão quaisquer estabilizadores integrados, respectivamente, de tensão positiva (por exemplo, KR1157EN502A) e negativa (por exemplo, KR1168EN5) de 5 V. O estabilizador de tensão negativo, em casos extremos, pode ser paramétrico no diodo zener KS156A . A corrente consumida no circuito de -5 V não excede 3 mA. Bateria de backup GB1 - três células galvânicas de tamanho AA conectadas em série. Ele foi projetado para manter o relógio funcionando na ausência de tensão de rede. Neste caso, a tensão de alimentação da bateria é fornecida através do diodo VD13 apenas aos chips “clock” DD4 e DD6. Para garantir que outros microcircuitos deixados sem energia não afetem os mencionados, os resistores R11, R43-R46 são conectados em série aos circuitos que os conectam, e o resistor R31 no modo de energia de backup mantém um nível lógico baixo na entrada V do DD6 microcircuito. O resistor R23 recarrega a bateria GB1 quando opera na rede elétrica. A cópia do autor do relógio termômetro é montada em uma caixa de plástico do kit de rádio Eletrônico. As peças são instaladas em diversas placas de fibra de vidro e conectadas principalmente por fios isolados suspensos. O acesso aos eixos dos resistores de corte R26 e R28 é feito através de orifícios na parte traseira do gabinete. Em vez dos indicadores LED SC10-21YWA indicados no diagrama, você pode usar quaisquer outros com cátodo comum que sejam adequados em tamanho e cor. Os LEDs HL1, HL2 são colocados no intervalo entre os indicadores HG2 e HG3. Quaisquer estruturas n-pn de silício com um coeficiente de transferência de corrente de pelo menos 8 e uma corrente máxima de coletor de pelo menos 10 mA podem ser usadas como transistores VT13, VT14, VT180, VT300. Ao selecionar uma substituição, preste atenção à tensão residual coletor-emissor no modo de saturação, que afeta significativamente o brilho dos indicadores. Para transistores KT530A não excede 0,13 V. O emissor de som HA1 é um eletromagnético de pequeno porte proveniente de um despertador importado. Em vez disso, você pode usar com sucesso um cabeçote dinâmico com uma bobina de voz com resistência de pelo menos 30 Ohms. Os análogos importados do microcircuito KR572PV6 são ICL7135 ou TLC7135. Algumas instâncias de tais ADCs sofrem de características “distorcidas” - os resultados da conversão de uma tensão positiva e uma tensão negativa iguais em valor absoluto são ligeiramente diferentes (sem contar o nível na saída POL). O desequilíbrio é eliminado usando um circuito diodo-resistor conectado como mostrado na Fig. 2.
O ajuste da parte do relógio do dispositivo é descrito detalhadamente em [1]. E para calibrar o termômetro, o sensor de temperatura (diodo VD12) é colocado no gelo ou neve derretida e o resistor trimmer R26 é usado para obter uma leitura zero no indicador LED. Se isso não puder ser feito, selecione o valor do resistor R25. Em seguida, baixando o sensor em água quente com temperatura controlada por um termômetro padrão, o resistor R28 é usado para definir o valor correspondente no indicador. O brilho dos indicadores HG1-HG4 e dos LEDs HL1, HL2, se necessário, pode ser aumentado ou diminuído selecionando os valores dos resistores R4-R10, R30, R36. Concluindo, gostaria de compartilhar minha experiência de instalação de um sensor de temperatura em ambientes externos. Deve estar localizado o mais longe possível das janelas e paredes da casa, bem soprado pelo vento, mas protegido da luz solar direta. O melhor local é a parte externa da grade da varanda. Um bloco de madeira horizontal com seção transversal de 30x30 mm e comprimento de aproximadamente 500 mm é fixado perpendicularmente a ele. Na extremidade do bloco distante da varanda, em um ângulo de 30°, instale uma pala solar de 300x300 mm em compensado com espessura de pelo menos 10 mm. Um diodo VD40 é colocado sob a viseira a uma distância de 60...12 mm do centro de sua superfície inferior, previamente colocado em uma cápsula à prova de umidade de volume adequado, por exemplo, de um recipiente de medicamento. O orifício na cápsula através do qual os fios de conexão são passados deve ser vedado. Literatura
Autor: V. Surov, Gorno-Altaisk
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