31.03.21

[Домашняя]

В статье с таким названием в "Радио" за 2016 г., №7 на с. 49, 50 был описан измеритель уровня воды с ёмкостным датчиком и цифровой индикацией. После нескольких лет эксплуатации микросхема АЦП, входящая в состав устройства и изготовленная более 30 лет назад, вышла из строя. Автор решил не заменять 40-вы водную сравнительно дорогую микросхему, а для аналого-цифрового преобразования и индикации использовать малогабаритный встраиваемый вольтметр, купленный в Интернет-магазине. Приобретённый цифровой трёхразрядный встраиваемый вольтметр со светодиодной индикацией и максимальным пределом измерения 200 В имел на входе делитель напряжения из резисторов 510 и 8 кОм. Резистор 510 кОм на плате был замкнут перемычкой (рис. 1), а результате чего напряжение, которое необходимо подать на вход вольтметра для получения показания 200, стало равным 3 В.

Схема доработки измерителя приведена на рис. 2.

Конденсаторы, диоды и резистор R5 на этом рисунке — элементы ранее описанного устройства. При почти полной бочке показание вольтметра PV1 должно быть около 150, его входное напряжение при этом — 2,25 В, но на резисторе R5 — всего 150 мВ. Можно увеличить сопротивление этого резистора, чтобы получить необходимое напряжение на нём, однако нелинейность измерителя при этом резко возрастёт. Для сохранения - малой нелинейности необходимо увеличить это напряжение в 2.25/0.15= 15 раз. Такое усиление несложно получить. используя один ОУ, для этого подойдёт микросхема LM358N. ОУ этой микросхемы очень удобны для решения поставленной задачи, поскольку имеют допустимые интервалы изменения как входного, так и выходного сигнала, начинающиеся от 0 В. Подключение входов второго ОУ DA1.2 исключает влияние наводок и утечек на работу этой микросхемы. Соотношение сопротивлений резисторов R7 и R6 обеспечивает необходимый коэффициент усиления

Ку = (1+R7/R6) = 1+47/3,3 = 15,2.

В устройстве использована ранее изготовленная печатная плата измерителя уровня, дополнительно на ней установлена проволочная перемычка, соединяющая минусовый вывод конденсатора СЗ с минусовой линией питания устройства. Дополнительные детали (DAI, R6, R7) установлены на небольшой монтажной плате, предназначенной для распайки восьмивыводных микросхем в корпусах OIP. Плата закреплена встык с основной платой с помощью двух отрезков медного провода диаметром 0.6 мм. служащих также для её подключения. Доработанный измеритель собран в пластмассовом корпусе с габаритными размерами 100x60x25 мм (рис. 3).

Налаживать устройство не сложно. Взамен реального датчика удобно использовать конденсатор ёмкостью, соответствующей почти полной бочке (рис. 4), в данном случае — 270 пФ.

Если показания не соответствуют необходимым и резистором R3 не удаётся получить требуемый результат, можно подобрать резистор R5 или конденсатор С2, резисторы R1, R6, R7 (смотря, что удобнее). Для питания измерителя не обязательно использовать источник 9 В, поскольку микросхемы серий К561, LM358N и вольтметр не критичны к напряжению питания. Можно, например, использовать стабилизированный БП с выходным напряжением 12 В, но тогда на это напряжение должны быть рассчитаны оксидные конденсаторы. Использование стабилизированного БП на 5 В возможно, но это несколько хуже, поскольку увеличивается нелинейность. При отличном от 9 В напряжении питания следует. в первом приближении, пропорционально ему изменить сопротивление резистора R6, поскольку чем выше напряжение питания, тем больше сигнал на резисторе R5 и тем меньшее усиление требуется от ОУ DA1.1. Можно применить более дешёвый и распространённый встраиваемый вольтметр с предельным напряжением 100 В, но в этом случае индикация будет в процентах от максимального заполнения.

Радио №4 2020 стр. 60