電子レベルゲージ。スキーム、説明

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電子レベルゲージ。無線エレクトロニクスと電気工学の百科事典

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アマチュア無線の実践では、密閉タンク内の液面を制御することが必要になる場合があります。最小限の離散性を備えたこのようなアナログまたはデジタル制御により、超音波および容量性レベルセンサーが可能になります。ただし、これらのかなり複雑で高価なデバイスは産業界でのみ使用されます。この記事で説明されている電子レベルゲージは個別のもので、さまざまな容器内の液体のレベルを制御するように設計されています。

提案された電子レベルゲージを使用すると、加熱システムで使用される水または軟水を含む水溶液の量を制御できます。レベルゲージの動作原理は、センサー接点が液体に浸されたときのセンサー接点間の抵抗の大幅な減少に基づいています。

レベルゲージの最初のバージョンのスキームを図に示します。 1. 抵抗器 R1 ～ R6 の 1 つと、入力 6 ～ 7 の 7 つおよび共通線 3 に接続されたセンサーの抵抗によって形成される分圧器は、インバータの入力における論理電圧レベルを設定します。後者は同時に緩衝要素としても機能します。インバータの出力は LED に接続され、それに基づいてレベルスケールが構築されます。起こり得る干渉やインパルスノイズから保護するために、積分回路 R12C8 ～ RXNUMXCXNUMX が各インバータの入力に取り付けられています。

電子レベルゲージ

オンになった LED はセンサーの開いた状態に対応します。このソリューションのおかげで、すべてのセンサーが水または溶液に浸されているとき、つまり容器が完全に満たされているときの消費電流は 2 mA を超えません。レベルゲージは、4 ～ 15 V の電圧の安定した電源から電力を供給できます。低電圧 (4 V) で電力を供給する場合、LED と抵抗の希望の明るさを確保するために抵抗 R13 ～ R18 を選択する必要があります。 R1 - R6 は、DD1 マイクロ回路のインバータの信頼性の高い動作の基準に従っています。

すべてのインジケーターがトリガーされたときにレベルゲージが消費する合計電流、つまりタンクが空の場合、供給電圧 IW の各ボルトに対して 4 mA の計算から推定できます。したがって、供給電圧 Upit = 4 V の場合、消費電流は 16 mA、15 V では 60 mA になります。 mA。

このレベルゲージのプリント回路基板のスケッチを図2に示します。 XNUMX。

電子レベルゲージ

レベルセンサーは、誘電体材料で作られた円筒形のパイプ上に配置されます。各センサーは、幅 10 mm の 10 つの銅箔ストリップで構成されており、互いに 20 ～ XNUMX mm の距離を置いて配置されています。ストリップの XNUMX つは共通のワイヤに接続され、もう XNUMX つはレベルゲージの入力に接続されます。パイプにはXNUMXつのセンサーがあります。送信側の配線はパイプ内を通し、XNUMX ピンコネクタを使用してケーブルに接続します。この設計により、XNUMXつの指示計ユニットでさまざまなセンサーを使用することができます。

各センサーはそれぞれの液体の体積に合わせて校正されており、直径 2 ～ 0,3 mm の 0,5 本の PEV-50 ワイヤーで作られたケーブルでインジケーターユニットに接続されています。筆者のバージョンでは、ケーブル長はXNUMXmに達しましたが、表示ユニットはロジック入力で定電圧で動作し、入力インピーダンスが大きいため、基本的にケーブル長の制限はありません。

設計を繰り返す場合は、K561LA7 など、インバータとして要素が含まれる任意の CMOS マイクロ回路を使用できます。必要なのは、仕様に応じてプリント基板の導体の配線と制御レベルの数を変更することだけです。マイクロ回路内のインバータの数。制御レベルの数を増やすために、いくつかのマイクロ回路を使用することができます。

提案されたレベルゲージは、K155 や K555 などの TTL シリーズマイクロ回路では機能しません。これらのマイクロ回路は大量の入力電流を必要とするためです。

インバータの入力における抵抗の値は、R1 - R6 - 5 ～ 100 kOhm の広い範囲で変更できます。 R7 - R12 - 100 ～ 750 kΩ。コンデンサ C3 ～ C8 の静電容量は、インパルスノイズと主電源干渉を減衰するのに十分な値でなければなりません。 1uFに達する可能性があります。抵抗 R13 ～ R18 は、HL1 ～ HL6 LED の希望の明るさを設定します。HL10 ～ HLXNUMX LED は、スペクトルの可視領域で発光し、XNUMX mA 以下の消費電流で十分な明るさを提供する任意の LED にすることができます。

デコーダや155セグメント表示器を搭載することで表示器の追加・改良が可能です。上図に対応するセンサーの状態を表示する標準デコーダーがないため、K5REZ RPZU チップをデコーダーとして使用することにしました。同時に、制御されるセンサーの数は 3 つに減りました (マイクロ回路のアドレスバスの幅に応じて)。レベルゲージの XNUMX 番目のバージョンのスキームを図に示します。 XNUMX.

（クリックして拡大）

DD1 チップのインバーターであるセンサーと入力バッファー要素のシステムは、レベルゲージの最初のバージョンで使用されていたものと似ています。 DD2 チップ上に組み立てられたデコーダの入力では、データは DD1 の出力から来ます。

表に示されているファームウェアに従って、1 セグメントインジケーター HLXNUMX はタンク内の最大水位に関する情報を表示します。

電子レベルゲージ

この設計で使用されている RPZU K155REZ チップは電源電圧にとって重要であるため、図に示すデバイスは3、5 ± 0,25 V の安定した電圧源から電力を供給する必要があります。表示モードでは、消費電流が 100 mA に達するため、自律電源を使用することはお勧めできません。インジケーターに電力を供給するには主電源整流器を推奨します。 4番目のスキーム（図142）に従って作成されたレベルゲージのボードには、一体型スタビライザーK5EN15を取り付けるための場所があり、これを使用すると、インジケーターユニットを出力電圧を備えた整流器に接続できます。最大XNUMXVまで対応。

電子レベルゲージ

工事内容について。インジケーターとして、共通のカソードを備えた任意の 155 セグメントインジケーターを使用できます。共通アノードを備えたインジケータをデコーダの出力に接続することもできます。後者の場合、RPZU KXNUMXREZ プログラミングテーブルのデータを反転し、各 RPZU 出力で電流制限抵抗をオンにする必要があります。インジケーターのアノードはプラスの電源線に接続されています。

デコーダは、他のタイプや容量の EPROM だけでなく、最も単純な FPGA (PAL16L8 や類似のものなど) 上でも、出力回路にトリガーなしで実行できます。

著者: I. Tsaplin、クラスノダール

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