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ENCICLOPEDIA DE RADIOELECTRÓNICA E INGENIERÍA ELÉCTRICA Indicador de nivel electrónico. Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica.
Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica. / Radioaficionado principiante [se produjo un error al procesar esta directiva] En la práctica de los radioaficionados, a veces se hace necesario controlar el nivel de líquido en tanques cerrados. Tal control analógico o digital con una discreción mínima permite sensores de nivel ultrasónicos y capacitivos. Sin embargo, estos dispositivos bastante complejos y caros se utilizan únicamente en la industria. Los indicadores de nivel electrónicos descritos en el artículo son discretos y están diseñados para controlar el nivel de líquido en varios contenedores. Los indicadores de nivel electrónicos propuestos le permiten controlar el volumen de agua o soluciones acuosas, incluida el agua ablandada, que se utiliza en los sistemas de calefacción. El principio de funcionamiento de los indicadores de nivel se basa en una disminución significativa de la resistencia entre los contactos del sensor cuando se sumergen en un líquido. El esquema de la primera versión del indicador de nivel se muestra en la fig. 1. El divisor de voltaje, formado por una de las resistencias R1 - R6 y la resistencia del sensor conectado a una de las entradas 1 - 6 y el cable común 7, establece el nivel lógico de voltaje en la entrada del inversor. Este último actúa simultáneamente como un elemento amortiguador. Las salidas de los inversores están conectadas a LED, sobre la base de los cuales se construye la escala de nivel. Para proteger contra posibles interferencias y ruidos impulsivos, se instala un circuito integrador R7C3 - R12C8 en la entrada de cada inversor.
El LED encendido corresponde al estado abierto del sensor. Gracias a esta solución, el consumo de corriente cuando todos los sensores están sumergidos en agua o solución, es decir, cuando el recipiente está completamente lleno, no supera los 2 mA. El indicador de nivel se puede alimentar desde cualquier fuente estabilizada con un voltaje de 4 ... 15 V. Cuando se alimenta a bajo voltaje (4 V), es necesario seleccionar las resistencias R13 - R18 para garantizar el brillo deseado de los LED y las resistencias. R1 - R6 según el criterio de operación confiable de inversores del microcircuito DD1. La corriente total consumida por el indicador de nivel cuando se activan todos los indicadores, es decir cuando el tanque está vacío, se puede estimar a partir del cálculo de 4 mA por cada voltio de la tensión de alimentación IW- Así, con una tensión de alimentación Upit = 4 V, el consumo de corriente será de 16 mA, y a 15 V - 60 mamá. En la fig. 2.
Los sensores de nivel se colocan en un tubo cilíndrico de material dieléctrico. Cada sensor está hecho de dos tiras de lámina de cobre de 10 mm de ancho separadas entre sí a una distancia de 10...20 mm. Una de las tiras está conectada a un cable común, la otra, a la entrada del indicador de nivel. Hay seis sensores en la tubería. Los cables de los emisores se pasan dentro de la tubería y se conectan al cable mediante un conector de siete pines. Gracias a este diseño, una unidad indicadora se puede utilizar con varios sensores. Cada sensor está calibrado para su propio volumen de líquido y conectado a la unidad indicadora con un cable compuesto por siete hilos PEV-2 con un diámetro de 0,3...0,5 mm. En la versión del autor, la longitud del cable alcanzó los 50 m Dado que la unidad de visualización funciona con un voltaje constante en las entradas lógicas y tiene una gran impedancia de entrada, no existen restricciones fundamentales en la longitud del cable. Al repetir el diseño, puede usar cualquier microcircuito CMOS, cuyos elementos se incluyen como inversores, por ejemplo, K561LA7 Solo es necesario cambiar el cableado de los conductores de la placa de circuito impreso y la cantidad de niveles controlados de acuerdo con el número de inversores en el microcircuito. Está permitido usar varios microcircuitos para aumentar el número de niveles controlados. El indicador de nivel propuesto no funcionará con microcircuitos de la serie TTL, por ejemplo, K155 o K555, ya que estos microcircuitos requieren una corriente de entrada significativa. Los valores de las resistencias en la entrada de los inversores se pueden cambiar en un amplio rango: R1 - R6 - de 5 a 100 kOhm; R7 - R12 - de 100 a 750 kOhm. La capacitancia de los capacitores C3 - C8 debe ser suficiente para atenuar el ruido de impulso y la interferencia de la red. Puede alcanzar 1 uF. Las resistencias R13 - R18 establecen el brillo deseado de los LED HL1 - HL6, que pueden ser cualquier LED que emita luz en la región visible del espectro y proporcione suficiente brillo con un consumo de corriente de no más de 10 mA. La unidad de visualización se puede complementar y mejorar instalando un decodificador y un indicador de siete segmentos. Dado que no existen decodificadores estándar para mostrar el estado de los sensores correspondientes al diagrama anterior, se decidió utilizar el chip K155REZ RPZU como decodificador. Al mismo tiempo, la cantidad de sensores controlados se redujo a 5 (de acuerdo con el ancho del bus de direcciones del microcircuito). El esquema de la segunda versión del indicador de nivel se muestra en la Fig. 3.
El sistema de sensores y elementos amortiguadores de entrada, que son los inversores del chip DD1, es similar al utilizado en la primera versión del indicador de nivel. A la entrada del decodificador, ensamblado en un chip DD2, los datos provienen de las salidas de DD1. De acuerdo con el firmware presentado en la tabla, el indicador de siete segmentos HL1 muestra información sobre el nivel máximo de agua en el tanque.
Dado que el chip RPZU K155REZ utilizado en este diseño es fundamental para la tensión de alimentación, el dispositivo que se muestra en la Fig. 3, debe ser alimentado desde una fuente de tensión estable de 5 ± 0,25 V. En el modo de indicación, el consumo de corriente alcanza los 100 mA, por lo que no es recomendable utilizar una fuente de alimentación autónoma. Se recomienda un rectificador de red para alimentar el indicador. En el tablero del indicador de nivel, hecho de acuerdo con el segundo esquema (Fig. 4), hay un lugar para instalar un estabilizador integral K142EN5, cuyo uso le permitirá conectar la unidad del indicador a un rectificador con un voltaje de salida de hasta 15 V.
Sobre los detalles de construcción. Como indicador, puede usar cualquier indicador de siete segmentos con un cátodo común. También se puede conectar un indicador con un ánodo común a la salida del decodificador. En este último caso, es necesario invertir los datos en la tabla de programación del RPZU K155REZ y encender resistencias limitadoras de corriente en cada salida del RPZU. El ánodo indicador está conectado al cable de alimentación positivo. El decodificador también se puede realizar sobre EPROMs de otros tipos y capacidades, así como sobre las FPGAs más sencillas, por ejemplo, PAL16L8 y similares, sin disparadores en los circuitos de salida. Autor: I.Tsaplin, Krasnodar
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