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ENCYCLOPÉDIE DE LA RADIOÉLECTRONIQUE ET DU GÉNIE ÉLECTRIQUE Jauge de niveau électronique. Encyclopédie de la radioélectronique et de l'électrotechnique
Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique / Radioamateur débutant [Une erreur s'est produite lors du traitement de cette directive] Dans la pratique des radioamateurs, il devient parfois nécessaire de surveiller le niveau de liquide dans des réservoirs fermés. Les capteurs de niveau ultrasoniques et capacitifs permettent un tel contrôle analogique ou numérique avec une discrétion minimale. Cependant, ces appareils plutôt complexes et coûteux ne sont utilisés que dans l'industrie. Les jauges de niveau électroniques décrites dans l'article sont discrètes et sont conçues pour surveiller le niveau de liquide dans divers récipients. Les indicateurs de niveau électroniques proposés vous permettent de contrôler le volume d'eau ou de solutions aqueuses, y compris l'eau adoucie, utilisée dans les systèmes de chauffage. Le principe de fonctionnement des jauges de niveau repose sur une réduction significative de la résistance entre les contacts des capteurs lorsqu'ils sont immergés dans un liquide. Le schéma de la première version de la jauge de niveau est présenté sur la Fig. 1. Le diviseur de tension, formé par l'une des résistances R1 - R6 et la résistance du capteur connecté à l'une des entrées 1 - 6 et au fil commun 7, règle le niveau de tension logique à l'entrée de l'onduleur. Ce dernier sert simultanément d'élément tampon. Les sorties de l'onduleur sont connectées à des LED, sur la base desquelles l'échelle de niveau est construite. Pour se protéger contre d'éventuelles interférences et bruits impulsifs, un circuit intégrateur R7C3 - R12C8 est installé à l'entrée de chaque onduleur.
La LED allumée correspond à l'état ouvert du capteur. Grâce à cette solution, la consommation de courant lorsque tous les capteurs sont immergés dans l'eau ou dans une solution, c'est-à-dire lorsque le récipient est complètement rempli, ne dépasse pas 2 mA. La jauge de niveau peut être alimentée par n'importe quelle source stabilisée avec une tension de 4... 15 V. Lorsqu'elle est alimentée par une tension réduite (4 V), il est nécessaire de sélectionner les résistances R13 - R18 pour assurer la luminosité souhaitée des LED et résistances R1 - R6 selon le critère de fonctionnement fiable des inverseurs du microcircuit DD1. Le courant total consommé par la jauge de niveau lorsque tous les indicateurs sont déclenchés, c'est-à-dire lors de la vidange du conteneur, elle peut être estimée à raison de 4 mA pour chaque volt de tension d'alimentation IW. Ainsi, avec une tension d'alimentation Upit = 4 V, la consommation de courant sera de 16 mA, et à 15 V - 60 mA. Un schéma de la carte de circuit imprimé de cette jauge de niveau est illustré à la fig. 2.
Les capteurs de niveau sont placés sur un tuyau cylindrique en matériau diélectrique. Chaque capteur est constitué de deux bandes de feuille de cuivre de 10 mm de large, espacées l'une de l'autre d'une distance de 10...20 mm. L'une des bandes est connectée au fil commun, l'autre à l'entrée de l'indicateur de niveau. Il y a six capteurs sur le tuyau. Les fils de détection sont acheminés à l'intérieur du tuyau et connectés au câble à l'aide d'un connecteur à sept broches. Grâce à cette conception, une unité indicatrice peut être utilisée avec différents capteurs. Chaque capteur est calibré pour son propre volume de liquide et connecté à l'unité indicatrice par un câble composé de sept fils PEV-2 d'un diamètre de 0,3...0,5 mm. Dans la version originale, la longueur du câble atteignait 50 M. Étant donné que l'unité d'affichage fonctionne à une tension constante au niveau des entrées logiques et possède une résistance d'entrée élevée, il n'y a aucune restriction fondamentale sur la longueur du câble. Lors de la répétition de la conception, vous pouvez utiliser n'importe quel microcircuit CMOS dont les éléments sont inclus comme inverseurs, par exemple K561LA7. Il vous suffit de modifier le câblage de la carte de circuit imprimé et le nombre de niveaux contrôlés en fonction du nombre de onduleurs dans le microcircuit. Il est également possible d'utiliser plusieurs microcircuits pour augmenter le nombre de niveaux contrôlés. L'indicateur de niveau proposé ne fonctionnera pas avec les microcircuits de la série TTL, par exemple K155 ou K555, car ces microcircuits nécessitent un courant d'entrée important. Les valeurs des résistances à l'entrée de l'onduleur peuvent être modifiées dans de larges limites : R1 - R6 - de 5 à 100 kOhm ; R7 - R12 - de 100 à 750 kOhm. La capacité des condensateurs C3 - C8 doit être suffisante pour atténuer les bruits impulsionnels et les bruits de réseau. Elle peut atteindre 1 µF. Les résistances R13 - R18 définissent la luminosité souhaitée des LED HL1 - HL6, qui peuvent être n'importe quelle LED émettant de la lumière dans la région visible du spectre et fournissant une luminosité suffisante avec une consommation de courant ne dépassant pas 10 mA. L'unité d'affichage peut être complétée et améliorée par l'installation d'un décodeur et d'un indicateur à sept segments. Puisqu'il n'existe pas de décodeurs standards pour afficher l'état des capteurs correspondant au schéma ci-dessus, il a été décidé d'utiliser la puce RPZU K155REZ comme décodeur. Dans le même temps, le nombre de capteurs contrôlés a été réduit à 5 (en fonction de la largeur du bus d'adresses du microcircuit). Le schéma de la deuxième version de la jauge de niveau est présenté sur la Fig. 3.
Le système de capteurs et d'éléments tampons d'entrée, qui sont les inverseurs du microcircuit DD1, est similaire à celui utilisé dans la première version de la jauge de niveau. L'entrée du décodeur, montée sur la puce DD2, reçoit les données des sorties de DD1. Conformément au firmware présenté dans le tableau, l'indicateur à sept segments HL1 affiche des informations sur le niveau d'eau maximum dans le réservoir.
Étant donné que la puce RPZU K155REZ utilisée dans cette conception est essentielle à la tension d'alimentation, le dispositif illustré à la Fig. 3, doit être alimenté par une source de tension stable de 5 ± 0,25 V. En mode indication, la consommation de courant atteint 100 mA, il n'est donc pas conseillé d'utiliser une source d'alimentation autonome. Un redresseur secteur est recommandé pour alimenter l’indicateur. Sur la carte de la jauge de niveau, réalisée selon le deuxième schéma (Fig. 4), il y a un emplacement pour installer le stabilisateur intégré K142EN5, dont l'utilisation permettra de connecter l'unité indicatrice à un redresseur avec une tension de sortie allant jusqu'à à 15 V.
À propos des détails de conception. Tout indicateur à sept segments avec une cathode commune peut être utilisé comme indicateur. Un indicateur avec une anode commune peut également être connecté à la sortie du décodeur. Dans ce dernier cas, il est nécessaire d'inverser les données dans la table de programmation du RPZU K155REZ et d'allumer les résistances de limitation de courant à chaque sortie du RPZU. L'anode indicatrice est connectée au fil d'alimentation positif. Le décodeur peut également être implémenté sur des RPOM d'autres types et d'autres capacités, ainsi que sur des FPGA simples, par exemple PAL16L8 et similaires, sans déclencheurs dans les circuits de sortie. Auteur : I. Tsaplin, Krasnodar
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