Radioelektronik Audio-HiFi-Video 10/2002

Uk³ad elektroniczny

dozoruje zamra¿alnik

domowej lodówki i chroni

jej zawartoϾ przed

zniszczeniem.

W

celu sygnalizacji nieprawid³o-

woœci dzia³ania domowego za-

mra¿alnika opracowano sy-

gnalizator do lodówki – uk³ad,

który sygnalizuje wzrost temperatury w za-

mra¿alniku powy¿ej pewnej ustalonej war-

toœci. Schemat sygnalizatora jest przedsta-

wiony na rys.1. Sk³ada siê on z nastêpuj¹-

cych bloków:

q

czujnika temperatury – elementy R1,

R2, R3, T1 i U1;

q

multiwibratora astabilnego – elementy

C1, R4, R5 i U2;

q

sygnalizatora – R6, R7, S1 i T2.

Po osi¹gniêciu przez temperaturê zapro-

gramowanej wartoœci nastêpuje zmiana sta-

nu logicznego na wyjœciu czujnika tempera-

tury TC622. Powoduje to przejœcie tranzy-

stora T1 do stanu aktywnego i w³¹czenie na-

piêcia zasilaj¹cego multiwibrator astabilny.

Multiwibrator wytwarza przebieg prostok¹t-

ny o wspó³czynniku wype³nienia ok. 1/3

i czêstotliwoœci ok. 2 Hz. Ten przebieg ste-

ruje prac¹ klucza z tranzystorem T2, który

pe³ni funkcjê wzmacniacza pr¹dowego ste-

ruj¹cego sygnalizatorem piezoceramicz-

nym S1 wytwarzaj¹cym ton o czêstotliwo-

œci ok. 3 kHz. Uk³ad scalony TC622 pobie-

ra z baterii pr¹d ok. 200

µ

A, co oznacza, ¿e

typowa bateria 6F25 o pojemnoœci 400

mAh mo¿e dzia³aæ przez 2 tys. godzin, czy-

li ponad dwa miesi¹ce. Oczywiœcie pod wa-

runkiem, ¿e nie bêdzie awarii zamra¿alnika,

bo w stanie awarii pobór pr¹du przez ca³y

uk³ad bêdzie wiêkszy.

Uk³ad scalony TC622

Uk³ad scalony TC622 jest programowanym

pó³przewodnikowym czujnikiem tempera-

tury przeznaczonym do stosowania zamiast

prze³¹czników mechanicznych. Zawiera do-

datkowo Ÿród³o napiêcia odniesienia i inne

elementy niezbêdne do wykrywania zmian

temperatury. Punkt ustawiania temperatury

jest ustalany przy u¿yciu pojedynczego ze-

wnêtrznego rezystora.

SYGNALIZATOR

DO LODÓWKI

Temperatura otoczenia czujnika jest ca³y

czas kontrolowana i porównywana z tem-

peratur¹ ustawionego punktu kontrolnego.

Na wyjœciach OUT1 i OUT2 nastêpuj¹ zmia-

ny do stanów aktywnych wówczas, gdy

temperatura otoczenia osi¹gnie ustalony

poziom T

set

. Zale¿noœæ miêdzy rezystan-

cj¹ i temperatur¹ wyra¿a siê zale¿noœci¹:

R

trip

= 0,5997

.

T

2,1312

w której R

trip

oznacza rezystancjê rezysto-

ra programuj¹cego, a T – ¿¹dan¹ tempera-

turê graniczn¹ w stopniach Kelwina.

Na przyk³ad, do zaprogramowania urz¹-

dzenia do prze³¹czania w temperaturze

50

o

C, rezystancja powinna wynosiæ:

R1 = R

trip

= 0,5997

.

T

2,1312

=

=0,5997 [(50 + 273,15)

2,1312

] = 133,652

Ω

W celu zabezpieczenia siê przed mo¿liwoœ-

ci¹ pracy niestabilnej w bliskim otoczeniu

punktu prze³¹czania, detektor temperatury

charakteryzuje siê pewn¹ histerez¹, przyjê-

to tutaj 2

o

C. Stany wyjœæ zmieniaj¹ siê na

aktywne, gdy temperatura osi¹gnie wartoœæ

ustalon¹ zewnêtrznym rezystorem. Je¿eli

temperatura przekroczy ten punkt, histereza

powoduje, ¿e wyjœcia s¹ utrzymywane

w stanach aktywnych a¿ do zmniejszenia

siê temperatury otoczenia o 2

o

C poni¿ej

wartoœci progowej.

Konstrukcja sygnalizatora

Opisywany sygnalizator mo¿e byæ zain-

stalowany w czêœci ch³odz¹cej lodówki lub

w zamra¿alniku. Temperatura w czêœci

ch³odz¹cej nie powinna byæ wiêksza ni¿

8

o

C, a w zamra¿alniku powinna byæ ni¿sza

ni¿ _15

o

C. Ka¿dy wzrost powy¿ej tych

wartoœci powinien byæ sygnalizowany.

W przypadku umieszczenia sygnalizatora w

r

Z PRAKTYKI

16

czêœci ch³odz¹cej lodówki, wartoœæ rezys-

tancji R1 powinna wynosiæ:

R1 = R

trip

= 0,5997

.

T

2,1312

=

=0,5997 [(8 + 273,15)

2,1312

] = 99 336

Ω

Je¿eli temperatura graniczna ma byæ utrzy-

mana z tolerancj¹ np.

±

1

o

C, co oznacza to-

lerancjê wzglêdn¹ 1/281,15 = 0,35%, to trze-

ba zastosowaæ rezystor R1 o tolerancji

0,25%. Najbli¿sze wartoœci nominalne rezys-

tancji w szeregu E192 wynosz¹ 98,8

i 100 k

Ω

. Mo¿na zatem post¹piæ na dwa

sposoby, ³¹cz¹c dwa rezystory szeregowo

lub równolegle. W pierwszym przypadku bêd¹

to rezystory 98,8 k

Ω

i 510

Ω

, a w drugim –

Symbol Oznaczenie Producent

Uwagi

U1

TC622

Microchip

w obudowie TO-220

R1

opis w tekœcie

S1

HC12G-04A Deltron Electronics zasilanie 6

÷

12 V

Wykaz wa¿niejszych elementów

Rys. 1. Schemat sygnalizatora do lodówki

Rys. 2. P³ytka drukowana sygnalizatora

do lodówki (skala 1:1)

Rys. 3. Rozmieszczenie elementów na p³ytce

drukowanej sygnalizatora do lodówki

17

Prosty i tani uk³ad do

sprawdzania pojemnoœci

baterii akumulatorów lub

okreœlania charakterystyki

pr¹dowo-napiêciowej

zasilacza

C

zêsto zachodzi potrzeba spraw-

dzenia pojemnoœci baterii aku-

mulatorów lub okreœlenia cha-

rakterystyki pr¹dowo-napiêcio-

wej zasilacza napiêciowego w warunkach

sta³ego obci¹¿enia pr¹dowego. Prosty i ta-

ni uk³ad, sk³adaj¹cy siê z jednego uk³adu

scalonego i kilku rezystorów, który mo¿e

zrealizowaæ wymienione funkcje jest przed-

stawiony na rys.1. Najdro¿szym elemen-

tem uk³adu jest potencjometr wieloobrotowy

z wyskalowan¹ ga³k¹. Przy zastosowaniu

skali o 100 dzia³kach mo¿liwe jest ustawie-

nie dowolnej wartoœci pr¹du obci¹¿enia

w zakresie od 10 mA do 1 A.

Uk³ad scalony LM10

LM10 jest monolitycznym uk³adem scalo-

nym zawieraj¹cym we wspólnej obudowie

Radioelektronik Audio-HiFi-Video 10/2002

precyzyjne Ÿród³o napiêcia odniesienia z bu-

forem w postaci wzmacniacza operacyjne-

go i niezale¿ny wzmacniacz operacyjny.

Schemat wewnêtrzny uk³adu scalonego

LM10 jest przedstawiony na rys.2.

Uk³ad scalony LM10 mo¿e pracowaæ w za-

kresie napiêæ zasilaj¹cych 1,1

÷

40 V i pobie-

ra pr¹d zaledwie 270

µ

A. Obwody wyjœcio-

we wzmacniaczy operacyjnych s¹ w stanie

dostarczyæ do obci¹¿enia pr¹d do

±

20 mA.

Nominalna wartoœæ napiêcia odniesienia

wynosi 200 mV.

Uk³ad scalony LM10 jest zalecany do stoso-

wania w sprzêcie przenoœnym, nawet przy

zasilaniu z pojedynczego ogniwa o napiêciu

1,2 V. Jednoczeœnie dobre w³aœciwoœci przy

du¿ych nara¿eniach, pr¹dach i napiêciach,

oraz zabezpieczenie termiczne czyni¹ uk³ad

przydatnym do szerokiego krêgu zastoso-

wañ. Mo¿e pracowaæ zarówno przy sta³ym

zasilaniu i poziomie odniesienia jak i przy

zmiennym poziomie odniesienia. Jego g³ów-

ne zastosowanie to uk³ady stabilizuj¹ce pr¹-

dy i napiêcia od ma³ych napiêæ lub pr¹dów a¿

do kilkuset woltów.

Opis Ÿród³a pr¹dowego

Przedstawiony uk³ad jest precyzyjnym

odbiornikiem pr¹du o wspó³czynniku stabi-

lizacji lepszym ni¿ 0,5% w zakresie napiêæ

zasilaj¹cych od 3 do 40 V.

Rezystor R4, o rezystancji 1

Ω

, (rys.1) jest

czujnikiem pr¹du wyjœciowego. Spadek na-

piêcia na tym rezystorze stanowi sygna³

doprowadzany do wejœcia odwracaj¹cego

(_) niezale¿nego wzmacniacza operacyjne-

go. Do drugiego wejœcia (+) jest doprowa-

dzany sygna³ z suwaka potencjometru wie-

loobrotowego R5. Pêtla ujemnego sprzê¿e-

nia zwrotnego obejmuj¹ca wzmacniacz ope-

racyjny i oba tranzystory wyjœciowe T1 i T2

powoduje, ¿e w obwodzie wyjœciowym, ob-

wodzie kolektora (emitera) tranzystora T2

p³ynie taki pr¹d, przy którym ró¿nica na-

piêæ na obu wejœciach wzmacniacza opera-

cyjnego jest bliska zeru.

Wzmacniacz Ÿród³a napiêcia odniesienia,

o wzmocnieniu równym 5, ustalonym przez

stosunek rezystancji R1 do R2, dostarcza

na swym wyjœciu (1) napiêcia odniesienia

o wartoœci 1,00 V. Dok³adna wartoœæ

PRECYZYJNE

RÓD£O PR¥DOWE

Symbol

Oznaczenie Producent

Uwagi

U1

LM10

National Semiconductor

R1, R2

RM0207S Firstronics

R2 = 4 . R1

R5

3590-S4

Bourns

Wykaz wa¿niejszych elementów

100 k

Ω

i 15 M

Ω

. Tolerancja rezystora

dodatkowego mo¿e byæ du¿o gorsza, mo¿e

byæ nawet 5%, bowiem jej wp³yw na tolerancjê

wypadkow¹ jest zmniejszony w stosunku

równym ilorazowi rezystancji sk³adowych.

W przypadku umieszczenia sygnalizatora w

zamra¿alniku, wartoœæ rezystancji R1

powinna wynosiæ:

R1 = R

trip

= 0,5997

.

T

2,1312

=

= 0,5997

[

(_15 + 273,15)

2,1312

] = 82,816

Ω

.

Je¿eli temperatura graniczna ma byæ utrzy-

mana z tolerancj¹ np.

±

1

o

C, co oznacza

tolerancjê wzglêdn¹ 1/258,15 = 0,39%, to

trzeba zastosowaæ rezystor R1 o tolerancji

0,25%. Najbli¿sze wartoœci nominalne rezys-

tancji w szeregu E192 wynosz¹ 82,5

i 83,5 k

Ω

. Mo¿na zatem równie¿ post¹piæ

na dwa sposoby, ³¹cz¹c dwa rezystory

szeregowo lub równolegle. W pierwszym

przypadku bêd¹ to rezystory 82,5 k

Ω

±

0,25% i 330

Ω ±

5%, a w drugim –

83,5 k

Ω ±

0,25% i 10 M

Ω

±

±

5%.

Zastosowano tutaj uk³ad scalony TC622

w obudowie plastykowej TO-220, umo¿liwia-

j¹cej ³atwe przymocowanie do œcianki lodów-

ki lub zamra¿alnika.

Na rys. 2 przedstawiono p³ytkê drukowan¹

uk³adu, a na rys. 3 rozmieszczenie ele-

mentów na p³ytce.

(cr)

n

Rys. 1. Schemat precyzyjnego Ÿród³a pr¹dowego

Rys. 2. Schemat wewnêtrzny

uk³adu scalonego LM10

wzmocnienia napiêciowego wynosi

1 + R1/R2, z czego wynika, ¿e rezystancja

R2 powinna byæ 4 razy wiêksza ni¿ R1.

W uk³adzie modelowym zastosowano rezy-

story o tolerancji 0,25% i wartoœciach nomi-

nalnych odpowiednio 2 k

Ω

i 8 k

Ω

(tu zasto-

sowano rezystor 8,06 k

Ω

0,25% i dodat-

kowo równolegle do niego do³¹czony rezy-

stor 1 M

Ω

5%).

Napiêcie odniesienia wystêpuje na potencjo-

metrze R5 s³u¿¹cym do ustalania pr¹du

wyjœciowego Ÿród³a. Przy ustawieniu su-

waka potencjometru w górnej (na rysunku)

pozycji napiêcie odniesienia 1 V powodu-

je w obwodzie wyjœciowym przep³yw pr¹du

1 A, a zatem wartoϾ transkonduktancji

(konduktancji przejœciowej uk³adu) wynosi

1 A / 1 V, czyli 1 S (1000 mS). Proporcjo-

nalne przesuniêcie suwaka potencjometru