29

r

OD i DO CZY

TELNIKÓW

Przy pos³ugiwaniu siê

przenoœnymi miernikami

ró¿nych wielkoœci

wyszukiwanie miejsc,

w których odczyt jest

maksymalny lub minimalny

jest k³opotliwe, jeœli

mierniki wyposa¿one s¹

tylko w skalê cyfrow¹.

Proponowane

rozwi¹zanie akustycznej

sygnalizacji wielkoœci

mierzonego napiêcia

sprawdzi³o siê

w praktyce.

M

ierniki z odczytem cyfrowym nie

s¹ zbyt u¿yteczne, gdy maj¹ byæ

u¿yte do pomiaru wielkoœci zmie-

niaj¹cych siê szybko i w trudny do przewi-

dzenia sposób. Problem dotyczy miêdzy

innymi przenoœnych urz¹dzeñ, takich jak:

detektor pól magnetycznych 50 Hz, detek-

tor gazu lub wskaŸnik poziomu par alkoho-

lu i detektor metali. Sprawdzenie, czy reje-

strowana wielkoœæ aktualnie roœnie czy ma-

leje lub odnalezienie miejsc, a w przypadku

mierników pól 50 Hz tak¿e i kierunków,

w których mierzona wielkoœæ jest najwiêksza

lub najmniejsza, mo¿e sprawiaæ sporo k³o-

potów. Dlatego niektóre z tych przyrz¹dów

wyposa¿ono we wskaŸniki wychy³owe, ale

i one anga¿uj¹ wzrok, a ich dodatkow¹ wa-

d¹ jest wra¿liwoœæ na wstrz¹sy. Pewnym

rozwi¹zaniem problemu jest uzupe³nienie

cyfrowego miernika bargrafem, innym _ wy-

posa¿enie go we wskaŸnik akustyczny.

Wzoruj¹c siê na sposobie akustycznej sy-

gnalizacji stosowanym w licznikach Geigera-

Mullera skonstruowaliœmy przedstawiony po-

ni¿ej akustyczny wskaŸnik wielkoœci napiê-

cia. O jego zaletach przekonaliœmy siê po za-

stosowaniu w przenoœnych magnetometrach

pola 50 Hz [1]. Sygnalizacja wielkoœci napiê-

cia sta³ego (U

WE

) doprowadzonego do wejœcia

wskaŸnika jest dokonywana dziêki konwersji

tego napiêcia na czêstotliwoœæ. Napiêciu na

wyjœciu urz¹dzenia, do którego wskaŸnik jest

do³¹czony, odpowiada œciœle okreœlona czêsto-

tliwoœæ impulsów s³yszanych w g³oœniczku.

DŸwiêki maj¹ charakter ”terkotu” i doskonale

informuj¹ o tym, czy mierzona wielkoœæ roœnie

czy maleje. Dla najmniejszych wartoœci kontro-

lowanego za pomoc¹ wskaŸnika napiêcia

(oko³o 2 mV) jeden impuls pojawia siê co 5 se-

kund, a dla najwiêkszych (U

WE

= 5 V) s³ysza-

ny jest terkot o czêstotliwoœci 500 Hz. Zakres

czêstotliwoœci 0,2

÷

500 Hz wybraliœmy tak, by

dla najwiêkszych czêstotliwoœci dŸwiêk nie

przybiera³ jeszcze charakteru tonu a dla naj-

mniejszych czas oddzielaj¹cy kolejne impulsy

nie przekracza³ kilku sekund.

Jako przetwornik napiêcia na czêstotliwoœæ

zastosowaliœmy uk³ad scalony LM331N.

W rozwi¹zaniu przedstawionym na rys. 1,

przy zasilaniu napiêciem 9 V zapewnia on

dobr¹ liniowoœæ przetwarzania napiêcia na

czêstotliwoœæ w zakresie 0

÷

6 V. Górna gra-

nica zakresu wskaŸnika zale¿y od wartoœci

U

Z

napiêcia zasilaj¹cego uk³ad LM331N i jest

od niego mniejsza o oko³o 3 V. Przy poda-

nych na schemacie wartoœciach elemen-

tów R

T

, C

T

, R

S

i R

L

napiêciu wejœciowemu

AKUSTYCZNY WSKANIK NAPIÊCIA

U

WE

= 1 V odpowiada na wyjœciu uk³adu

LM331N (U1) czêstotliwoœæ 1 kHz. Dok³ad-

nej regulacji relacji 1 V

→

1 kHz mo¿na do-

konaæ wartoœci¹ rezystora R

S

, kontroluj¹c

czêstotliwoœæ w punkcie oznaczonym na

schemacie jako f. Gdy do punktu kontrolne-

go do³¹czymy na sta³e czêstoœciomierz cy-

frowy pracuj¹cy w zakresie 1 Hz

÷

10 kHz,

wskaŸnik bêdzie funkcjonowaæ jako jedno-

zakresowy, 4-cyfrowy woltomierz. Doskona-

le do tego celu nadaje siê miniaturowy czê-

stoœciomierz opisany w ReAV [2].

Sygna³ akustyczny jest formowany w uk³a-

dach U2 i U3. W stopniu zrealizowanym

z licznikiem CD4017 (U2) odbywa siê dzie-

lenie czêstotliwoœci przez 10. Zarówno na-

rastaj¹ce jak i opadaj¹ce zbocze ka¿dego

impulsu daje w g³oœniczku efekt trzasku.

Aby odbierana przez ucho czêstotliwoœæ

trzasków nie by³a podwajana w stosunku do

czêstotliwoœci impulsów, uk³ad scalony

CD4047 (U3) kszta³tuje impulsy tak, ¿e ma-

j¹ one niezmienny i odpowiednio ma³y czas

trwania t

M

≈

0,1 ms (t

M

= 2,48 R

5

C

3

).

WskaŸnik, wraz z ma³ym g³oœniczkiem piezo-

elektrycznym zosta³ zmontowany na jedno-

stronnej p³ytce drukowanej (rys. 2 i 3) o wy-

miarach 65x80 mm i umieszczony wewn¹trz

typowej plastykowej obudowy zawieraj¹cej

przegródkê na bateriê typu 6F22. Przy

U

Z

= 9 V wskaŸnik pobiera pr¹d oko³o 4,5 mA.

Dane elementów s¹ podane na rys. 1. Ele-

menty ró¿ne, nie podane na rysunku, to:

q

z³¹cze ARK dwugniazdowe o rastrze 5 mm,

q

prze³¹cznik suwakowy k¹towy,

q

przetwornik piezoelektryczny bez generatora,

q

obudowa aparatowa KM-33 z przegród-

k¹ na bateriê 6F22.

n

Pawe³ Turkowski, Piotr Janas

L I T E R A T U R A

[1] Turkowski P., Janas P.: Magnetometr do pomiaru

i monitoringu s³abych pól 50 Hz, Elektronizacja nr 7-

8/1999, str. 20-22

[2] Frydrychowicz J.: Narêczny czêstoœciomierz cyfrowy,

ReAV nr 4/2000, str. 18-19

Radioelektronik Audio-HiFi-Video 2/2001

Rys. 1. Schemat akustycznego wskaŸnika wielkoœci napiêcia

Rys. 2. P³ytka drukowana (skala 1:2)

Rys. 3. Rozmieszczenie elementów

na p³ytce drukowanej

BC 550

U

WE

U

z

PIEZO

+

_