Mała stacja
Mała stacja
temperaturowa
temperaturowa
Nietypowe wykorzystanie
Nietypowe wykorzystanie
licznika rowerowego
licznika rowerowego
Do czego to służy? a zakres pracy układu jest szerszy niż spodzie- wskazania także liniowo maleją, a w momen-
Do czego służy licznik rowerowy chyba każ- wane temperatury na dworze. Układ LM35 cie przejścia przez zero i dalszego obniżania
dy wie. Ja jednak proponuję, aby licznik ro- musi korzystać z ujemnego napięcia zasilania, się temperatury wskazania wzrastają, tak jak
werowy wyposażyć w interfejs... pomiaru aby ponownie mierzyć temperatury poniżej wzrasta bezwzględna różnica między aktual-
temperatury. Licznik posiada wszelkie cechy 0oC. Problem ten rozwiÄ…zuje przeniesienie ma- nÄ… temperaturÄ… a zerem. Dodatkowo spadek
i funkcje pozwalające na pomiar nie tylko sy LM35 na poziom napięcia referencyjnego. temperatury poniżej zera sygnalizowany jest
temperatury (prędkości) aktualnej, ale i war- Od tej pory układ LM35 widzi rzeczywistą ma- zapaleniem się diody D1. Za detekcję zerowej
tości maksymalnej oraz średniej. Pomiar sę jako napięcie -1,25V, bo tyle wynosi napię- temperatury odpowiedzialny jest komparator
wartości maksymalnej i jej zapamiętanie jest cie referencyjne z układu LM385-1,2. Dalej na- zbudowany na pierwszym wzmacniaczu ope-
o tyle interesujący, że potem bezbłędnie mo- pięcie z wyjścia czujnika temperatury trafia na racyjnym układu LM358 (U3A). Jest on włą-
żemy odtworzyć  jaki był u nas upał... . Od komparator temperatury bliskiej zeru i na wyj- czony jakby  na odwrót wejściem  + do na-
razu wyczuwa się brak pomiaru drugiej war- ście wzmacniacza o zmiennym wzmocnieniu. pięcia referencyjnego, wszystko po to, aby
tości, tj. minimalnej. Z natury rzeczy kompu- Dosyć dziwnie wygląda ten twór, był jednak ułatwić budowę dalszych torów. Komparator
terek rowerowy nie posiada takiej funkcji (bo konieczny. Jeżeli interfejs do pomiaru tempera- ten posiada histerezę wyznaczaną przez rezy-
i po co?). W tym momencie, my  elektroni- tury ma być na tyle uniwersalny, aby mógł story R3 i R4. Przy R3=2,7k&! i R4=1M&! hi-
cy, mamy pole do popisu. Nasz interfejs po- przez cały rok mierzyć temperaturę na ze- stereza ta wynosi około 2oC. Brak histerezy
winien naprawić ten brak. wnątrz, musi poprawnie interpretować tempe- byłby silnie zauważalny przy temperaturze
ratury ujemne. Problem z pozoru banalny przy- około 0oC. Jej wartość można zmieniać, do-
Jak to działa? sparza problemów, gdyż w przeciwieństwie do bierając stosunek R3 do R3+R4. Najprościej
Schemat ideowy przedstawiony został na ry- temperatury nie istnieją ujemne prędkości. Co można przyjąć, że
sunku 1. Jak widać, czujnikiem temperatury prawda można poruszać się w tył, ale wtedy R4/R3 = ~9V/10mV x t" , gdzie t" to żądana
jest dobrze znany i niedrogi układ LM35. Za- mamy raczej do czynienia ze zmianą kierunku. histereza. Na szerokość histerezy ma wpływ
pewnia on liniowe przetwarzanie temperatury Problem udało się rozwiązać w ten spo-
na napięcie ze współczynnikiem 10mV/oC, sób, że przy stopniowym spadku temperatury Rys. 1 Schemat ideowy
Elektronika dla Wszystkich
54
napięcie zasilania, dlatego przy innym na- czujnik temperatury lutujemy w płytkę lub obróciło się jeden raz w ciągu sekundy.
pięciu niż 9V może być konieczne dobranie wyprowadzamy na przewodach. Obróciło się jeden raz, ale przejechało odle-
elementów. Po załączeniu zasilania należy w pierw- głość 2,78m, stąd po podstawieniu do wzoru
Opisywany komparator steruje dwoma szej kolejności sprawdzić wartość napięcia L=2r  r wyniesie 44cm. Idąc tym tokiem ro-
elementami: poprzez rezystor R5 diodą LED referencyjnego. Napięcie na środkowym wy- zumowania, można obliczyć inne promienie
sygnalizującą ujemne wskazania i tranzysto- prowadzeniu U2 powinno mieć 1,25V. Na- kół przy innym współczynniku przetwarzania.
rem T1 zmieniającym znak wzmocnienia stępnie sprawdzamy napięcie na środkowym Można jednak inaczej  wpisać promień
drugiego wzmacniacza z LM358. W sytuacji, wyprowadzeniu U1. To napięcie powinno np. 30cm i tak korygować współczynnik
gdy tranzystor T1 jest zatkany, cały sygnał być wyższe od referencyjnego o 0,2...0,3V. VCO potencjometrem P2, aby wskazania by-
z wyjścia U3A trafia na wejście nieodwraca- Wszystko zależy od temperatury czujnika. ły prawidłowe. Przy tej drugiej okazji wska-
jące U3B i w konsekwencji powiela się na Fakt przebywania w dodatniej temperaturze zana będzie wymiana R11 na zworę, a war-
wyjściu ze współczynnikiem wzmocnienia 1. będzie sygnalizowany zgaszoną diodą D1. tość P2 na np. 22k&!, a po ustawieniu powrót
W momencie, gdy mamy do czynienia Gdy poprzednie etapy poszły gładko należy do rezystora stałego i potencjometru o nie-
z ujemnymi temperaturami, tranzystor T1 sprawdzić napięcie na wyprowadzeniu 7 U4. wielkiej wartości.
zwiera wejście nieodwracające U3B do na- Powinno być ono takie samo jak na środko- Michał Stach
pięcia odwracającego o wzmocnieniu -1. In- wym wyprowadzeniu LM35.
aczej mówiąc, na wyjściu generuje napięcie Ostatnią czynnością jest kalibracja VCO.
o tyle wyższe od referencyjnego, o ile jest Najpierw należy ustabilizować temperaturę
Wykaz elementów
niższe na rezystorze R8. Wzmacniacz po czujnika na poziomie powiedzmy 30-40oC,
Rezystory
prostu stara się zrównać napięcia na swoich a następnie potencjometrem P2 uzyskać
R1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .27k&!
wejściach. współczynnik konwersji 1Hz/ 1oC (na WY1).
R2,R8-R11 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .100k&!
Z wyjścia U3B sygnał trafia poprzez filtr W ostatniej fazie wylutowujemy LM35 i R1,
R3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .5,1k&!
dolnoprzepustowy (R10, C2) na wejście ge- i zwieramy puste wyjście (pin 2) z napięciem
R4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1M&!
neratora sterowanego napięciem. W roli tej referencyjnym (pin 3) po układzie U1. Poten- R5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2,2k&!
pracuje układ LM331. Generator ten pracuje cjometrem P1 staramy się uzyskać 0Hz na R6 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1k&!
w standardowej konfiguracji. Jedyną zmianą wyjściu. W ten sposób kalibrujemy zero na- R7 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .150k&!
R12 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .22k&!
w stosunku do zalecanej przez producenta szego urzÄ…dzenia. Po ponownym wlutowaniu
R13 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .47&!
konfiguracji jest 10-krotne zwiększenie C4. U1 może okazać się koniecznym skorygowa-
R14,R16 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .10k&!
Kondensator ten wraz z rezystorem R15 od- nie wskazań przy pomocy P2.
R15 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .6,8k&!
powiada za stałą czasową wewnętrznego
P1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .22k&! helitrim
przerzutnika. Zwiększenie C4 z 10nF do Podłączenie urządzenia
P2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4,7k&! PR
100nF obniżyło współczynnik przetwarzania Docelowymi punktami podłączenia kompu-
Kondensatory
generatora VCO z 1kHz/V do 100Hz/V. terka rowerowego jest WY2. Aby komputerek
C1,C2,C4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .100nF
W podstawowym (uruchomieniowym) urzą- wskazywał poprawnie, należy wpisać mu wła-
C3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1µF
dzeniu nie jest konieczne montowanie rezy- ściwy promień koła. Jak to obliczyć? Przyj-
C5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .10µF/16V
storów R12 i P1. Zaleca się jednak zamonto- mijmy, że po podziale na 4017 współczynnik
Półprzewodniki
wać te elementy w ostatecznej wersji ze przetwarzania wynosi 0,1Hz/oC. Tak więc dla
D1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .LED
względu na niski poziom przetwarzanych sy- 10oC mamy 1Hz. 10km/h to około 2,78m/s. T1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .BC547
U1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .LM35
gnałów i w związku z tym zauważalny wpływ Urządzenie wyśle 1 impuls w ciągu sekundy
U2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .LM385
napięć niezrównoważenia układu LM331. (ponieważ 10oC to 1Hz), czyli tak jakby koło
U3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .LM358
Rezystor R16 podciąga do plusa wyjście
U4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .LM331
generatora. Z tego punktu można już pobrać
U5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .CD4017
sygnał dla dalszych torów. Jest to wyjście Rys. 2 Schemat montażowy
oznaczone jako WY1. Niestety w wielu przy-
padkach nie można tutaj bezpośrednio podłą-
czyć komputerka rowerowego. Powód jest
prosty. Urządzenie na WY1 posiada współ-
czynnik przetwarzania równy 1Hz/oC. Aby
usunąć tę niedogodność, urządzenie zostało
wyposażone w dodatkowy dzielnik częstotli-
wości. Podział przez 10 dokonuje się w licz-
niku dziesiętnym U5 4017. Licznik ten pra-
cuje w pełnym cyklu, nic nie stoi jednak na
przeszkodzie, aby skrócić ten cykl, gdy zaj-
dzie taka konieczność.
Montaż i uruchomienie
Układ można zmontować na płytce drukowa-
nej pokazanej na rysunku 2. Montaż urzą-
dzenia jest klasyczny. Rozpoczynamy od
zwor i podstawek pod układy, a kończąc na
największych elementach. Do zasilania ukła-
du przewidziano złącze śrubowe, do którego
należy przyłączyć baterię 9V lub zasilacz sta-
bilizowany. W zależności od przeznaczenia
Elektronika dla Wszystkich
55