Індикатор рівня на ІЛТ4-30М

Цей індикатор рівня створено для індикаторної колби ІЛТ4-30М (залишилася з якоїсь розборки). Було переглянуто досить багато фабричних індикаторів, але всі вони мали ряд важливих (для мене) недоліків:

• використання спеціалізованої МС безпосередньо для управління колбою (використати можливо, але доступність тільки знижується);
• необхідність кількох живлячих напруг, одна з яких (нагрів) повинна бути гальванічно розв'язана від інших;
• досить великі габарити (в т.ч. перпендикулярне розташування плати та колби).

Також на просторах інтернету було виявлено подібний (моїй ідеї) проект, але з використанням мікроконтролера і великої кількості оптопар...

 Колба має наступний вигляд (на фото вона вже встановлена на плату):

Опис пристрою буде проводитися по вузлах від входу до "виходу".

1. Вхідний підсилювач-детектор. Цей вузол майже що скопійований з давнього індикатора, тільки К157УД2 замінена на LM358 (IC1) і змінено напругу живлення. Інтегральний стабілізатор 78L05 (IC3) забезпечує живлення ОУ та інші вузли схеми (про це далі). За рахунок регульованого стабілізатора TL431 (IC2) отримується "штучна земля" для ОУ.

Номінали деталей R1-R8, C1-C4 визначають "характер" підсилювача-детектора (чотирьох номерів стосуються лівого (L) каналу і в схемі не відображені, але підрозуміваються). Змінюючи їх можна вплинути на чутливість індикатора і "хід" шкали.

2. Генератор і селектор. Цей вузол потрібен як для забезпечення динамічної індикації (переключення каналів), так і для управління нагрівом (створення змінного напруги). Спочатку була ідея зібрати генератор на базі двох мультивібраторів, але ненадійність запуску знищила цю думку. Якраз до речі виявилися генератори на логіці, тим більше, що на базі однієї МС (IC4 HEF4011) можна не тільки зробити пару генераторів, але й забезпечити їх диференціальними виходами, що необхідно для управління селектором HC4066 (IC5).

Цепочки R11C8 і R12C9 визначають робочі частоти генераторів, які досить стабільні, за рахунок живлення від стабілізатора (правда, нестабільність цих частот майже не вплине на роботу пристрою в цілому). Резистор R13 слугує мінімальним навантаженням для підсилювача-детектора, а конденсатори C10 і C11 - фільтри по живленню (розташовані біля кожної мікросхеми). h1 і h2 - виходи для управління ключами нагріву (4 вузол), а s - лінія для переключення сіток колби.

3. Компаратор. Цей вузол забезпечує роботу шкали індикатора ІЛТ4-30М і переключення сіток. Він побудований на базі 4 4-канальних компараторів LM339 (IC7-IC10). Три "порожні" області точно повторюють першу, тому деталі опущені.

Крок шкали визначає дільник компаратора R50-R64 (шкалу можна побачити на проекті плати) і при необхідності його можна змінити під власні потреби. Для колби необхідно 14 компараторів, тому було вирішено залишили два використовувати для управління сітками, що дозволило тягнути від генератора тільки одну лінію. Стабілізатор IC6 забезпечує зсув "нуля" шкали (другий використано тільки через монтаж - щоб не тягнути провідник майже через всю плату). Резистор R66 забезпечує світіння "службових" написів (шкала, "лівий" і "правий") і, якщо вони не потрібні, їх можна відключити видаленням останнього (але тоді слід "переключити" 3 вивід колби на "землю).

4. Ключі нагріву. Цей вузол - виконавчий, він забезпечує переключення полярності на нитці нагріву колби і певне зсув (визначається значенням номіналу резисторів R26-R33 і R42-R49). 

Дублювання силових ланцюгів зроблено для розподілу потужності і зменшення нагріву (в усьому проекті навмисно використано тільки 2 різних транзистора, а використання в якості силових більш потужних транзисторів дозволить зменшити кількість деталей вузла, але вимагатиме доопрацювання плати).

Плата в проекті представлена на наступному зображенні, а в зібраному вигляді далі.

Підсумки:

• проект планувався під живлення 12 В, але зберігає працездатність аж до 7 В (з втратою яскравості!);
• можливо живлення і більше 12 В, але для цього слід збільшити номінал 30-омних резисторів в ключах нагріву (без збільшення можна зіпсувати колбу індикатора).

Цікаві факти:

• індикатор за характером роботи дуже схожий на радянський, що і було метою;
• підписи входів додані в проект плати вже після випробування зібраного пристрою (аналіз відповідності каналу не проводився);
• пристрій було розроблено і реалізовано без створення повної електричної принципової схеми;
• ця стаття написана через майже рік після виготовлення, т.к. відсутня схема.