Логический цифровой глубиномер

Предлагаемое вниманию устройство может оказаться полезным для садоводов, устанавливающих погружной насос в колодец или для рыбаков, которым нужно выяснить глубину «дна». Особенность в том, что отсчет начинается не с момента погружения канатика, а с момента касания датчиком верхней кромки воды. В качестве источника счетных импульсов используется оптический диск (рис.1) и оптопара.

Такой диск может быть изготовлен из стеклотекстолита или органического стекла. В первом варианте теневые секторы получаются стандартными методами травления как для печатных плат. Во втором – закрашиваются водостойкими красками или лаками. Диск установлен на оси лебедки (рис.2), через шкив которой перекинут канатик с грузилом и поплавковым датчиком.

Детали лебедки (с незначительной доработкой) могут быть использованы от механических часов и ЛПМ магнитофонов. Наверняка подобное найдется в любом гараже или на свалке J.

Конструкция поплавкового датчика изображена на рис.3

Корпус датчика представляет собой полый пластмассовый конус, защищенный от проникновения воды. Например, это может быть ручка от скакалки или горловина от пластиковой бутылки. Внутрь помещен металлический шарик (например от подшипника). При погружении датчик переворачивается вверх основанием. При этом шарик падает и замыкает пружинные контакты (дальнейшая работа устройства будет описана при рассмотрении принципиальной схемы). Разумеется, швы и контакты подлежать гидроизоляции при помощи автогерметика, клея и т.д. Несущий канатик должен быть прикреплен к вершине корпуса. Вершина должна совпадать с нижним краем грузила (чем точнее – тем лучше). Грузило следует выбрать таким образом, чтобы его масса значительно превосходила выталкивающую силу, действующую на датчик и он не мешал грузину достичь дна.

Размеры и материалы элементов конструкции не указаны вполне сознательно, поскольку все они выбираются на усмотрение пользователя. Я объяснил лишь идею. Теперь можно перейти к электронике. Принципиальная схема устройства приведена на рис.4.

Основная часть схемы – 5-каскадная счетная декада, выполненная на счетчиках-дешифраторах К176ИЕ4. Для согласования выходов с индикаторами (прямой ток сегментов многократно превышает предельно допустимый ток нагрузки ИМС) используются электронные ключи по одному на каждый сегмент. Думаю, подробно описывать принцип работы счетчиков-дешифраторов, в данном случае, не имеет смысла, поскольку ИМС являются функционально законченными узлами. Следует отметить лишь цепь общего сброса, которая может быть активирована как кнопкой SB1, так и автоматически при включении питания через С1. Для формирования счетных импульсов используется компаратор на DA1. Опорное напряжение может подстраиваться в зависимости от прозрачности диска, а так же в случае, если на оптопару попадает свет от внешних источников (как уже было сказано, конструкцию лебедки, и, следовательно, расположение оптопары я оставляю на ваше усмотрение). В любом случае его придется настроить для получения устойчивого срабатывания компаратора при помощи R4. Следует отметить, что ИМС серии 176 очень требовательны к питанию. Поэтому в схеме использован стабилизатор DA2. По паспорту он выдерживает входное напряжение до 35В, но при питании выше 15В, желательно установить его на радиатор.

Элементная база не особо критична к разбросу. Так например вместо КТ3102 могут быть использованы КТ503, КТ315 и другие маломощные n-p-n с током коллектора не менее 50мА. Диоды можно заменить абсолютно любыми выпрямительными диодами, которые есть в наличии. В качестве стробирующих элементов К176ЛА7 подойдет любая логика И-НЕ (включая серии 561 и 564) при соответствующем объединении входов. Вообще, при наличии определенного опыта, схема довольно гибкая, но если нет твердой уверенности в целесообразности экспериментов, лучше обсудить ваши идеи и предложения на форуме. С удовольствием приму участие в обсуждении.

С уважением Павел А. Улитин (aka Soundoverlord) г.Чистополь (Татарстан).