Индикатор уровня на ИЛТ4-30М

Данный индикатор уровня создан под индикаторную колбу ИЛТ4-30М (осталась с какой-то разборки). Было просмотрено достаточно много фабричных индикаторов, но все они имели ряд важных (для меня) недостатков:

• использование специализированной МС непосредственно для управления колбой (достать возможно, но доступность только снижается);
• необходимость нескольких питающих напряжений, одно из которых (накал) должно быть гальванически развязано от остальных;
• достаточно большие габариты (в т.ч. перпендикулярное расположение платы и колбы).

Также на просторах интернета был обнаружен подобный (моей идее) проект, но с использованием микроконтроллера и большого количества оптопар...

 Колба имеет следующий вид (на фото она уже установлена на плату):

Описание устройства будет проводиться по узлам от входа к "выходу".

1. Входной усилитель-детектор. Данный узел почти что скопирован с древнего индикатора, только К157УД2 заменена на LM358 (IC1) и изменено напряжение питания. Интегральный стабилизатор 78L05 (IC3) обеспечивает питание ОУ и другие узлы схемы (об этом далее). За счет регулируемого стабилитрона TL431 (IC2) получается "искусственная земля" для ОУ.

Номиналы деталей R1-R8, C1-C4 определяют "характер" усилителя-детектора (четные номера относятся к левому (L) каналу и в схеме не отображены, но подразумеваются). Изменяя их можно повлиять на чувствительность индикатора и "ход" шкалы.

2. Генератор и селектор. Этот узел нужен как для обеспечения динамической индикации (переключение каналов), так и для управления накалом (создание переменного напряжения). Изначально была идея собрать генератор на базе двух мультивибраторов, но ненадежность запуска свела эту мысль на нет. Как раз кстати оказались генераторы на логике, тем более,что на базе одной МС (IC4 HEF4011) можно не только сделать пару генераторов, но и обеспечить их дифференциальными выходами, что необходимо для управления селектором HC4066 (IC5).

Цепочки R11C8 и R12C9 определяют рабочие частоты генераторов, которые достаточно стабильны, за счет питания от стабилизатора (правда, нестабильность данных частот почти не повлияет на работу устройства в целом). Резистор R13 служит минимальной нагрузкой для усилителя-детектора, а конденсаторы C10 и C11 - фильтры по питанию (расположены возле каждой микросхемы). h1 и h2 - выходы для управления ключами накала (4 узел), а s - линия для переключения сеток колбы.

3. Компаратор. Этот узел обеспечивает работу шкалы индикатора ИЛТ4-30М и переключение сеток. Он построен на базе 4 4-канальных компараторов LM339 (IC7-IC10). Три "пустых" области в точности повторяют первую, поэтому подробности опущены.

Шаг шкалы определяет делитель компаратора R50-R64 (шкалу можно увидеть на проекте платы) и при необходимости его можно изменить под собственные потребности. Для колбы необходимо 14 компараторов, поэтому было решено оставшиеся два использовать для управления сетками, что позволило тянуть от генератора только одну линию. Стабилитрон IC6 обеспечивает смещение "нуля" шкалы (второй использован только из-за монтажа - что бы не тянуть проводник почти через всю плату). Резистор R66 обеспечивает свечение "служебных" надписей (шкала, "левый" и "правый") и, если они не нужны, их можно отключить удалением последнего (но тогда стоит "переключить" 3 вывод колбы на "землю).

4. Ключи накала. Данный узел - исполнительный, он обеспечивает переключение полярности на нити накала колбы и некоторое смещение (определяется значением номинала резисторов R26-R33 и R42-R49). 

Дублирование силовых цепей сделано для распределения мощности и уменьшения нагрева (во всем проекте умышленно использовано только 2 различных транзистора, а использование в качестве силовых более мощных транзисторов позволит уменьшить количество деталей узла, но потребует доработку платы).

Плата в проекте представлена на следующем изображении, а в собранном виде далее.

Итоги:

• проект планировался под питание 12 В, но сохраняет работоспособность вплоть до 7 В (с потерей яркости!);
• возможно питание и более 12 В, но для этого следует увеличить номинал 30-омных резисторов в ключах накала (без увеличения можно испортить колбу индикатора).

Интересные факты:

• индикатор по характеру работы очень похож на советский, что и было целью;
• подписи входов добавлены в проект платы уже после испытания собранного устройства (анализ соответствия каналу не проводился);
• устройство было разработано и реализовано без создания полной электрической принципиальной схемы;
• данная статья написана спустя почти год после изготовления, т.к. отсутствовала схема.

Теги:

• Sprint-Layout