Elektroda.pl
Elektroda.pl
X
PCBway
Proszę, dodaj wyjątek dla www.elektroda.pl do Adblock.
Dzięki temu, że oglądasz reklamy, wspierasz portal i użytkowników.

Analogowy termometr z lampą IN-13

Kubald 03 Kwi 2013 15:10 14172 12
  • Analogowy termometr z lampą IN-13

    W zaprezentowanym urządzeniu do wskazywania w sposób „analogowy” temperatury wykorzystano rosyjską lampę Nixie IN-13 – linijkę analogową. Lampa IN-13 jest specjalnej konstrukcji neonówką – lampą wyładowczą – działającą podobnie do lamp neonowych stosowanych w przełącznikach i do innych lamp Nixie. W lampie IN-13 wysokość linijki analogowej kontrolowana jest prądowo.

    Jak w przypadku innych lamp Nixie, do działania lampy IN-13 potrzebne jest również wysokie napięcie – wynoszące co najmniej 120 VDC. Prąd płynący przez lampę zwykle ograniczony jest rezystorem – a w zaprezentowanym rozwiązaniu sterowanie odbywa się za pomocą wysokonapięciowego tranzystora. Prąd płynący przez lampę regulowany jest w zakresie od 0 do 4,5 mA.

    Schemat urządzenia można zobaczyć poniżej:
    Analogowy termometr z lampą IN-13

    Na górze schematu umieszczono blok zasilania. Na dole znajduje się blok analogowy, służący do pomiaru temperatury i sterujący prądem płynącym przez lampę IN-13.

    Całość zasilana jest napięciem 5V przez złącze USB – jest to jak najbardziej możliwe, całkowita moc układu wynosi mniej niż 2 waty. Po odfiltrowaniu napięcia na elementach C9, L1 i C15, które eliminują zakłócenia mogące generować się w przetwornicy podwyższającej, napięcie podawane jest na układ TC962. Układ działa jako pompa ładunku i dostarcza maksymalnie 80 mA prądu – dobrze znany układ ICL660 nie będzie działał w tym urządzeniu. Układ podwaja napięcie i jednocześnie jest inwerterem, więc dostarcza dwu napięć: +9,5V oraz -4,5V. Napięcie ujemne 4,5V służy do zasilania wzmacniacza operacyjnego IC2.

    Obwód zbudowany w oparciu o IC4 to przetwornica podwyższająca napięcie, opracowana na podstawie karty katalogowej układu MC34063. Wyjście układu połączone jest ze stopniem sterującym na tranzystorach T3/T4. Ponieważ napięcie generowane przez przetwornicę – przy zasilaniu 5V – ma wynosić 125V, potrzeba, by tranzystor MOSFET T2 był kluczowany z bardzo dużą częstotliwością (czas narastania i opadania zbocza sygnału prostokątnego musi być jak najniższy, by napięcie samoindukcji generowane w cewce L2 było jak najwyższe). Nie można zrealizować tego bezpośrednio na wbudowanym w układ MC34063A stopniu wyjściowym zawierającym tranzystory w układzie Darlingtona.

    Autor dokonał pomiaru czasu narastania/opadania zbocza za pomocą oscyloskopu – wynik plasował się poniżej 40 ns.

    Nie należy próbować w miejscu tranzystorów BC639/6649 typowych tranzystorów NPN/PNP, takich, jak na przykład MPSA42/92 – nie są one przystosowane do wartości prądu potrzebnej do rozładowania bramki tranzystora MOSFET.

    Przetwornica zasilana jest napięciem 9,5V – jest to niezbędne, aby osiągnąć wystarczająco duży poziom napięcia do całkowitego otwarcia tranzystora MOSFET – dla wartości RDSon mniejszej od 1 Ω napięcie to musi wynosić co najmniej 6V. Wysokie napięcie generowane w przetwornicy trafia na dzielnik rezystorowy R20/R21, który obniża je do poziomu 125VDC.

    Napięcie 9,5V służy również do zasilania diod LED. Wykorzystano diody RGB o rozmiarze 3 mm, które same zmieniają kolor i służą do podświetlania skali termometru. Ze względu na wbudowany w diodę układ generujący sygnał PWM, konieczne jest zastosowanie kondensatorów elektrolitycznych, aby zapobiec zakłóceniom.

    Pomiar temperatury wykonywany jest za pomocą czujnika LM35DZ, który ma standardową charakterystykę 10 mV/°C – normalnie więc napięcie na jego wyjściu wynosi około 250 mV. Jest to zbyt mała wartość do sterowania stopniem regulującym prąd, więc napięcie wyjściowe czujnika wzmacniane jest 18-krotnie za pomocą układu IC2A. Dokładne wzmocnienie regulowane jest za pomocą potencjometru TR1. ZD1 to źródło napięcia odniesienia, które to może być regulowane potencjometrem TR2. Napięcie to jest odejmowane od wzmocnionego napięcia generowanego przez czujnik temperatury – jest to konieczne, ponieważ skala termometru zaczyna się od 10°C. Proces ten realizowany jest na wzmacniaczu IC2B, pracującym jako wzmacniacz różnicowy, który steruje tranzystorem MJE340, regulującym prąd podawany na lampę IN-13. Rezystor R12 pętli sprzężenia zwrotnego jest podłączony do rezystorów R13 i R14 służących do pomiaru prądu.

    Uwagę należy zwrócić na kondensator C16, podłączony do nieodwracającego wejścia wzmacniacza IC2B. Ogranicza to czas narastania prądu płynącego przez lampę.

    Zwory X1/Y1/Z1 są niezbędne, kiedy wydobyte ze starego sprzętu lampy wymagają wygrzania. Stare lampy często wymagają „formowania” za pomocą nieco większego prądu – „formowanie” odbywa się po zwarciu zwory Y1/Z1. W czasie normalnej pracy zwarta powinna być zwora X1/Y1.

    Całość układu montowana jest na niewielkiej płytce drukowanej.

    Analogowy termometr z lampą IN-13
    Analogowy termometr z lampą IN-13

    Po pierwszym uruchomieniu należy zmierzyć napięcia w kilku miejscach płytki: pin 4 układu IC2 (ok. -4,8V), pin 1 układu IC4 (ok. +8,9V), katoda D3 (ok. +127V), punkt „ULM35” (ok. +0,3V – zależy od temperatury otoczenia), punkt „UTEMP” (3,8-5V, regulowane potencjometrem TR1), punkt „UREF (2,8-6,6V, regulowane potencjometrem TR2). Następnie należy dokonać kalibracji. Po pomiarze napięcia na wyjściu układu LM35 należy przemnożyć je przez 18, i regulując potencjometrem TR1, ustalić taką wartość napięcia w punkcie „UTEMP”. Potencjometrem TR2 należy ustalić napięcie 3,7V w punkcie „UREF”. Jeśli lampa wymaga formowania, należy proces ten prowadzić przez około 15 minut. Formowanie musi być przeprowadzone przy usuniętym z podstawki wzmacniaczu IC2!

    W ciągu normalnej pracy wskazania termometru można regulować potencjometrem TR2.

    Analogowy termometr z lampą IN-13

    Na stronie źródłowej znaleźć można więcej szczegółów dotyczących montażu urządzenia i wykonania obudowy.

    Fajne! Ranking DIY
    Potrafisz napisać podobny artykuł? Wyślij do mnie a otrzymasz kartę SD 64GB.
    O autorze
    Kubald
    Poziom 15  
    Offline 
    Specjalizuje się w: spektroskopia exafs/xanes, uc, it
    Kubald napisał 192 postów o ocenie 65, pomógł 0 razy. Mieszka w mieście Kraków. Jest z nami od 2004 roku.
  • PCBway
  • #2
    szczodros
    Poziom 18  
    Z ciekawości chciałem zobaczyć cenę lampki na ebayu.
    pierwszy link w google "IN-13 ebay" zwraca ten termometr jako kit za 129$ :D
  • PCBway
  • #5
    phanick
    Poziom 28  
    Nie chcę nic mówić, ale on jest przepiękny. Jedyne, czego może troszkę brakuje, to żeby zmieniał się kolor tego paseczka (jeśli np. temperatura jest niska, to na niebieskawy).
  • #6
    zgierzman
    Poziom 21  
    Wiesz, to akurat kwestia gustu. Jedni wolą drewno i skóry, inni szkło, chrom i stal nierdzewną, a jeszcze inni plastik i niebieskie diody.
    Żeby zmieniać kolor w zależności od temperatury trzeba by dołożyć x następnych wzmacniaczy operacyjnych, albo jakiś procek. Zdrożałby pewnie o następne 99 € ;-)
  • #7
    zbysiusp
    Poziom 13  
    Witam!
    Przymierzam się do zrobienia takiego termometru we własnym zakresie. Analizując schemat nie znalazłem opisu elementu L1. Co to za cewka, jaką ma wartość i wyprowadzenia? Czy rezystory 2k49 to 2,49KOhm?
    Pozdrawiam
    zbysiusp
  • #8
    szczodros
    Poziom 18  
    zbysiusp napisał:
    Czy rezystory 2k49 to 2,49KOhm?


    tak
  • #9
    CMS
    Administator HydePark
    zgierzman napisał:
    Żeby zmieniać kolor w zależności od temperatury trzeba by dołożyć x następnych wzmacniaczy operacyjnych, albo jakiś procek.


    Bardzo proszę o:
    - rozwinięcie tej (nowatorskiej bez wątpienia) teorii,

    lub (co jest zdecydowanie prostszym rozwiązaniem),

    - zaprzestanie pisania głupot.

    Pozdrawiam.
    CMS
  • #10
    zgierzman
    Poziom 21  
    CMS napisał:
    zgierzman napisał:
    Żeby zmieniać kolor w zależności od temperatury trzeba by dołożyć x następnych wzmacniaczy operacyjnych, albo jakiś procek.

    Bardzo proszę o:
    - rozwinięcie tej (nowatorskiej bez wątpienia) teorii,


    Postaram się ;-)

    Chodzi o podświetlenie obudowy. Nie odnosiłem się do "koloru paseczka", bo to jasne, że świeci jak świeci - neonowo pomarańczowo i jedyną opcją zmiany koloru byłaby chyba wymiana gazu w rurce ;-D Ale tutaj, to tylko AlekZ mógłby się wypowiadać.

    Opieram się na schemacie zawartym w pierwszym poście.
    W tej chwili kolor świecenia diod RGB ustalony jest na sztywno - zasilane są z napięcia +10V przez rezystory 360Ω. Przez "kolor świecenia" mam na myśli to, co wygenerują diody, które, jak napisano, mają wbudowane generatory PWM i zmieniają kolor według własnego uznania.
    Aby zmieniać kolor w zależności od temperatury trzeba zmieniać prąd płynący przez diody - powiedzmy że w minimum zakresu chcemy podświetlenie niebieskie, w maksimum czerwone. Jasne jest, że w pierwszym przypadku maksymalny prąd popłynie przez niebieską diodę, a zerowy przez pozostałe, w drugim maks przez czerwoną i nic przez niebieską i zieloną.
    Jest wiele sposobów osiągnięcia tego efektu, choćby np:
    - regulowane źródła prądowe sterowane napięciem z LM35
    - sterowanie PWM - generator na 555 przestrajany napięciem z LM35, albo procek z ADC

    Każde rozwiązanie wymaga rozbudowania układu o kolejne elementy.
    Dodatkowo należy wywalić diody które "same zmieniają kolor" na zwykłe RGB albo na czerwone i niebieskie z możliwością osobnego sterownia.

    Jeśli ktoś wykaże, że nie mam racji i da się sterować kolorem diod bez dołożenia kilku(nastu) dodatkowych części posypię głowę popiołem, przyznam się do błędu i przestanę pisać głupoty.
  • #11
    CMS
    Administator HydePark
    Trzeba było tak od razu :)
    Z poprzedniej wypowiedzi, można wywnioskować, że chodziło o zmianę koloru lampy.
  • #13
    Freddy
    Poziom 43  
    Nick2 napisał:
    Orientuje sie ktoś czy zamiast lampy IN13 można użyć IN9?
    Sprawdź parametry w kartach katalogowych, jeśli są podobne i takie samo sterowanie, to tak.