Электронные весы

 Предлагаем сделать высокоточные весы, позволяющие измерить вес в любых единицах и даже... вычислить стоимость покупки.

Собраны весы на микросхеме серии КР572ПВ2. Разберемся, как все устроено.

Кроме названной большой интегральной микросхемы, в конструкции использованы цифровая индикация, стабилизаторы напряжения + 5В и — 5В, упругое стальное кольцо и блок тензорезисторов.

При подвешивании груза кольцо слегка деформируется, а приклеенные к нему тензорезисторы изгибаются и меняют сопротивление. Оно преобразуется в напряжение, пропорциональное действующей на кольцо силе (массе груза). Усиленный сигнал попадает на вход микросхемы КР572ПВ2, там преобразуется и поступает на элементы цифрового индикатора. Вся система построена так, что каждому напряжению на входе микросхемы соответствует цифра, загорающаяся на панелях. Все устройство получается удобным, дешевым и надежным. Теперь рассмотрим, как работает схема (рис. 2).

Микросхема DD1 выполнена в 40-выводном корпусе и представляет собой большую интегральную схему аналого-цифрового преобразователя КР572ПВ2. Усиленный входной сигнал заряжает конденсатор. Время заряда измеряется счетчиком, выходные сигналы которого подаются на цифровые индикаторы. Это напряжение попадает на конденсатор СЗ, включенный между выводами 30 и 31 микросхемы DD1, а на выводы 35 и 36 подается образцовое напряжение. При сравнении этих напряжений микросхема DD1 выдает нам цифровое значение, пропорциональное измеряемому весу.

Цифры высвечиваются при помощи четырех индикаторов HG1 + + HG4 типа АЛСЗЗЗБ. Они подключаются непосредственно к выводам микросхемы, где выходной ток равен 5-7 мА для каждого сегмента. Индикация располагается с противоположной стороны печатной платы. Микросхема содержит опорный или тактовый генератор, элементы R6 и С6 определяют частоту следования его импульсов. Для надежной и точной ее работы необходимы стабилизированные напряжения +5В и — 5В. Стабилизатор на+5В собран на элементах VTl-rVT3, VD2. Коэффициент стабилизации не менее 1000 при токе до 100 мА.

Благодаря большому коэффициенту из этого же напряжения с помощью делителя, собранного на резисторах R3, R4, R5, получают опорное напряжение около 100 мВ.

Стабилизатор на — 5В собран на транзисторах VT4-VT6, VD5 с использованием микросхемы DD2. Она представляет собой 6 элементов «НЕ» и выполнена в 14-вы-водном пластмассовом корпусе. Элементы DD2.6 и DD2.2 составляют основу генератора импульсов на частоту около 10 кГц. Остальные элементы включены параллельно DD2.6 для увеличения выходной мощности преобразователя. Конденсатор СЮ с частотой 10 кГц заряжается от батареи питания через диод VD3 и выход элементов DD2.6-f-DD2.1, a потом разряжается минусовой обкладкой через диод VD4 на конденсатор СП. Получившееся отрицательное напряжение поступает на стабилизатор напряжения — 5В. В качестве источника питания здесь использованы батарейки «Крона» или «Корунд» (включать питание желательно только во время взвешивания — индикация потребляет большой ток и может быстро разрядить батарею). Самое надежное иметь более мощный источник питания, рассчитанный на напряжение 7-5-12 В и ток до 120 мА. Подойдут блоки питания от микрокалькуляторов.

Несколько слов о кольце. Оно вырезано из стальной трубы. Для придания упругости его следует закалить: нагреть докрасна и опустить в масло. Затем промыть бензином или керосином и приклеить к нему тензосопротивле-ния. Они соединены для большей чувствительности по мостовой схеме. Кроме того, такая схема позволяет снизить наводки. Тензо-резисторы, входящие в одно плечо, наклеивают с разных сторон кольца. Причем R25 и R27 снаружи, a R24 и R28 изнутри.

Как работает мост? С его диагонали снимается напряжение рассогласования, которое подается на операционный усилитель DA1. Там оно усиливается и попадает на вход микросхемы DD1. С платой кольцо соединяют проводами МГТФ диаметром от 0,08 мм до 0,2 мм. Далее их свивают в «косичку».

Печатная плата выполнена из двухстороннего фольгированного стеклотекстолита. Расположение деталей на плате показано на рисунке 2, а монтажная схема на рисунке 3. Межплатные соединения, а также все перемычки выполнены медным проводом типа ПЭВ-2 диаметром 0,34-0,5 мм. Отверстия для крепления платы сверлят диаметром 3 мм, а отверстия для элементов — 0,8 мм. Корпус весов выполнен из одностороннего фольгированного стеклотекстолита.

О деталях. Резисторы, применяемые в схеме типа ОМЛТ-0,125 или С2-23-0.125. Сопротивления R3, R23 типа СПЗ-19а или любые малогабаритные подстроечные сопротивления. Тензорезисторы R24, R25, R27, R28 номиналом 100 Ом, но можно применить и другого номинала — 60-479 Ом. Микросхему КР572ПВ2А можно заменить на КР572ПВ2Б; DD2 типа К561ЛН2 заменяют К176ЛН2, К561ЛА7, К561ЛЕ5, К176ЛА7 или микросхемой 564 серии с небольшой доработкой. Выводы у данных микросхем совпадают. Операционный усилитель DA1 типа К153УД2; годятся 140УД6, 140УД7, 140УД14 или любые другие, но при этом следует подобрать корректирующую емкость С15. Вместо индикаторов HGl-f-4-HG4 типа АЛСЗЗЗБ можно использовать АЛС324Б или любые другие с общим анодом. Если у применяемых индикаторов выводы не совпадают с выводами на плате, их желательно разместить на отдельной плате, а с основной соединить проводниками. Постоянные конденсаторы типа КМ5, КМ6. A Cl, C2, СЗ — типа К73-16, К73-17, К72-9, К71-5, Электролитические конденсаторы типа К52-1, К52-16, К53-1, К50-16. Транзисторы VT1, VT5, VT6 — КТ3102А; их можно заменить на КТ3102, КТ316, КТ503 с любым буквенным индексом. Диоды VDl, VD3, VD4 типа КД503А, годятся и КДЮ2, КДЮЗ, КД521, КД522.

Стабилитроны VD2, VD5 — КС156Г, подойдут КС147, КС156.

Налаживание схемы начинают с проверки питающих напряжений на стабилизаторах +5В и — 5В. (При исправных радиоэлементах они не требуют регулировки.) Затем подключают осциллограф или тестор на выход DD3 (6 ножка) и, вращая подстроечный резистор R23, добиваются нулевых показаний индикатора. Потом к кольцу подвешивают гири известного веса, например, 5 кг, 10 кг, и, вращая резистор R3, выставляют показания индикаторов равным весу гири. В каких единицах мы хотим взвешивать гирю: ньютонах, килограммах, фунтах, пудах, а также рублях или пиастрах — это наше дело. Важно при висящей гире с помощью R3 установить на индикаторе нужную цифру, далее весы уже сами «поймут», что от них хотят.

Проверяют показания приборов без груза. Если остались цифры в младшем разряде, проверяют еще раз. Если и после доводки остались цифры, значит, кольцо плохо пружинит, деформировалось. Пределы его измерения зависят от упругости металла. Так, например, кольцо шириною 3 мм, вырезанное из обычной дюймовой (25,4 мм) водопроводной трубы, позволяет взвешивать массу в 10 кг с точностью до ± 1 г.

Поскольку в нашей конструкции использована микросхема, работающая на индикаторах с четырьмя разрядами, любые массы от 1 до 9999 г будут высвечены полностью. Для взвешивания небольших масс, например, фотореактивов, следует экспериментально подобрать тонкостенное упругое кольцо и заново проградуировать прибор.

Подключите выводы 20 микросхемы DD1 к источнику питания + 5В. Если на табло высвечиваются — 1888, прибор исправен и готов к работе.

А. ЖАРОВ, Б. КОЛОБОВ

ж. Юный Техник

OCR Pirat