Vloeistofniveau-indicator.



Aangezien het meten van vloeistoffen met behulp van gelijkspanning snel tot elektrolyse-effecten en corrosie-problemen leidt, is hier als meetspanning een blokvormige wisselspanning toegepast.
Er worden acht meetpunten gebruikt die op willekeurige plaatsen in het reservoir kunnen worden aangebracht. Door de plaatsing hiervan slim te kiezen kunnen onregelmatigheden in de tankvorm worden gecompenseerd en een lineair verloop van de aanduiding worden verkregen.


Beschrijving van de werking.

Aan de hand van het principeschema dat hierbij staat (door er op te klikken kan een betere versie worden opgeroepen die echter enige tijd vraagt om te laden, ca 250 Kb) kunnen we de werking van de schakeling in theorie door lopen.

Afb. 1: Het principeschema van de schakeling

De teller-oscillator-combinatie IC4 fungeert als centraal stuurelement van de schakeling. De oscillatorfrekwentie is met C20/Rl/R2 vastgelegd op ca. 76 kHz. De door IC4 geproduceerde meetspanning belandt via spanningsdeler R3/R4, multiplexer IC5 en de condensatoren C 12 ... C 19 bij de op K1 aangesloten meetelektroden.

De elektroden worden beurtelings afgetast met een snelheid van 76 kHz. Wanneer de elektrode in kwestie droog is, dan blijft de meetspanning ongewijzigd. Bevindt de elektrode zich onder water, dan is er sprake van een extra belasting voor spanningsdeler R3/R4 en daalt de meetspanning tot een iets lagere waarde.

Met behulp van een simpele demodulator (Dl/C1/R5) wordt het verloop van de meetwisselspanning herleid tot een soort omhullende die vervolgens wordt toegevoerd aan komparator IC2. Vanuit tellerloscillator IC4 worden niet alleen de meetelektroden geselecteerd, maar tevens (via IC3) de acht indicatie-LED's ge-multiplext.

Pen 12 van IC3 wordt hierbij "misbruikt" als enable-ingang en zijn niveau beslist of de desbetreffende LED al dan niet oplicht.
Het zou in principe ook mogelijk zijn geweest om de (geïnverteerde)uitgang van komparator IC2 rechtstreeks aan pen 12 te leggen, maar dan treedt er een klein schoonheidsfoutje op. Als gevolg van de tijdkonstante C1/R5 wordt namelijk de meerwaarde van elke elektrode vastgehouden tot iets na het volgende omschakelpunt van de multiplexer. Dit heeft tot effect dat de eerste LED zwakjes oplicht terwijl hij eigenlijk gedoofd had moeten blijven. De toevoeging van IC6a en IC6d voorkomt dat.

De twee resterende poorten van IC6 zijn gebruikt om een duidelijke "leeg"-indicatie te creëren, die ervoor zorgt dat LED D11 gaat knipperen als geen van de elektroden zich in het water bevindt. Als dat laatste het geval is, heeft C7 alle tijd om zich via R9 op te laden en wordt pen 4 van IC6b dus hoog.

Met behulp van jumper JP1 kan vervolgens gekozen worden of D11 nu continu gaat oplichten of dat deze knippert in het ritme van uitgang Q13 (pen 3) van IC4 (ca. 4,7 Hz). Zodra zich echter ook maar één elektrode in het water bevindt, dan zal C7 via D2 periodiek ontladen worden en kan zich over de condensator onvoldoende spanning opbouwen om de indicatie in werking te stellen.

Voor de vloeistofniveaumeter is een print ontworpen.
Door op de afbeelding te klikken wordt dezelfde afbeelding, maar dan in betere kwaliteit geladen, 414 Kb, echter nog steeds in *.JPG kwaliteit.
Door hier te klikken wordt de afbeelding als *.TIF-bestand geladen, ca 1,1 Mb.

In deze afbeeldingen zijn aan de rand twee maten opgegeven. Door de afbeelding zo af te drukken dat de aangegeven maten overeenkomen met de werkelijkheid is men er zeker van dat de maten van de printplaat kloppen.
Overigens is de *.TIF-afbeelding zonder meer geschikt als basis voor het zelf (laten) etsen van een printplaatje.

Afb. 2: Het printplaat-ontwerp. Links componentenzijde, rechts soldeerzijde.

Behalve de componenten moeten ook een zestal draadbruggen worden geplaatst. Dit moet vooral niet worden vergeten.

Onderdelenlijst:

Weerstanden:

R1 = 1 x 5k6
R2 = 1 x 56k
R3 = 1 x 47k
R4 = 1 x 100k
R5,R9 = 2 x 1M
R6 = 1 x 1k
R7 = 1 x 1M8
R8,R10 = 2 x 150 Ohm
P1 = 1 x 25 k instel

Condensatoren:
Cl = 1 x 1n
C2 ... C6,C8,C9,C12 ... C19 = 15 x 100 n
C7 = 1 x 220n
C10 = 1 x 220u/16 V
C11 = 1 x 47u/25 V
C20 = 1 x 100p

Halfgeleiders:
D1,D2 = 2 x 1 N4148
D3 ... D10 = 8 x low current LED
D11 = 1 x LED rood
IC1 = 1 x 7805
IC2 = 1 x CA3130
IC3 = 1 x 74HCT42
IC4 = 1 x 4060
IC5 = 1 x 4051
IC6 = 1 x 4093

Diversen:
JP1 = 1 x jumper
K1 = 1 x SiL-konnektor

Afregeling.

De afregeling is simpel. Hiervoor volstaat het om de elektroden tot een bepaalde hoogte in bijvoorbeeld een glas water te dompelen en het referentieniveau van de komparator met P1 zodanig in te stellen dat de grens tussen de natte en droge elektroden duidelijk wordt aangegeven door het LED-display.


Tenslotte:

Voor de meetelektroden kunnen 9 stukjes blanke draad van oplopende lengte worden gebruikt. De massa-elektrode hoort even lang te zijn als elektrode nr. 1 en mag zich bovendien op niet te grote afstand van de andere elektroden bevinden.

Hiervoor kan bijvoorbeeld gebruik gemaakt worden van een stuk bandkabel, waarvan de aders op verschillende lengten worden afgeknipt en de uiteinden over een lengte van ca. 3 mm van hun isolatie ontdaan.

Van de massa-elektrode moet de isolatie uiteraard compleet worden verwijderd.
De voeding kan gebeuren met een spanning tussen 8 en 15 V.

Naar Boven

Naar Startpagina