Электронный термометр для рыбалки
В разных местах приходится ловить рыбу. Бывает и там, где теплоцентрали или другие хозяйственные службы сбрасывают воду, используемую для охлаждения агрегатов тепловых электростанций, а несколько дополнительных градусов иногда приводят к повышенной концентрации рыбы некоторых пород именно в таких местах.
Общеизвестно, что при температуре выше 25 °С в малоподвижных и неглубоких водах степень насыщенности кислородом практически равна нулю, а это создает условия, в которых сложно выжить рыбам определенных пород.
Например, хищные рыбы переносят холодную воду, а вот карп предпочитает температуру примерно 20 °С. Окунь, особенно активен в теплых водах. А при температуре ниже 8 °С рыба практически всех пород берет наживку слабо или не берет вовсе.
Вот почему для успешной рыбалки очень полезно измерить температуру воды не только на поверхности, но и на глубине предполагаемой ловли. Сделать это, разумеется, можно только посредством погружаемого и, следовательно, герметичного термозонда. Кроме того, можно контролировать температуру воды в садке для хранения живца. Даже приблизительные показания, полученные с использованием описанного ниже термометра-индикатора, помогут избежать перегрева воды в садке и необратимых последствий.
О том, как сделать такой прибор своими руками сегодня мы и поговорим.
Назначение прибора
С помощью светодиодов показывать по десятибалльной шкале температуру воды на месте рыбалки или в садке для хранения живца.
Особенности: в индикаторе температуры применен прецизионный термодатчик, что позволят значительно упростить саму схему и процедуру её настройки.
Настройка прибора
Регулировка верхнего и нижнего пределов индикации температуры, чувствительности термозонда. С помощью переменного резистора R1, выполняющего функцию делителя, аналогичного тому, который построен на переменном резисторе R3, можно задать верхний пороговый уровень напряжения (светодиод МАХ включается при температуре 35 °С, на выводах 6 и 7 следует установить опорное напряжение 3,5 В). Нижнее пороговое значение, при котором зажигается светодиод HL1 (MIN), устанавливают с помощью переменного резистора R2, подсоединенного к выводу 4 (RLO).
Принципиальная схема индикатора температуры
Принципиальная схема устройства представлена на рис. выше. Простота индикатора объясняется использованием всего двух интегральных компонентов, идеально сочетающихся в нем. Для того чтобы получить высокую точность и упростить калибровку термометра, от использования обычного в таких случаях терморезистора с отрицательным ТКС отказались. Это вызвано нелинейной зависимостью сопротивления компонента от температуры. Идеальный вариант в этом случае -интегральная схема LM35CZ (DA1), представляющая собой миниатюрный полупроводниковый прибор с тремя выводами, похожий на обычный транзистор в пластмассовом корпусе. Она работает от источника постоянного нестабилизированного напряжения в диапазоне 4-30 В.
Необходимые детали
Термодатчик DA1 выдает на выходе напряжение, пропорциональное температуре, выраженной в градусах Цельсия, и умноженное на 10 мВ. Таким образом, при температуре 25 °С с выхода схемы снимается напряжение, равное:
25 х 10 = 250 мВ — 0,25 В.
Линейность рабочей характеристики практически идеальна: точность температурной зависимости напряжения не хуже ±0,3 °С.
В приведенной выше схеме устройства предусматривается измерение только положительных температур. Оценить отрицательные значения температуры можно, адаптировав схему соответствующим образом или путем пересчета измеренного отрицательного постоянного напряжения в градусы Цельсия.
Применяемая в качестве термодатчика интегральная схема, разумеется, дороже, чем простая логическая микросхема или терморезистор, зато она обеспечивает высокую точность и требует применения меньшего числа навесных компонентов. Существует несколько модификаций микросхемы. Так, LM 35DZ предназначена для температур от 0 до 100 °С, а схема типа LM 35CZ, на которой мы остановили наш выбор, работает в диапазоне -40…+110°С.
Для увеличения амплитуды управляющего сигнала, снимаемого с термодатчика DA1, применен резистивный делитель напряжения. Его функцию выполняет переменный резистор R3. Поскольку в нашей схеме общий вывод датчика подключен к общей шине батареи питания через часть резистора R3, выходное напряжение на выводе OUT относительно общей шины определяется соотношением сопротивлений верхней и нижней частей этого резистора. При соотношении сопротивлений, показанном на схеме (9 и 1 кОм), коэффициент умножения напряжения равен 10.
В данной ситуации при температуре 25 °С напряжение на выходе OUT относительно общей шины батареи составит 0,25 х 10 = 2,5 В, что вполне достаточно для управления последующей частью схемы.
Второй основной частью индикатора температуры является блок визуального контроля, с задачей которого в данном случае идеально справляется интегральная схема DA2 (LM 3914). Она содержит десять компараторов с одним общим управляющим входом (вывод 5). На вторые входы компараторов напряжение подается с делителя, представляющего собой последовательную цепочку резисторов с одинаковым сопротивлением. Это позволяет задать для каждого компаратора определенное пороговое напряжение в линейно возрастающем порядке. К выходам схемы подключены десять светодиодов.
На выводе 8 схемы DA2 присутствует стабилизированное напряжение 1,25 В. Посредством переменного резистора R1, выполняющего функцию делителя, аналогичного тому, который построен на переменном резисторе R3, можно задать верхний пороговый уровень напряжения, то есть напряжение, при котором на выводе 10 появляется логический 0 и зажигается светодиод HL10 (МАХ). Для того чтобы светодиод МАХ включался при температуре 35 °С, на объединенных выводах 6 и 7 следует установить опорное напряжение 3,5 В. Наконец, нижнее пороговое значение, при котором зажигается светодиод HL1 (MIN), устанавливают с помощью переменного резистора R2, подсоединенного к выводу 4 (RLO).
Все десять светодиодов своими катодами напрямую подключены к выходам интегральной схемы, а анодами — к плюсу источника питания. Необходимо иметь в виду, что часть сопротивления между выводами 7 и 8 определяет ток, потребляемый индикаторными светодиодами.
Изменяя потенциал на выводе 9 микросхемы DA2, можно управлять режимом ее работы. Так, если он близок к потенциалу положи¬тельного полюса батареи (режим BAR — полоса), то загорается целый ряд светодиодов в виде полосы, похожей на ртутный или спиртовой столбик традиционного жидкостного термометра. Если этот вывод не подключен (режим DOT — точка), то включается только один светодиод. Следует заметить, что в режиме DOT ток, потребляемый устройством при девятивольтовом питании, составляет 27 мА, а в режиме BAR-до 180 мА.
Рекомендации по изготовлению термоиндикатора
Печатная плата размещается в небольшом прозрачном корпусе, что избавляет от необходимости сверлить отверстия в передней панели для установки десяти светодиодов.
В корпусе предусмотрено место для поперечного расположения небольшой девятивольтовой батарейки.
Интегральную схему DA2 рекомендуется установить на специальной панели с гнездами под выводы. Наладка схемы обычно не вызывает каких-либо трудностей. Прежде всего постарайтесь не перепутать три вывода термозонда (DA1), подключая его к штекерному или другому 3-контактному разъему. Можно вывести термозонд на большое расстояние. Необходимо только защитить соединительный жгут, надев на него одну или несколько защитных трубочек из пластика. Процедуру герметизации можно завершить, окунув корпус схемы DA1, например, в двухкомпонентную синтетическую смолу. При отключенном питании, вращая движок переменного резистора R3, установите сопротивление его частей примерно равным 9 и 1 кОм. Это в дальнейшем упростит регулировку делителя для получения коэффициента умножения, равного 10.
Оптимальные значения верхнего и нижнего пороговых уровней можно установить с помощью точного цифрового термометра.
Рекомендуем подобрать цвет светодиодов таким образом, чтобы по нему можно было определить температуру. Например: HL1 = низкая температура = синий светодиод, HL10 = высокая температура = красный светодиод, остальные светодиоды зелёного цвета.
Кроме того, установка кнопки вместо выключателя источника питания положительным образом повлияет на срок службы батареи.
Литература: Изабель Ги, «Электронные устройства для рыбалки»