Необычные схемы узлов ввода для микроконтроллера

Ниже представлены достаточно необычные схемы узлов ввода для микроконтроллера с использованием широкодоступных электронных компонентов:

Рис. 3.81. Необычные схемы узлов ввода сигналов в МК (начало):

а) измерительная головка РА1 (микроамперметр) является датчиком механической вибрации. Когда стрелка указателя раскачивается, то в катушке микроамперметра наводится ЭДС самоиндукции. Датчик весьма «нежный», его необходимо предохранять от резких ударов;

б) оригинальный датчик дыхания (датчик влажности воздуха). В германиевом транзисторе VTI спиливается крышка, чтобы открыть доступ к кристаллу полупроводника. Когда человек дышит на кристалл, то сопротивление между коллектором и эмиттером транзистора изменяется от 100...200 кОм до 10...20 кОм. В качестве замены VT1 можно использовать МП39...МП42, П416, поскольку только у этих старинных транзисторов кристалл ещё не покрывался лаком;

в) пьезорезистивный датчик давления DA1 (фирма Freescale Semiconductor) является «сердцем» измерителя уровня воды. Выходные сигналы датчика DA1 противофазные. Суммирование производится двумя усилителями DA2, DA3. Диапазон измерения давления 0... 10 кПа;

г) R1 — это датчик силы (программа поставок фирмы ТМЕ). Его сопротивление составляет 10 кОм при давлении в 1 ньютон (1 Н). Чем больше сила, тем меньше сопротивление. В диапазоне 0.1... 100 Н сопротивление датчика изменяется по экспоненте;

Рис. 3.81. Необычные схемы узлов ввода сигналов в МК (продолжение):

д) интегральный датчик влажности воздуха DA1 (фирма Honeywell) получает питание от выходной линии МК. Коэффициент преобразования процентов влажности в постоянное напряжение на выходе датчика составляет 30 мВ/%;

е) подключение МК к малогабаритному бытовому будильнику китайского производства. На печатной плате будильника требуется произвести доработку надрезом двух дорожек или физическим отсоединением элементов НА1, С1

ж)А1 — это приёмная часть промышленного квартирного радиозвонка (частота 433.925 МГц). Точка подключения ХТ2 определяется экспериментально на одном из выводов микросхемы, входящей в радиозвонок. На вход М К должны поступать импульсы (или одиночный импульс) в момент нажатия кнопки брелока передающей части;

з) подключение М К к звуковому выходу УКВ Ч М приёмника через согласующий трансформатор 77 от радиоточки. Если приёмник настроен точно на частоту внешнего носимого радиопередатчика, то в громкоговорителе будет «тишина». При ослаблении или пропадании сигнала радиопередатчика, в громкоговорителе появляется громкий шум, который регистрирует МК;

и) подключение наручных электронных часов «Montana» к МК. Анализируются звуковые сигналы таймера. Провода из часов выводятся через отверстие в нижней крышке;

Рис. 3.81. Необычные схемы узлов ввода сигналов в МК (продолжение):

к) датчик охраны спутниковой антенны. Питание +12 В подаётся по антенному проводу вместе с основным ВЧ-сигналом;

л) суммирование сигналов левого и правого каналов звука через цепочки C1, R1 и С2, R2. Штеккер, вставляемый в разъём XS1, должен разрывать связь между конденсаторами С1 и С2;

м) А1 — это датчик газа С02 фирмы Figaro Engineering. Выходным параметром датчика является ток, который преобразуется в напряжение через ОУ DA1;

н) А1 — это датчик присутствия фирмы Intertec Components. По принципу действия это PIR-датчик (пассивный инфракрасный детектор), применяемый в системах охраны объектов. Резистор R1 согласовывает уровни сигналов, его сопротивление может быть уменьшено;

о) приём сигналов точного времени в начале каждого часа с радиотрансляционной линии. Амплитуда регистрируемых звуковых сигналов на входе составляет 9...30 В;

Рис. 3.81. Необычные схемы узлов ввода сигналов в МК (продолжение):

п) датчиком температуры выступает специализированный кварцевый резонатор ZQ1 (TQC — Thermometric Quartz Crystal), имеющий нормированную температурную характеристику. К особенностям устройства относятся: двухпроводная схема соединения, экранирование генератора, линейное изменение частоты от температуры. Достоинство — высокая стабильность показаний за длительный промежуток времени (годы). Недостатки — более высокая стоимость, трудность единичных поставок, сложность точного измерения частоты с низкой погрешностью (нужен термостабильный эталон частоты для самого МК);

р) измеритель скорости потока воздуха. Лампа EL1 дорабатывается, в ней удаляется стеклянный баллон, но оставляется нить накаливания (соблюдать осторожность, чтобы не пораниться осколками стекла!). При обдуве ламповой нити потоком воздуха, её температура снижается и одновременно уменьшается омическое сопротивление накала, что фиксирует АЦП МК. Резистором R1 устанавливается постоянный ток нагрева нити лампы. Чем больше средняя скорость потока воздуха, тем больше должен быть ток;

с) выделение из входного аудиосигнала £/вх посылок DTMF при помощи декодера DAI фирмы Clare. Резисторы, конденсаторы и кварцевый резонатор входят в типовую схему включения DAI. Выходные сигналы считываются МК, при этом ВЫСОКИЙ уровень на выводе 15 означает факт обнаружения сигнала DTMF, а конкретный номер передаваемой шестнадцатеричной цифры «О»...«9», «A»...«F» выставляется в двоичном коде на выводах 11...14;

Рис. 3.81. Необычные схемы узлов ввода сигналов в МК (окончание):

т) входной сигнал одновременно поступает на АЦП МК и на преобразователь «напряжение-частота», выполненный на микросхеме DAI. Разновысотный звук из динамика ВА1 позволяет на слух отслеживать изменение уровня входного сигнала;

у) таймер DA1 включён по схеме генератора частоты, который управляется постоянным или медленно изменяющимся напряжением UBX в диапазоне 0...+5 В. М К измеряет период следования импульсов генератора и рассчитывает входное напряжение. Такой приём обычно используется для программной синхронизации процессов в системах с обратной связью, а также при отсутствии в МК канала АЦП.

Источник: Рюмик С.М. 1000 и одна микроконтроллерная схема.