Marsy Electronic

Link Articolo Originale: http://www.grix.it/viewer.php?page=10857

Premessa

Eccolo dirà qualcuno, un altro che ha scoperto l'acqua calda! ebbene si l'acqua calda centra ma è quella scaldata dal sole;
Iniziamo dal principio, qualche anno fa mio padre, ora pensionato ma prima muratore, pensò di creare un piccolo box doccia in muratura senza piastrelle con muri scialbati, la cipolla e lo scarico, diciamo un box  doccia base, in un'angolo del garage dove teniamo le auto;sul tetto del garage posizionò, solo nei mesi estivi (giugno - settembre), un fusto in materiale plastico di colore blu che ogni sera riempe con l'acqua del pozzo e che la sera dopo, grazie ai raggi solari, è pieno di acqua calda per fare la doccia.
Il circuito che propongo nasce dall'esigenza di sapere se l'acqua è abbastanza calda (da metà giugno fino metà agosto,salvo brutte giornate, lo è ma prima e dopo non sempre) e se basta per la doccia di tutti i famigliari.

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Questo è lo schema del progetto che voglio proporre e come vedrete è molto semplice

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Ecco l'elenco componenti:

D2 diodo 1N4004/ 1N4007, R1 1Kohm, R2 470 ohm, R3-4-5-6-7 470 ohm, C1 10nF, C2 1µF, C3 e C4 100nF, IC1 ne555, IC2 7805 LED1 led rosso 5mm,LED 2 led giallo 5mm, LED3-4-5 led verde 5mm ed un LM35

Come si può vedere lo schema è diviso in due parti, quella superiore che riguarda la visualizzazione del livelli di acqua nel fusto e quella inferiore non fa altro che stabilizzare la tensione di 9v forniti dalla pila che alimenta il tutto  a 5v che servono per alimentare il sensore lm35 e il voltmetro che visualizza la temperatura che vedremo più avanti.
Analizziamo la parte superiore:
Come si può vedere dallo schema il cuore di tutto è l'oscillatore composto dall'NE555 in configurazione astabile che con i valori di R1, R2 e C2 crea un segnale sul piedino 3 che oscilla ad una fequenza di circa 742Hz (Il valore l'ho scelto in base ai valori delle R e del C che avevo a casa, tempo fa chiesi sul forum se c'era un valore di frequenza ben preciso per queste applicazioni ma non ricevetti risposta) questo perchè come già detto in vari commenti di circuiti simili a questo, se il segnale che fa accendere i led non fosse di tipo alternato, le viti che ho usato come sonde immerse nell'acqua si ossiderebbere in poco tempo.
Tale segnale ad onda quadra viene mandato sull'anodo di tuttti e 5 i led che poi con le loro rispettiva resistenza chiudono il circuito tramite l'acqua con il meno della pila sul pad denominato COM;in base al livello di acqua si accenderanno uno o più led iniziando dal LED1 fino ad arrivare ad avere accesi tutti e 5 i LED con fusto pieno;più avanti vedremo la sonda che è immersa nell'acqua.
Nella parte inferiore dello schema c'è il solito 7805 che stabilizza i 9V della pila a 5v che poi alimenteranno l'LM35 e il voltmertro digitale;LM35 è un 'integrato in contenitore TO92 quello tipico dei transistor tipo il BC307 usato nel voltmetro con tre piedini + - e out, applicando una tensione tra + e - compresa tra 4 e 20 vdc(vedi data sheet) darà sul pin out una tensione proporzionale alla temperatura ES se sono 25°C si avranno 250mV ma passiamo al PCB:

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Per quanto riguarda il voltmetro ne ho usato uno che avevo costruito anni fa con la coppia CA3161  e CA3162 del quale fornisco il PCB e lo schema se qualcuno volesse costruirlo, ma vi consiglio di farvene uno con l'integrato ICL7107 proposto qui  

Voltmetro digitale

Il voltmetro digitale che ho usato è fatto come detto prima dalla coppia di integrati CA3162 e CA3161 il primo è un convertitore analogico digitale a 4 bit che converte la tensione (Max 999mV ) che viene aplicata tra i piedini 10 - 11 in un segnale digitale  prelevabile ai piedini1,2,15 e 16 che poi vengono mandati all'integrato CA3161 che è un decodificatore bcd che pilota in multiplexing, tramite i 3 transistor T4, T5 e T6 i 3 display a 7 segmenti, io ce l'avevo gia bello e pronto e vi fornisco tutto il necessario per farvelo ma come detto prima, consiglierei di costruire un voltmetro con l'integrato ICL7107 proposto ne sito indicato, in quanto ha un PCB monofaccia e quindi di più facile realizzazzione, del quale metterò a disposizione il file in formato pdf ed a giusta misura, e poi perchè al contrario del 3161 e 3162 che anche su ebay costano una media di 10/12 euro l'uno, il 7107  lo si trova anche a 5 euro e con solo i 3 display e una manciata di componenti di contorno fa tutto da solo;
Questo lo schema del voltmetro

 

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Lo schema l'ho preso da un'enciclopedia di elettronica a fascicoli che feci 20 anni fa, si chiamava scuola di elettronica, magari qualcun'altro dei grixiani la fece,ecco l'elenco dei componenti

U5 CA3162, U6 CA3161, DG1,DG2,DG3 display 7 segmenti anodo comune, T4,T5,T6  BC307,TR5 trimmer da 10 kohm, TR6 trimmer da 47 Kohm e C12 330nF;
Il pcb è uno stampato a doppia faccia e quindi non potendo fare fori metallizzati al tempo montai gli zoccoli con contatti a tulipano sugli integrati e sui display montai delle strip di contatti a tulipano saldando sopra e sotto i pin che lo richiedevano, ecco lo stampato nelle sue due facce, con la sigla 367 LC  per il lato componenti e 367 LS per il lato saldature, poi a fondo articolo metterò tutto il necessario per il download;
I più attenti si saranno accorti che tra l'immagine qui sopra e quella del download c'è una piccola differenza e precisamente 3 piazzole che ho aggiunto io per poter mettere una resistenza da 220 ohm per collegare il pin 5 del secondo display, relativo al punto decimale non previsto nel pcb originale; ho dovuto anche aggiustare le misure del pcb perchè così come proposto nell'enciclopedia erano leggermente più piccole.
Scusate la qualità ma ho dovuto scannerizzare la pagina dell'enciclopedia
Ecco alcune foto della realizzazione
 

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PCB lato saldature

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Lato componenti, come si può vedere sopra la scritta "sonde livello acqua" ci sono le 5 piazzole per le relative sonde più quella del comune nel mio caso il meno a sinistra, anche quì i più attenti vedranno che le resistenze usate per i diodi non sono da 470 ohm ma 820 il motivo è che di quest'ultime ne avevo un botto e non sapevo cosa farne quindi le ho usate a scapito della luminosità dei led che è di minore intensità ma va bene ugualmente!!

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Il voltmetro lato componenti

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Ed il lato saldature,non è il max ma lo feci 15 - 20 anni fa usando la fotocopiatrice della cartoleria, non c'era il pc allora, mi si può perdonare...nella foto sopra si può vedere il filo blu sul lato saldature che collega la resistenza da 220 ohm(che rimane sotto il terzo digit) con il meno

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Quì si possono vedere i 2 pcb collegati insieme, in particolare l'alimentazione del voltmetro  va collegata alle piazzole meno (filo azzurro) e +5V (filo rosso) e la piazzola OUT va collegata all'ingresso del voltmetro ( pin 11 del CA3162)
 

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Entrambi i PCB assemblati e tenuti insieme con dei distanzieri e dadi M3, ma vediamo la sonda;

Per la sua realizzazione ho usato un tubo in pvc da 16 mm di quelli usati per fare gli impianti elettrici a vista, l'ho tagliato, visto che la botte che contiene l'acqua è 85 cm, ad 1m poi vi ho praticato dei fori passanti da 5mm iniziando dall'estremità che tocca il fondo che sarà il comune e proseguendo in questo ordine:
Secondo foro a 10 cm relativo al led rosso (riserva) poi a 21 cm led giallo 1/4, terzo foro 42 cm primo led verde 1/2 serbatoio di seguito a 63 cm secondo led verde 3/4 ed in fine l'ultimo led verde che il pieno 4/4 di serbatoio a 84cm;
Una volta fatti questi fori passanti, solo da una parte gli ho allargati a 10 mm per poter infilare le viti ed i relativi occhielli con filo da far passare all'interno del tubo e far uscire dalla parte superiore, passati tutti i 6 fili ho preparato LM35 che ho saldato con un cavetto 3x0.25 isolando singolarmente i 3 piedini con delle guaine termorestringenti;assemblato il tutto ho ricoperto LM35 ed i i tre file saldati ai pin con del silicone in modo da rendere il tutto il più stagno possibile evitando che l'acqua possa dare problemi, poi dopo averlo fatto passare all'interno del tubo con gli altri fili e avendo lasciato il sensore vicino alla vite del comune(fondo serbatoio) per completare il tutto ho infilato il tubo in PVC dentro un PG16 Skintop con apposita ghiera per fissare il tutto sul coperchio del fusto!
ma vediamo delle immagini

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Particolare del foro pasante da 5mm allargato a 10mm solo da un lato del tubo

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Ma ecco due foto della sonda di temperatura

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Particolare dell'LM35 saldato al cavetto e poi ricoperto di silicone fino alla guaina del cavetto stesso

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Cavetto sonda arrotolato prima di essere infilato nel tubo in PVC
Una considerazione va fatta, ovviamente essendo LM35 ricoperto di silicone la sua sensibilità alle variazioni di temperatura sarà minore e quindi la temperatura letta sarà leggermente inferiore a quella reale ma a me non serve una letture di precisione, quindi mi va bene ugualmente guadagnando quello che ho perso in precisione con la caratteristica di essere staga all'acqua.
Preparato il tutto ho racchiuso il PCB in una scatola,ho praticato il foro rettangolare per i 3 display, i 5 fori per i led e gli ho preparato una serigrafia stampata su carta normale e plastificata con la stessa laminatrice che uso per fare i pcb col metodo STIRA E AMMIRA ed ecco il risultato!

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Serigrafia

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Scatola con serigrafia attaccata con colla 

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Particolare del fusto sul tetto con connettore mammut per colegare tramite cavo, sonda e PCB

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Strumento fissato al muro acceso e funzionante, da notare che ho messo un piccolo interruttore sul lato inferiore della scatola per accendere il tutto solo all'occorrenza...dimenticavo un'ultima cosa visto che la temperatura letta dal voltmetro oscillava o inserito appena fuori dal serbatoio d'acqua una R da 82 ohm e un condensatore da 1µF in serie tra loro e collegati tra out e il meno dell'LM35 in modo tale che la lettura risulti più stabile(vedi datasheet LM35 allegato alla pagina 7 fig. 4)
Un saluto a tutti e buone ferie a tutti, mina74

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