多功能手勺的制作

🏠 首页 《无线电》杂志 1996年 🔗 第4期 🔗 第40页 杨其明 🔗

本文介绍的厨房炒菜手勺,能够对所烹调菜肴的咸度、酸度及水温给出直观显示,使用方便。

工作原理

该用具是由安装在手勺前端能检测温度、咸度、酸度的传感器探头,检测电路,切换电路,以及显示电路等部分构成,电路见图1。

图1
图1 🔍原图 (2635×820)

一、温度检测:它采用高灵敏的LM35D作为温度传感器,将温度的变化量,转变成相应的电压值。它具有输出阻抗低、功耗小、输出电压与摄氏温度线性比例好、精度高等优点,适用于0~100℃范围内的检测。无需校正辅助电路,直接由LM35D输出端经IC4内切换开关与显示驱动电路IC6第5脚连接,驱动发光二极管来显示所检测温度的高低。

二、咸度检测:它采用NE555时基电路所组成的自激多谐振荡电路,通过改变探头间阻值,即A、B两点间含盐量大小,来改变振荡频率,并经频率—电压转换电路IC2转变成相应的电压输出信号,通过功能切换开关送往显示电路。

三、酸度检测:利用A、B同一探头,调整RP3的阻值,可调整咸度与酸度误差。

这些功能的切换,是由数字电路IC3、IC4所组成的四选一电子切换电路来完成的。考虑到厨房环境,该转换开关用SB3薄膜开关执行。4只发光二极管VD1~VD4作为功能循环显示,即第一次按SB3,第一只红色发光二极管VD1点燃,表示温度检测信号通过切换开关至显示电路,执行温度检测;按第二次,VD2点燃(第一只熄灭),执行咸度检测;按第三次,VD3点燃,执行酸度检测;当按第四次时,第四只绿色发光二极管VD4点燃,恢复初始状态。VD4兼作电源开关指示。这样周而复始对各物理量进行切换检测,并由IC6驱动发光二极管来进行显示。根据十只发光管中被点燃管所处位置来显示各种物理量的大小。该装置电源开关由薄膜开关SB1、SB2通过可控硅来完成,即按一下SB2可控硅导通,电源接通,VD4绿色发光二极管点燃。当按触SB1时可控硅截止,电源关闭,VD4熄灭。

制作调试

温度传感器部分制作:LM35D封装形式有两种,一种为金属封TO-46,另一种为塑封TO-92,见图2。本装置采用塑封的,将引脚焊好引线,并将其平面用环氧树脂粘贴在勺杆前端,见图3。将引线做好标记,通过勺杆穿入手柄内,与电路板连接。

图2
图2 🔍原图 (911×450)
图3
图3 🔍原图 (991×258)

咸度、酸度探头的制作:探头A、B由两根带绝缘皮的不锈钢丝组成。钢丝一端分别接IC1的7、6脚,另一端穿过勺杆,并通过已打孔的勺头,用环氧树脂连同导线(不锈钢丝)粘贴于已冲凹的勺头内侧欲安装位置。钢丝裸露部分要与周围绝缘,A、B探头间距5毫米。频率—电压转换IC2(LM2917)是一种高增益运算放大集成电路。图1中,C5容量的大小,决定输入频率的高低,该电容越小,则输入频率越高。R2的阻值不宜太小,为了获得较好的线性,建议在1MΩ以下选择,这里R2取91kΩ,与可调电阻RP1串接。

温度、咸度、酸度的功能切换是由IC3(CD4017、IC4(CD4066)来完成的。IC3是一个CMOS四位双向开关,当启动信号为低电平时,输入端与输出端隔离,即呈关闭状态,当启动信号为高电平时,被控信号由输入端传送到输出端。它是一个从四路信号中选择一个并引向输出端的四输入选择器。IC4则是一个具有十分之一译码输出功能的CMOS型计数器/除法器集成电路,它能使计数输出端之一有顺序地进入高电平,而其余则保持低电平。R5为VD1~VD4的限流电阻,R4是它的下拉电阻。为了减小体积,改善线性,提高精度,本装置采用12V打火机电池供电。

终端显示电路IC6(LM3914)是一块双列18脚点/线显示驱动器。为了节省电源,显示采用点式显示,它由单运放IC5(LM741)和R8~R13及VT1所构成的方波振荡器执行开关,使输入电压随振荡开关状态进行点显示。发光管的亮度可通过R15及RP7来调整。统调时先调整RP3、RP4的数值,使咸度、酸度适中,被驱动的十只绿色发光管中第五只点燃作为参考点。然后调整RP5实现温度显示与实际温度相符(可采用其它温度计校验),配合调整RP6使十只发光二极管中第十只点燃为100℃。为了提高精度还可增加一片IC6,驱动20只发光管即20位显示。在选择显示端发光二极管时,应注意它们的正反向阻值应接近一致,亮度要均匀,否则将影响准确性。电路中电阻、电容均采用小型的,在焊接时,烙铁应有良好接地线,焊接要快,以防止CMOS集成电路损坏。可控硅VS采用单向1A400V的即可,其它元件按图1所示选配。

由于该装置部分选用了CMOS电路和点显示方式,故省电,一节12V电池能使用2个月之久,甚至更长。为了防止潮湿和水的溅入,可用透明胶带将功能开关和电源开关封住,可操作即可,并将发光管边缘用胶封严,使用时严禁水及水蒸气侵蚀,不用时将电池取出。为了防止人为造成误差,使用时需保持手勺的清洁,防止油污在勺内残留影响其测量精度。如果有条件的可将所粘贴的环氧树脂表面A、B探头及周围进行磨削抛光,它的光洁度的高低对排除液体的残留和提高准确性十分重要。(杨其明)