Термометр схема. Электронные термометры: схемы, принципы работы и особенности изготовления

Как работают электронные термометры. Какие схемы используются для создания цифровых термометров. Как сделать электронный термометр своими руками. Какие датчики температуры применяются в современных термометрах. Насколько точны электронные термометры.

Принцип работы электронных термометров

Электронные термометры работают на основе изменения электрических свойств материалов при изменении температуры. Основные принципы работы:

• Изменение сопротивления полупроводников при нагреве/охлаждении
• Изменение вольт-амперной характеристики полупроводниковых переходов
• Генерация термоЭДС в термопарах
• Изменение емкости конденсаторов при изменении температуры

Наиболее распространены термометры на основе полупроводниковых датчиков. Они преобразуют изменение температуры в изменение электрического сигнала, который затем обрабатывается электронной схемой и отображается на дисплее.

Основные элементы электронного термометра

Типичный электронный термометр состоит из следующих основных элементов:

1. Датчик температуры — преобразует температуру в электрический сигнал
2. Усилитель сигнала — усиливает слабый сигнал с датчика
3. Аналого-цифровой преобразователь — переводит аналоговый сигнал в цифровой код
4. Микроконтроллер — обрабатывает сигнал и управляет устройством
5. Дисплей — отображает измеренную температуру
6. Источник питания — обеспечивает электропитание схемы

Такая структура позволяет создать компактное и точное устройство для измерения температуры.

Популярные датчики температуры для электронных термометров

В современных электронных термометрах используются различные типы датчиков температуры:

• Термисторы — меняют сопротивление при изменении температуры
• Термопары — генерируют термоЭДС при нагреве спая разнородных металлов
• Полупроводниковые датчики (LM35, DS18B20 и др.) — выдают сигнал, пропорциональный температуре
• Платиновые терморезисторы — обладают высокой линейностью и стабильностью

Выбор датчика зависит от требуемой точности, диапазона измерений и условий эксплуатации термометра.

Схемы простых электронных термометров

Рассмотрим несколько простых схем электронных термометров, которые можно собрать самостоятельно:

Термометр на LM35

Простейший термометр можно сделать на основе датчика LM35. Его выходное напряжение прямо пропорционально температуре (10 мВ/°C). Схема включает:

• Датчик LM35
• Источник питания 5В
• Вольтметр для измерения выходного напряжения

Температура в °C равна измеренному напряжению в милливольтах, деленному на 10.

Термометр на диоде 1N4148

Схема использует зависимость прямого падения напряжения на диоде от температуры:

• Диод 1N4148 в качестве датчика
• Операционный усилитель LM308 для усиления сигнала
• Источник постоянного тока на транзисторах
• Вольтметр для измерения выходного напряжения

Падение напряжения на диоде уменьшается на 2 мВ при повышении температуры на 1°C.

Цифровые термометры на микроконтроллерах

Современные цифровые термометры часто строятся на основе микроконтроллеров. Это позволяет расширить функциональность устройства:

• Точное измерение температуры с помощью АЦП микроконтроллера
• Отображение результатов на LCD или светодиодном дисплее
• Сохранение истории измерений
• Настройка пороговых значений и сигнализация
• Передача данных на компьютер или смартфон

Популярные микроконтроллеры для термометров — ATmega, PIC, STM32. Они позволяют создать компактные и функциональные устройства.

Особенности изготовления электронных термометров

При самостоятельном изготовлении электронного термометра следует учитывать несколько важных моментов:

1. Выбор чувствительного и стабильного датчика температуры
2. Тщательная калибровка устройства для обеспечения точности
3. Экранирование чувствительных цепей от помех
4. Использование качественных компонентов для стабильности показаний
5. Обеспечение хорошего теплового контакта датчика с измеряемым объектом

Соблюдение этих правил позволит создать надежный и точный электронный термометр.

Преимущества и недостатки электронных термометров

Электронные термометры имеют ряд преимуществ по сравнению с традиционными жидкостными:

• Высокая точность измерений (до 0,1°C и выше)
• Быстрое измерение температуры
• Возможность автоматической записи показаний
• Широкий диапазон измеряемых температур
• Компактные размеры устройства

Однако у них есть и некоторые недостатки:

• Необходимость источника питания
• Возможность сбоев электроники
• Более высокая стоимость по сравнению с простыми термометрами

Несмотря на это, электронные термометры широко применяются благодаря своим преимуществам.

Применение электронных термометров

Электронные термометры нашли применение во многих областях:

• Медицина — измерение температуры тела
• Метеорология — измерение температуры воздуха
• Промышленность — контроль технологических процессов
• Бытовая техника — холодильники, кондиционеры
• Автомобильная электроника — датчики температуры двигателя

Их использование позволяет автоматизировать процессы измерения и контроля температуры в различных системах.

Схемы термометров, измерение температуры

Самодельный светодиодный термометр 17-26°С (LM3914, LM350Z)

Термометр со шкальной индикацией, предназначен для работы в жилом помещении, чтобы измерять температуру от +17°С до +26°С. Шкалой термометра служит вертикально расположенная линейка из десяти индикаторных светодиодов. Шаг индикации в один градус шкалы Цельсия. Датчиком температуры …

1 407 0

Светодиодный индикатор выхода температуры за пределы (LM324)

Иногда бывает очень важно вовремя узнать о том, что температура вышла за некоторые заданные пределы. Здесь описывается схема светодиодного индикатора, который следит за температурой. Если температура в норме его светодиод не горит, если ниже заданных пределов нормы, светодиод горит зеленым цветом …

0 520 0

Схема термометра-приставки к мультиметру

Схема электронного термометра на 0-100 градусов по Цельсию с линейной шкалой, в качестве индикатора — мультиметр М-832, включенный на предел 200мВ. Погрешность измерения не хуже — 0,05 С° в интервале температур 0±100 С°. Было принято решение в качестве термодатчика использовать …

1 2567 1

Схема простого светодиодного термометра и термостата (LM3914)

Принципиальная схема простого самодельного индикатора температуры и термостата на светодиодах и LM3914. Термометр служит для индикации выхода величины температуры за некоторые пределы. Принципиальная схема Датчиком температуры является термистор R1 …

1 7026 0

Индикатор температуры на четыре фиксированных уровня (LM339, LM325AH)

В некоторых случаях требуется определить, что температура какого-либо объекта находится в некоторых заданных пределах, либо не ниже или не выше определенного предела. Здесь предлагается схема очень точного четырехпорогового индикатора температуры со светодиодной индикацией. Причем, пороги включения …

0 3623 0

Термометр для измерения температуры в диапазоне от -55 до +125 с точностью 1 градус

Симметричные пары транзисторов и однокорпусная пара операционных усилителей, используемых в схеме, позволяют получить прецизионную измерительную систему для измерения температуры, которую можно достаточно просто откалибровать. Система имеет долговременную стабильность и может работать с…

0 3130 0

Термометр для измерения температуры в диапазоне 0-100 С с точностью 0,15 С

Недорогой температурный датчик YS144018  в петле обратной связи операционного усилителя типа 741J позволяет достичь точности измерения, которая обычно достигается при использовании платиновых датчиков. Операционный усилитель использует сигнал опорного напряжения 2,5 В, поступающий с выхода…

0 2825 0

Термометр с приведением температуры экрана щупа к измеряемой Схема используется тогда, когда температурный датчик только частично касается измеряемой поверхности. Мощный транзистор LM195H является главным усилителем мощности и одновременно служит нагревателем мощностью 23 Вт, который используется для приведения медного экрана щупа к той же самой температуре,…

0 1943 0

Термометр с источником опорного напряжения Компаратор высокой точности СМР-02 компании Monolithics, используя при этом ключевой транзистор Q1, включает нагревательный элемент схемы, если температура опускается ниже заданного значения, которое определяется отношением сопротивлений резисторов R1 и R2. Эти резисторы питаются от источника…

0 1997 0

Цифровой термометр со светодиодным индикатором В схеме цифрового термометра со светодиодным индикатором и возможностью измерения температуры по шкале Цельсия или Фаренгейта в качестве датчика применяется преобразователь температуры LX5700 компании National. Сигнал с преобразователя температуры поступает на вход преобразователя кода, который…

0 3008 0

1 2  3  4 

принцип работы цифрового устройства, простые схемы

Перейти к содержанию

Search for:

На чтение 9 мин. Просмотров 19.5k. Опубликовано 21.02.2019

Содержание

1. Суть устройства
2. Принцип работы
3. Особенности изготовления
4. Простой термометр
5. Цифровая схема
6. Использование микроконтроллера
7. Точный термометр

На замену не совсем удобным аналоговым измерителям температуры, в основе работы которых лежит свойство жидкости расширяться и сжиматься, промышленность предложила дискретные устройства. Эти совсем несложные приборы обладают рядом неоспоримых преимуществ. Купить измеритель можно практически в любом магазине бытовой или климатической техники, но гораздо интереснее изготовить электронный термометр с выносным датчиком своими руками.

Суть устройства

Термометр, разговорный аналог — градусник, предназначен для измерения температуры окружающей среды. Первое устройство было изобретено в 1714 году немецким физиком Д. Г. Фаренгейтом. В основе своей конструкции он использовал прозрачную запаянную колбу, внутри которой находился спирт. После в качестве жидкости учёный применил ртуть. Но шкала аналогового измерителя, существующая и по сей день, была разработана лишь только через 30 лет шведским астрономом и метеорологом Андерс Цельсием. За начальные точки он предложил взять температуру тающего льда и кипения воды.

Интересным фактом является то, что изначально числом 100 была отмечена температура таяния льда, а за ноль взята точка кипения. Впоследствии шкалу «перевернули». По некоторым мнениям это сделал сам Цельсий, по другим — его соотечественники ботаник Линней и астроном Штремер.

Вскоре изготовление ртутных измерителей было широко налажено производством в промышленных масштабах. Со временем ртуть из-за своей ядовитости была заменена на спирт, а затем и вовсе был предложен новый тип устройства — цифровой. Сегодня, пожалуй, градусник стал неотъемлемым атрибутом любого жилища. По совету Всемирной организации здравоохранения была принята Минаматская конвенция, направленная на постепенный вывод из обихода ртутных градусников. Согласно ей в 2022 году использование ртути в измерителях будет полностью прекращено.

Поэтому из-за своих отличных характеристик термометр с цифровой схемой практически не имеет конкурентов. Предлагаемые в продаже спиртовые приборы проигрывают ему по точности и удобству восприятия данных.

Электронные модели могут располагаться в любом месте, ведь в контролируемом помещении необходимо расположить только небольшой датчик, подключённый к устройству. Этот тип используется во многих технологических процессах промышленности, например, строительных, аграрных, энергетических. С их помощью контролируется:

• температура воздуха в производственных и жилых зданиях;
• проверка нагрева сыпучих продуктов;
• состояние вязких материалов.

Принцип работы

Перед тем как непосредственно приступить к изготовлению электронного термометра, следует разобраться в принципе его действия и определиться, из каких узлов будет состоять конструкция. Промышленно выпускаемые электронные градусники различаются по своим размерам и назначению. Но все они построены на однотипном принципе действия.

Проводимость материала изменяется в зависимости от температуры окружающей среды. Основываясь на этом и проектируется схема электронного градусника. Так, чаще всего в конструкции применяется термопара. Это электронный прибор, стоящий из двух сваренных между собой металлов. На поверхности каждого из них имеется контактная площадка, подключённая к измерительной схеме. При нагревании или охлаждении контактов возникает термоэлектродвижущая сила, появление и изменение которой регистрируется платой электроники.

В устройствах нового поколения вместо термочувствительного элемента используется кремниевый диод. Полупроводниковый радиоэлемент, у которого наблюдается зависимость вольт-амперной характеристики от температурного воздействия. Иными словами, при прямом включении (направление тока от анода к катоду) значение падения напряжения на переходе изменяется в зависимости от нагрева полупроводника.

Обработанные данные выводятся на дисплей, с которого уже визуально снимаются пользователем. Цифровые градусники позволяют измерять изменения температуры в диапазоне от -50 ° С до 100 ° С.

Всего же в конструкции простого термометра можно выделить пять блоков:

1. Датчик — устройство, изменяющее свои параметры в зависимости от величины воздействующей на него температуры.
2. Измерительные провода — используются для выноса датчика и его расположения в различных местах, требующих контроля над температурой. Чаще всего это небольшого сечения в диаметре проводники, даже необязательно экранированные.
3. Плата электроники — содержит блок анализатора, фиксирующий изменения приходящего от датчика сигнала, а затем передающий его на экран.
4. Дисплей — монохромный или цветной экран, предназначенный для отображения данных об измеренной температуре.
5. Блок питания — собирается на типовых для радиоэлектроники интегральных микросхемах. Используется для стабилизации и преобразования питания, подающегося на все узлы платы.

Особенности изготовления

Человеку, увлекающемуся радиолюбительством, сделать электронный термометр своими руками по схеме не доставит трудностей, но в то же время обычному потребителю понадобится иметь хотя бы навыки паяния. Сегодня существует довольно много различных схем, отличающихся как сложностью повторения, так и дефицитностью радиодеталей.

При выборе схемы учитывают характеристики, которые она сможет обеспечить будущему измерительному устройству. В первую очередь — это диапазон измеряемых температур, а во вторую – погрешность. Конструктивно можно собрать проводную и беспроводную модель. При сборке второго типа используется радиомодуль, значительно удорожающий изделие.

Из-за использования чувствительных специализированных микросхем собирать навесным монтажом схему вряд ли получится. Поэтому предварительно изготавливается печатная плата. Делать её лучше из одностороннего фольгированного стеклотекстолита методом «лазерно-утюжной технологии».

Суть метода заключается в том, что с помощью, например, Sprint Layout, рисуется печатная схема устройства и распечатывается в зеркальном отображении в масштабе 1:1 на лазерном принтере. Затем, приложив отпечатанный рисунок изображением вниз к фольгированному слою, проглаживают чертёж разогретым утюгом. Из-за особенностей тонера изображение линий перенесётся на стеклотекстолит. Далее плата погружается в ванную с реактивом, например, FeCl3.

В качестве индикатора можно использовать светодиодную матрицу, но лучше приобрести любой монохромный экран. Простой экран можно взять буквально за «копейки», например, подойдёт от старых системных блоков, выполненных в форм-факторе АТ. Если планируется конструкция с выносным датчиком, то неплохим вариантом будет использование шлейфа с диаметром проводника от 0,3 мм2, но в принципе подойдёт любой провод. При этом чем вынос датчика больше, тем большего сечения нужен и провод.

В схемотехнике некоторых термометров используются микроконтроллеры. Их применение позволяет упростить электрическую схему и повысить функциональность, но при этом требует навыков программирования и умения загружать прошивку. Для этого понадобится программатор, который можно также спаять самостоятельно, например, для LPT из пяти проводов.

Простой термометр

Конструкция простого термометра состоит всего из трёх деталей и тестера. В качестве датчика температуры в схеме используется LM35. Это интегральный прибор с калиброванным выходом по напряжению. Амплитуда на выходе датчика пропорциональна температуре. Точность измерений составляет 0,75° C. Запитывать интегральную микросхему можно как от однополярного источника, так и двухполярного. Предел измерений от -55 ° до 150° C.

В качестве мультиметра можно использовать стрелочный или цифровой прибор. К датчику согласно схеме подключают источник питания. Например, КРОНу или три соединённых последовательно пальчиковых батарейки. Измеритель же подключают к клеммам V и COM и переводят в режим измерения температуры. Потребление датчика при работе не превышает 10 мкА.

Диапазон измерения мультиметра устанавливается на два вольта. Отображённый на экране результат и будет соответствовать измеряемой температуре. Последняя цифра в числе обозначает десятые доли градуса.

При желании устройство можно сделать двухканальным. Для этого дополнительно необходимо будет изготовить механический или электронный переключатель.

Цифровая схема

Одна из самых простых схем состоит всего из нескольких элементов. В основе конструкции лежит использование датчика, выдающего значение температуры в цифровом коде. Стоимость термодатчика LM 335 не превышает 50 центов, при этом после калибровки его точность измерения составляет от 0,3 ° до 1,5° C. Датчик может измерять температуру от — 40 ° до 100° C. Выпускается он в двух корпусах — TO-92 и SOIC. В качестве аналога можно использовать отечественную микросхему К1019ЕМ1.

При монтаже длина соединительных проводов может достигать пяти метров. Калибровка схемы осуществляется изменением напряжения, подаваемым на вывод один. Необходимое значение рассчитывается по формуле:

Uвых = Vвых1 * T / To, где:

• Uвых – напряжение на выходе микросхемы;
• Uвых1 – напряжение на выходе при эталонной температуре;
• T и To – измеряемая и эталонная температура.

Напряжение, формирующее выходной сигнал, зависит от температуры, поэтому питание, подающееся на датчик, должно осуществляться от источника тока. Собирается он на двух транзисторах КТ209 и не требует дополнительных настроек. Максимальный ток питания не превышает 5 мА. Увеличение выходного напряжения на 10 мВ соответствует приросту температуры на один градус.

Использование микроконтроллера

Применение в схеме самодельного термометра микроконтроллера подразумевает использование программы, управляющей его работой. В качестве микросхемы применяется ATmega8, а датчика температуры — DS18B20.

В схеме используется небольшое число радиодеталей. Она несложная и не нуждается после сборки в какой-либо наладке. Напряжение питания микроконтроллера составляет пять вольт. Для его стабилизации используется микросхема L7805. Транзисторы можно использовать любые с NPN структурой. В качестве индикатора подойдёт трёхразрядный сегментный дисплей с общим катодом.

Температура устройством может изменяться в интервале от -55 ° до 125º С с шагом в 0,1º С. Погрешность измерения не превышает 0,5º С. Обмен данными между датчиком и микроконтроллером происходит по шине 1-Wire. При большом расстоянии выноса измерительной микросхемы DS18B20 от ATmega8 необходимо подобрать подтягивающее сопротивление. Распаять его лучше непосредственно на вывод датчика.

При программировании все установки микроконтроллера оставляются заводскими, и фьюзы не изменяются. Затем к собранному термометру можно добавить ещё один датчик, а также часы. Но для этого необходимо будет обладать знаниями в программировании, чтобы дописать программный код.

Точный термометр

Применение в качестве датчиков полупроводниковых диодов и транзисторов характеризуется сложностью калибровки показаний, что в итоге приводит к погрешности результата измерений. Поэтому для получения точного результата в качестве измерителя применяется бифилярно намотанная катушка из тонкого проводника, размещённая в цилиндре, имеющем размеры порядка 4х20 мм.

Основой конструкции является микросхема ICL707 и светящийся индикатор. Питание можно подавать от любого источника с выходной амплитудой 12 В. На DA3 собран нормирующий преобразователь, изменяющий своё выходное напряжение в зависимости от сигнала, поступаемого с датчика.

Настройка заключается в выставлении на 36 ноге микросхемы напряжения, равного одному вольту. Делается это с помощью резисторов R3 и R4. Вместо датчика подключают резистор на 100 Ом. Изменением сопротивления R14 устанавливают нули на цифровом индикаторе. После чего устройство готово к измерениям.

Adblock
detector

4 Схемы универсальных электронных термометров

Здесь мы познакомимся с четырьмя лучшими схемами электронных термометров, которые можно универсально использовать для измерения температуры тела или температуры воздуха в помещении в диапазоне от нуля до 50 градусов Цельсия.

В предыдущем посте мы узнали о некоторых особенностях выдающегося чипа датчика температуры LM35, который выдает выходные сигналы с переменным напряжением, которое прямо эквивалентно изменению температуры окружающей среды в градусах Цельсия.

Эта особенность, в частности, делает конструкцию предложенной схемы термометра комнатной температуры очень простой.

Содержание

1) Электронный термометр с использованием одной микросхемы LM35

Требуется всего лишь подключить одну микросхему к подходящему измерителю с подвижной катушкой, и вы начнете получать показания практически сразу.

Микросхема LM35 покажет вам увеличение выходного напряжения на 10 мВ в ответ на повышение температуры окружающей среды на каждый градус.

Принципиальная схема, показанная ниже, объясняет все это, нет необходимости в каких-либо сложных схемах, просто подключите измеритель с подвижной катушкой 0–1 В FSD к соответствующим контактам ИС, установите соответствующий потенциометр, и вы готовы к вашей комнатной температуре. цепь датчика.

Настройка устройства

После того, как вы собрали схему и выполнили показанные соединения, вы можете приступить к настройке термометра, как описано ниже:

1. Установите предустановку в середине диапазона.
2. Включите питание цепи.
3. Возьмите чашу с тающим льдом и погрузите микросхему внутрь льда.
4. Теперь аккуратно начните настройку предустановки, чтобы счетчик показывал ноль вольт.
5. Процедура настройки электронного термометра завершена.

Как только вы извлечете датчик из льда, через несколько секунд он начнет отображать текущую комнатную температуру на счетчике непосредственно в градусах Цельсия.

2) Цепь монитора температуры в помещении

Вторая конструкция электронного термометра ниже представляет собой еще одну очень простую, но очень точную схему датчика температуры воздуха, представленную здесь.

Использование универсальной и точной ИС LM 308 позволяет схеме превосходно реагировать на малейшие изменения температуры окружающей среды.

Использование садового диода 1N4148 в качестве датчика температуры

Диод 1N4148 (D1) используется здесь в качестве активного датчика температуры окружающей среды. Уникальный недостаток полупроводникового диода, такого как 1N4148, который показывает изменение характеристики прямого напряжения под влиянием изменения температуры окружающей среды, был эффективно использован здесь, и это устройство используется в качестве эффективного и дешевого датчика температуры.

Схема электронного датчика температуры воздуха, представленная здесь, очень точна в своей функции, категорически благодаря минимальному уровню гистерезиса.

Полное описание схемы и подсказки по сборке включены здесь.

Работа схемы

Представленная схема электронного датчика температуры воздуха отличается исключительной точностью и может очень эффективно использоваться для контроля изменений температуры атмосферы. Кратко изучим его схемотехнику:

Здесь, как обычно, в качестве датчика используется очень универсальный «садовый диод» 1N4148 из-за его типичного недостатка (или, скорее, преимущества для данного случая) изменения его характеристики проводимости под воздействием переменная температура окружающей среды.

Диод 1N4148 может создавать линейное и экспоненциальное падение напряжения на себе в ответ на соответствующее повышение температуры окружающей среды.

Это падение напряжения составляет около 2 мВ на каждый градус повышения температуры.

Эта особая особенность 1N4148 широко используется во многих схемах датчиков температуры низкого диапазона.

Ссылаясь на приведенную ниже принципиальную схему предлагаемого монитора комнатной температуры с индикатором, мы видим, что IC1 подключен как инвертирующий усилитель и образует сердцевину схемы.

Его неинвертирующий контакт № 3 удерживается на определенном фиксированном опорном напряжении с помощью Z1, R4, P1 и R6.

Транзисторы T1 и T2 используются в качестве источника постоянного тока и помогают поддерживать более высокую точность схемы.

Инвертирующий вход ИС подключен к датчику и отслеживает даже малейшее изменение разброса напряжения на диоде датчика D1. Эти колебания напряжения, как было объяснено, прямо пропорциональны изменениям температуры окружающей среды.

Измеренное изменение температуры мгновенно усиливается микросхемой до соответствующего уровня напряжения и поступает на ее выходной контакт №6.

Соответствующие показания напрямую переводятся в градусы Цельсия с помощью измерителя с подвижной катушкой 0–1 В FSD.

Список деталей

• R1, R4 = 12K,
• R2 = 100e,
• R3 = 1m,
• R5 = 91K,
• R6 = 510K,
• P1 = 10KSET
• R6 = 510K,
• P1 = 10K = 100023. 100K ПРЕДУСТАНОВКА,
• C1 = 33PF,
• C2, C3 = 0,0033UF,
• T1, T2 = BC 557,
• Z1 = 4,7 В, 400 МВт,
• D1 = 1N4148,
• IC1 = LM308,
,,
• , 9008, 9008, 9008, 9008, 9008, 9008, 9008, 9008, 9008, 9008, 9008, 9008, 9008, 9008, 9008, 9008, 9008, 9008, 9008, 9008, 9008,
• ,
• 9008,
• ,
• ,
• ,
• ,
• . согласно размеру.
• B1 и B2 = батарея 9В PP3.
• M1 = 0–1 В, вольтметр FSD с подвижной катушкой

Настройка схемы

Эта процедура немного критична и требует особого внимания. Для выполнения процедуры вам понадобятся два точно известных источника температуры (горячий и холодный) и точный стеклянный ртутный термометр.

Калибровка может быть завершена по следующим точкам:

Первоначально оставьте предустановки на среднем уровне. Подсоедините вольтметр (1 В FSD) к выходу схемы.

Для источника холодной температуры здесь используется вода примерно комнатной температуры.

Опустите датчик и стеклянный термометр в воду и запишите температуру на стеклянном термометре и эквивалентное напряжение на вольтметре.

Возьмите миску с маслом, нагрейте его примерно до 100 градусов по Цельсию и подождите, пока его температура не стабилизируется до 80 градусов по Цельсию.

Как и выше, погрузите два датчика и сравните их с приведенным выше результатом. Показания напряжения должны быть равны изменению температуры стеклянного термометра, умноженному на 10 милливольт. Не понял? Что ж, давайте прочитаем следующий пример.

Допустим, температура воды в холодном источнике 25 градусов Цельсия (комнатная температура), в горячем источнике, как известно, 80 градусов Цельсия. Таким образом, разница или изменение температуры между ними равняется 55 градусам Цельсия. Поэтому разница в показаниях напряжения должна быть 55 умножить на 10 = 550 милливольт или 0,55 вольта.

Если вы не полностью удовлетворяете критерию, отрегулируйте P2 и продолжайте повторять шаги, пока, наконец, не достигнете его.
После установки вышеуказанной скорости изменения (10 мВ на 1 градус Цельсия) просто отрегулируйте P1 так, чтобы прибор показывал 0,25 В при 25 градусах (датчик находится в воде комнатной температуры).

На этом настройка схемы завершена.
Эта схема датчика температуры воздуха также может быть эффективно использована в качестве комнатного электронного термометра.

3) Цепь комнатного термометра на микросхеме LM324

3-я конструкция, вероятно, лучшая с точки зрения стоимости, простоты конструкции и точности.

Одна микросхема LM324, обычная микросхема 78L05 5 В и несколько пассивных компонентов — вот все, что нужно для создания этой простейшей схемы индикатора температуры в помещении.

Только 3 операционных усилителя используются из 4 операционных усилителей LM324.

Операционный усилитель A1 подключается для создания виртуального заземления схемы для ее эффективной работы. A2 сконфигурирован как неинвертирующий усилитель, в котором резистор обратной связи заменен диодом 1N4148.

Этот диод также действует как датчик температуры и падает примерно на 2 мВ при повышении температуры окружающей среды на каждый градус.

Это падение на 2 мВ определяется схемой A2 и преобразуется в соответствующий изменяющийся потенциал на выводе №1.

Этот потенциал дополнительно усиливается и буферизуется инвертирующим усилителем A3 для питания подключенного вольтметра от 0 до 1 В.

Вольтметр преобразует выходной сигнал, зависящий от температуры, в калиброванную температурную шкалу для быстрого получения данных о комнатной температуре посредством соответствующих отклонений.

Вся схема питается от одного 9 В PP3.

Итак, ребята, это были 3 крутые, простые в сборке схемы индикатора комнатной температуры, которые любой любитель может построить для мониторинга изменений температуры окружающей среды в помещении быстро и дешево, используя стандартные электронные компоненты и не используя сложные устройства Arduino.

4) Электронный термометр с использованием ИС 723

Как и в приведенной выше конструкции, кремниевый диод используется в качестве датчика температуры. Потенциал перехода кремниевого диода уменьшается примерно на 1 милливольт на каждый градус Цельсия, что позволяет определить температуру диода путем расчета напряжения на нем. При настройке в качестве датчика температуры диод предлагает преимущества высокой линейности при малой постоянной времени.

Кроме того, он может быть реализован в широком диапазоне температур от -50 до 200 C. Поскольку напряжение диода необходимо оценивать достаточно точно, необходим надежный эталонный источник питания.

Достойный вариант — стабилизатор напряжения IC 723. Несмотря на то, что абсолютное значение напряжения стабилитрона в этой ИС может отличаться от ИС к другой, температурный коэффициент чрезвычайно мал (обычно 0,003% на градус Цельсия).

Кроме того, известно, что 723 стабилизирует питание 12 В по всей цепи. Обратите внимание, что номера контактов на принципиальной схеме подходят только для двухрядного (DIL) варианта IC 723.

Другая микросхема, 3900, включает четыре усилителя, из которых используется только пара. Эти операционные усилители предназначены для работы немного по-другому; они сконфигурированы как блоки, управляемые током, а не как блоки, управляемые напряжением. Входом лучше всего считать базу транзистора в конфигурации с общим эмиттером.

В результате входное напряжение часто составляет около 0,6 вольт. R1 соединен с опорным напряжением, и, следовательно, через этот резистор протекает постоянный ток. Благодаря большому коэффициенту усиления без обратной связи операционный усилитель может адаптировать свой собственный выход, чтобы точно такой же ток поступал на его инвертирующий вход, и, таким образом, ток через термочувствительный диод (D1) оставался постоянным.

Эта настройка важна, поскольку диод, по сути, является источником напряжения, имеющим определенное внутреннее сопротивление, и любое отклонение тока, протекающего через него, может в результате вызвать изменение напряжения, которое может закончиться ошибочно переводится как изменение температуры. Следовательно, выходное напряжение на контакте 4 такое же, как напряжение на инвертирующем входе, а также напряжение вокруг диода (последнее изменяется в зависимости от температуры).

C3 подавляет колебания. Вывод 1 микросхемы 2B подключен к фиксированному опорному потенциалу, и, следовательно, постоянный ток поступает на неинвертирующий вход. Инвертирующий вход IC 2B соединен с помощью резистора R2 с выходом IC 2A (вывод 4), чтобы он управлялся током, зависящим от температуры. IC 2B усиливает разницу между своими входными токами до значения, при котором отклонение напряжения на ее выходе (вывод 5) может быть быстро считано с помощью 5-10-вольтового полного диапазона. вольтметр.

В случае использования панельного измерителя может потребоваться настройка закона Ома для определения последовательного сопротивления. Если 100-мкА f.s.d. метр с внутренним сопротивлением 1200 Ом, общее сопротивление для полного отклонения 10 В должно быть в соответствии с расчетом: 98к8. Ближайшее общее значение (100 тыс. ) будет работать хорошо. Калибровка может быть выполнена, как описано ниже: точка нуля первоначально фиксируется P1 с помощью датчика температуры, погруженного в чашу с тающим льдом. Полный прогиб после этого можно зафиксировать с помощью P2; для этого диод можно погрузить в горячую воду, температура которой идентифицируется (скажем, кипящая вода, проверенная любым стандартным термометром, имеет температуру 50°).

Использование CA3130 IC

Этот термометр имеет линейную шкалу и обеспечивает диапазон температур от 0 до 50 градусов Цельсия, что позволяет считывать показания непосредственно с измерителя 50 мкА. Вставив измеритель на 100 мкА, можно установить диапазон температур от 0 до 100 градусов Цельсия. Датчики температуры в устройстве представляют собой кремниевые диоды D1 и D2, которые обычно помещаются внутрь своего рода зонда, который при необходимости можно развернуть на расстоянии нескольких метров от другой электроники. C1 устраняет шум, обнаруженный через соединительный кабель.

Резистор R1 обеспечивает небольшое прямое смещение на D1 и D2, так что не происходит значительного самонагрева диодов. Напряжение, генерируемое между диодами, теоретически равно 1 В2, но оно изменяется примерно на 2 мВ на каждый градус Цельсия для каждого диода или примерно на 4 мВ для обоих диодов. Это напряжение подается на вход инвертирующего усилителя операционного усилителя IC1. RV1 настроен на максимальное напряжение на неинвертирующем входе IC1, которое обеспечивает нулевое выходное напряжение, когда датчик находится при температуре 0 градусов C (что можно получить, погрузив датчик в лед).

Это обеспечивает необходимую компенсацию напряжения покоя на диодах и приводит к отображению 0 В на 1 В цепи вольтметра FSD, подключенной к выходу усилителя. Когда диоды нагреваются до 50 градусов Цельсия, напряжение на них падает примерно на 200 мВ, которое усиливается усилителем в 5 раз, чтобы обеспечить на выходе около 1 В, что приводит к почти полному отклонению измерителя. На практике RV2 используется для настройки коэффициента усиления усилителя таким образом, чтобы генерировалось отклонение на полную шкалу.

Очевидно, что RV2 можно отрегулировать до нужной температуры с помощью зонда при любой заданной температуре, что приводит к значительному отклонению измерителя. Схема требует очень стабильного питания около 5 В, что может быть достигнуто с помощью монолитного регулятора 5 В и батареи 9 В (IC2). Во избежание нестабильности C3 и C4 должны располагаться рядом с IC2.

Схема цифрового термометра на основе CA3162, CA3162 и LM35.

CA3162, CA3161 и LM35.

Здесь показана простая схема цифрового термометра без микроконтроллера и семисегментным светодиодом. Схема основана на трех микросхемах: CA3162, CA3161 и LM35. CA3162 представляет собой монолитный аналого-цифровой (A/D) преобразователь с двоично-десятичным выходом. Аналого-цифровой преобразователь внутри ИС имеет двойной наклон и дифференциальные входы. Микросхема имеет внутреннюю схему синхронизации и функцию удержания. Когда функция удержания включена, выходная микросхема фиксируется в текущем состоянии. CA3161 представляет собой монолитную микросхему преобразователя BCD в семь сегментов. Он может напрямую управлять семисегментным дисплеем, и нет необходимости в токоограничивающих резисторах. LM35 представляет собой прецизионный датчик температуры с тремя выводами от National Semiconductors. Выходной сигнал LM35 очень линейный и имеет масштабный коэффициент 10 мВ/Кл. ИС потребляет всего 60 мкА в режиме ожидания и откалибрована непосредственно в градусах Цельсия.

Принципиальная схема.

Схема цифрового термометра

О схеме .

IC LM35 используется для измерения температуры. Напряжение, пропорциональное температуре, будет доступно на выводе 2 LM35, и это напряжение подается на вход высокого уровня (вывод 11) CA3162. CA3162 выполняет преобразование этого аналогового напряжения в формат BCD. POT R1, подключенный к контакту 13 CA3162, используется для регулировки усиления, а POT R2 может использоваться для регулировки ZERO. Конденсатор C2 является интегрирующим конденсатором схемы аналого-цифрового преобразователя внутри ИС. Работа CA3162 заключается в следующем: напряжение, подаваемое на входной контакт (контакт 11), преобразуется в ток (с помощью встроенной схемы V/I-преобразователя), который заряжает интегрирующий конденсатор C2 на заданную величину. Затем интегрирующий отключается от схемы V/I-преобразователя, а к интегрирующему конденсатору подключается эталонный источник постоянного тока. Отмечается время, необходимое для восстановления заряда до исходного значения, и количество тактовых циклов, прошедших за это время, будет мерой заряда, индуцированного входным напряжением (напряжение, подаваемое на контакт 11). Точка восстановления определяется с помощью внутреннего компаратора, который фиксирует счетчик, и затем счет мультиплексируется в выходы BCD, и весь цикл повторяется. Удерживающий контакт CA3162 (контакт 6) может использоваться для запуска микросхемы в различных режимах. Когда удерживающий контакт заземлен или оставлен открытым, микросхема работает в низкоскоростном режиме (частота дискретизации 4 Гц). Когда контакт удержания удерживается на уровне +5 В, микросхема работает в высокоскоростном режиме, т. е. с частотой дискретизации 96 Гц. Когда контакт удержания удерживается на фиксированном уровне 1,2 В, выход BCD фиксируется в текущем состоянии. C1 — это блокировочный конденсатор источника питания, задачей которого является устранение шумов, если таковые имеются в линии питания.

Следующим звеном схемы является декодер из двоично-десятичного кода в семисегментный плюс секция драйвера дисплея. Для этого используется CA3161. Выходные контакты BCD CA3162 подключены к входным контактам CA3161. Транзисторы Q1, Q2, Q3 общие клеммы анода соответствующих семи сегментов дисплеев. Q1, Q2, Q3 управляются контактами 4, 3, 5 (цифровой драйвер) CA3162 соответственно.

Примечания.

• Схема может быть собрана на плате Vero или на печатной плате.
• Используйте 5 В постоянного тока для питания схемы.
• POT R2 можно использовать для настройки нуля.
• IC2 и IC1 должны быть установлены на держателях.