Радиосхемы. – Простейший электронный термометр
Радиосхемы начинающим для самостоятельной сборки
материалы в категории
Измеритель предназначен для измерения температуры воздуха, а если защитить датчик, то и любой другой среды в диапазоне -50..+50°С.
Схема термометра представляет собой мост постоянного тока, в одно плечо которого включен терморезистор, а индикатором служит головка микроамперметра (0…50 мкА). Каждое деление на шкале соответствует 1°С. После уравновешивания моста напряжение в измерительной диагонали равно нулю. Разбаланс моста вызывает появление напряжения положительной или отрицательной полярности — в зависимости от направления разбаланса.
Если менять полярность питающего напряжения при разбалансе, полярность напряжения в измерительной диагонали моста будет одинакова при измерении положительных и отрицательных температур, и можно использовать обычную головку (с нулевым делением слева, а не в середине шкалы).
Изменение полярности осуществляется тумблером SA1, который имеет два положения: “+” и “-“, которые можно назвать “Зима” и “Лето’.
Измерения производятся при нажатии кнопки SB1. I Детали. Терморезистор R1 — 1 ММТ-13Б, ММТ-12; резисторы R2, ; R3, R5. R6 — МПТ-0.5 или С2-29 с • допуском 5%; R4. R7 — СП5-15, СП5-14 или СП5-2. Тумблер SA1 — МТ-3, кнопка SB1 — КМ-1. Измерительная головка РА1 — МЭ06 (ln=50 мкА, Rp=22l3 Ом). Ее можно заменить на М24 или М906 с нулем посередине шкалы, тогда тумблер SA1 не нужен. Для питания прибора используется один элемент типа °D”. Такой элемент служит 2…3 года. Можно взять и элементы типа *АА” или аккумуляторы таких же размеров.
Схема простого термометра
Детали измерителя располагаются на плате из одностороннего фольгированного стеклотекстолита размерами 125×110 мм, выполненной методом прорезания дорожек в фольге. Плата крепится к выводам головки, ее нижняя часть служит опорой измерителя. В верхней части платы устанавливается элемент питания, а на одной из боковых сторон — тумблер и кнопка.
Литература
1. Андреев Ю.Н. и др. Резисторы: Справочник
2. Радио, 1999, №6, С.43.
3. Шульц Ю. 1000 понятий для практиков. С.130.
Ю.ПЛОТНИКОВ, г.Новосибирск.
Радиосхемы. – Электронный термометр
Радиосхемы начинающим для самостоятельной сборки
материалы в категории
Когда возникает необходимость контролировать температуру в удаленном помещении (подвал, например, или какое-то подсобное помещение), то простой ртутный или спиртовый термометр не совсем удобен- возникает необходимость периодически посещать это помещение чтобы контролировать показания.
Для таких целей лучше подойдет электронный термометр- в помещении размещается термодатчик а сам индикатор можно разместить в любом удобном месте.
Конечно, электронный термометр – не новинка современной электроники. О подобных устройствах неоднократно рассказывалось и в популярной радиолюбительской литературе. Но в большинстве случаев термочувствительным элементом в них работал терморезистор, обладающий нелинейной зависимостью сопротивления от температуры окружающей среды. А это менее удобно, поскольку стрелочный индикатор нужно было снабжать специальной нелинейной шкалой, получаемой во время, градуировки прибора с помощью образцового термометра.
Принцип действия электронного термометра легко понять, вспомнив известную мостовую схему измерения, образованную четырьмя резисторами, с включенным в одну диагональ стрелочным индикатором и поданным на другую диагональ питающим напряжением. При разбалансе моста, т. е. изменении сопротивления одного из резисторов, через стрелочный индикатор начинает протекать ток, тем больший, чем сильнее разбаланс.
На рис. 2 приведена принципиальная схема электронного термометра. Он способен измерять температуру от 0 До 100 °С, от 0 до 50 °С или от -50 до +50 °С – все зависит от стрелочного индикатора РА1, используемого в приборе. Так, с показанным на схеме микроамперметром на 100 мкА термометр рассчитан на работу в первом из указанных диапазонов. Если установить индикатор на 50 мкА, можно работать во втором диапазоне. А с индикатором на 50 мкА, но с нулем посередине шкалы,- в третьем. При этом независимо от диапазона остальные, детали термометра остаются неизменными.
Основу термометра составляют каскады на транзисторах VT1 и VT3. Смещение на базе транзистора VT1 задается цепочкой из резисторов R1-R3, причем переменным резистором R2 можно более точно подбирать напряжение смещения, а значит, балансировать измерительный мост и устанавливать стрелку индикатора РА1 на условный нуль отсчета (на нулевое деление шкалы). Напряжение смещения на базе транзистора VT2 определяется цепочкой и” резисторов R10, R3 и диода VD1, подключенного к зажимам ХТ1, ХТ2 и выполняющего роль термочувствительного датчика. При изменений окружающей температуры изменяется напряжение смещения на базе транзистора VT2 и стрелка индикатора отклоняется. По углу отклонения стрелки судят о контролируемой температуре.
В простейшем варианте можно подавать напряжение от батареи 3336 или выпрямителя (с выходным стабилизированным напряжением 4.5…6 В) на проводники А и Б (при этом, конечно, детали стабилизатора не нужны).
Датчиком в термометре может работать, кроме указанного на схеме, любой кремниевый диод, например, серий КД102, Д226. При использовании диода серии Д226 для контроля, скажем, температуры нагревания мощного транзистора усилителя, следует удалить вывод катода (чтобы диод можно было прикладывать корпусом к контролируемой поверхности), а вместо него подпаять к боковой поверхности корпуса отрезок монтажного провода в изоляции.
Транзисторы – любые маломощные кремниевые, например, серий КТ306, КТ312, КТ315 с коэффициентом передачи 40…50. Все постоянные резисторы- МЛТ-0,25 или МЛТ-0,125, переменный R2 – СП-1, подстроечный R9 – СП3-1a или СП3-16. Индикатор РА1 – типов М24, М592 или другой с указанным выше током полного отклонения стрелки. Батарея GB1 – “Крона” или две последовательно соединенные 3336.
Налаживание собранного термометра начинают с проверки потребляемого им тока. К зажимам ХТ1 и ХТ2 подключают диод-датчик, а к точкам А и Б-батарею 3336 (через миллиамперметр на 30-50 мА). Стабилитрон VD2 временно отключают. Стрелка миллиамперметра должна показать ток 10…20.. мА, что укажет на исправность прибора.
Затем проверяют действие переменного резистора R2, устанавливая им стрелку индикатора на отметку 20 мкА при нормальной окружающей температуре (20 °С). После этого, зажав в руке датчик, наблюдают ЗА увеличением показаний стрелочного индикатора. Если они, наоборот, падают, изменяют полярность включения микроамперметра.
Вынимают датчик из воды и дожидаются, когда показание индикатора увеличатся до первоначального значения. Вновь опускают датчик в воду, но уже кипящую ее температура около 100 °С. Резистором R9 добиваются отклонения стрелки на конечную отметку шкалы.
Далее проверяют калибровку начальной отметки шкалы, опуская датчик в воду со льдом или снегом и корректируя положение движка резистора R2, после чего датчик помещают в кипящую воду и добиваются нужного отклонения стрелки, индикатора подстроечным резистором R9. И так – несколько раз, пока не удастся добиться точных показаний индикатора. В дальнейшем достаточно будет корректировать положение стрелки индикатора переменным резистором R2, помещая датчик в комнату с известной температурой.
Для термометра со шкалой 0…50 °С датчик опускают в стакан с остывающей горячей водой и помещенным в него контрольным термометром в тот момент, когда температура воды достигнет заданной (50 °С).
Если калибровку делают летом, когда нет ни снега ни льда, датчик вместе с контрольным термометром помещают в морозильную камеру холодильника. Конечно, калибровку следует проводить с подключенным к прибору источником GB1, а не с выносной батареей.
radio-uchebnik.ru
Электронный градусник – схема » Полезные самоделки
Это устройство намного эффективнее ртутного термометра. Измерит температуру за 3 секунды. Незаменим особенно для детей, которые не любят держать градусник. Кроме того, этот прибор можно использовать для измерения температуры у домашних животных, а также жидких веществ и т.д. Работает от батарейки, совершенно безвреден.
Этот прибор позволяет не более чем за 5 сек измерять температуру пациента с погрешностью ±0,05° С. Пределы измерения – от 34 до 42° С. Прибор питается от двух элементов типа ФМЦ, потребляя ток не более 1 ма. Прибор (см. схему) представляет собой мост, в одно из плеч которого включается датчик – термистор КМТ-14 с усилителем постоянного тока на двух транзисторах Т1 и Т2 типа П13-П16. Индикатором служит измерительный прибор типа М-24 на ток 200 мка, шкала которого отградуирована в градусах Цельсия.
При соприкасании с человеческим телом сопротивление термистора изменяется, баланс моста нарушается, а ток, текущий по диагонали моста, усиливается транзисторами в 20-50 раз и отклоняет стрелку прибора. Сдвиг диапазона измеряемой температуры достигается подбором резистора R2, а расширение пли сужение этого диапазона – подбором резисторов R5 и R6.
Выключатели Вк 1a и Вк 1б (тумблер) служат для одновременного включения обоих элементов питания. Калибровка прибора на начало шкалы (на 34° С) осуществляется потенциометром R9 при разомкнутых контактах выключателя Вк2, а измерение температуры пациента – при замкнутых контактах Вк2.
Рис. 1 Принципиальная схема электронного градусника
Все детали и элементы питания прибора размещаются в дюралюминиевом корпусе размерами 130х130х35 мм.
Датчик-термистор подключается к прибору с помощью двухпроводного шнура.
Градуировка прибора производится следующим образом: термистор помещают в термостат с водой, перемешиваемой крыльчаткой. По лабораторному термометру контролируют температуру воды, а по мосту постоянного тока типа МО-62 фиксируют сопротивление термистора в нужном диапазоне температур. Затем в плечо моста вместо термистора включают тот же мост (как магазин сопротивлений) и резисторами R2, R5 и R6, устанавливают нужный диапазон измеряемых температур.
Более продвинутая схема электронного градусника способная измерить температуру человеческого тела с точностью до 0,1 градуса С всего за 3 секунды Смотрите здесь>>>
г. Ленинград А. МАНЗЮК
Жалобаwww.freeseller.ru
САМОДЕЛЬНЫЙ ЦИФРОВОЙ ТЕРМОМЕТР
В интернете полно разнообразных схем самодельных термометров, вот ещё одна – может кому пригодится в хозяйстве. Термометр собран с применением микроконтроллера, что позволило сделать размеры очень маленькими. Благодаря семисегментному сдвоенному LED индикатору красного цвета, показания отлично видны в темноте.Схема и другая документация находится в архиве. Там же несколько версий прошивок. Печатную плату не делал – навесным монтажом всё выполнено.
В моём варианте LCD индикаторы большие, в цепях анода стоят транзисторные ключи. Схема бестрансформаторного блока питания для термометра показана на рисунке ниже.
Описание работы термометра
2. Температура с датчиков выводится по очереди. Сначала на 1 секунду на индикатор выводится символ d с номером датчика, а затем на 5 секунд температура датчика.
3. При ошибке чтения температуры с датчика на индикатор выводится символ E и номер ошибки (1 или 2). E1 – МК не удалось обнаружить датчик, E2 – датчик обнаружен, но при чтении температуры произошла ошибка.
Корпус для измерителя температуры любой малогабаритный. Если блок питания будет находиться внутри – тогда неметаллический. Автор конструкции: Александрович.
el-shema.ru
Электронный термометр
Если нужно контролировать температуру, скажем, в подвале дома, на чердаке или в любом подсобном помещении, обычный ртутный или спиртовой термометр вряд ли подойдет-не будете же периодически выходить из комнаты, чтобы взглянуть на его шкалу.
Более пригоден в подобных, случаях электронный термометр, позволяющий измерять температуру дистанционно – на расстояниях в сотни метров. Причем в контролируемом помещении будет располагаться лишь миниатюрный термочувствительный датчик, а в комнате на видном месте – стрелочный индикатор, по шкале которого и отсчитывают температуру. Соединительная же линия между датчиком и устройством индикации может быть выполнена либо экранированным проводом либо двухпроводным электрическим шнуром.
Конечно, электронный термометр – не новинка современной электроники. О подобных устройствах неоднократно рассказывалось и в популярной радиолюбительской литературе. Но в большинстве случаев термочувствительным элементом в них работал терморезистор, обладающий нелинейной зависимостью сопротивления от температуры окружающей среды. А это менее удобно, поскольку стрелочный индикатор нужно было снабжать специальной нелинейной шкалой, получаемой во время, градуировки прибора с помощью образцового термометра.
В предлагаемом ниже электронном термометре в качестве термочувствительного элемента применен кремниевый диод, зависимость прямого напряжения (т. е. падения напряжения на диоде при протекании через него прямого тока – от анода к катоду) которого линейна в широком диапазоне изменения температуры окружающей среды. В этом варианте отпадает необходимость в специальной градуировке шкалы стрелочного индикатора.
Принцип действия электронного термометра легко понять, вспомнив известную мостовую схему измерения, образованную четырьмя резисторами, с включенным в одну диагональ стрелочным индикатором и поданным на другую диагональ питающим напряжением. При разбалансе моста, т. е. изменении сопротивления одного из резисторов, через стрелочный индикатор начинает протекать ток, тем больший, чем сильнее разбаланс.
Немного преобразовав измерительный мост и включив вместо двух его резисторов транзисторные каскады (рис. 1), получим “базовую” схему электронного термометра. В цепь базы транзистора VT1 включен делитель напряжения с термочувствительным датчиком -диодом VD1, а в цепь базы, транзистора VT2 – делитель фиксированного напряжения. При нагреве или охлаждении термодатчика напряжение на базе транзистора VT1 будет изменяться (с кремниевым диодом примерно на 2 милливольта на каждый градус изменяющейся температуры относительно исходной). Чем больше изменение падения напряжения на диоде, тем сильнее разбаланс моста, тем больше угол отклонеения стрелки индикатора PA1.
На рис. 2 приведена принципиальная схема, предлагаемого электронного термометра. Он способен измерять температуру от 0 До 100 °С, от 0 до 50 °С или от -50 до +50 °С – все зависит от стрелочного индикатора РА1, используемого в приборе. Так, с показанным на схеме микроамперметром на 100 мкА термометр рассчитан на работу в первом из указанных диапазонов. Если установить индикатор на 50 мкА, можно работать во втором диапазоне. А с индикатором на 50 мкА, но с нулем посередине шкалы,- в третьем. При этом независимо от диапазона остальные, детали термометра остаются неизменными.
Основу термометра составляют каскады на транзисторах VT1 и VT3. Смещение на базе транзистора VT1 задается цепочкой из резисторов R1-R3, причем переменным резистором R2 можно более точно подбирать напряжение смещения, а значит, балансировать измерительный мост и устанавливать стрелку индикатора РА1 на условный нуль отсчета (на нулевое деление шкалы). Напряжение смещения на базе транзистора VT2 определяется цепочкой и” резисторов R10, R3 и диода VD1, подключенного к зажимам ХТ1, ХТ2 и выполняющего роль термочувствительного датчика. При изменений окружающей температуры изменяется напряжение смещения на базе транзистора VT2 и стрелка индикатора отклоняется. По углу отклонения стрелки судят о контролируемой температуре.
Питается электронный термометр стабильным напряжением, которое получается благодаря включению в цепь батареи GB1 параметрического стабилизатора, состоящего из балластного резистора R12 и стабилитрона VD2. Поскольку потребляемый термометром ток значителен (более 15 мА), питание подается кнопкой SB1 только во время измерения.
В простейшем варианте можно подавать напряжение от батареи 3336 или выпрямителя (с выходным стабилизированным напряжением 4.5…6 В) на проводники А и Б (при этом, конечно, детали стабилизатора не нужны).
Датчиком в термометре может работать, кроме указанного на схеме, любой кремниевый диод, например, серий КД102, Д226. При использовании диода серии Д226 для контроля, скажем, температуры нагревания мощного транзистора усилителя, следует удалить вывод катода (чтобы диод можно было прикладывать корпусом к контролируемой поверхности), а вместо него подпаять к боковой поверхности корпуса отрезок монтажного провода в изоляции.
Транзисторы – любые маломощные кремниевые, например, серий КТ306, КТ312, КТ315 с коэффициентом передачи 40…50. Все постоянные резисторы- МЛТ-0,25 или МЛТ-0,125, переменный R2 – СП-1, подстроечный R9 – СП3-1a или СП3-16. Индикатор РА1 – типов М24, М592 или другой с указанным выше током полного отклонения стрелки. Батарея GB1 – “Крона” или две последовательно соединенные 3336.
Налаживание собранного термометра начинают с проверки потребляемого им тока. К зажимам ХТ1 и ХТ2 подключают диод-датчик, а к точкам А и Б-батарею 3336 (через миллиамперметр на 30-50 мА). Стабилитрон VD2 временно отключают. Стрелка миллиамперметра должна показать ток 10…20.. мА, что укажет на исправность прибора.
Затем проверяют действие переменного резистора R2, устанавливая им стрелку индикатора на отметку 20 мкА при нормальной окружающей температуре (20 °С). После этого, зажав в руке датчик, наблюдают ЗА увеличением показаний стрелочного индикатора. Если они, наоборот, падают, изменяют полярность включения микроамперметра.
Следующий этап – калибровка электронного термометра. Диод-датчик опускают в сосуд с водой и снегом или льдом (в воде должен находиться только одни из выводов диода, поэтому на время калибровки диод нужно поместить в изогнутую поливинилхлоридную трубку) – температура такой смеси равна 0 °С. Резистором R2 устанавливают стрелку индикатора точно на нулевую отметку шкалы.
Вынимают датчик из воды и дожидаются, когда показание индикатора увеличатся до первоначального значения. Вновь опускают датчик в воду, но уже кипящую ее температура около 100 °С. Резистором R9 добиваются отклонения стрелки на конечную отметку шкалы.
Далее проверяют калибровку начальной отметки шкалы, опуская датчик в воду со льдом или снегом и корректируя положение движка резистора R2, после чего датчик помещают в кипящую воду и добиваются нужного отклонения стрелки, индикатора подстроечным резистором R9. И так – несколько раз, пока не удастся добиться точных показаний индикатора. В дальнейшем достаточно будет корректировать положение стрелки индикатора переменным резистором R2, помещая датчик в комнату с известной температурой.
Для термометра со шкалой 0…50 °С датчик опускают в стакан с остывающей горячей водой и помещенным в него контрольным термометром в тот момент, когда температура воды достигнет заданной (50 °С).
Если калибровку делают летом, когда нет ни снега ни льда, датчик вместе с контрольным термометром помещают в морозильную камеру холодильника. Конечно, калибровку следует проводить с подключенным к прибору источником GB1, а не с выносной батареей.
shemu.ru
Простейшие электронные термометры на батарейке
Как ни странно, но такое распространенное устройство, как бытовой термометр, требует достаточно высокой точности: не хуже 0,1—0,2 °С, хотя бы по той причине, что не очень красиво, когда изобретенный вами прибор показывает +1 градус, в то время как лужи вокруг стойко покрылись льдом. Для обычного диапазона уличных термометров от -50 до +50 °С такая точность эквивалентна относительной погрешности в 0,1%, что достаточно низкая величина для того, чтобы отнестись к ней со всем возможным уважением: сравните с погрешностью не самых дешевых серийных мультиметров, лежащей в лучшем случае в пределах 0,5%.
Легальный путь замять проблему— не демонстрировать десятые градуса, как это делают на уличных табло, тогда допустимая погрешность повышается по крайней мере до 0,5%. Однако мое убеждение состоит в том, что демонстрировать температуру без десятых градуса все равно, что девать наручные часы без секундной стрелки— вроде бы «по жизни» и не слишком требуется, но как-то… несолидно. Первое наше детское представление о температуре заключается в магическом числе «36,6», и три цифры эти навсегда переплетаются с самим понятием.
Но мы пока не знаем, как делать точные аналого-цифровые схемы, и окончательно освоимся в этой области только в главах 17 и 22. Поэтому здесь мы разберем пару вариантов простейших реализаций электронного измерителя температуры, не обращая особого внимания на погрешности. Наши конструкции будут иметь свою изюминку, которая компенсирует нам факт их невысокой точности, а именно они малопотребляющие и будут работать от одной 9-вольтовой батарейки типа «Крона».
Электронный термометр со стрелочным индикатором…
Схема со стрелочным индикатором показана на рис. 13.3. В качестве показывающего устройства здесь используется измерительная головка типа М903 с током полного отклонения 50 мкА. Можно использовать любую другую головку магнитоэлектрической системы, но если ток полного отклонения отличается от указанной величины, то придется пересчитать резистор R7. Головку придется доработать: с нее надо снять переднюю крышку со стеклом и очень аккуратно, чтобы не повредить весьма чувствительную стрелку с очень нежным поворотным механизмом, наклеить поверх имеющейся шкалы новую. Шкалу эту можно изготовить, напечатаэ ее на плотной бумаге с помощью струйного или лазерного принтера, а для наклейки следует использовать прозрачный синтетический клей (скажем, «Момент-кристалл») или тонкий двусторонний скотч.
Крайние деления на шкале должны совпадать с делениями на оригинальной шкале (положение ограничителей хода стрелки не должно совпадать с крайними делениями, у стрелки должен оставаться небольшой свободный ход за пределы шкалы). Крайнее левое деление будет соответствовать -50°, а крайнее правое +50°, ноль в этом случае должен быть расположен ровно по центру шкалы. Так как длина шкалы равна всего нескольким сантиметрам, то нанести разборчивые деления с шагом меньше, чем через 2 градуса, вряд ли получится, и именно этот параметр будет определять максимальную требующуюся точность — снижать погрешность ниже половины деления шкалы, то есть в данном случае менее 1 °, не имеет смысла. Заметим, что нет никаких проблем в том, чтобы отградуировать шкалу на любой другой диапазон, скажем, от -30° до 70° или от 0° до 100°, для этого нужно будет только подобрать величину резистора R2.
Датчиком температуры здесь служит транзистор в диодном включении. Можно использовать любой маломощный кремниевый л-/>-л-транзистор (за исключением «супербета»-разновидностей), единственное, что желательно (но необязательно), чтобы он был в металлическом корпусе. Для изготовления датчика подбирают подходящую по диаметру пластмассовую трубку и заклеивают в нее эпоксидной смолой транзистор с заранее подпаянными выводами так, чтобы металлический корпус соприкасался с окружающей средой — чувствительность и скорость реакции термометра сильно возрастут в сравнении с заделкой его внутрь трубки. Можно использовать и транзистор /7-л-/7-типа, тогда в схеме его придется перевернуть (что может быть даже предпочтительнее, так как соединенный с коллектором корпус окажется под потенциалом «земли»). Можно использовать и кремниевый диод, но заделывать его придется способом, показанным на рис. 12.9, и прогреваться он будет значительно медленнее.
Ток через датчик будет равен примерно 1 мА, а падение напряжения на нем, естественно, около 0,6 В. Наклон температурной характеристики отрицателен и равен примерно, как мы говорили, 2,3 мВ на один градус, поэтому общее изменение напряжения на датчике составит 230 мВ на диапазон 100 °С. Выходное напряжение ОУ при максимальном сигнале мы хотим сделать как можно больше, чтобы минимизировать ошибки, как связанные с собственным падением напряжения на измерительной головке, так и погрешности схемы вообще. Максимум, что мы можем получить от ОУ в данной схеме — это напряжение несколько ниже напряжения питания, равного 5 В (именно из этого условия подбирается R7), поэтому выбираем коэффициент усиления, приблизительно равный 20 (с округлением в меньшую сторону).
От ОУ здесь не требуется особо высокой точности, зато требуется малое потребление, низкое питающее напряжение и «умение» работать с выходными напряжениями, равными напряжению «земли». Кроме указар^ного ОР193, подойдут OF 196, МАХ406, МАХ409 (они даже совпадают по цоколевке) и многие другие типы.
Общее потребление схемы определяется здесь в основном потреблением цепи датчика, равного приблизительно 1 мА. Потребление стабилизатора, ОУ и делителя R1—R2 добавят еще примерно 0,5 мА, и суммарное потребление составит около 1,5 мА. Емкость щелочной батарейки «Крона» составляет порядка 600 мА-ч, и наша схема сможет проработать от одного элемента в непрерывном режиме около 17—20 суток. Отметим, что если вместо стабилизатора LM2931 поставить обычный 78L05, то время работы резко снизится.
При отладке вместо резисторов R2 и R5 сначала устанавливаются подстроечные резисторы соответствующего номинала (R5 несколько больше указанных на схеме). Настройку схемы надо начинать с того, что погрузить датчик в среду с температурой О °С (тающий снег или мелкоизмельченный лед в равновесии с водой, лучше всего поместить эту смесь в термос и в процессе работы периодически перемешивать) и установить с помощью резистора R2 стрелку головки на 0°. После этого датчик переносится в среду с температурой 40—50° (вот тут пригодится термостат) и путем изменения R5 устанавливаются соответствующие показания стрелки. Ноль градусов у нас тоже при этом «уйдет», потому указанную процедуру следует повторить несколько раз (обычно достаточно 3—4 раза), перенося датчик из среды с температурой 0° в среду с более высокой температурой и обратно.
Точность калибровки будет тем выше, чем больше разница между температурами в калибровочных точках, однако одну из точек обязательно надо выбирать равной или близкой к нулю градусов, потому что это критичное для практики значение. После этого переменные резисторы выпаивают и помещают на их место постоянные резисторы с точно такими же номиналами, при необходимости составляя их из нескольких параллельно и/или последовательно включенных. Особую точность при этом надо соблюдать при подборе R2 (ноль градусов). На плате лучше заранее предусмотреть места для подключения параллельных и последовательных резисторов (показаны на схеме пунктиром для R2, аналогично следует поступить и для R5). Резисторы можно использовать обычные, типа МЛТ, прецизионных резисторов типа С2-29В здесь не требуется.
… И С цифровым индикатором
Другую конструкцию, с цифровой индикацией, вы можете видеть на рис. 13.4. Внешний вид используемого индикатора типа PMLCD фирмы Velleman показан на рис. 13.4 вверху. Он представляет собой фактически готовый вольтметр с диапазоном входного напряжения в пределах ±199,9 мВ (знак минус высвечивается автоматически). Соответственно входному диапазону, индикатор имеет четыре десятичных цифры, которые могут показывать число до 1999, причем положение запятой выбирается заранее перестановкой джампера на самом индикаторе. Чтобы индикатор показывал именно градусы температуры, нам придется подогнать шкалу выходных напряжений так, чтобы диапазону в 50° соответствовала величина 50 мВ на выходе ОУ (тогда, при соответствующей установке джампера, показания будут высвечиваться с десятыми, как на рисунке) — фактически нам придется ослабить напряжение с датчика более, чем в два раза и использование ОУ нецелесообразно: усиливать нечего.
Сам индикатор питается от нестабилизированного напряжения 9 В прямо с батарейки, ток потребления — около 1 мА. Отказаться от стабилизатора для измерительной части здесь нельзя: напряжение на /^-«-переходе сильно зависит от тока. Общее потребление схемы здесь будет примерно вдвое выше, чем у стрелочного термометра.
Рис. 13.4. Электронный термометр с цифровым индикатором
Напряжение с датчика подается на делитель R2—R3, которым ослабляется в нужное количество раз, и подается на вход (+Vin) индикатора (разводка выводов индикатора на рис. 13.4 не приводится, так как все указано на его корпусе). Другой способ установки нужного наклона характеристики — изменение делителя в самой схеме индикатора, согласно примерам, приведенным в техническом описании индикатора, тогда от делителя R2—R3 можно избавиться. Ноль показаний (соответствующий нулю температуры) устанавливается с помощью делителя R4—R5. Таким образом, процедура калибровки здесь аналогична описанной ранее: вы устанавливаете на индикаторе ноль (подбирая резистор R5) и некоторое значение температуры (меняя резистор R3 или соотношение делителя индикатора), попеременно погружая датчик в воду с разной температурой.
Учтите, что сам индикатор имеет погрешность измерения напряжения порядка 5%, так что отражение десятых градуса тут есть бутафория вдвойне — погрешность составила бы примерно градусов 10, если бы не наша процедура калибровки, которая позволяет избавиться от систематической составляющей и снижает погрешность раза в два-три. Если же уменьшить входное напряжение еще в десять раз, избавившись от десятых, то часть погрешности, обусловленная индикатором, пропорционально возрастет: 5% отчитывается от полной шкалы входных напряжений (200 мВ), и термометр начнет показывать почти в прямом смысле слова «погоду на Марсе». Но в таких конструкциях от погрешности не избавишься— в принципе, надо делать все по-иному, чем мы и займемся в главе 17,
В заключение остановимся еще на одной проблеме, которая имеет решающее значение для корректных измерений температуры воздуха (для воды все несколько проще). Напомним основополагающий физический принцип, согласно которому температуру воздуха можно измерять только в тени — «температура воздуха на солнце» не имеет никакого физического смысла, о чем часто забывают даже телевизионные ведущие. Это обусловлено тем, что воздух прозрачен и лучами солнца не прогревается, зато термометр и окружающие его поверхности на солнце прогреваются очень даже, и степень этого прогрева зависит от материала, который освещается солнечными лучами. Заверните при 20-градусном морозе термометр в черную ткань при полном безветрии, и вы получите «температуру воздуха на солнце» градусов в два-дцать-тридцать тепла, что к действительности не имеет никакого отношения. Поэтому место расположения датчика надо выбирать очень тщательно: он не только не должен сам подвергаться воздействию прямых солнечных лучей, но и не должен располагаться вблизи поверхностей, которые такому воздействию подвергаются (особенно над ними — скажем, в случае расположения под козырьком, но на освещенной стене дома козырек только усугубит ситуацию из-за того, что под ним будет скапливаться поднимающийся теплый воздух). Практически выбрать место установки датчика бывает очень непросто, и именно поэтому уличные термометры-табло часто врут.
nauchebe.net
Электронный термометр — Меандр — занимательная электроника
Читать все новости ➔
С помощью этого устройства можно измерять температуру в овоще- и зернохранилищах, в комнате и на улице, а при размещении датчиков в улье — получать дополнительную информацию о состоянии пчелиной семьи в период зимовки, для чего, собственно, и разрабатывался термометр.
Пределы измерения термометра — +50…-50°С. Точность измерения — 0,3°С (зависит от класса примененного микроамперметра). В качестве датчика используется диод Д223, который экранированным проводом соединен (через магнитофонный разъем, установленный на задней стенке улья) с электронным термометром.
Мост считается уравновешенным, если напряжение в точках А и Б одинаково. При нагревании диодов Д1 и Д2, являющихся датчиками температуры, падение напряжения на них уменьшается. При этом баланс моста нарушается и цифровое значение разбаланса показывает стрелка прибора РА1.
НАЛАЖИВАНИЕ И КАЛИБРОВКА
Предварительно отключив прибор РА1, включают питание и проверяют относительно «-» напряжения в точках А и Б. Они должны быть равны между собой и находиться в пределах 1… 1,2 В. Если напряжение в точке Б равно напряжению питания (4,5 В), значит диоды включены неправильно, их полярность надо изменить на обратную.
Если разность напряжений в точках А и Б небольшая, ее выравнивают подстроечным резистором R4. Добившись удовлетворительного результата, устанавливают минимальное сопротивление резистора R3, включают в схему стрелочный прибор и подают питание. Затем резистором R4 устанавливают стрелку прибора на отметку 20°С (или другую комнатную температуру), контролируя температуру воздуха ртутным термометром. Далее зажимают пальцами измерительные диоды и смотрят на стрелку. Она должна плавно отклоняться вправо и остановиться примерно на делении 30°С. Если стрелка движется влево, надо изменить полярность питания прибора на обратную.
Калибруется термометр в двух точках — в начале и в конце шкалы. Для калибровки начальной точки используется сосуд с тающим льдом, взятым из морозильной камеры холодильника. Температура тающего льда — 0°С. Подстройку ведут резистором R5. Затем датчик температуры (диоды) опускают в воду, температура которой составляет 50°С. В этом случае подстройку производят резистором R3. Для надежности калибровку обеих точек шкалы делают 3 раза, контролируя температуру точек 0°С и 50°С ртутным термометром.
Схема более точного и удобного термометра приведена на рис.2.
В качестве датчиков используется диод Д-223 или — при необходимости — группа диодов. Они могут быть объединены на плоской стеклотекстолитовой шине или сгруппированы на проволоке, являющейся общим проводом, а также на отдельных парах проводов для получения информации в точках, разнесенных на необходимое расстояние. При этом надо учитывать, что сопротивление плеча АО (резистор R2 +сопротивление диода или диодов Д-223) должно быть равно сопротивлению плеча ОБ (резистор R10 + сопротивление подстроечника R11).
Если в качестве датчика Д применяется один диод, сопротивление резистора R10 составляет примерно 3.9 кОм, если три диода Д223 — примерно 5,9 кОм. Это обусловлено тем, что сопротивление диода Д223 составляет 720…725 Ом при токе через диод равном Iпр-0,4 мА и 16 Ом — при токе 50 мА.
Термометр представляет собой уравновешенный мост, в диагональ которого включен парафазный усилитель с симметричным выходом на индикатор. В плечо АО моста включено сопротивление кремниевого перехода, являющееся датчиком температуры.
Мост составлен из резисторов Rl, R2, R9, R10. подстроечника R11 и сопротивления кремниевого перехода диода Д1. Парафазный усилитель собран на транзисторах VT1 и VT2 типа КТЗ15. КТ342. Желательно чтобы триоды были подобраны по коэффициенту усиления. Нагрузкой коллекторных цепей являются сопротивления R3 и R7. Резистор R6 является общим эмиттерным резистором связи, a R4, R8 и R5 — элементами регулировки чувствительности каскадов.
Шунтирующий подстроечник R5 определяет чувствительность прибора. Базы транзисторов блокированы конденсаторами С1 и С2, включенными в диагональ моста. Микроамперметр с пределами измерения 50—0—50 мкА включен между коллекторами триодов. Питание осуществляется от элемента 1,5 В через гасящий переменный резистор R14.
НАСТРОЙКА.
1. Установить питание 1,3 В с помощью R14.
2. Замкнуть базы (отклонение стрелки от «О» допускается на +1 деление). Если стрелка отклоняется более чем на одно деление.
следует подобрать резисторы R3 и R7.
3. Разомкнуть базы VT1 и VT2. Опустить датчик в воду со снегом или льдом и установить «0» подстроечником R11 – Температура воды контролируется ртутным термометром.
4. Опустить датчик в воду с температурой 50°С. Если показания микроамперметра не соответствуют отметке 50, стрелку следует установить на эту отметку с помощью резистора R5.
5. Опустить датчик в среду с нулевой температурой и проверить, устанавливается ли стрелка на ноль. Если нет — подстроить R11.
6. Еще раз проверить показания РА1, опустив датчик в воду с температурой 50°С.
Для контроля питания 1,3 В следует подключить микроамперметр к цепи контроля, нажав SI — кнопку П2К, затем подстроечным резистором R14 установить нужное напряжение. Вольтметр калибруется с помощью R13 в пределах 0…5 В при отключении термометра от питания и сравнением его показаний с образцовым вольтметром при этой шкале (0.. .5 В) сопротивление R12=100к, т.к. R=U/I=5/0,05=100 к.
Диоды имеют большой разброс по сопротивлению, поэтому их нужно подбирать. Сначала отбирают один, сопротивление которого оказывается самым большим при комнатной температуре. Подбирают его с помощью цифрового вольтметра-мультиметра типа В7-20 или аналогичного, так как тестером найти диод с самым большим сопротивлением трудно, а вольтметр позволяет измерить падение напряжения на диоде при заданном токе. Этот датчик будет контрольным. Относительно него подбирают дополнительные сопротивления (довески) к другим диодам (рис.3).
К выводам диодов подпаивают провода, чтобы диоды можно было опустить в воду, температура которой постоянно контролируется ртутным термометром. С помощью переключателя S4 образцово-контрольный диод (по которому настраивался электротермометр) и испытуемый поочередно подключаются к электротермометру. Подстроечным резистором R1 добиваются одинаковых показаний микроамперметра РА1. Затем, измерив тестером или мультиметром сопротивление подстроечника R1 при отключенных диодах, определяют значение сопротивления довеска — постоянного сопротивления, которое подпаивается последовательно с испытуемым диодом. Таким же образом подбираются довески к другим диодам-датчикам. Подобранные диоды (с довесками) устанавливаются в нужных точках в ульях и подключаются через разъем к термометру. Экран провода подключается к минусовой шине, центральная жила — к R2 термометра.
Термометр можно применять и в других отраслях сельского хозяйства.
А.Кухаренко, 230023, Беларусь, г.Гродно, ул.Ожешко, 42 – 81.
Возможно, Вам это будет интересно:
meandr.org