Схема Цифрового термометра на КР572ПВ5 с ЖК индикатором
Автор утверждает, что сравнительная простота и неплохие технические параметры этого прибора могут вызвать определенный интерес, так как главным отличием этого варианта термометра от опубликованных ранее в литературе [1, 2], в которых в качестве основного элемента использовался аналого-цифровой преобразователь (АЦП) КР572ПВ2 (К572ПВ2) или КР572ПВ5, заключается в том, что в нем нет операционных усилителей (ОУ), служащих для каких-либо преобразований сигнала датчика температуры.
Это:
во-первых, упрощает входные цепи термометра,
во-вторых, позволяет избежать дополнительных погрешностей, неизбежно возникающих в основном за счет температурного дрейфа напряжения смещения ОУ при значительных изменениях температуры окружающего воздуха.
Упомянутые выше АЦП обладают высоким входным сопротивлением, широким динамическим диапазоном входных сигналов и могут быть непосредственно подключены к датчику температуры, если, конечно, он имеет хорошую линейность во всем диапазоне измеряемых температур [3].
Датчиком температуры описываемого прибора служит кремниевый диод. При этом используется линейная зависимость падения напряжения на нем от температуры при фиксированном прямом токе смещения. Температурный коэффициент напряжения (ТКН) для кремниевых диодов практически постоянен в диапазоне -6О…+1ОО°С и составляет -2…-2,5 мВ/°С — в зависимости от типа диода и значения тока смещения [4]. Как показали исследования, практически любой кремниевый диод или транзистор может быть использован как линейный температурный преобразователь в диапазоне от -55°С до+125°С [5].
Основные технические характеристики термометра:
Интервал измеряемой температуры, °С……….-50…+120
Погрешность измерения, °С:
на краях рабочего интервала…..±0,7
в средней части рабочего интервала, не хуже………………….±0,3
Диапазон изменения температуры окружающего воздуха, °С…….0…50
Напряжение источника питания, В …
.9Потребляемый ток, мА, не более …. 1,5
Датчик термометра, функцию которого выполняет диод VD1, питается от источника тока, выполненного на полевом транзисторе VT1. С анода датчика сигнал, линейно зависящий от измеряемой температуры, через фильтр помех R5C1 поступает на вывод 30 инвертирующего входа микросхемы DD1 (поскольку ТКН диодного датчика отрицателен). Принципиальная схема цифрового термометра приведена на рис.1.
В качестве источника стабильного напряжения, питающего цепи, определяющие точность термометра, используется разность напряжений между выводами 1 и 32 D01, которая поддерживается внутренним стабилизатором АЦП на уровне 2,8 ± 0,4В. Температурный коэффициент этой разности напряжений равен примерно 10″4-К~’ [6]. Чтобы свести к минимуму влияние этого ТКН на процесс измерения, в прибор введен еще один источник тока — на транзисторе VT2. Он питает подстроенные резисторы R3 и R4, служающие для калибровки термометра.
Транзистор VT3 обеспечивает индикацию десятичной точки во втором разряде ЖКИ HG1.
Перед установкой транзисторов VT1 и VT2 желательно найти их термостабильные рабочие точки. Для этого транзистор вместе с резистором между затвором и стоком нужно подключить через миллиамперметр к источнику стабилизированного напряжения 2,8В и изменить температуру транзистора, касаясь его корпуса сначала горячим, затем холодным металлическим предметом. Подбором резистора добиться наименьшего изменения тока стока в диапазоне температуры 0…50°С. Номиналы подбираемых резисторов R1 и R2 могут значительно отличаться от указанных на схеме.
В домашних условиях настраивать термометр удобнее всего по температуре таяния льда и кипения воды. Предварительно движок резистора R3 следует установить в положение, соответствующее напряжению на нем 0,57…0,6В, а движок резистора R4 — 0,21 …0,23В. Измеряя датчиком температуру воды тающего льда, установите резистором R3 нулевые показания индикатора прибора. Затем, поместив датчик в кипящую воду, резистором R4 устанавливают показания, равные температуре кипения воды при данном атмосферном давлении. Такую процедуру настройки следует повторить несколько раз.
Если термометр не предполагается использовать в условиях значительных колебаний температуры окружающего воздуха, то без особого ущерба для точности измерений можно исключить источник тока VT2R2. А если и интервал измеряемых температур будет значительно уже, чем указанный в технических характеристиках, то можно исключить и источник тока VT1R1. При замене их резисторами сопротивлением 6,2 кОм режим работы прибора (токи через датчик VD1 и резисторы R3, R4) практически не изменится.
Экспериментируя с термометром, не следует забывать, что неточность в выборе режимов транзисторов VT1, VT2 ухудшает его стабильность работы значительно больше, чем при замене их резисторами.
К сожалению, в случае замены датчика, например, из-за выхода его из строя, неизбежна повторная настройка термометра. Объясняется это значительным разбросом параметров р-n переходов полупроводниковых диодов. Некоторые зарубежные фирмы выпускают диоды и транзисторы специально для использования в качестве датчика температуры. У них хорошая повторяемость параметров и нормированная нелинейность вольт-градусной характеристики. Однако можно заранее подобрать несколько диодов с близкими характеристиками и проверить их на работающем термометре.
Работоспособность описанного термометра в области отрицательных температур окружающего воздуха ограничена только особенностями используемого ЖКИ. Вариант его, собранный на микросхеме КР572ПВ2 и люминесцентных индикаторах, нормально функционировал при температуре -20°С.
В. Цибин
Литература:
1.Хоменков М., Зверев А. Цифровой термометр. — Радио, 1985, № 1, с. 47—49.
2. Суетин В. Бытовой цифровой термометр. -Радио, 1991, № 10, с. 28-31.
3. Вюрцбург, Хадли. Цифровой термометр, не имеющий температурного дрейфа. — Электроника, 1978, № 1, том 51, с. 78—80.
4. Коноплев П., Мартынюк А. Термометр с линейной шкалой. — Радио, 1982, № 7, с. 37.
5. Josep J. Carr. Temperature measurement. — Radio-Electronics. November, 1981, № 11, volume 52, p. 57-59.
6. Путников В. Интегральная электроника в измерительных устройствах. — М.: Энергоатомиздат, 1988, с. 257.
7.Власов Ю. Электронный термометр. — Радио, 1994, № 12, с. 39.
Категория: Частотомеры / Разное Термометр предназначен для измерения температуры в квартире в пределах от + 10°С до +50°С с точностью +-1°С. Измерительный мультивибратор собран на элементах D2.1-D2.3. R4 -терморезистор с номинальным сопротивлением 100 ком. Тактируется работа прибора запускающим мультивибратором на элементах D1.1-D1.3. С приходом от него запускающего импульса отрицательной полярности срабатывают разностные преобразователи на элементах микросхемы D3. В результате на их выходах появляются два положительных импульса разной длительности. На выходе элемента D3.4 — короткий импульс длительностью 1 мк/сек (длительность определяется параметрами цепи R6C4), который устанавливает счетчики D4 и D5 в нулевое состояние. Одновременно на выходе элемента D3.2 появляется импульс длительностью 0,9 миллисек. В результате к моменту спада этого импульса, на счетчик поступает некоторое количество импульсов, численно равное температуре окружающей среды . Затем единица с выхода элемента D1.4 открывает индикаторы и они в течении оставшегося времени индицируют результат измерений. Затем через две секунды весь процесс повторяется. Таким образом измерение производится каждые две секунды. Элементы С2, С3, R5 подобраны таким образом, чтобы при температуре 20°С прибор показывал «20». Питается прибор от сетевого адаптера +9В, потребляя ток не более 40 мА. С целью упрощения схемы питания нити накалов люминесцентных индикаторов включены последовательно, и вместо напряжения в 2В, на них поступает питание от источника 9В через гасящий резистор R8. Вместо электролюминисцентных индикаторов можно применить светодиодные, но ток потребления при этом существенно вырастет. В схеме можно использовать постоянные резисторы любого типа, на соответствующую мощность. Терморезистор типа КМТ-11. Микросхемы серии К561 можно заменить на такие же серии К176. Время, в течении которого происходит смена показаний, в данном случае установлено 2 секунды, но его можно существенно изменять изменяя номиналы |
| Поделитесь с друзьями ссылкой на схему: |
Аналоговый и цифровой электронный термометр с LM35
Аналоговый и цифровой электронный термометр с LM35 Введение: Электронный термометр имеет бесчисленное множество применений. Не везде мы можем использовать стандартный ртутный термометр, например, из-за его размеров,
слабость или необходимость измерения на расстоянии.
Преимуществом электронных термометров также являются малые размеры и теплоемкость зондов, более быстрое срабатывание цифрового дисплея и отсутствие токсичной ртути.
Его выход также можно использовать для электронной обработки, записи измеренной температуры, подачи сигнала тревоги при изменении температуры или работы в качестве термостата.
цепь LM35: Для сборки электронного термометра я использовал интегральную схему LM35,
линейный датчик температуры в корпусе ТО92 — 3 штыря, обеспечивающий
напряжение, пропорциональное температуре в градусах Цельсия на его выходе. Преобразование выходного напряжения составляет 10 мВ/°C, поэтому его можно использовать напрямую.
для отображения на цифровом счетчике. В качестве дисплея может использоваться обычный мультиметр или цифровой панельный измеритель.
Термометр также может быть встроен в мультиметр. Если имеет значение, что отображаемое значение должно быть разделено на 10,
может быть панель измерителя или мультиметра, тесно связанного с измерителем, модифицированным для перемещения десятичной точки. Если мы построим
термометр как съемное расширение мультиметра, можно использовать резистивный делитель, и тем самым получить передачу 1мВ/°С и индикацию в °С.
С обычным мультиметром, имеющим разрешение от 200 мВ до 0,1 мВ, мы получаем термометр с разрешением 0,1 °C.
LM35 можно использовать в дополнение к построению аналогового термометра с аналоговым измерителем.
Я добавил в цепь гасящие конденсаторы 100н, т.к. при использовании
термометра рядом с электроникой поколения EMI были отклонения до 10 °C. Термометр, который я использую, среди прочего
для измерения температуры радиаторов и импульсных преобразователей питания, так вот без этих конденсаторов пользоваться не получалось :).
Диапазон напряжения LM35 4 — 30В (рекомендуемое напряжение до 20В). Блок питания, который я использовал, — 9батарея В. Потребление всего около 50 — 100 мкА, что позволяет работать до тысячи часов с одной батареей (!!!).
Некоторые версии LM35 имеют ограниченный диапазон температур, например LM35C, LM35CA, и обеспечивают измерения в диапазоне от -40 °C до +110 °C, LM35D от 0 °C до +100 °C.
LM35 (без других букв) и LM35 измеряют во всем диапазоне от -55 до 150 °C.
цифровой термометр 2 до 150 °C: На рис. 1 показана простейшая схема термометра с LM35, работающего как термометр в диапазоне от 2 до 150 °C.
На рис. 2 показана его настройка на передачу 1 мВ/°С с помощью резистивного делителя.
Схема может питаться от напряжения 4 — 30В.
Схема может быть использована в качестве измерения температуры окружающей среды, температуры тела, температуры различного оборудования, кулеров, процессора и т.д.
Цифровой термометр от -55 до 150 °C: На рис. 4 показано простейшее подключение LM35 в качестве термометра в диапазоне от -55 до 150 °C.
На рис. 5 приведена настройка передачи 1 мВ/°С с помощью резистивного делителя. Для измерения отрицательной температуры требуется источник небольшого отрицательного напряжения на выводе 3, которое подается на второй вывод.
Здесь отрицательное напряжение создается падением напряжения на двух диодах (например, 1N4148).
Схема может питаться напряжением 5 — 30В (падение напряжения на диодах увеличивает минимально необходимое напряжение примерно на 1В).
Схема имеет применение там, где необходимо измерить отрицательную температуру,
например, при измерении температуры наружного воздуха, температуры в холодильных, морозильных камерах, при работе с элементами Пельтье и т.д.
аналоговый электронный термометр 2-150 °C: На рис. 3 представлена простейшая принципиальная схема аналогового электронного термометра с LM35 и аналоговым мкА-метром, измеряющим от 2 до 150 °C.
При необходимости может также использоваться для меньшего диапазона температур. Триммер P1 можно настроить так, чтобы значение, отображаемое измерителем
соответствовать действительности. Максимальное отклонение счетчика будет реагировать на температуру (°C):
t = R. I / 10 000
Сопротивление R представляет собой сумму установленного значения P1 и сопротивления в омах аналоговой измерительной катушки.
Ток I — это ток максимального отклонения измерителя в мкА.
Принципиальная схема аналогового и цифрового электронного термометра с LM35.
LM35 с припаянными и приклеенными контактами, используемыми в качестве зонда
LM35 используется для измерения температуры радиатора в импульсном преобразователе.
Цифровое измерение температуры радиатора.
Аналоговое измерение температуры радиатора.
Добавлено: 13.12.2011
домой
Цифровой термометр со светодиодным/ЖК-дисплеем
Цифровой термометр со светодиодным/ЖК-дисплеем Теперь мы представляем вам две версии самодельного цифрового термометра с ICL7106, которые я
недавно построенный. В одной версии используется светодиодный дисплей, во второй — ЖК-дисплей.
В обоих вариантах в качестве датчика температуры используется кремниевый транзистор. Температуру определяют по
падение напряжения, зависимость от температуры примерно -2,2 мВ/°С. Сила может быть либо 9V батареи или подходящего источника питания.
Генератор с R1 и C1 определяет частоту дискретизации — при использовании 100k и 100p частота составляет 3 Гц. теоретический
диапазон температур составляет от -199,9 до 199,9 °С, реальный диапазон температур ограничен измерительным транзистором примерно до
от -65,0 до 150,0 °С. Разрешение до 0,1 °C. Если вы хотите использовать его в качестве комнатного термометра, нет необходимости использовать цифру сотен (слева).
или знак минус. Также цифра справа от десятичной точки может быть опущена, если достаточно разрешения 1 °C.
Таким образом, для простого комнатного термометра требуется только двухразрядный дисплей, как на фото ниже.
Светодиодная версия
Светодиодная версия обычно строится на схеме ICL7107, которая имеет более высокий выходной ток, но эта схема требует симметричного стабилизированного источника питания. Преимуществом 7106 является простой блок питания без стабилизации. Проблема решается малоточным (1 мА) сверхъярким дисплеем.
7106 также легче спасти от чего-то (например, цифрового мультиметра), чем 7107. Я не буду обсуждать здесь 7107.
Информацию об обеих этих интегральных схемах можно найти в их
техническая спецификация.
Версия с ЖК-дисплеем
Здесь схема 7106 подключена обычным образом. ЖК-дисплей управляется сигналом переменного тока 60 Гц. На всех выходах
для дисплея и клеммы общего электрода имеют прямоугольную форму волны 60 Гц. Выходы для сегментов, которые не должны отображаться,
имеют напряжение в фазе с общим электродом. Выходы для сегментов, которые отображаются, не совпадают по фазе.
T1 используется как инвертор для десятичной точки. Также возможно изготовление термометра с ЖК-дисплеем.
путем восстановления дешевого или старого цифрового мультиметра (в большинстве из них использовалась схема ICL7106 или аналог…7106).
Потребляемый ток менее 1 мА, поэтому подходит для питания от батареи.
Калибровка
Термометр должен быть откалиброван. Калибровка выполняется с помощью триммера P1 и P2 в два этапа.
Первым шагом является установка нуля с помощью дробленого льда (смесь льда и воды). Установите P2 примерно по центру. Зонд (транзистор)
Поместите в водонепроницаемый контейнер и погрузите в
колотый лед (кусочки льда в воде). После стабилизации установите P1 и отобразите 00,0 °C.
На втором этапе Р2 устанавливают при известной температуре, предпочтительно в кипящей воде при 100°С.
В качестве альтернативы настройку P2 можно выполнить по другому термометру при комнатной температуре. Для точной настройки можно использовать многооборотный
триммеры.
Принципиальная схема цифрового термометра со светодиодным дисплеем
Принципиальная схема цифрового термометра с ЖК-дисплеем
Тестовое подключение комнатного термометра со светодиодным дисплеем, 0-99 °C, разрешение до 1 °C.
Руины старого мультиметра, приготовленного для превращения в термометр.
