Авторский сайт Кравцова Виталия Николаевича. Представленные конструкции уникальны и разработаны только автором | ||
ТЕРМОМЕТР С ЦИФРОВОЙ ИНДИКАЦИЕЙ
Цифровые термометры довольно широко представлены в торговой сети. Это, как
правило, автономные приборы с питанием от гальванических
элементов и жидкокристаллическим индикатором. Датчиком температуры
в таких устройствах чаще всего являются терморезисторы или специальные
полупроводниковые датчики, выдающие двоичный код температуры по запросу
управляющего микроконтроллера. Насколько точно такие термометры измеряют
температуру во всём рабочем диапазоне определяется серьёзностью
фирмы изготовителя, которая не всегда на высоте, что может иметь фатальные
последствия, если, например, термометр используется для контроля температуры в
инкубаторе.  Для защиты от внешних повреждений и удобства подключения
чувствительные элементы очень часто помещают в специальный корпус с боксом для
подключения внешних проводников. Главное достоинство этих приборов —
линейная нормированная (табличная) зависимость сопротивления от
температуры, что позволяет легко производить замену датчиков и производить
настройку цифровых термометров, используя только набор прецизионных резисторов,
с сопротивлением, равным табличному значению сопротивления при выбранной
температуре. Погрешность измерения в диапазоне температур от -200 град.С
до +200 град.С не превышает 0,5 град.С , и , главное, показания достоверны. Термометры сопротивления выпускают с разными температурными
характеристиками, называемыми  Выше приведённая схема как раз использует в качестве
датчика медный термометр сопротивления градуировки 100М. В схеме можно применить
абсолютно любые датчики с любой градуировкой, но необходимо будет подобрать
номиналы элементов измерительного моста. Термометр имеет светящиеся индикаторы и
питается от любого сетевого адаптера или аккумулятора с выходным напряжением 12
В.
На
операционном усилителе DA2 и транзисторе
VT1 собран узел получения искусственной средней
точки, необходимой для работы аналого — цифрового преобразователя
DA1, а на ОУ DA3
собран нормирующий преобразователь, выдающий напряжение -2,000 … +2,000
В при изменении температуры датчика от -200 град.С до +200 град.С.
После изготовления устройства приступают к его настройке. Вначале подбором
резисторов R3, R4 добиваются уровня
напряжения на выводе 36 микросхемы DA1
равным 1,000В, контролируя его цифровым мультиметром.
Вместо одного из резисторов можно использовать прецизионный проволочный
резистор. 
| Уважаемые посетители!  Если Вы хотите, чтобы автор отвечал на Ваши письма, обновлял и добавлял новые материалы — активней используйте контекстную рекламу, размещённую на страницах — для себя Вы узнаете много нового и полезного, а автору позволит частично компенсировать собственные затраты чтобы уделять Вам больше внимания. ВНИМАНИЕ! Вам нужно разработать сложное электронное устройство? Тогда Вам сюда…
| |
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 …
1 375 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 …
0 496 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 2518 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 6948 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 3605 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 3118 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 2813 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 1932 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 1990 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 2991 0
1 2 3 4
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:
- Установите предустановку в середине диапазона.
- Включите питание цепи.
- Возьмите чашу с тающим льдом и погрузите микросхему внутрь льда.
- Теперь аккуратно начните настройку предустановки, чтобы счетчик показывал ноль вольт.
- 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,
- ,
- ,
- ,
- ,
- . 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 термометраО 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.
