Для измерения температуры необходимо поддерживать постоянное напряжение на р-п переходе. На рис. В качестве датчика температуры применен переход база-эмиттер транзистора VT1. Схема питается от стабилизированных напряжений, поскольку они используются й качестве опорных напряжений датчика.

Схема простого цифрового термометра » Паятель.Ру

Категория: Измерительные приборы

Данный термометр предназначен для визуального контроля температуры, с отображением на трёх-разрядном светодиодном индикаторе с разрешением в 0,5°С. Термометр позволяет передавать измеренную температуру через СОМ-порт в компьютер через каждые 860mS с разрешением 0,0625°С. Данные передаются двумя байтами в шестнадцатиричном коде. В этом случае термометр измеряет температуру от -55 С до +125°С.

Формат передаваемых байтов приведен в таблице 1. Схема термометра приведена на рис. 1.

Рассмотрим работу схемы. После включения тумблера SA1 сетевое напряжение поступает на трансформатор Т1. Со вторичной обмотки напряжение 9-12 вольт выпрямляется диодным мостом собранным на VD1-VD4 и сглаживается конденсатором С1. Затем напряжение стабилизируется на уровне пяти вольт стабилизатором напряжения собранным на микросхеме D1.

От данного напряжения запитываются все микросхемы устройства. При поступлении напряжения на микроконтроллер D4 через некоторое время запускается кварцевый генератор собранный на ZQ1 и С4.С5 и начинает выполняться микропрограмма записанная во внутреннюю память контроллера. Программа настраивает все порты и регистры микросхемы D4 а затем считывает содержимое ПЗУ микросхемы D3.

Содержимое ПЗУ представляет собой 64 битный код. Первый байт это 8-битный код семейства (у DS18B20 это 28h), затем 48-битный серийный номер, а затем 8-битную CRC (CRC нужна для проверки правильности принятой информации). Эти 8 байт последовательно выводятся на индикаторы в левые от точки два разряда. После этого считываются показания температуры, которые преобразовываются и выводятся в десятичном коде на индикаторы HG1.

Таблица 1
Параллельно этому вся информация передаётся через микросхему D2 на СОМ порт компьютера. Микросхема МАХ232 представляет собой 2х канальный приёмо-передатчик который преобразовывает уровни TTL в формат RS232.

Общение с датчиком DS18B20 ведется по одно-проводному интерфейсу. В микросхему встроен контроллер сети MicroLAN [1]. Данный контроллер позволяет подсоединять к однопроводной сети большое количество датчиков ограниченных только ёмкостью линии. Каждый датчик имеет уникальный серийный номер, записываемый лазером в микросхему на заводе изготовителе, поэтому его без труда можно идентифицировать контроллером и обращаться только к нему.

Для сбора информации и записи в EXCEL или текстовый файл можно воспользоваться бесплатно распространяемой программой COMPump. На момент публикации доступна версия 1.3а. Данную программу можно скачать. После инсталляции и запуска программы необходимо настроить порт. Для этого в Главном меню нажимаем кнопку Настройки затем Порт. Имя порта устанавливаем в зависимости от того к какому разъёму у вас подключен шлейф. Скорость бит/с устанавливаем 9600.

Биты данных 8 разрядные. Четность -нет. Стоповые биты -1. После этого в главном меню нажимаем кнопку Порт затем Открыть порт. После этого можно включить Термометр. Внимание! Во избежание выхода из строя микросхемы СОМ порта шлейф термометра можно подключать только при выключенном компьютере.

После этого термометр выдаст в окно программа COMPump восьми байтовое содержимое ПЗУ, а затем будет выводить температуру. Формат вывода HEX, ASCII или DECIMAL можно настроить нажав в главном меню Настройки -> COMPump затем вкладку Типы данных. После снятия показаний данные можно экспортировать в EXCEL а затем обрабатывать по своему усмотрению. Для этого нажимаем кнопки Файл затем Экспорт В Excel.

Hex коды программы приведены в Табл. 2.

Простая схема электронного термометра с использованием одной микросхемы LM324

простой электронный термометр, использующий одну микросхему LM324 и некоторые другие пассивные компоненты.

Электронный термометр не зависит ни от какого механического принципа, ни от стекла, ни от ртутных элементов, а измеряет температуру окружающей среды исключительно с помощью полупроводниковых датчиков и усилителей на основе операционных усилителей.

Окончательное считывание температуры достигается с помощью дешевого вольтметра.

Использование 1N4148 в качестве датчика температуры

Популярный садовый диод, такой как 1N4148, теоретически является фантастическим датчиком для довольно точного электронного термометра, поскольку падение напряжения на диоде снижается на 2 мВ при каждом повышении температуры на один градус Цельсия.

Как видно из рисунка 1, фиксированное опорное напряжение подается на неинвертирующий вход операционного усилителя. Ток, протекающий через резистор и, таким образом, через диод, также поддерживается на постоянном уровне.

Изменения выходного напряжения операционного усилителя могут происходить только из-за разницы в падении напряжения на диоде, которая, в свою очередь, может быть вызвана только разницей температур.

Описание схемы

По этой причине выходное напряжение прямо пропорционально температуре диода. На общей принципиальной схеме, показанной на рис. 2 ниже, операционный усилитель обозначен как A2, а диод — как D1.

Все операционные усилители, показанные на приведенной выше диаграмме, сконфигурированы из одной счетверенной микросхемы операционных усилителей LM324. Детали распиновки микросхемы можно увидеть ниже:

Опорное напряжение поступает от IC1 через делитель напряжения R3/P1/R4. Выходное напряжение A2 усиливается операционным усилителем A3.

Неинвертирующий вход A3 дополнительно поддерживается на фиксированном уровне (еще раз полученный от R3/P1/R41, а значения R6 и R8 фактически выбраны так, чтобы гарантировать, что 0 В соответствует температуре окружающей среды 0°C.

Как к тесту

Для того, чтобы с помощью этого электронного термометра можно было измерять температуры выше и ниже нуля без использования источника питания с двойной регулировкой, была реализована несколько необычная альтернатива.0003

В первую очередь потребовался стабилизатор IC1, который обеспечивает точно регулируемое и фиксированное опорное напряжение для A2 и A3. Дополнительный усилитель A1 вместе с резисторами R1 и R2 создает напряжение +2,5 В относительно отрицательного источника питания схемы.

Этот источник питания +2,5 В впоследствии применяется как «земля» во всей оставшейся цепи. В результате контакт 11 IC2 находится на уровне -2,5 В, а контакт 4 на уровне +6,5 В относительно этой линии «земли».

Таким образом, питание операционных усилителей является «симметричным». Ток, потребляемый цепью, составляет примерно 5 мА, чтобы гарантировать, что для мгновенных показаний температуры 9V батареи будет достаточно.

Если требуются длительные периоды использования, в качестве источника питания можно использовать простой адаптер переменного тока в постоянный; который не должен быть регулируемым из-за регулирования, уже полученного от IC1.

Большинство вольтметров, вероятно, будут приемлемы в качестве устройства отображения индикатора температуры. В этом случае термометр покажет диапазон от -9,99 до +99,9 градусов по Цельсию.

Как настроить

Вышеописанная схема электронного термометра калибруется путем настройки предустановки P1 для достижения 0 В при 0° по Цельсию, а затем P2 можно отрегулировать для получения 0,999 В при 99,9° по Цельсию.

Об администраторе

Взаимодействие с читателями

Исследование плодовых мушек выявило цепь термометра в мозгу, способствующую полуденной сиесте в жаркие дни

В самые жаркие летние дни вы можете заснуть посреди дня. В некоторых частях мира считается культурной нормой планировать «сиесты» и закрывать предприятия в самые жаркие часы дня. Как оказалось, за этим может стоять биология, а не только культура.

Температура влияет на диапазон человеческого поведения, от еды и уровня активности до циклов сна и бодрствования. Нам может быть труднее спать летом и медленно вставать с постели холодным утром. Но связь между сенсорными нейронами и нейронами, контролирующими этот цикл, до конца не изучена.

Нейробиологи Северо-Западного университета нашли несколько ключей к разгадке происходящего. В новом исследовании, опубликованном сегодня (17 августа) в журнале Current Biology , исследователи обнаружили, что дрозофилы запрограммированы на то, чтобы вздремнуть в середине дня. В продолжение их статьи, в которой идентифицировали мозговой термометр, работающий только в холодную погоду, новая статья исследует аналогичную схему «термометра» для высоких температур.

«Изменения температуры оказывают сильное влияние на поведение как людей, так и животных и дают животным сигнал о том, что пора адаптироваться к смене времен года», — сказал Марко Галлио, доцент нейробиологии Колледжа искусств и наук Вайнберга. . «Влияние температуры на сон может быть весьма экстремальным: некоторые животные решают отоспаться весь сезон — вспомните медведя, впадающего в спячку, — но специфические мозговые цепи, которые опосредуют взаимодействие между температурой и центрами сна, остаются в значительной степени не нанесенными на карту».

Галлио возглавил исследование и сказал, что плодовые мушки являются особенно хорошей моделью для изучения таких важных вопросов, как «почему мы спим?» и «Что сон делает для мозга?» потому что они не пытаются нарушить инстинкт так, как это делают люди, например, когда мы ночуем всю ночь. Они также позволяют исследователям изучать влияние внешних сигналов, таких как свет и температура, на клеточные пути.

Клетки, которые остаются активными дольше

В статье впервые идентифицированы рецепторы «абсолютного тепла» в голове мухи, которые реагируют на температуру выше 77 градусов по Фаренгейту — любимую температуру мухи. Как оказалось, обыкновенная лабораторная плодовая муха (дрозофила) колонизировала почти всю планету, установив тесную связь с людьми. Неудивительно, что его любимая температура также соответствует температуре многих людей.

Как и ожидалось, основываясь на результатах своей предыдущей статьи о низкой температуре, исследователи обнаружили, что нейроны мозга, получающие информацию о высокой температуре, являются частью более широкой системы, регулирующей сон. Когда горячий контур, идущий параллельно холодовому контуру, активен, клетки-мишени, которые способствуют полуденному сну, остаются включенными дольше. Это приводит к увеличению полуденного сна, что удерживает мух от самой жаркой части дня.

Исследование стало возможным благодаря 10-летней инициативе, в ходе которой была составлена ​​первая полная карта нейронных связей у животного (мухи), называемая коннектомом. С коннектомом у исследователей есть доступ к компьютерной системе, которая сообщает им обо всех возможных связях мозга для каждой из примерно 100 000 клеток мозга мухи. Однако даже с этой чрезвычайно подробной дорожной картой исследователям все еще нужно выяснить, как информация в мозгу передается из точки А в точку Б. Эта статья поможет заполнить этот пробел.

Различные контуры для высоких и низких температур имеют смысл для Галлио, потому что «горячие и холодные температуры могут иметь совершенно разные эффекты на физиологию и поведение», — сказал он. Это разделение может также отражать эволюционные процессы, основанные на циклах тепла и холода Земли. Например, возможность того, что центры сна в мозге человека могут быть непосредственно нацелены на определенные сенсорные цепи, теперь открыта для изучения на основе этой работы.

Следующие шаги

Затем команда Галлио надеется выяснить общие цели холодного и горячего контуров, чтобы узнать, как каждый из них может влиять на сон.

«Мы идентифицировали один нейрон, который может быть местом интеграции для влияния высоких и низких температур на сон и активность дрозофилы», — сказал Майкл Алперт, первый автор статьи и научный сотрудник лаборатории Галлио. «Это было бы началом интересных последующих исследований».

Галлио добавил, что команда заинтересована в изучении долгосрочного воздействия температуры на поведение и физиологию, чтобы понять влияние глобального потепления и посмотреть, как изменятся адаптирующиеся виды.

«Люди могут решить вздремнуть после обеда в жаркий день, и в некоторых частях мира это является культурной нормой, но что вы выбираете и что запрограммировано в вас?» — сказал Галлио. «Конечно, это не культура мух, поэтому на самом деле может существовать очень сильный биологический механизм, который упускают из виду у людей».

Дополнительная информация: Майкл Х. Альперт и др., Схема термометра для высокой температуры настраивает поведение дрозофилы на постоянное тепло, Текущая биология (2022). DOI: 10.1016/j.cub.2022.07.060

Доминик Д. Франк и др. Ранняя интеграция стимулов температуры и влажности в мозге дрозофилы, Текущая биология (2017). DOI: 10.1016/j.cub.2017.06.077

Предоставлено Северо-Западный университет

Цитата : Исследование плодовых мушек показывает, что мозговой контур термометра способствует полуденной сиесте в жаркие дни (17 августа 2022 г.) получено 2 ноября 2022 г. с https://phys.