4 univerzálne obvody elektronického teplomeru

Tu sa učíme štyri najlepšie obvody elektronických teplomerov, ktoré možno univerzálne použiť na meranie teploty tela alebo teploty atmosférickej miestnosti v rozmedzí od 0 stupňov do 50 stupňov Celzia.

V predchádzajúcom príspevku sme sa dozvedeli niektoré z funkcií vynikajúceho čipu teplotného senzora LM35 , ktorý poskytuje výstupy v premenlivých napätiach, ktoré sú priamo ekvivalentné zmenám teploty okolia, v stupňoch Celzia.

Táto vlastnosť predovšetkým umožňuje vytvorenie navrhovanej teploty v miestnosti obvod teplomera veľmi jednoduché.

1) Elektronický teplomer využívajúci Single IC LM35

Vyžaduje iba prepojenie jediného integrovaného obvodu s vhodným typom merača s pohyblivou cievkou a namerané hodnoty začnete získavať takmer okamžite.

IC LM35 vám ukáže zvýšenie výstupných voltov o 10 mv v reakcii na každý nárast teploty v atmosfére, ktorá ho obklopuje.

Schéma zapojenia uvedená nižšie vysvetľuje všetko, nie je potrebné žiadne zložité zapojenie, stačí pripojiť merač pohyblivej cievky 0-1 V FSD cez príslušné kolíky IC, vhodne nastaviť nádobu a ste pripravení na zapojenie obvodu snímača izbovej teploty. .

Inštalácia prístroja

Po zostavení obvodu a dokončení zobrazených pripojení môžete pokračovať v nastavovaní teplomera, ako je vysvetlené nižšie:

1. Umiestnite predvoľbu do stredného rozsahu.
2. Zapnite napájanie obvodu.
3. Vezmite misku s topiacim sa ľadom a ponorte IC do ľadu.
4. Teraz opatrne začnite nastavovať predvoľbu tak, aby glukometer čítal nulové volty.
5. Nastavovací postup tohto elektronického teplomeru je hotový.

Po vybratí snímača z ľadu začne behom niekoľkých sekúnd zobrazovať aktuálnu teplotu v miestnosti nad meračom priamo v stupňoch Celzia.

2) Obvod monitora izbovej teploty

Druhý návrh elektronického teplomeru uvedený nižšie je ďalším veľmi jednoduchým, ale veľmi presným obrysom meracieho obvodu snímača teploty vzduchu.

Použitie vysoko univerzálneho a presného IC LM 308 umožňuje obvodu reagovať a vynikajúco reagovať na najmenšie zmeny teploty, ku ktorým dochádza v jeho okolitej atmosfére.

Použitie záhradnej diódy 1N4148 ako snímača teploty

Ako aktívny snímač teploty okolia sa tu používa dióda 1N4148 (D1). Tu sa efektívne využila jedinečná nevýhoda polovodičovej diódy, ako je 1N4148, ktorá ukazuje zmenu charakteristík priepustného napätia s vplyvom zmeny teploty okolia, a toto zariadenie sa používa ako efektívny lacný snímač teploty.

Tu prezentovaný obvod meradla elektronického senzora teploty vzduchu je veľmi presný, čo sa týka jeho funkcie, kategoricky kvôli minimálnej úrovni hysterézie.

Kompletný popis obvodu a konštrukčné indície sú tu zahrnuté.

Prevádzka obvodu

Súčasný obvod elektronického meracieho obvodu snímača teploty vzduchu je mimoriadne presný a dá sa veľmi efektívne využiť na sledovanie zmien atmosférickej teploty. Pozrime sa stručne na fungovanie jeho obvodu:

Tu ako obvykle používame ako snímač veľmi všestrannú „záhradnú diódu“ 1N4148, ktorá má kvôli svojej typickej nevýhode (alebo skôr výhode pre tento prípad) zmenu svojej vodivej charakteristiky v dôsledku meniacej sa teploty okolia.

Dióda 1N4148 je pohodlne schopná produkovať lineárny a exponenciálny pokles napätia cez seba v reakcii na zodpovedajúce zvýšenie teploty okolia.

Tento pokles napätia je okolo 2 mV pre každý nárast teploty.

Táto konkrétna vlastnosť 1N4148 je rozsiahle využívaná v mnohých obvodoch teplotných snímačov s nízkym rozsahom.

Pokiaľ ide o navrhovaný monitor izbovej teploty s nižšie uvedenou schémou zapojenia indikátora, vidíme, že IC1 je zapojený ako invertujúci zosilňovač a tvorí srdce obvodu.

Jeho neinvertujúci pin # 3 je udržiavaný na konkrétnom pevnom referenčnom napätí pomocou Z1, R4, P1 a R6.

Tranzistor T1 a T2 sa používajú ako zdroj konštantného prúdu a pomáha udržiavať vyššiu presnosť obvodu.

Invertujúci vstup IC je pripojený k senzoru a monitoruje aj najmenšiu zmenu variácie napätia naprieč senzorovou diódou D1. Tieto zmeny napätia, ako je vysvetlené, sú priamo úmerné zmenám teploty okolia.

Zistená teplotná zmena je IC okamžite zosilnená na zodpovedajúcu úroveň napätia a je prijímaná na výstupnom kolíku # 6.

Relevantné hodnoty sú priamo prevedené do stupňov Celzia pomocou meracieho prístroja s pohyblivou cievkou 0-1V FSD.

Zoznam položiek

• R1, R4 = 12K,
• R2 = 100E,
• R3 = 1 M,
• R5 = 91K,
• R6 = 510K,
• P1 = 10K PREDNASTAVENÉ,
• P2 = 100K PREDNASTAVENÉ,
• C1 = 33pF,
• C2, C3 = 0,0033uF,
• T1, T2 = BC 557,
• Z1 = 4,7 V, 400 mW,
• D1 = 1N4148,
• IC1 = LM308,
• Univerzálna doska podľa veľkosti.
• Batéria B1 a B2 = 9V PP3.
• M1 = 0 - 1 V, voltmetr s pohyblivou cievkou typu FSD

Nastavenie obvodu

Postup je trochu kritický a vyžaduje si osobitnú pozornosť. Na dokončenie postupu budete potrebovať dva presne známe zdroje teploty (horúci a studený) a presný teplomer s obsahom ortuti v pohári.

Kalibráciu je možné vykonať pomocou nasledujúcich bodov:

Predvolené nastavenia nechajte spočiatku v strede. Na výstup obvodu pripojte voltmetr (1 V FSD).

Ako zdroj studenej teploty sa tu používa voda približne pri izbovej teplote.

Ponorte senzor a sklenený teplomer do vody a zaznamenajte teplotu v sklenenom teplomeri a ekvivalentný výstup napätia vo voltmetri.

Vezmite misku s olejom, zohrejte ju na asi 100 stupňov Celzia a počkajte, kým sa jej teplota ustáli na asi 80 stupňov Celzia.

Ako je uvedené vyššie, ponorte dva snímače a porovnajte ich s vyššie uvedeným výsledkom. Odčítané napätie by sa malo rovnať zmene teploty v sklenenom teplomeri krát 10 mil. Voltov. Nerozumeli ste? Poďme si prečítať nasledujúci príklad.

Predpokladajme, že studená zdrojová voda má teplotu 25 stupňov Celzia (izbová teplota), horúci zdroj, ako vieme, má teplotu 80 stupňov Celzia. Rozdiel alebo zmena teploty medzi nimi sa teda rovná 55 stupňom Celzia. Preto by rozdiel v nameraných hodnotách napätia mal byť 55 vynásobený 10 = 550 milv voltov alebo 0,55 voltu.

Ak nie ste celkom spokojní s kritériom, upravte P2 a pokračujte v opakovaní krokov, až kým ho nakoniec nedosiahnete.
Akonáhle je nastavená vyššie uvedená rýchlosť zmeny (10 mV na 1 stupeň Celzia), stačí upraviť P1 tak, aby merač ukazoval 0,25 voltu pri 25 stupňoch (snímač udržiavaný vo vode pri izbovej teplote).

Týmto sa ukončí nastavenie obvodu.
Tento obvod merača teploty vzduchu je možné efektívne využiť aj ako izbový elektronický teplomer.

3) Obvod izbového teplomeru využívajúci LM324 IC

3. dizajn je pravdepodobne najlepší z hľadiska nákladov, ľahkej konštrukcie a presnosti.

Jediný integrovaný obvod LM324, bežný integrovaný obvod 78L05 5 V a niekoľko pasívnych súčiastok je všetko, čo je potrebné na vytvorenie tohto najjednoduchšieho indikačného obvodu miestnosti.

Iba 4 operačné zosilňovače sa používajú zo 4 operačných zosilňovačov LM324 .

Operačný zosilňovač A1 je zapojený tak, aby vytvoril virtuálne uzemnenie obvodu pre jeho efektívnu prácu. A2 je nakonfigurovaný ako neinvertujúci zosilňovač, kde je spätnoväzbový rezistor nahradený diódou 1N4148.

Táto dióda funguje aj ako teplotný snímač a pri každom zvýšení teploty okolia klesá okolo 2 mV.

Tento pokles 2 mV je detekovaný obvodom A2 a je prevedený na zodpovedajúcim spôsobom sa meniaci potenciál na kolíku # 1.

Tento potenciál je ďalej zosilňovaný a tlmený invertujúcim zosilňovačom A3 na napájanie pripojenej jednotky volmetra 0 až 1V.

Voltmeter prevádza premenlivý výstup závislý na teplote do kalibrovanej teplotnej stupnice, aby rýchlo produkoval údaje o izbovej teplote prostredníctvom príslušných výchyliek.

Celý obvod je napájaný jediným 9 V PP3.

Takže, ľudia, to boli 3 chladné a ľahko zostaviteľné obvody ukazovateľov izbovej teploty, ktoré môže vytvoriť každý fanúšik pre rýchle a lacné sledovanie zmien teploty okolia v prevádzke pomocou štandardných elektronických komponentov a bez zapojenia zložitých zariadení Arduino.

4) Elektronický teplomer využívajúci IC 723

Rovnako ako vyššie uvedená konštrukcia, aj tu sa používa kremíková dióda ako teplotný snímač. Potenciál spojenia kremíkovej diódy klesá asi o 1 milivolt pre každý stupeň Celzia, čo umožňuje určiť teplotu diódy výpočtom napätia na nej. Ak je dióda nakonfigurovaná ako teplotný senzor, ponúka výhody vysokej linearity s nízkou časovou konštantou.

Môže byť dodatočne implementovaný v širokom teplotnom rozmedzí od -50 do 200 ° C. Pretože napätie diódy je potrebné hodnotiť pomerne presne, je potrebné spoľahlivé referenčné napájanie.

Slušnou možnosťou je stabilizátor napätia IC 723. Aj keď sa absolútna ti hodnota zenerovho napätia v tomto IC môže líšiť od IC k druhému, teplotný koeficient je extrémne malý (typicky 0,003% na stupeň C).

Navyše, je známe, že 723 sa stabilizuje napájanie 12 voltov v celom obvode. Dbajte na to, aby čísla pinov v schéme zapojenia vyhovovali iba variantu IC-723 s dvojitým napájaním (DIL).

Druhý IC, 3900, obsahuje štvornásobné zosilňovače, kde sa využíva iba pár z nich. Títo operačné zosilňovače sú navrhnuté aby fungovali trochu inak, sú konfigurované ako jednotky poháňané prúdom namiesto ako jednotky napájané napätím. Za vstup sa dá najlepšie považovať tranzistorová základňa v konfigurácii spoločného vysielača.

Výsledkom je, že vstupné napätie je často okolo 0,6 voltu. R1 je pripojený k referenčnému napätiu a týmto odporom sa tak pohybuje konštantný prúd. Vďaka veľkému zosilneniu v otvorenej slučke je operačný zosilňovač schopný prispôsobiť svoj vlastný výstup tak, aby do jeho invertujúceho vstupu viedol presne ten istý prúd, a prúd cez diódu snímajúcu teplotu (D1) tak zostáva konštantný.

Toto nastavenie je dôležité z dôvodu skutočnosti, že dióda je v podstate zdrojom napätia so špecifickým vnútorným odporom a akákoľvek odchýlka v prúde, ktorý sa cez ňu pohybuje, by mohla vo výsledku spôsobiť zmenu napätia, ktorá by mohla byť nakoniec chybne preložené ako zmena teploty. Výstupné napätie na kolíku 4 je teda rovnaké ako napätie na invertujúcom vstupe, ako aj napätie okolo diódy (teplota sa mení).

C3 inhibuje osciláciu. Pin 1 na IC 2B je pripojený k pevnému referenčnému potenciálu a konštantný prúd sa následne presunie do neinvertujúceho vstupu. Invertujúci vstup IC 2B je zapojený pomocou R2 na výstup IC 2A (pin 4), aby bol prevádzkovaný prúdom závislým od teploty. IC 2B zosilňuje rozdiel medzi svojimi vstupnými prúdmi na hodnotu, ktorú by bolo možné rýchlo prečítať odchýlku napätia na jeho výstupe (pin 5) pri 5 až 10 voltoch f.s.d. voltmeter.

V prípade, že je použitý panelový merač, bude možno potrebné nakonfigurovať Ohmov zákon na stanovenie sériového odporu. Ak 100-uA f.s.d. Ak je použitý merač s vnútorným odporom 1 200, musí byť celkový odpor pre priehyb v plnom rozsahu 10 V podľa výpočtu:

10 / 100uA = 100K

R5 musí byť vo výsledku 100 k - 1k2 = 98k8. Najbližšia spoločná hodnota (100 k) bude fungovať dobre. Kalibráciu je možné vykonať, ako je vysvetlené nižšie: nulový bod je spočiatku fixovaný pomocou P1 pomocou teplotného snímača ponoreného do misky s topiacim sa ľadom. Potom môže byť dióda ponorená do horúcej vody, ktorej teplota je určená (povedzme, že vriaca voda je testovaná s akýmkoľvek štandardným teplomerom na 50 ° C).