4 univerzalna elektronska vezja termometra

Tu se naučimo štirih najboljših vezij elektronskega termometra, ki jih je mogoče univerzalno uporabljati za merjenje telesne temperature ali temperature zraka v prostoru od nič stopinj do 50 stopinj Celzija.

V prejšnjem prispevku smo se naučili nekaterih lastnosti izjemnega čipa temperaturnega senzorja LM35 , ki daje izhod v različnih napetostih, ki so neposredno enakovredne temperaturnim spremembam v Celziju.

Ta lastnost zlasti omogoča konstrukcijo predlagane sobne temperature vezje termometra zelo preprosto.

1) Elektronski termometer z enojnim IC LM35

Samo en sam IC mora biti povezan z ustreznim števcem gibljive tuljave in odčitke začnete dobivati ​​skoraj takoj.

IC LM35 vam bo pokazal 10-milimetrski dvig izhodnih voltov kot odziv na vsako stopinjsko povišanje temperature ozračja, ki ga obdaja.

Spodnja shema, ki je prikazana spodaj, vse pojasnjuje, ni potrebe po zapletenih vezjih, samo povežite merilnik gibljive tuljave 0-1 V FSD na ustrezne nožice IC, ustrezno nastavite lonec in že ste pripravljeni na tokokrog senzorja sobne temperature .

Nastavitev enote

Ko sestavite vezje in končate s prikazanimi povezavami, lahko nadaljujete z nastavitvijo termometra, kot je razloženo spodaj:

1. Prednastavitev postavite v sredino.
2. VKLOPITE napajanje vezja.
3. Vzemite skledo ledu, ki se tali, in potopite IC v led.
4. Zdaj pazljivo začnite prilagajati prednastavitev, tako da merilnik odčita nič voltov.
5. Postopek nastavitve tega elektronskega termometra je končan.

Ko senzor odstranite z ledu, bo v nekaj sekundah začel prikazovati trenutno sobno temperaturo preko merilnika neposredno v Celzijah.

2) Vezje za nadzor sobne temperature

Drugi elektronski termometer spodaj je še eno zelo preprosto, a zelo natančno vezje merilnika temperature zraka.

Uporaba zelo vsestranskega in natančnega IC LM 308 omogoča, da se vezje odzove in izvrstno odzove na najmanjše temperaturne spremembe v okolici.

Uporaba vrtne diode 1N4148 kot temperaturnega senzorja

Kot aktivni senzor temperature okolice se tukaj uporablja dioda 1N4148 (D1). Tu je bila učinkovito izkoriščena edinstvena pomanjkljivost polprevodniške diode, kot je 1N4148, ki prikazuje spremembo značilnosti naprej napetosti z vplivom spremembe temperature okolice, ta naprava pa se uporablja kot učinkovit in poceni temperaturni senzor.

Tu predstavljeni elektronski merilni tokokrog senzorja temperature zraka je zelo natančen po svoji funkciji, kategorično zaradi najnižje stopnje histereze.

Popoln opis vezja in namigi o konstrukciji, vključeni tukaj.

Delovanje vezja

Sedanje vezje elektronskega merilnega kroga senzorja temperature zraka je izjemno natančno in ga je mogoče zelo učinkovito uporabiti za spremljanje temperaturnih sprememb temperature. Na kratko preučimo njegovo delovanje vezja:

Tu kot običajno uporabljamo zelo vsestransko uporabno 'vrtno diodo' 1N4148 kot senzor zaradi njegove tipične pomanjkljivosti (ali bolje, v tem primeru prednosti) spreminjanja njegove prevodne lastnosti pod vplivom spreminjajoče se temperature okolice.

Dioda 1N4148 lahko udobno ustvari linearni in eksponentni padec napetosti na sebi kot odgovor na ustrezno zvišanje temperature okolice.

Ta padec napetosti je približno 2mV za vsako stopnjo dviga temperature.

Ta posebna značilnost 1N4148 je široko izkoriščena v številnih tokokrogih temperaturnih senzorjev nizkega območja.

Sklicujoč se na predlagani monitor sobne temperature s spodnjim diagramom vezja indikatorjev, vidimo, da je IC1 ožičen kot obračalni ojačevalnik in tvori srce vezja.

Njegov neinvertirni zatič št. 3 je s pomočjo Z1, R4, P1 in R6 pritrjen na določeno fiksno referenčno napetost.

Tranzistor T1 in T2 se uporabljata kot konstantni vir toka in pomagata vzdrževati večjo natančnost vezja.

Invertirni vhod IC je povezan s senzorjem in nadzoruje tudi najmanjšo spremembo napetosti na senzorski diodi D1. Te spremembe napetosti, kot je razloženo, so neposredno sorazmerne s spremembami temperature okolice.

Zaznana temperaturna sprememba se v trenutku ojači v ustrezen nivo napetosti s pomočjo IC in se sprejme na izhodni zatič št. 6.

Ustrezni odčitki se neposredno prevedejo v stopinje Celzija z merilnikom gibljive tuljave 0-1V FSD.

Seznam delov

• R1, R4 = 12K,
• R2 = 100E,
• R3 = 1M,
• R5 = 91K,
• R6 = 510K,
• P1 = 10K PRESET,
• P2 = 100K PREDSET,
• C1 = 33pF,
• C2, C3 = 0,0033uF,
• T1, T2 = BC 557,
• Z1 = 4,7 V, 400 mW,
• D1 = 1N4148,
• IC1 = LM308,
• Odbor za splošne namene glede na velikost.
• B1 in B2 = 9V baterija PP3.
• M1 = 0 - 1 V, voltmeter tipa gibljive tuljave FSD

Nastavitev vezja

Postopek je nekoliko kritičen in zahteva posebno pozornost. Za dokončanje postopka boste potrebovali dva natančno znana temperaturna vira (vroč in hladen) in natančen termometer živo srebro v steklu.

Kalibracija se lahko zaključi v naslednjih točkah:

Najprej nastavitve nastavite na sredini. Na izhod vezja priključite voltmeter (1 V FSD).

Za vir hladne temperature se tukaj uporablja voda s približno sobno temperaturo.

Potopite senzor in stekleni termometer v vodo in zapišite temperaturo v steklenem termometru in ekvivalentno napetost v voltmetru.

Vzemite skledo z oljem, ga segrejte na približno 100 stopinj Celzija in počakajte, da se njegova temperatura ustali na približno 80 stopinj Celzija.

Kot zgoraj potopite senzorja in ju primerjajte z zgornjim rezultatom. Odčitavanje napetosti mora biti enako temperaturni spremembi v steklenem termometru krat 10 milvoltov. Ali niste razumeli? No, preberimo naslednji primer.

Predpostavimo, da je voda z mrzlo temperaturo pri 25 stopinjah Celzija (sobna temperatura), vroča pa, kot vemo, pri 80 stopinjah Celzija. Tako je razlika oziroma temperaturna sprememba med njima enaka 55 stopinj Celzija. Zato je treba razliko v odčitkih napetosti 55 pomnožiti z 10 = 550 milvoltov ali 0,55 voltov.

Če merila ne izpolnite povsem, prilagodite P2 in še naprej ponavljajte korake, dokler ga končno ne dosežete.
Ko je nastavljena zgornja hitrost spremembe (10 mV na 1 stopinjo Celzija), samo prilagodite P1 tako, da merilnik pokaže 0,25 voltov pri 25 stopinjah (senzor v vodi pri sobni temperaturi).

S tem se zaključi nastavitev vezja.
To vezje merilnika temperature zraka lahko učinkovito uporabite tudi kot sobni elektronski termometer.

3) Krog sobnega termometra z uporabo LM324 IC

Tretja zasnova je verjetno najboljša glede stroškov, enostavnosti gradnje in natančnosti.

Za izdelavo tega najlažjega sobnega indikatorja Celzija je potreben en sam LM324 IC, 78L05 5V običajni IC in nekaj pasivnih komponent.

Od 4 opcijskih ojačevalnikov na LM324 .

Op amp A1 je ožičen, da ustvari navidezno ozemljitev vezja za njegovo učinkovito delovanje. A2 je konfiguriran kot neinvertirajoči ojačevalnik, kjer je povratni upor zamenjan z diodo 1N4148.

Ta dioda deluje tudi kot temperaturni senzor in pade približno 2 mV pri vsakem dvigu temperature okolice.

Ta padec 2 mV zazna vezje A2 in se na pin # 1 pretvori v ustrezno spremenljiv potencial.

Ta potencial dodatno ojača in pufri invertirni ojačevalnik A3 za napajanje priklopljene 0 do 1V voltrske enote.

Voltmeter pretvarja odvisen od temperature spremenljiv izhod v umerjeno temperaturno lestvico, da skozi ustrezne deformacije hitro pripravi podatke o sobni temperaturi.

Celotno vezje napaja en sam 9 V PP3.

Ljudje, to so bila tri hladna in enostavna vezja indikatorjev sobne temperature, ki jih lahko kateri koli ljubitelj gradi za hitro in poceni spremljanje temperaturnih sprememb prostora v prostoru s standardnimi elektronskimi komponentami in brez zapletenih Arduino naprav.

4) Elektronski termometer z uporabo IC 723

Tako kot zgornja zasnova je tudi tu uporabljena silicijeva dioda kot temperaturni senzor. Potencial stika silicijeve diode se zmanjša za približno 1 milivolt za vsako stopinjo Celzija, kar omogoča določanje temperature diode z izračunom napetosti na njej. Ko je dioda konfigurirana kot temperaturni senzor, ponuja prednosti visoke linearnosti z nizko časovno konstanto.

Dodatno ga je mogoče izvajati v širokem temperaturnem območju, od -50 do 200 C. Ker je treba napetost diode oceniti dokaj natančno, je potrebna zanesljiva referenčna oskrba.

Dostojna možnost je stabilizator napetosti IC 723. Čeprav se lahko absolutna vrednost napetosti zenerja znotraj tega IC razlikuje od IC do druge, je temperaturni koeficient izredno majhen (običajno 0,003% na stopinjo C).

Poleg tega znano je, da se 723 stabilizira 12-voltno napajanje v celotnem vezju. Upoštevajte, da so številke nožic v vezju primerne samo za dvovrstično (DIL) različico IC 723.

Drugi IC, 3900, vključuje štirikolesne ojačevalnike, pri katerih je uporabljenih le nekaj. Te op ojačevalniki so zasnovani če delamo nekoliko drugače, so te nastavljene kot enote, ki jih poganja tok, namesto kot napetost. Za vhod bi lahko najbolje menili, da je osnova tranzistorja v konfiguraciji skupnega oddajnika.

Posledično je vhodna napetost pogosto okoli 0,6 volta. R1 je povezan z referenčno napetostjo in se skozi ta upor premika konstanten tok. Zaradi velikega ojačenja z odprto zanko je opcijski ojačevalnik sposoben prilagoditi svoj lastni izhod, tako da v njegov invertirni vhod teče popolnoma enak tok, tok skozi diodo za zaznavanje temperature (D1) pa tako ostane nespremenjen.

Ta nastavitev je pomembna zaradi dejstva, da je dioda v bistvu napetostni vir z določenim notranjim uporom in kakršno koli odstopanje toka, ki se premika skozi to, lahko povzroči spremembo napetosti, ki bi lahko na koncu napačno prevedeno kot nihanje temperature. Izhodna napetost na zatiču 4 je torej enaka napetosti na obrnjenem vhodu in napetosti okoli diode (slednja se spreminja s temperaturo).

C3 zavira nihanje. Zatič 1 IC 2B je pritrjen na fiksni referenčni potencial in se konstantni tok posledično premakne v neinvertirajoči vhod. Invertirni vhod IC 2B je s pomočjo R2 priključen na izhod IC 2A (zatič 4), da deluje na temperaturno odvisen tok. IC 2B ojača razliko med vhodnimi tokovi na vrednost, da bi lahko odstopanje napetosti na njenem izhodu (pin 5) hitro odčitali s 5 do 10 voltov f.s.d. voltmeter.

V primeru, da je uporabljen panelni števec, bo morda treba nastaviti Ohmov zakon za določanje serijske upornosti. Če 100-uA f.s.d. merilnik z notranjim uporom 1200, mora biti skupni upor za 10 V deformacijo v celoti glede na izračun:

10 / 100uA = 100K

R5 mora biti posledično 100 k - 1k2 = 98k8. Najbližja skupna vrednost (100 k) bo delovala dobro. Kalibracijo lahko izvedemo, kot je razloženo spodaj: ničelno točko sprva fiksira P1 s pomočjo temperaturnega senzorja, potopljenega v skledo s taljenjem ledu. Celoten odklon lahko nato popravimo s P2, zato lahko diodo potopimo v vročo vodo, katere temperatura je določena (recimo, da je vrela voda, preizkušena s katerim koli standardnim termometrom, 50 °).