Аналогові термометри на логічних мікросхемах. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки / Регулятори потужності, термометри, термостабілізатори

 Коментарі до статті

Термометри, що описуються у статті, побудовані незвичайно: у першому з них термочутливий елемент (терморезистор) включений в інтегруючий ланцюг, у другому - в диференціюючу. Зміна постійних часу цих ланцюгів під дією нв термістор температури навколишнього середовища перетворюється на зміну шпаруватості прямокутних імпульсів, в результаті чого змінюється ефективна напруга на виході пристрою, що реєструється мікроамперметром. Прилади виконані на широко поширених цифрових мікросхемах і доступні для повторення навіть радіоаматорам-початківцям.

Термочутливий елемент в аналогових термометрах найчастіше включають вимірювальний міст. Такий датчик температури має істотний недолік, пов'язаний з необхідністю обмеження струму через міст значеннями, що виключають саморозігрів утворюють його резисторів. Крім того, нерідко висуваються досить високі вимоги до стабільності напруги, що подається на вимірювальний міст. Для посилення сигналу, що знімається з моста, і стабілізації напруги, що подається на нього в багатьох аналогових термометрах використовують операційні підсилювачі. Це ускладнює конструкцію та налагодження подібних пристроїв.

Від названих недоліків вільний пропонований імпульсний термометр. Він містить генератор прямокутних імпульсів, інтегруючий ланцюг з термочутливим елементом, формувач імпульсів і стрілочний індикатор, що реєструє ефективну напругу, пропорційну шпаруватості імпульсів. Найбільше підходять для такого приладу КМОП цифрові мікросхеми: у них напруга низького рівня практично не відрізняється від 0, а високого - від напруги живлення.

Принципова схема термометра зображено на рис. 1.

На елементах DD1.1, DD1.2 зібраний генератор прямокутних імпульсів з частотою проходження близько 60 кГц і шпаруватістю 2. Від генератора коливання надходять на інтегруючий ланцюг RK1R2C2. Залежно від опору терморезистора (далі термістора) RK1 змінюється стала часу інтегруючого ланцюга і, відповідно, тривалість імпульсів, що надходять на вхід формувача, виконаного на елементах DD1.3 і DD1.4. Тривалість імпульсів на виході елемента DD1.4 пропорційна температурі та визначає ефективну напругу, що реєструється приладом РА1. Підстроєний резистор R1 служить для установки "нуля", R2 - для регулювання чутливості (вона максимальна при мінімальному опорі). При номіналі термістора трохи більше 5 кому залежність опору від температури близька до лінійної в інтервалі від -20 до +50 °З. Похибка виміру не перевищує ±1 °С.

Стабільність напруги живлення (а отже, амплітуди імпульсів) забезпечує параметричний стабілізатор на елементах VD1 і R3. Споживаний термометром струм не перевищує 7 мА.

Усі деталі, крім термістора RK1 та мікроамперметра РА1, розміщують на друкованій платі, виготовленій відповідно до рис. 2.

Плата розрахована на застосування постійних резисторів МЛТ, дротяних підстроювальних резисторів СП5-3, конденсаторів КМ-6 (С1 та С2 - бажано групи М47 або М75). Термістор RK1 – КМТ17 з негативним ТКС. Мікроамперметр РА1 - М4387 або будь-який інший зі струмом повного відхилення стрілки до 1 мА та внутрішнім опором не менше 500 Ом.

При налагодженні термістор поміщають у ванночку з льодом, що тане, і підстроювальним резистором R1 встановлюють стрілку приладу РА1 на нульову позначку шкали. Потім датчик переносять у воду, нагріту до температури +50 °С, і підстроювальним резистором R2 домагаються відхилення стрілки до останньої позначки.

Для вимірювання температури у ширшому інтервалі, наприклад, від -60 до +150 °С, паралельно термістору опором R або послідовно з ним слід увімкнути резистор опором 3R або 1/3R відповідно. Чутливість пристрою після такого доопрацювання, зрозуміло, зменшиться, а похибка виміру може зрости до ±3...5 °С. Якщо потрібна більш висока точність, вказаний діапазон вимірюваних температур слід розбити на два-три піддіапазони та провести лінеаризацію термістора в кожному піддіапазоні. У цьому випадку похибка виміру можна зменшити до ±1 ...1,5 °С.

У мікросхем ТТЛ, ТТЛШ, у порівнянні з мікросхемами серії КМОП, логічні рівні суттєво відрізняються від ідеальних значень. Крім того, у базових елементів мікросхем цих серій дуже значні вхідні струми. Тому термометр на таких мікросхем слід зібрати за схемою, показаною на рис. 3.

Коливання прямокутної форми з частотою повторення 60 кГц, що виробляються генератором на елементах DD1.1, DD1.2 надходять на входи буферних елементів DD1.3 і DD1.4. Вони усувають взаємний вплив диференційних ланцюгів C2R3RK1 і C3R4 і зменшують навантаження на генератор, що сприятливо впливає на стабільність його частоти. Елемент DD1.6 формує послідовність, в якій тривалість імпульсів визначається "зразковим" диференціювальним ланцюгом R4C3, a DD1.5 - послідовність, в якій вона залежить від опору терморезистора RK1, що входить у вимірювальний диференціюючий ланцюг RK1R3C2. В результаті через прилад РА1 тече пульсуючий струм, ефективне значення якого пропорційне температурі навколишнього середовища. При номіналах елементів диференціюючих ланцюгів, вказаних на схемі, діоди VD1, VD2 можна виключити. Однак, якщо використовуються резистори менших номіналів та конденсатори С1 - C3 більшої ємності, для захисту інверторів DD1.5, DD1.6 від пробою ці діоди необхідні.

У термометрі використовують деталі тих самих типів, що у попередньому. Замість К555ЛН1 допустиме застосування мікросхем К155ЛН1, К155ЛНЗ, К155ЛН5, К1533ЛН6. Діод КД521А можна замінити на інший діод цієї серії, а також серії КД522.

Усі деталі, крім термістора RK1 та мікроамперметра РА1, розміщують на друкованій платі (рис. 4). Налаштування термометра зводиться до встановлення резистором R3 максимальної температури, а резистором R4 – нульовий. В інтервалі температур від -20 до +50 °С похибка виміру не перевищує ±1 °С.

Цим термометром можна виміряти температуру тіла. Попередньо прилад необхідно відкалібрувати в інтервалі +36. ..+40°С. Для цього термістор поміщають у підігріте до +36 °С вазелінове масло і підстроювальним резистором R4 встановлюють стрілку мікроамперметра на відмітку нульову шкали. Потім, підвищивши температуру олії до +40°З, резистором R3 встановлюють стрілку на останній поділ шкали. Ці операції необхідно повторити двічі-тричі для кращої відтворюваності результатів вимірювання. (При калібруванні цього приладу слід використовувати саме вазелінове масло, а не воду, оскільки через високу електропровідність водних розчинів результати вимірювань суттєво спотворюються).

Після калібрування термістор поміщають у скляну трубку, запаяну з одного боку, і заливають епоксидною смолою. Така конструкція датчика виключає похибку при вимірюванні температури, спричинену електричним контактом термістора зі шкірою пацієнта.

В інтервалі температур від +36 до +40 ° С температурна залежність опору термістора практично лінійна. При використанні С1-С3 термостабільних конденсаторів (наприклад, слюдяних або фторопластових) похибка вимірювання в цьому інтервалі не перевищить ±0,1°С.

Автор: І.Цаплін, м.Краснодар

Дивіться інші статті розділу Регулятори потужності, термометри, термостабілізатори.

Читайте та пишіть корисні коментарі до цієї статті.

<< Назад

Останні новини науки та техніки, новинки електроніки:

Штучна шкіра для емуляції дотиків 15.04.2024

У світі сучасних технологій, де віддаленість стає дедалі більш повсякденною, збереження зв'язку й почуття близькості грають значної ролі. Нещодавні розробки німецьких учених із Саарського університету в галузі штучної шкіри становлять нову еру у віртуальних взаємодіях. Німецькі дослідники з університету Саарського розробили ультратонкі плівки, які можуть передавати відчуття дотику на відстані. Ця передова технологія надає нові можливості для віртуального спілкування, особливо для тих, хто виявився далеко від своїх близьких. Ультратонкі плівки, розроблені дослідниками, товщиною всього 50 мікрометрів, можуть бути інтегровані в текстильні вироби та носитися як друга шкіра. Ці плівки діють як датчики, що розпізнають тактильні сигнали від мами чи тата, і як виконавчі механізми, що передають ці рухи дитині. Дотики батьків до тканини активують датчики, які реагують на тиск та деформують ультратонку плівку. Ця ...>>

Котячий унітаз Petgugu Global 15.04.2024

Турбота про домашніх тварин часто може бути викликом, особливо коли йдеться про підтримку чистоти в будинку. Представлено нове цікаве рішення стартапу Petgugu Global, яке полегшить життя власникам кішок та допоможе їм тримати свій будинок в ідеальній чистоті та порядку. Стартап Petgugu Global представив унікальний котячий унітаз, здатний автоматично змивати фекалії, забезпечуючи чистоту та свіжість у вашому будинку. Цей інноваційний пристрій оснащений різними розумними датчиками, які стежать за активністю вашого вихованця в туалеті та активуються для автоматичного очищення після його використання. Пристрій підключається до каналізаційної системи та забезпечує ефективне видалення відходів без необхідності втручання з боку власника. Крім того, унітаз має великий обсяг сховища, що змивається, що робить його ідеальним для домашніх, де живуть кілька кішок. Котячий унітаз Petgugu розроблений для використання з водорозчинними наповнювачами та пропонує ряд додаткових матеріалів. ...>>

Привабливість дбайливих чоловіків 14.04.2024

Стереотип про те, що жінки віддають перевагу "поганим хлопцям", довгий час був широко поширений. Однак нещодавні дослідження, проведені британськими вченими з Університету Монаша, пропонують новий погляд на це питання. Вони розглянули, як жінки реагують на емоційну відповідальність та готовність допомагати іншим у чоловіків. Результати дослідження можуть змінити наше уявлення, що робить чоловіків привабливими в очах жінок. Дослідження, проведене вченими з Університету Монаша, призводить до нових висновків щодо привабливості чоловіків для жінок. В рамках експерименту жінкам показували фотографії чоловіків з короткими історіями про їхню поведінку в різних ситуаціях, включаючи їхню реакцію на зіткнення з бездомною людиною. Деякі з чоловіків ігнорували безпритульного, тоді як інші надавали йому допомогу, наприклад, купуючи їжу. Дослідження показало, що чоловіки, які виявляють співчуття і доброту, виявилися більш привабливими для жінок порівняно з т ...>>

Випадкова новина з Архіву Самотність – небезпечна 23.05.2023 Вчені у Гарвардському університеті знайшли спосіб зберегти довголіття. Виявляється, вся справа у соціальних відносинах. Результати дослідження довели, що часте та активне спілкування у довгостроковій перспективі допомагає покращити здоров'я та продовжити життя. Соціальна підготовка допомагає протистояти наслідкам хронічного стресу. Психіатр та психоаналітик Гарвардської медичної школи Роберт Волдінгер упевнений, що формула здоров'я та щастя багато в чому залежить від позитивних стосунків з іншими людьми. Волдингер попередив, якщо ви регулярно відчуваєте самотність та ізольованість від інших людей, це може бути так само небезпечно, як ожиріння чи куріння половини пачки цигарок на день. Покинуті соціальні навички можуть атрофуватися подібно м'язам, що давно не використовуються. Будь-яких чітких рекомендацій вчені не дають. Тільки нагадують, що справа тут не в кількості друзів чи знайомих, а в тому, наскільки повноцінно ви спілкуєтеся з ними. Навіть якщо у вас є кілька близьких друзів, з якими ви щодня спілкуєтеся, це може стати справжніми ліками та позитивно вплинути на тривалість життя. А ось ізоляції вчені рекомендують уникати. Вони вважають, що важливо активніше виходити у світ. Адже соціальне життя здатне також підвищити психічний добробут. І сюди вчені відносять навіть спілкування із сусідами чи продавцями в магазині.

Інші цікаві новини:

▪ Портативний акумулятор Stuffcool Snap Lightning для Apple

▪ Пугало може бігати і плавати

▪ Однокорпусний цифровий датчик ультрафіолетового випромінювання

▪ Як вважають вчені, у SSD немає майбутнього

▪ Швидкість мобільної передачі 1 Тбіт/с

Стрічка новин науки та техніки, новинок електроніки

Цікаві матеріали Безкоштовної технічної бібліотеки:

▪ Розділ сайту Електроживлення. Добірка статей

▪ стаття Внутрішні хвороби. Шпаргалка

▪ стаття Чому на Місяці немає життя? Детальна відповідь

▪ стаття Манник великий. Легенди, вирощування, способи застосування

▪ стаття Автомобіль. Електронні пристрої. Довідник

▪ стаття Загадки про квіти та рослини

Залишіть свій коментар до цієї статті:

All languages ​​of this page

Arabic	Hebrew	Polish
Bengali	Hindi	Portuguese
Chinese	Italian	Spanish
English	Japanese	Turkish
French	Korean	Ukrainian
German	Malay	Vietnamese

Головна сторінка | Бібліотека | Статті | Карта сайту | Відгуки про сайт

www.diagram.com.ua
2000-2024