Двооб'єктний цифровий термометр

Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки / Регулятори потужності, термометри, термостабілізатори

 Коментарі до статті

Для вимірювання температури повітря в приміщенні і поза ним використовують, як правило, два різні термометри, хоча цілком можна було б обійтися одним, що має два датчики температури. Про такий пристрій і йтиметься. Прилад виконаний на базі інтегральних датчиків температури К1019ЕМ1 та АЦП подвійного інтегрування КР572ПВ5.

Термометр (рис. 1) дозволяє почергово вимірювати температуру двох різних об'єктів, причому сигнали з датчиків температури можуть перемикатися як вручну, і автоматично. Один із датчиків розташований прямо на платі приладу, інший – виносний.

Мал. 1 Принципова схема пристрою (натисніть , щоб збільшити)

Наявність стабілізатора, реалізованого на мікросхемі DA1 і транзисторі VT1, дозволяє використовувати для живлення приладу широкий діапазон напруг від 7,5 до 20 В, а температурна стабільність його вихідної напруги в кілька разів краща, ніж у внутрішнього стабілізатора КР572ПВ5 за рахунок застосування регульованого прецизіон431 (Вітчизняний аналог КР142ЕН19). Від цього стабілізатора напругою +5 живляться всі ланцюги термометра, в тому числі і імпульсний інвертор напруги, виконаний на елементах DD3.4-DD3.6,VD1,VD2,C11,C12. Він виробляє напругу -4,5, яке підключено до висновку 26 АЦП. Необхідне для роботи інвертора напруга змінної величини (50 кГц) знімається з виведення 38 цієї мікросхеми.

Для найбільш повної реалізації можливостей датчиків температури DA2, DA3 через них повинен протікати постійний струм завбільшки 1 мА. Цей режим забезпечують джерела струму на транзисторах VT2, VT3 та VT4, VT5. Величину струму можна скоригувати резисторами R15, R16. Комутація датчиків здійснюється аналоговими ключами DD2.1 та DD2.2, що входять до складу мікросхеми К561КТЗ. Її третій елемент DD2.3 спільно з резистором R12 виконує функцію інвертора логічного сигналу, що управляє ключами, а четвертий, DD2.4, разом з елементом DD5.3 та лічильником DD4 задіяний у схемі вибору режиму роботи термометра

Кожне натискання кнопки SB1 призводить до зміни стану виходів кільцевого лічильника, що визначає один із трьох варіантів підключення датчиків температури до входу АЦП, а саме:

• підключено внутрішній датчик (DA2);
• підключений виносний датчик (DA3);
• датчики підключаються поперемінно з інтервалом 3...4 с.

У разі ключами управляє вихідний сигнал мультивібратора (DD3.1-DD3.3, R17, R18, C3). Щоб можна було визначити, який із датчиків підключений в даний момент, одночасно з підключенням датчика DA2 на індикаторі HG1 з'являється знак ":" (двокрапка), який говорить про те, що датчик включений, що знаходиться на платі і вимірює температуру в приміщенні. Режим поперемінного відображення температури супроводжується появою на індикаторі знака "~" (тильда). Відображення цих знаків, а також символу "С" і десяткової точки в другому розряді HG1 здійснюється за допомогою елементів DD5.1, DD5.2, DD5.4.

Вихідна напруга мікросхеми К1019ЕМ1 в мілівольтах пропорційно до абсолютної температури і дорівнює 10-Тк, де Тк - температура в градусах Кельвіна. Зміщення рівня вихідного сигналу датчиків на -2731,5 мВ, необхідне переходу від температурної шкали Кельвіна до шкали Цельсія, здійснюється вхідним диференціальним каскадом самого АЦП. Величина усунення визначається положенням движка підстроювального резистора R8. Резистором R10 виставляється рівень зразкової напруги DD1.

У термометрі можна використовувати постійні резистори типу С2-23, С2-33 (5%), проте для досягнення максимальної точності при значних коливаннях температури навколишнього повітря краще зупинитись на С2-29В з відхиленням від номіналу 1...2%. Насамперед це стосується резисторів R6, R7, R9, R11 і R13. У пристрої також використовуються змінні резистори СПЗ-19а. Конденсатори С6, С7, С12-електролітичні К50-35 або аналогічні імпортні, С4 - К73-16, К73-17. Інші конденсатори - КМ5, КМ6, К10-17. SB1 – мініатюрна кнопка з парою контактів на замикання. Джерело живлення приладу -будь-яке, в тому числі і нестабілізоване. Споживаний струм-7...12 мА - залежить від напруги джерела.

Віддалений датчик DA3, що знаходиться поза приміщенням, зашунтований конденсатором С6 для захисту від можливих наведень та перешкод. З цією метою для підключення цього датчика до термометра бажано використовувати екранований провід, а конструктивне виконання має передбачати його ізоляцію від атмосферних впливів у вигляді покриття електротехнічним лаком або епоксидною смолою. Можна також скористатися термозбіжною трубкою відповідного діаметра.

Перед налаштуванням термометра необхідно переконатися, що напруги на висновках 1 і 26 DD1 щодо загального дроту рівні відповідно +5 і -4,5 В. Потім кнопкою вибору режиму встановлюють на індикаторі показання виносного датчика (знаки ":" та "~" на індикаторі відсутні ) і, помістивши датчик DA3 в кашоподібну масу з льоду або снігу, що тане, підстроювальним резистором R8 домагаються нульових показань індикатора. Далі датчик DA3 переносять у гарячу воду і, вимірюючи її температуру зразковим термометром, резистором R10 встановлюють це значення на індикаторі. В кінці цієї процедури кнопкою SB1 встановлюють показання внутрішнього датчика (на індикаторі з'являється знак ":"), розміщують зразковий термометр у безпосередній близькості від датчика DA2 і резистором R20 домагаються рівності показань індикатора приладу та зразкового термометра при вимірюванні температури навколишнього повітря. Останню операцію можна виконати без зразкового термометра. У цьому випадку досить максимально наблизити виносний датчик до внутрішнього і в режимі поперемінного відображення температури виставити резистором R20 показання внутрішнього датчика, що дорівнює показанням зовнішнього.

література: