Termometr cyfrowy z dwoma obiektami

Encyklopedia radioelektroniki i elektrotechniki / Regulatory mocy, termometry, stabilizatory ciepła

 Komentarze do artykułu

Do pomiaru temperatury powietrza w pomieszczeniu i na zewnątrz używa się z reguły dwóch różnych termometrów, chociaż całkiem możliwe byłoby zastosowanie jednego z dwoma czujnikami temperatury. Takie urządzenie zostanie omówione. Urządzenie oparte jest na zintegrowanych czujnikach temperatury K1019EM1 i podwójnej integracji ADC KR572PV5.

Termometr (rys. 1) pozwala na przemian mierzyć temperaturę dwóch różnych obiektów, a sygnały z czujników temperatury można przełączać zarówno ręcznie, jak i automatycznie. Jeden z czujników znajduje się bezpośrednio na płytce urządzenia, drugi jest zdalny.

Ryż. 1 Schemat ideowy urządzenia (kliknij, aby powiększyć)

Obecność stabilizatora zaimplementowanego w układzie DA1 i tranzystorze VT1 umożliwia zasilanie urządzenia w szerokim zakresie napięcia od 7,5 do 20 V, a stabilność temperaturowa jego napięcia wyjściowego jest kilkakrotnie lepsza niż w przypadku napięcia wewnętrznego stabilizator KR572PV5 dzięki zastosowaniu regulowanej precyzyjnej diody Zenera TL431C (krajowy odpowiednik KR142EN19). Wszystkie obwody termometru są zasilane z tego regulatora napięcia +5 V, w tym falownika napięcia impulsowego, wykonanego na elementach DD3.4-DD3.6, VD1, VD2, C11, C12. Wytwarza napięcie -4,5 V, które jest podłączone do pinu 26 ADC. Zmienne napięcie (50 kHz) niezbędne do działania falownika jest pobierane z pinu 38 tego samego mikroukładu.

Aby jak najpełniej zrealizować możliwości czujników temperatury DA2, DA3, musi przez nie przepływać stały prąd o wartości około 1 mA. Ten tryb zapewniają źródła prądu na tranzystorach VT2, VT3 i VT4, VT5. Wartość prądu można regulować za pomocą rezystorów R15, R16. Przełączanie czujników odbywa się za pomocą klawiszy analogowych DD2.1 i DD2.2, które są częścią mikroukładu K561KTZ. Jego trzeci element DD2.3, wraz z rezystorem R12, pełni funkcję logicznego falownika sygnału sterującego kluczami, a czwarty, DD2.4, wraz z elementem DD5.3 i licznikiem DD4 jest zaangażowany w obwód wyboru trybu pracy termometru

Każde naciśnięcie przycisku SB1 prowadzi do zmiany stanu wyjść licznika pierścieniowego, co determinuje jedną z trzech możliwości podłączenia czujników temperatury do wejścia ADC, a mianowicie:

• podłączony czujnik wewnętrzny (DA2);
• podłączony jest czujnik zdalny (DA3);
• czujniki podłączane są naprzemiennie w odstępie 3...4s.

W tym drugim przypadku klawisze są sterowane sygnałem wyjściowym multiwibratora (DD3.1-DD3.3, R17, R18, C3). Aby móc stwierdzić, który z czujników jest w danej chwili podłączony, jednocześnie z podłączeniem czujnika DA2 na wskaźniku HG1 pojawia się znak „:” (dwukropek), co oznacza, że ​​czujnik umieszczony na płytce i włączony jest pomiar temperatury w pomieszczeniu. Trybowi naprzemiennego wyświetlania temperatury towarzyszy pojawienie się na wskaźniku znaku „~” (tylda). Wyświetlanie tych znaków, a także symbolu „°С” i przecinka dziesiętnego w drugiej cyfrze HG1 odbywa się za pomocą elementów DD5.1, DD5.2, DD5.4.

Napięcie wyjściowe mikroukładu K1019EM1 w miliwoltach jest proporcjonalne do temperatury bezwzględnej i jest równe 10-Tk, gdzie Tk jest temperaturą w stopniach Kelvina. Przesunięcie poziomu sygnału wyjściowego czujników o -2731,5 mV, niezbędne do przejścia ze skali temperatury Kelvina do skali Celsjusza, jest realizowane przez wejściowy stopień różnicowy samego ADC. Wartość przesunięcia jest określona przez położenie rezystora trymera R8. Rezystor R10 ustawia poziom napięcia odniesienia DD1.

W termometrze można zastosować stałe rezystory typu C2-23, C2-33 (5%), jednak aby osiągnąć maksymalną dokładność przy znacznych wahaniach temperatury otoczenia, lepiej zatrzymać się na C2-29V z odchyleniem od wartość nominalna 1 ... 2%. Przede wszystkim dotyczy to rezystorów R6, R7, R9, R11 i R13. W urządzeniu zastosowano również rezystory zmienne SDR-19a. Kondensatory C6, C7 i C12-elektrolityczne K50-35 lub podobne importowane, C4 - K73-16, K73-17. Pozostałe kondensatory to KM5, KM6, K10-17. SB1 to miniaturowy przycisk z parą styków zamykających. Źródło zasilania urządzenia jest dowolne, w tym niestabilizowane. Pobór prądu - 7 ... 12 mA - zależy od napięcia źródła.

Czujnik zdalny DA3, umieszczony na zewnątrz, jest bocznikowany przez kondensator C6 w celu ochrony przed możliwymi zakłóceniami i zakłóceniami. W tym samym celu pożądane jest użycie przewodu ekranowanego do połączenia tego czujnika z termometrem, a konstrukcja powinna zapewniać jego izolację od wpływów atmosferycznych w postaci pokrycia lakierem elektrotechnicznym lub żywicą epoksydową. Można również zastosować rurki termokurczliwe o odpowiedniej średnicy.

Przed ustawieniem termometru upewnij się, że napięcia na pinach 1 i 26 DD1 względem wspólnego przewodu wynoszą odpowiednio +5 i -4,5 V) oraz umieszczając czujnik DA3 w papkowatej masie topniejącego lodu lub śnieg, rezystor przycinania R8 osiąga zerowe odczyty wskaźnika. Ponadto czujnik DA3 jest przenoszony do gorącej wody i mierząc jej temperaturę za pomocą standardowego termometru, rezystor R10 ustawia tę wartość na wskaźniku. Na koniec tej procedury odczyty czujnika wewnętrznego ustawia się przyciskiem SB1 (na wskaźniku pojawia się znak ":"), termometr wzorcowy umieszcza się w bezpośrednim sąsiedztwie czujnika DA2 a rezystor R20 osiąga równość odczytów wskaźnika urządzenia i termometru wzorcowego podczas pomiaru temperatury otoczenia. Ostatnią operację można wykonać bez termometru wzorcowego. W takim przypadku wystarczy zbliżyć czujnik zdalny jak najbliżej wewnętrznego i w trybie naprzemiennego wyświetlania temperatury ustawić odczyty czujnika wewnętrznego równe odczytom czujnika zewnętrznego z rezystorem R20.

literatura: