4 универсални електронни схеми за термометър

Тук научаваме четири най-добри електронни термометърни вериги, които могат да бъдат универсално използвани за измерване на телесни температури или атмосферни стайни температури, вариращи от нула градуса до 50 градуса по Целзий.

В предишната публикация научихме някои от характеристиките на чипа с изключителен температурен сензор LM35 , който дава изходи с различни напрежения, които са пряко еквивалентни на промените на околната температура, в Целзий.

Тази характеристика по-специално прави конструкцията на предложената стайна температура верига на термометър много просто.

1) Електронен термометър, използващ единичен IC LM35

Необходимо е само една интегрална схема да бъде свързана с подходящ тип измервателен уред и вие започвате да получавате показанията почти веднага.

IC LM35 ще ви покачи 10mv покачване на изходните си волта в отговор на всяко повишаване на температурата на заобикалящата го атмосфера.

Схемата на схемата, показана по-долу, обяснява всичко, няма нужда от никакви сложни схеми, просто свържете 0-1 V FSD движещ се бобинен метър през съответните щифтове на IC, настройте гърнето по подходящ начин и сте готови с вашата схема на стайната температура .

Настройка на уреда

След като сглобите веригата и приключите с показаните връзки, можете да продължите с настройката на термометъра, както е обяснено по-долу:

1. Поставете предварителната настройка в средния диапазон.
2. Включете захранването на веригата.
3. Вземете купа с топящ се лед и потопете IC вътре в леда.
4. Сега започнете внимателно да регулирате предварително зададената, така че глюкомерът да отчете нула волта.
5. Процедурата за настройка на този електронен термометър е завършена.

След като извадите сензора от леда, в рамките на секунди той ще започне да показва настоящата стайна температура над метъра директно в Целзий.

2) Верига за наблюдение на стайна температура

Вторият дизайн на електронния термометър по-долу е друга много проста, но много прецизна верига на датчика за температура на въздуха е представена тук.

Използването на изключително гъвкавия и точен IC LM 308 кара веригата да реагира и реагира отлично на най-малките температурни промени, които се случват в заобикалящата го атмосфера.

Използване на градинския диод 1N4148 като температурен сензор

Диод 1N4148 (D1) тук се използва като активен сензор за околна температура. Тук е ефективно използван уникалният недостатък на полупроводников диод като 1N4148, който показва промяна на характеристиките на напрежението напред с влиянието на температурата на околната среда и това устройство се използва като ефективен, евтин температурен сензор.

Представената тук електронна габаритна схема на сензора за температура на въздуха е много точна по своята функция, категорично поради минималното си ниво на хистерезис.

Пълно описание на веригата и конструктивни улики, включени тук.

Операция на веригата

Настоящата схема на електронна габаритна схема на датчика за температура на въздуха е изключително точна и може много ефективно да се използва за наблюдение на температурните промени в атмосферата. Нека да проучим накратко функционирането на веригата му:

Тук, както обикновено, използваме много гъвкавия „градински диод“ 1N4148 като сензор поради типичния му недостатък (или по-скоро предимство за настоящия случай) на промяна на характеристиките на проводимостта му под влияние на променящата се температура на околната среда.

Диодът 1N4148 може удобно да генерира линеен и експоненциален спад на напрежението върху себе си в отговор на съответно повишаване на околната температура.

Този спад на напрежението е около 2mV за всеки градус повишаване на температурата.

Тази особеност на 1N4148 се използва широко в много схеми на температурен датчик с нисък обхват.

Позовавайки се на предложения монитор за стайна температура с дадена по-долу схема на индикаторната схема, виждаме, че IC1 е свързан като инвертиращ усилвател и формира сърцето на веригата.

Неинвертиращият му щифт # 3 се задържа при определено фиксирано референтно напрежение с помощта на Z1, R4, P1 и R6.

Транзисторът T1 и T2 се използват като източник на постоянен ток и помагат за поддържане на по-висока точност на веригата.

Инвертиращият вход на IC е свързан към сензора и наблюдава дори най-малката промяна в варирането на напрежението на сензорния диод D1. Тези вариации на напрежението, както е обяснено, са пряко пропорционални на промените в околната температура.

Отчетената вариация на температурата незабавно се усилва до съответното ниво на напрежение от IC и се получава на изходния му щифт # 6.

Съответните показания се превеждат директно в градуси по Целзий чрез 0-1V FSD движещ се бобинен тип.

Списък с части

• R1, R4 = 12K,
• R2 = 100E,
• R3 = 1M,
• R5 = 91K,
• R6 = 510K,
• P1 = 10K ПРЕДВАРИТЕЛНО,
• P2 = 100K ПРЕДВАРИТЕЛНО,
• C1 = 33pF,
• C2, C3 = 0.0033uF,
• T1, T2 = BC 557,
• Z1= 4.7V, 400mW,
• D1 = 1N4148,
• IC1 = LM308,
• Табло с общо предназначение според размера.
• B1 и B2 = 9V PP3 батерия.
• M1 = 0 - 1 V, волтметър тип FSD движеща се бобина

Настройка на веригата

Процедурата е малко критична и изисква специално внимание. За да завършите процедурата, ще ви трябват два точно известни температурни източника (топъл и студен) и точен термометър живак в стъкло.

Калибрирането може да завърши чрез следните точки:

Първоначално запазете предварително зададените настройки по средата. Свържете волтметър (1 V FSD) към изхода на веригата.

За източника на студена температура тук се използва вода с около стайна температура.

Потопете сензора и стъкления термометър във водата и запишете температурата в стъкления термометър и еквивалентното напрежение във волтметъра.

Вземете купа с масло, загрейте го до около 100 градуса по Целзий и изчакайте, докато температурата му се стабилизира до около 80 градуса по Целзий.

Както по-горе, потопете двата сензора и ги сравнете с горния резултат. Отчитането на напрежението трябва да бъде равно на температурната промяна в стъкления термометър по 10 миливолта. Не го разбрахте? Е, нека прочетем следния пример.

Да предположим, че водата с източник на студена температура е при 25 градуса по Целзий (стайна температура), а горещият източник, както знаем, е при 80 градуса по Целзий. По този начин разликата или температурната промяна между тях е равна на 55 градуса по Целзий. Следователно разликата в показанията на напрежението трябва да бъде 55 умножена по 10 = 550 миливолта или 0,55 волта.

Ако не сте доволни от критерия, коригирайте P2 и продължете да повтаряте стъпките, докато накрая го постигнете.
След като бъде зададена горната скорост на промяна (10 mV на 1 градус по Целзий), просто регулирайте P1 така, че измервателният уред да показва 0,25 волта при 25 градуса (сензор, задържан във вода със стайна температура).

Това завършва настройката на веригата.
Тази верига за измерване на температурата на въздуха също може ефективно да се използва като стаен електронен термометър.

3) Верига за стаен термометър с помощта на LM324 IC

Третият дизайн е може би най-добрият що се отнася до разходите, лекотата на конструкцията и точността.

Единична интегрална схема LM324, 78L05 5V обикновена интегрална схема и няколко пасивни компонента са всичко, което е необходимо, за да се направи тази най-лесна стайна индикаторна схема на Целзий.

Използват се само 3 операционни усилвателя от 4-те операционни усилватели на LM324 .

Op amp A1 е свързан с кабел, за да създаде виртуална земя за веригата, за нейната ефективна работа. А2 е конфигуриран като неинвертиращ усилвател, където резисторът за обратна връзка е заменен с диод 1N4148.

Този диод действа и като температурен сензор и пада с около 2 mV от всяко повишаване на температурата на околната среда.

Този спад от 2 mV се открива от веригата А2 и се преобразува в съответно вариращ потенциал на щифт # 1.

Този потенциал допълнително се усилва и буферира от инвертиращ усилвател A3 за захранване на прикрепения 0 до 1V волтметър.

Волтметърът преобразува зависимата от температурата варираща мощност в калибрирана температурна скала, за да изведе бързо данните за стайната температура чрез съответните деформации.

Цялата верига се захранва от един 9 V PP3.

И така, хора, това бяха 3 страхотни, лесни за изграждане индикаторни схеми за стайна температура, които всеки любител може да изгради за наблюдение на промените в температурата на околната среда на помещение бързо и евтино, използвайки стандартни електронни компоненти и без да включва сложни устройства Arduino.

4) Електронен термометър с помощта на IC 723

Подобно на горния дизайн и тук се използва силициев диод като температурен сензор. Потенциалът на свързване на силициев диод намалява с приблизително 1 миливолта за всяка степен по Целзий, което позволява да се определи температурата на диода чрез изчисляване на напрежението върху него. Когато е конфигуриран като температурен сензор, диодът предлага предимствата на висока линейност с ниска времева константа.

Той може допълнително да бъде реализиран в широк температурен диапазон, от -50 до 200 С. Тъй като напрежението на диода трябва да бъде оценено доста точно, е необходимо надеждно референтно захранване.

Приличен вариант е стабилизаторът на напрежение IC 723. Въпреки че абсолютната стойност на ti на ценеровото напрежение в тази IC може да се различава от IC на друга, температурният коефициент е изключително малък (обикновено 0,003% на градус C).

В допълнение, 723 е известно, че се стабилизира 12-волтовото захранване в цялата верига. Обърнете внимание, че номерата на щифтовете в схемата са подходящи само за варианта с двойна линия (DIL) на IC 723.

Другият IC, 3900, включва четириядрени усилватели, където се използват само няколко. Тези операционните усилватели са проектирани за да работят малко по-различно, те са конфигурирани като текущо задвижвани единици, а не като напрежение. Входът най-добре може да се счита за транзисторна база в конфигурация с общ емитер.

В резултат на това входното напрежение често е около 0,6 волта. R1 е свързан с еталонното напрежение и следователно постоянен ток се движи през този резистор. Поради големия си коефициент на усилване с отворен контур, операционният усилвател е в състояние да адаптира собствения си изход, за да може точно същия ток да попадне в неговия инвертиращ вход, а токът през диода за чувствителност на температурата (D1) по този начин остава постоянен.

Тази настройка е важна поради факта, че диодът е по същество източник на напрежение, имащ специфично вътрешно съпротивление и всеки вид отклонение в тока, който се движи през него, може в резултат да създаде вариация в напрежението, което в крайна сметка може да бъде погрешно преведено като промяна в температурата. Следователно изходното напрежение на щифт 4 е същото като напрежението на инвертиращия вход, както и напрежението около диода (последният се променя с температурата).

С3 инхибира трептенето. Пин 1 на IC 2B е прикрепен към фиксирания референтен потенциал и следователно постоянен ток се премества в неинвертиращия вход. Инвертиращият вход на IC 2B е свързан чрез R2 към изхода на IC 2A (щифт 4), за да се управлява от зависим от температурата ток. IC 2B усилва разликата между входните си токове до стойност, която отклонението на напрежението на изхода му (щифт 5) може бързо да бъде разчетено с 5 до 10 волта f.s.d. волтметър.

В случай, че се използва панелен измервателен уред, може да се наложи да се конфигурира законът на Ом, за да се определи серийното съпротивление. Ако 100-uA f.s.d. измервателен уред с вътрешно съпротивление 1200, общото съпротивление за 10 V пълно отклонение трябва да бъде според изчислението:

10 / 100uA = 100K

В резултат R5 трябва да бъде 100 k - 1k2 = 98k8. Най-близката обща стойност (100 k) ще работи добре. Калибрирането може да се извърши, както е обяснено по-долу: нулевата точка първоначално се фиксира от P1 с помощта на температурния сензор, потопен в купа с топящ се лед. След това пълното отклонение може да бъде фиксирано с P2, за това диодът може да бъде потопен в гореща вода, чиято температура е идентифицирана (да кажем, че врящата вода, тествана с всеки стандартен термометър, е на 50 °)