Здесь мы познакомимся с четырьмя лучшими схемами электронного термометра, которые можно повсеместно использовать для измерения температуры тела или комнатной температуры в диапазоне от нуля до 50 градусов Цельсия.
В предыдущем посте мы узнали о некоторых особенностях выдающегося чипа датчика температуры. LM35 , который дает выходы при различных напряжениях, которые прямо эквивалентны изменениям температуры окружающей среды в градусах Цельсия.
Эта особенность, в частности, делает конструкцию предлагаемой комнатной температуры схема термометра очень просто.
1) Электронный термометр на одной микросхеме LM35
Просто требуется, чтобы одна ИС была подключена к подходящему типу измерителя с подвижной катушкой, и вы начинаете получать показания почти сразу.
IC LM35 покажет вам повышение выходного напряжения на 10 мВ в ответ на каждый градус повышения температуры окружающей его атмосферы.
Принципиальная схема, показанная ниже, объясняет все это, нет необходимости в каких-либо сложных схемах, просто подключите измеритель с подвижной катушкой 0-1 В FSD через соответствующие контакты IC, установите горшок соответствующим образом, и вы готовы со схемой датчика температуры в помещении. .
Настройка агрегата
После того, как вы собрали схему и закончили выполнение показанных соединений, вы можете продолжить настройку термометра, как описано ниже:
- Поместите предустановку в средний диапазон.
- Включите питание цепи.
- Возьмите миску с тающим льдом и погрузите ИС внутрь льда.
- Теперь внимательно начните настраивать предустановку так, чтобы счетчик показывал ноль вольт.
- На этом процедура настройки электронного термометра завершена.
После того, как вы удалите датчик изо льда, через несколько секунд он начнет отображать текущую комнатную температуру на измерителе непосредственно в градусах Цельсия.
2) Контур контроля температуры в помещении
Вторая конструкция электронного термометра, представленная ниже, представляет собой еще одну очень простую, но очень точную схему датчика температуры воздуха, которая была представлена здесь.
Использование универсального и точного IC LM 308 позволяет схеме реагировать и превосходно реагировать на малейшие изменения температуры, происходящие в окружающей атмосфере.
Использование садового диода 1N4148 в качестве датчика температуры
В качестве активного датчика температуры окружающей среды здесь используется диод 1N4148 (D1). Уникальный недостаток полупроводникового диода, такого как 1N4148, который показывает изменение характеристики прямого напряжения под влиянием изменения температуры окружающей среды, был эффективно использован здесь, и это устройство используется как эффективный и дешевый датчик температуры.
Представленная здесь схема электронного датчика температуры воздуха очень точна в своей работе, в первую очередь из-за минимального уровня гистерезиса.
Полное описание схемы и подсказки по конструкции включены здесь.
Схема работы
Настоящая схема электронного датчика температуры воздуха отличается исключительной точностью и может очень эффективно использоваться для отслеживания изменений температуры окружающей среды. Кратко рассмотрим работу его схемы:
Здесь, как обычно, мы используем очень универсальный «садовый диод» 1N4148 в качестве датчика из-за его типичного недостатка (или, скорее, преимущества для данного случая) изменения его характеристики проводимости под влиянием изменяющейся температуры окружающей среды.
Диод 1N4148 способен создавать линейное и экспоненциальное падение напряжения на самом себе в ответ на соответствующее повышение температуры окружающей среды.
Это падение напряжения составляет около 2 мВ на каждый градус повышения температуры.
Эта особенность 1N4148 широко используется во многих цепях датчиков температуры низкого диапазона.
Обращаясь к предлагаемому датчику температуры в помещении со схемой индикатора, приведенной ниже, мы видим, что IC1 подключен как инвертирующий усилитель и составляет основу схемы.
Его не инвертирующий пин # 3 удерживается на определенном фиксированном опорного напряжения с помощью Z1, R4, P1 и R6.
Транзисторы T1 и T2 используются в качестве источника постоянного тока и помогают поддерживать более высокую точность схемы.
Инвертирующий вход микросхемы подключен к датчику и отслеживает даже малейшие изменения в изменении напряжения на диоде датчика D1. Эти колебания напряжения, как объяснялось, прямо пропорциональны изменениям температуры окружающей среды.
Измеренное изменение температуры мгновенно усиливается ИС до соответствующего уровня напряжения и принимается на ее выходной вывод №6.
Соответствующие показания напрямую переводятся в градусы Цельсия с помощью измерителя с подвижной катушкой 0–1 В FSD.
Список деталей
- R1, R4 = 12К,
- R2 = 100E,
- R3 = 1M,
- R5 = 91К,
- R6 = 510К,
- P1 = 10K ПРЕДУСТАНОВКА,
- P2 = 100K ПРЕДУСТАНОВКА,
- C1 = 33пФ,
- C2, C3 = 0,0033 мкФ,
- Т1, Т2 = ВС 557,
- Z1 = 4,7 В, 400 мВт,
- D1 = 1N4148,
- IC1 = LM308,
- Доска общего назначения по размеру.
- B1 и B2 = батарея PP3 9 В.
- M1 = 0 - 1 В, вольтметр с подвижной катушкой FSD
Настройка схемы
Процедура немного критична и требует особого внимания. Для завершения процедуры вам потребуются два точно известных источника температуры (горячий и холодный) и точный стеклянный ртутный термометр.
Калибровка может быть завершена по следующим точкам:
Изначально оставьте предустановки на полпути. Подключите вольтметр (1 В FSD) к выходу схемы.
В качестве источника холодной температуры здесь используется вода примерно комнатной температуры.
Опустите датчик и стеклянный термометр в воду и запишите температуру на стеклянном термометре и результат эквивалентного напряжения в вольтметре.
Возьмите миску с маслом, нагрейте ее примерно до 100 градусов по Цельсию и подождите, пока его температура стабилизируется примерно до 80 градусов по Цельсию.
Как указано выше, погрузите два датчика и сравните их с результатом выше. Показание напряжения должно быть равно изменению температуры на стеклянном термометре, умноженном на 10 милливольт. Не понял? Что ж, давайте прочитаем следующий пример.
Предположим, что температура холодной воды в источнике составляет 25 градусов Цельсия (комнатная температура), а у горячей воды, как мы знаем, 80 градусов Цельсия. Таким образом, разница или изменение температуры между ними равно 55 градусам Цельсия. Следовательно, разницу в показаниях напряжения следует умножить на 55, умножив на 10 = 550 милливольт или 0,55 вольт.
Если вы не совсем соответствуете критерию, отрегулируйте P2 и продолжайте повторять шаги, пока, наконец, не добьетесь нужного результата.
После установки указанной выше скорости изменения (10 мВ на 1 градус Цельсия) просто отрегулируйте P1 так, чтобы измеритель показывал 0,25 В при 25 градусах (датчик находится в воде при комнатной температуре).
На этом настройка схемы завершена.
Эту схему датчика температуры воздуха также можно эффективно использовать в качестве комнатного электронного термометра.
3) Схема комнатного термометра с использованием микросхемы LM324
Третий вариант, пожалуй, лучший по стоимости, простоте конструкции и точности.
Одна микросхема LM324, обычная микросхема 78L05 на 5 В и несколько пассивных компонентов - все, что нужно для создания этой самой простой схемы индикатора Цельсия в помещении.
Только 3 операционных усилителя используются из 4 операционных усилителей LM324 .
Операционный усилитель A1 подключен для создания виртуального заземления схемы для ее эффективной работы. A2 сконфигурирован как неинвертирующий усилитель, в котором резистор обратной связи заменен диодом 1N4148.
Этот диод также действует как датчик температуры и падает примерно на 2 мВ с каждым градусом повышения температуры окружающей среды.
Это падение на 2 мВ обнаруживается схемой A2 и преобразуется в соответственно изменяющийся потенциал на выводе №1.
Этот потенциал дополнительно усиливается и буферизуется инвертирующим усилителем A3 для питания подключенного блока вольтметра от 0 до 1 В.
Вольтметр преобразует зависящий от температуры изменяющийся выходной сигнал в калиброванную температурную шкалу, чтобы быстро получить данные о температуре в помещении с учетом соответствующих отклонений.
Вся схема питается от одного PP3 9 В.
Итак, ребята, это были 3 крутые, простые в сборке схемы индикатора комнатной температуры, которые любой любитель может построить для быстрого и недорогого отслеживания изменений температуры окружающей среды в помещении, используя стандартные электронные компоненты и без использования сложных устройств Arduino.
4) Электронный термометр с использованием IC 723
Как и в приведенной выше конструкции, здесь в качестве датчика температуры используется кремниевый диод. Потенциал перехода кремниевого диода понижается примерно на 1 милливольт на каждый градус Цельсия, что позволяет определять температуру диода путем вычисления напряжения на нем. При настройке в качестве датчика температуры диод обеспечивает преимущества высокой линейности при низкой постоянной времени.
Это может быть дополнительно реализовано в широком диапазоне температур, от -50 до 200 ° С, как потребности диода напряжения должны быть оценены с достаточной точностью, надежный источник опорным необходим.
Приличный вариант - стабилизатор напряжения IC 723. Хотя абсолютное значение ti напряжения стабилитрона внутри этой ИС может отличаться от ИС к другой, температурный коэффициент чрезвычайно мал (обычно 0,003% на градус Цельсия).
Кроме того, 723, как известно, стабилизирует подача 12 вольт по всей цепи. Обратите внимание, что номера контактов на принципиальной схеме подходят только для варианта с двойным входом (DIL) IC 723.
Другая микросхема, 3900, включает в себя четырехъядерные усилители, из которых используется всего пара. Эти операционные усилители разработаны чтобы работать немного иначе, они сконфигурированы как блоки с приводом от тока, а не с приводом от напряжения. Лучше всего рассматривать вход в качестве базы транзистора в конфигурации с общим эмиттером.
В результате входное напряжение часто составляет около 0,6 В. R1 связан с опорным напряжением, и, следовательно, через этот резистор проходит постоянный ток. Благодаря большому усилению разомкнутого контура, операционный усилитель может адаптировать свой собственный выход, чтобы на его инвертирующий вход проходил точно такой же ток, и ток через термочувствительный диод (D1), таким образом, оставался постоянным.
Эта установка важна, потому что диод, по сути, является источником напряжения с определенным внутренним сопротивлением, и любое отклонение в токе, протекающем через него, может в результате вызвать изменение напряжения, которое в конечном итоге может стать ошибочно переводится как изменение температуры. Выходное напряжение на выводе 4, следовательно, такое же, как напряжение на инвертирующем входе, а также напряжение вокруг диода (последнее изменяется в зависимости от температуры).
C3 подавляет колебания. Контакт 1 IC 2B прикреплен к неподвижному опорному потенциалу и постоянного тока, следовательно, движется в не инвертирующий вход. Инвертирующий вход IC 2B подключен через R2 к выходу IC 2A (контакт 4), чтобы он работал от тока, зависящего от температуры. IC 2B увеличивает разницу между входными токами до значения, при котором отклонение напряжения на его выходе (вывод 5) может быть быстро считано с помощью 5-10 вольт полной шкалы. вольтметр.
В случае использования панельного измерителя может потребоваться настройка закона Ома для определения последовательного сопротивления. Если 100 мкА п.м. расходомера с внутренним сопротивлением 1200, полное сопротивление для полного отклонения 10 В должно соответствовать расчету:
10/100 мкА = 100 К
В результате R5 должен быть 100 k - 1k2 = 98k8. Ближайшее общее значение (100 кОм) подойдет. Калибровку можно выполнить, как описано ниже: нулевая точка изначально фиксируется P1 с помощью датчика температуры, погруженного в чашу с тающим льдом. После этого полное отклонение может быть зафиксировано с помощью P2, для этого диод можно погрузить в горячую воду, температура которой определена (скажем, кипящая вода, проверенная любым стандартным термометром, должна быть 50 °).
Previous: Как сделать схему светодиодного фонарика Далее: Сделайте эту схему индикатора температуры с последовательным светодиодным дисплеем
