Муфты электромонтажные от производителя Fucon

Цифровой термометр для измерения температуры в диапазоне от 0 до 99,9°С

А. Шамов, Г. Шик
ВРЛ 93

Термометром можно быстро (за 1 секунду) и точно измерить температуру тела человека, температуру растворов, воды, воздуха, фоторастворов и т.д.

От известных конструкций его отличает довольно широкий диапазон измеряемых температур, простота конструкции и налаживания. Недостатком термометра является невозможность измерения отрицательных температур.

Сравнительное тестирование аккумуляторов EVE Energy и Samsung типоразмера 18650

Технические характеристики:
диапазон измеряемых температур ....... 0...99,9 °С,
разрешающая способность ........................ 0,1 °С;
точность измерения: в диапазоне 10...90°С .. 0,1 °С;
в диапазоне 0...10°С .................................... 0,5°С;
в диапазоне 0...99,9 °С ............................. 0,3 °С;
время измерения температуры ......................... 1 с;
время индикации температуры ......................... 3 с.
Потребляемая мощность ................................ 1 Вт.
Габариты 136 Х 100 Х 50 мм, масса 0,3 кг.

Функциональная схема термометра показана на рис. 1. Прибор состоит из пяти основных блоков: преобразователя температура—частота (блок 1), генератора прямоугольных импульсов (блок 2), счетчика импульсов с дешифратором (блок 3), блока питания (4) и индикатора (блок 5).

Функциональная схема термометра

Блок 1 преобразует прямое падение напряжения на датчике (диоде) в частоту. Импульсы с выхода преобразователя-интегратора заполняют прямоугольные импульсы, идущие с генератора, и далее поступают на счетчик — блок 3, который преобразует эти пакеты импульсов в код управления семисегментными индикаторами. Во время счета импульсов индикаторы не горят — они заперты сигналом, приходящим с генератора, который также вырабатывает сигнал сброса показаний в конце цикла индикации. Блок питания 4 вырабатывает все необходимые напряжения для питания блоков термометра.

Принципиальная схема термометра

Принципиальная схема термометра изображена на рис. 2. За основу устройства взят преобразователь температура — частота в электронном термометре с непосредственным отсчетом [4]. Температурная зависимость падения напряжения на р-п переходе при фиксированном токе через него и малая нелинейность характеристики температура — напряжение позволяют применять полупроводниковые диоды в качестве датчиков температуры. С такими датчиками можно изготавливать электронные термометры, не вводя в приборы специальные линеаризующие устройства. В преобразователе используется датчик — диод VD5, падение напряжения на котором необходимо для работы интегратора. Интегратор собран на операционном усилителе DA2 К574УД1Б, имеющем большую скорость нарастания выходного напряжения, чем обеспечивается высокая скорость отслеживания и достигается точность преобразования, равная 0,1 °С. Когда интегрирующий конденсатор С3 заряжается до напряжения —10 В, интегратор сбрасывается однопереходным транзистором VT2. Опорное напряжение, задающее порог отпирания однопереходного транзистора и стабилизирующее ток через датчик VD5, обеспечивается термостабилизированньш стабилизатором VD3, VD4. Выходное напряжение интегратора через дифференцирующую цепочку C4R16 поступает на токовый ключ—транзистор VT3, формирующий пакеты импульсов. На базу VT3 приходят сигналы преобразователя и генератора прямоугольных импульсов. Генератор собран на операционном усилителе DA1 К140УД8Б, обеспечивающем выходное напряжение прямоугольной формы с периодом 4 с. Скважность импульсов устанавливается резистором R2 так, что отношение длительности импульса к паузе равно 1:3. За время длительности импульса, равное 1 с, на вход счетчика поступают импульсы, количество которых пропорционально измеряемой температуре за время паузы, равное 3 с, эта информация высвечивается индикатором. Во время счета индикаторы заперты напряжением —15 В, приходящим с генератора. После подсчета количества импульсов, пропорционального измеряемой температуре, ключ VT3 закрывается, лампы HL1— HL3 в течение 3 с высвечивают информацию, хранящуюся в счетчиках DD1 — DD3. В конце периода индикации транзистор VT1 и дифференцирующая цепочка C2R9 формируют импульс сброса показаний счетчиков. Для улучшения стабильности работы генератора в качестве конденсатора С1 применяется конденсатор К73П-3 с малыми токами утечки и хорошей термостабильностью.

Блок питания термометра

Блок питания (рис. 3) собран по распространенной схеме. Опорные напряжения формируются стабилитронами VD2—VD6. Сердечник трансформатора питания имеет сечение 2,5 см2. Его первичная обмотка намотана проводом ПЭВ 0,1 и содержит 5000 витков. Вторичные обмотки II и III намотаны проводом ПЭВ 0,14 и содержат 2 х 400 витков; обмотка IV—20 витков провода ПЭВ 0,31.

кварцевый генератор секундных импульсов схема

Для увеличения точности измерения во всем диапазоне 0...99,9 °С можно использовать кварцевый генератор секундных импульсов, схема которого показана на рис. 4. Задающий генератор собран на микросхеме DD1 в одном корпусе с двумя делителями частоты. Коэффициент деления первого делителя равен 29, а второго 215. Генератор с кварцевым резонатором Z1 формирует последовательность импульсов частотой 215 Гц (32768 Гц). Эти импульсы подаются на 15-разрядный делитель частоты. На выходе 5 микросхемы DD1 частота генератора понижается до 1 Гц. Для получения прямоугольных импульсов со скважностью 2 и периодом 2 с применен делитель частоты на D-триггере (микросхеме DD2). С выхода 1 этой микросхемы снимается сигнал частотой 0,5 Гц. Этот сигнал подается на сетки ламп HL1—HL3 и резистор R5, сопротивление которого необходимо уменьшить до 10 кОм. Генератор, собранный по приведенной схеме, имеет хорошую временную и температурную стабильность. В случае использования кварцевого генератора следует переделать печатную плату с учетом изменения схемы (удаляются детали DA1, VD1—VD2, R1—R4, С1). Использование кварцевого генератора и термокомпенсированного конденсатора СЗ в преобразователе температура — частота позволяет снизить погрешность измерения в диапазоне 0...99,9°С до 0,1 °С и менее. Время индикации показаний в этом варианте составляет 1 с.

Конструкция и детали. В термометре применены постоянные резисторы МЛТ 0,125, подстроечные резисторы R13, R14—СП5-3 проволочные, многооборотные. Применение однооборотных резисторов нежелательно, так как пороги срабатывания интегратора должны быть выставлены очень точно. Резистор R15— СПЗ-1Б или СПЗ-22. Конденсатор С3—К10-23 или КМ4, КМ5. Его лучше составить из нескольких конденсаторов, имеющих ТКЕ разных знаков, так, чтобы суммарный ТКЕ был близок к нулю. Эти меры необходимы для обеспечения максимальной точности измерения температуры. Для этой же цели в преобразователе используется ОУ К574УД1Б. Если достаточна точность измерения не более 0,3...0,5°С, можно использовать ОУ К140УД8Б. Конденсатор С1 в генераторе может быть заменен другим, имеющим изоляцию из фторопласта или тефлона, соответствующей емкости и габаритов. Транзисторы блока питания VT1, VT2 могут быть КТ502, КТ503; КТ201, КТ203. Счетчик может быть построен на ИС серии К155, но тогда возрастет потребляемая мощность, потребуется внести изменения в блок питания и блок индикации прибора. Датчик прибора — германиевый точечный диод Д9. Его выводы согнуты в одну сторону, припаяны к кабелю с фторопластовой изоляцией, на половину корпуса надета трубка из полихлорвинила. Когда датчик опускается в токопроводящую среду, нужно следить, чтобы он не погружался более чем на половину длины корпуса. Для работы в агрессивных средах, с кислотами и щелочами, датчик следует защитить эпоксидной смолой, обеспечивающей его изоляцию и хорошую теплопроводность. Если возникает необходимость использования нескольких датчиков, расположенных в разных местах при точности измерения не более 0,3... 0,5 °С, можно использовать датчики КД518А, предварительно отобрав их по одинаковому падению напряжения при токе через диод 1 мА, также потребуется установить переключатель П2К на необходимое количество датчиков. Для измерения температуры фоторастворов на корпусе датчика можно закрепить кусочек пробки или. пенопласта так, чтобы подводящие концы датчика были изолированы, а корпус касался измеряемой среды и плавал на ее поверхности.

плата генератор прямоугольных импульсов со счетчиком и индикаторами

плата преобразователь температура - частота

плата блок питания, включая и трансформатор

Весь термометр собран на трех печатных платах из фольгированного стеклотекстолита толщиной 1,5 мм. На одной из них, с габаритами 130 х 40 мм, из двустороннего стеклотекстолита собран генератор прямоугольных импульсов со счетчиком и индикаторами (рис. 5). На второй, с габаритами 80 Х 40 мм, собран преобразователь температура — частота (рис. 6) и на третьей, с габаритами 130 х 40 мм, собран блок питания, включая и трансформатор (рис. 7). Платы с помощью уголков крепятся к основанию из гетинакса толщиной 3 и размером 130 Х 90 мм. Все три платы размещены s корпусе размером 135 х 100 х 50 мм, спаянном из фольгированного стеклотекстолита толщиной 2 мм. Корпус оклеен пленкой, имитирующей ценные породы дерева. Окно для считывания показаний яа лицевой стороне корпуса термометра закрыто оргстеклом сине-зеленого цвета. Кабель датчика наматывается на выступы на задней стенке термометра. Там же выводится и кабель питания прабора. Для калибровки термометра использовались цифровой частотомер Ч3-32 и цифровой промышленный термометр. При использовании простых термометров и частотомеров точность настройки может достигать 0,3...0,5°С.

Для калибровки преобразователя от базы транзистора VT3 отсоединяют генератор и к выходу преобразователя (коллектор VT3) присоединяют частотомер. Предварительно резистором R15 устанавливают ток через датчик VD5, равный 1,0 мА. Затем датчик помещают в среду, имеющую температуру 100 °С (кипящая вода), одновременно контролируя температуру термометром, Резистором R14 устанавливают выходную частоту 1000 Гц. Затем датчик охлаждают до 0°С (тающий снег) и резистором R13 срывают колебания интегратора — частота 0 Гц. Эти операции повторяют 3—4 раза для устранения взаимного влияния резисторов R13 и R14. Затем присоединяют генератор к базе транзистора VT3 и резистором R2 устанавливают показания счетчика при температуре 99,9 °С, равным 99,9. После этого проверяют линейность устройства во всем диапазоне. При необходимости настройку повторяют.

Литература

  1. Алексиев Д. Медицинский термометр. — Радио, 1981, № 9, с. 68.
  2. Цифровой термометр. —Радио, 1982, № 4, с. 58.
  3. Бронштейн Б„ Борбич М. Цифровой термометр. — В помощь радиолюбителю. Вып. 79, с. 50—51.
  4. Уильямс, Дургович. — Электроника, 1975, т. 48, № 7, с. 54—55.
  5. Майзульс Р. Электронные часы на микромощных интегральных схемах.— В помощь радиолюбителю. Вып. 72, с. 57.
Электронные компоненты. Бесплатная доставка по России
Для комментирования материалов с сайта и получения полного доступа к нашему форуму Вам необходимо зарегистрироваться.
Имя
Фрагменты обсуждения:Полный вариант обсуждения »
  • отлично работает
  • Объясните, плз, зачем там по два стабилитрона в блоке питания (рис 3) ;)
  • Видимо, из-за отсутствия на тот момент времени у автора стабилитрона с напряжением стабилизации 16 В (14 В - 17 В)...
  • В наше время это делается проще.
  • Да, мне это тоже удивительно. Большинство схем, которые анонсирует уважаемый робот-лоцман, относятся ко времени, когда "деревья были большими". Думаю, что все дело в авторских правах, которые имеют срок, если не ошибаюсь, 50 лет. Вот примерно в такой возраст и можно оценить многие предлагаемые роботом схемы. Сейчас даже в самых дальних "аулах" есть почта и интернет. А это значит, что и вся современная элементная база к услугам радиолюбителей. А робот живет 70-ми годами прошлого века...
  • Тут все происходит несколько иначе, поясню. Нашему сайту достаточно много лет. Большинство материалов на сайте (новости, статьи, схемы) можно комментировать и соотвествено инициировать обсуждение. Робот РадиоЛоцмана [B]НЕ анонсирует сам[/B] материалы. Он создает тему, когда кто либо инициирует обсуждение статьи, которая до этого не обсуждалась. Мы НЕ запрещаем к обсуждению какие либо материалы (то ли по срокам публикации, то ли степени интересности и пр.)- мало ли у кого появятся какие либо вопросы или комментарии. Суть в том, что наш форум совмещен с комментированием материалов на сайте. Ну на счет прошлого века - Вы ошибаетесь. Если материал состарился со временем, что ж теперь его удалять? Кто будет выстраивать критерии? Каждый будний день на нашем сайте уже много лет появляются новейшие материалы, которые впервые публикуются в рунете. Основная масса обсуждений приходится на них.
  • Извиняюсь за нетопик, но за роботом явно надо присматривать. Тут в соседней ветке кто-то спрашивал, чем можно заменить П214. Так теперь нам ждать, что робот опубликует справочник по германиевым транзисторам середины прошлого века? Извините еще раз, но что-то с форумом не так. Активность очень не высокая, и я не могу понять, чего вам не хватает... Вспоминаю успешные интернет-проекты по схожей тематике. В конце 90-х это были, пожалуй , фидошные конференции. Жизнь там кипела. Потом, с начала 2000-х постепенно все стало сходить на нет из-за неразумного модерирования и засилия агрессивных профанов, с которыми общественность устала бороться. К тому же в это время появились форумы Телесистем, на которых было очень много информационного мусора, но там сидели три-пять очень крепких специалистов, у которых можно было всегда получить грамотную консультацию по работе. Поэтому для профессионалов и приближающихся к ним по уровню квалификации радиолюбителей это место в и-нете стало очень привлекательным. Можно еще упомянуть сайт сахары, но он почему-то очень вяло себя показал, хоть там и были почти те же люди, что в телесистемах. В последние годы и телесистемы стали приходить в упадок. Народу , как мне кажется, стал надоедать мусор в форуме, и публика постепенно стала перетекать в другие места. На данный момент, по моему мнению, наиболее живым является сайт электроникса. Как мне кажется, вам тут не хватает какой-то изюминки. Своего лица. И, конечно, надо как-то привлечь несколько спецов, которые бы опертивно(!) отвечали на все вопросы. Да, пожалуй, это главное, чего не хватает вашему сайту - оперативности. Все вязнет в многодневном ожидании ответов на простые вопросы. Ну и обсуждение конструкций прошлого века не прибавляет интереса. Такое впечатление, что тут что-то среднее между детской песочницей и домом престарелых (без обид). Все это ИМХО, конечно.
  • Да работает он отлично, но я думаю есть уже более современные и упрощенные термометры! _______________________ [url=http://www.makstroi.ru]здесь[/url] дома из бревна
  • Использовал в курсовом в 1983году...
  • Стандартное заблуждение радиолюбителей и инженеров не знакомых с метрологией измерительной техники. Названную погрешность измерения температуры нечем проверить. Указанный первичный преобразователь температуры, р-п переход, как первичный пребразователь не сертифицирован. Для проверки указанной погрешности измерения температуры не разработаны стандартные методы или таблицы. Для примера можно назвать медный терморезистор ТСМ, для которого значения сопротивления с высокой точностью приведены в соответствующих таблицах. Метрологическая аттестация датчика температуры проводится в двух реперных точках: точка таяния льда и точка кипения воды 100 Гр.ц. Погрешность из-за нелинейности характеристики датчика вычисляется по стандартизированной формуле при измерении температуры в других точках температурной шкалы.
  • Полность согласен с [COLOR="Green"]SVNKz [/COLOR] Заявленые параметры не учитывают стабильности самой схемы. Ко всему прочему [COLOR="Red"]Robot Rlocman [/COLOR] склонен к "гробокопательству"
  • Сколько можно объяснять робот здесь не причем. Любой материал на портале и даже древний можно обсуждать. И мы не можем по очевидным причинам запретить обсуждение старых материалов. Комментарий к статье появляется снизу этой статьи - это понятно. Но на нашем портале (ну вот такие мы) этот комментарий паралельно появляется на форуме. Если коммент к статье первый, то под него надо открыть новую тему (у нас она начинается со слов "Обсуждение"). И чтобы было понятно НА ФОРУМЕ о чем идет речь, тему с первым постом открывает РОБОТ (ну кто то же должен это сделать), где он вводит в курс дела: очем эта тема. Ну а коммент идет вторым. Так что робот здесь не причем. Ну захотелось кому то, что то пообсуждать, мы же не можем запретить, если это правил не нарушает. P.S. Вот Вы все недовольны этим обсуждением, однако свои 5 копеек каждый добавил:) Ну не было бы этого обсуждения, где бы начинающие прочли коммент-критику, например участника SVNKz. Разве это не полезно для них? Львиная доля обсуждений приходится на свежие материалы, которые каждый день появляются на портале и которые, кстати, большей частью публикуются впервые на русском языке. Я не против критики, но и не надо искать соринки.. Полистайте [url]http://www.rlocman.ru/forum/forumdisplay.php?f=4[/url] темы робота (раз уж Вы хотите их приписать ему), это что все ретро и "ненужно"? Но участники обсуждают, значит это кому то нужно...
  • Давайте отделим мух от котлет. Причем тут робот и соседняя ветка по П214. Вроде все разжевал разве непонятно. НЕ робот инициирует обсуждение, а ЛЮДИ. По поводу активности - это совсем другой вопрос и для другого места и робот здесь не причем. Этот вопрос можно поднять в соответствующем разделе. P.S. Основные причины в неактивности, по моему мнению, лежат в прошлом.
  • "стабильности самой схемы" - в метрологии названный "вредный параметр" измерительной схемы называется дополнительной погрешностью, вносимой аппаратурой, к которой подключается измерительный преобразователь (р-п переход. По моим подсчетам и опыту работы 99% (!!!) всех разработок в области измерительной техники не доведены до стадии анализа погрешностей измерительной схемы. Расчёты и проверки на погрешности от температуры, давления и т. д. практически не проводятся. Это самая "неприятная" часть работы разработчика. Кто захочет критически анализировать свою разработку ? Может необходимо этот момент выделить в отдельную тему?
  • "работает он отлично" на вашем столе, когда вы ощущаете радость от проделанной работы и как ревнивый родитель не будете слушать претензии от профессиональных метрологов. Будете считать их занудами и противниками прогресса. В схеме термометра названная погрешность появилась из-за эстетических соображений, а не в результате проверки на стенде в лаборатории по стандартизированной методике...
Полный вариант обсуждения »