cyfrowy miernik temperatury.pdf

Cyfrowy

miernik

temperatury

Do czego to służy?

Na łamach różnych czasopism opubli−

kowano wiele mierników temperatury

mniej lub bardziej dokładnych. Lecz wię−

kszość z nich potrzebowała dwupunkto−

wej kalibracji, co bardzo zniechęca do

zbudowania takiego termometru. Opisa−

ny poniżej cyfrowy termometr jest pozba−

wiony tych wad, a jego kalibracja polega

tylko na ustawieniu napięcia odniesienia

równego 1V. Miernik charakteryzuje się

nie tylko prostotą kalibracji, ale także pro−

stotą budowy, składa się bowiem dosło−

wnie z kilku elementów biernych, jedne−

go układu scalonego, oraz czujnika. Mier−

nik może być zasilany także z baterii,

gdyż dzięki zastosowaniu wyświetlacza

LCD pobór prądu stał się niski. Zakres po−

miarowy temperatur mieści się w grani−

cach od –40 do +100 o C, co wystarcza w

większości przypadków. Dokładność

wskazań wynosi ok. ±0,5 o C.

mierza. Z wartościami takimi jak na sche−

macie układ może mierzyć napięcia do 2V,

natomiast po zmianie C6 na 470nF, i R5

na 47k możliwy będzie pomiar napięć do

200mV. Potencjometr P1 służy do ustale−

nia napięcia odniesienia dla kostki U2. Po−

nieważ układ od samego początku miał

być bardzo prosty należałoby jakoś zasilić

kropkę dziesiętną na ostatniej pozycji wy−

świetlacza bez stosowania kolejnego u−

kładu. Ponieważ dla wyświetlacza napię−

cia stałe są wręcz zabójcze, nie można na

wejście kropki podać napięcia stałego (co

jest lekceważone przez początkujących e−

lektroników). Problem ten został bardzo

prosto rozwiązany za pomocą elementów

R7 i C8, które odwracają przebieg z wy−

jścia BP, przez co kropka będzie zasilana

napięciem zmiennym o innej fazie.

Jako czujnik temperatury został zastoso−

wany wyspecjalizowany specjalnie do celów

pomiarowych temperatury układ LM35DZ

(U1). Na wyjściu tego układu napięcie zmie−

nia się ze współczynnikiem 10mV/ o C, lecz u−

kład ma istotną wadę ponieważ nie mierzy

temperatur ujemnych, co dyskwalifikuje go

do zastosowań jako termometr temperatury

zewnętrznej. Problem pomiaru temperatury

ujemnej przestał istnieć po zastosowaniu

dwóch połączonych szeregowo diod D1 i

D2, które podniosły potencjał “masy” dla u−

kładu U2 o ok. 3,2V. Po zastosowaniu tych

diod zakres mierzonych temperatur posze−

rzył się od –40 do 100 o C. Wyjście czujnika

zastało dołączone do zacisków pomiaro−

wych woltomierza U2. Kondensatory C1 i

C2 filtrują napięcie zasilania.

Jak to działa?

Schemat ideowy modułu przedstawio−

no na rysunku 1.

Układ U2 pracuje w najprostszej wersji

woltomierza o zakresie ±2,000V, którego

wynik jest przedstawiany na wyświetla−

czu LCD. Elementy C5, R4 są potrzebne

do prawidłowej pracy oscylatora układu

U2, natomiast elementy R5 i C6 służą do

ustalenia zakresu pomiarowego wolto−

Montaż i uruchomienie

Opisany miernik temperatury można

bez problemu zmontować na płytce druko−

wanej pokazanej na rysunku 2. Montaż jest

klasyczny i nikomu nie powinien sprawić

kłopotów. Należy zachować ostrożność po−

nieważ układ U2 oraz wyświetlacz są wraż−

liwe na ładunki elektrostatyczne.

Termometr może być zasilany napię−

ciem z przedziału 6 do 12V. Po zmontowa−

niu układu potrzebna jest prosta kalibracja,

która polega na ustawieniu za pomocą po−

tencjometru P1 napięcia 1,000V na wejściu

REFHI układu U2, po czym układ od razu

jest gotowy do pracy. W praktyce należy

nie tyle ustawiać wartość napięcia wolto−

mierzem cyfrowym, a raczej sprawdzić

temperaturę za pomocą jakiegoś dokładne−

go termometru i wyregulować P1, by mier−

nik pokazywał taką samą temperaturę.

Rys.. 1 Schemat iideowy modułłu

E LEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 11/98

mometru została specjalnie

zwymiarowana.

Jeżeli potrzebny będzie pomiar

temperatury w stopniach Kelvina,

zamiast czujnika LM35DZ, należy

zamontować czujnik LM34 w któ−

rym napięcie odpowiada tempe−

raturze w skali Kelvina.

Czujnik można zatopić w ko−

szulce termokurczliwej, lecz lep−

szym rozwiązaniem będzie wbu−

dowanie go w metalową rurkę z

jednej strony zatkaną, przez co

stanie się bardziej odporny u−

szkodzenia.

kcji napięcia zasilającego, w poprawionym u−

kładzie uzyskano dokładność ±0,25°C przy

zmianie napięcia zasilania w zakresie

7...9...10V (wyczerpywanie baterii). Przy za−

stosowaniu zasilacza stabilizowanego układ

będzie pracował jeszcze dokładniej.

W razie potrzeby w układzie można za−

stosować kilka czujników, pamiętając jednak

o drobnych rozrzutach parametrów pomię−

dzy poszczególnymi egzemplarzami ukła−

dów LM35.

Wykaz ellementów

Rezystory::

R1,R7: 1M

Marciin Wiiązaniia

R5: 470k

Od Redakcji. Po przeprowadze−

niu prób, oryginalny układ zapro−

ponowany przez Autora został

zmodyfikowany. Między innymi dio−

dy D1, D2 (w oryginalnym modelu pokaza−

nym na fotografii były typu 1N4148) za−

stąpiono dwiema czerwonymi diodami LED.

Odpowiednio zwiększono wartość rezystora

R6, by płynął przezeń prąd około 50mA.

Zmieniono także układ połączeń czujnika i

źródła napięcia odniesienia. Rysunki 1 i 2 po−

kazują układ po wprowadzeniu tych popra−

wek. Odnośnie stabilności wskazań w fun−

R6: 68k

helitrim

Rys.. 2 Schemat montażowy

Kondensatory::

C1,C3,C4:

100nF

C2: 100µF/16V

C5: 100pF

C6: 47nF

C7: 220nF

C8: 0,1µF/16V elektrolit lub stały

Półłprzewodniikii::

D1,D2:LED czerwone

U1: LM35DZ

U2: ICL7106

DL1: wyświetlacz LCD 3,5 cyfry

Pozostałłe::

S1: włącznik zasilania

Ponieważ w układzie zostały zastoso−

wane energooszczędne podzespoły, możli−

we jest zasilanie bateryjne, choćby baterią

6F22. Najlepiej będzie jednak, gdy miernik

będzie zasilany napięciem dobrze stabilizo−

wanym i filtrowanym z zasilacza.

Układ można umieścić w obudowie

KM−33C do której płytka drukowana ter−

E LEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 11/98

Ω

R2,R3: 220

Ω

R4: 100k

P1: 50k

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: