Ein einfacher Temperatur-Spannungs-Wandler. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik

Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Messtechnik

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Bei einem Verstärker mit symmetrischem Differenzeingang (Abb. 1) wird unter der Bedingung RV = R1" = R1 die Ausgangsspannung durch den Ausdruck [1] bestimmt:

Uout \u2d -Uin (R3-R1) / (R3 + R1). (XNUMX)

In den Gegenkopplungskreis können Sie anstelle des Widerstands R2 einen linearen Temperatursensor einbauen, dessen Widerstand eine Temperaturabhängigkeit aufweist

Rt = R0 + αt, (2)

wobei R0 der Widerstand des Temperatursensors bei O °C ist; a – Temperaturempfindlichkeitskoeffizient, Ohm/°C; t - Temperatur, °C.

Wenn wir den Widerstand R3 gleich R0 nehmen, erhalten wir

Uout \u1d -Uin αt / (R0 + R3). (XNUMX)

Wenn wir die Bedingung stellen

Uinα/(R1 +R0) = 1, (4)

Dann erhalten wir, wie aus Ausdruck (3) hervorgeht, am Ausgang des Operationsverstärkers eine Spannung, die numerisch der Temperatur des Temperatursensors entspricht. Der Widerstand R1, um diesen Zustand sicherzustellen, wird aus der Beziehung bestimmt

R1 = αUin-R0. (5)

Um eine gute Stabilität des Wandlers zu erreichen, ist die Verwendung eines hochwertigen Operationsverstärkers, beispielsweise K140UD17A, erforderlich.

Die Möglichkeit, einen solchen Konverter als Zusatz zu einem Digitalmultimeter auf Basis des ADC KR572PV5 zu verwenden, ist in Abb. dargestellt. 2. Die Set-Top-Box wird von der Multimeterbatterie mit Strom versorgt. Die Temperatur wird mit einer Spannungsskala bei einem Grenzwert von 200 mV gemessen.

(zum Vergrößern klicken)

Ein Widerstandstemperatursensor ist ein Standard-Temperatursensor mit den Parametern R0 = 50 Ohm, a = 0,214 Ohm/°C. Für den Wandler beträgt die Spannung Uin, entsprechend der hierfür verwendeten Referenzspannung aus dem internen ADC-Stabilisator, 3 V [2]. Da Spannungsmessungen in Millivolt erfolgen, erhalten wir aus Ausdruck (5).

R1 - 30000,214 - 50 = 592 Ohm.

Der Ausgleich der Brücke erfolgt durch den Widerstand R5, wobei anstelle des Sensors der Widerstand R = R3 = R0 angeschlossen ist.

Um den Wert der Widerstände R1 und R2 zu bestimmen, wird empfohlen, den UBX-Wert jedes einzelnen Multimeters zu messen. Die Messungen werden durchgeführt, indem der Messeingang des Multimeters „V/Ω“ an den Pluspol der Batterie angeschlossen wird. Der zweite („Ruhe“) Eingang des Multimeters bleibt unbeschaltet.

Es ist zu beachten, dass für die in Abb. 2 Anschlussplan für die Set-Top-Box zeigt das Multimeter bei positiven Temperaturwerten ein „-“-Zeichen an, bei negativen Temperaturen hingegen ein „+“-Zeichen. Diese Unannehmlichkeiten können durch die Verwendung einer externen bipolar stabilisierten Stromversorgung für die Set-Top-Box beseitigt werden. In diesem Fall wird der Widerstand R3 der Set-Top-Box mit dem Mittelpunkt (gemeinsamer Draht) der Quelle verbunden. Wenn keine hohe Messgenauigkeit erforderlich ist, reicht es zur korrekten Wiedergabe des Vorzeichens der Celsius-Skala aus, die Verbindungspunkte der Elemente R4 (Rt) und R3 zu ändern (Abb. 2). Der systematische Messfehler beträgt in diesem Fall etwa 1 °C bei 50 °C und etwas mehr als 3 °C bei 100 °C.

Wenn kein Standardsensor vorhanden ist, können Sie ihn gemäß den Empfehlungen [3] selbst herstellen, indem Sie den Widerstand der Widerstände R1, R2 unter Berücksichtigung des Temperaturkoeffizienten der Empfindlichkeit des Materials angeben. Im Konverter empfiehlt es sich, Präzisionswiderstände C2-29 (oder Analoga) mit den nächstgelegenen Nennwerten der Serien E96 oder E192 zu verwenden. Als letzten Ausweg können Sie dasselbe Multimeter verwenden, um aus Metall-Dielektrikum-Widerständen mit ähnlichen Nennwerten Instanzen auszuwählen, deren Widerstände nahe an den berechneten Werten liegen.

Literatur

1. Alekseenko A. G., Colombet E. A., Starodub G. I. Anwendung präziser analoger Mikroschaltungen. 2. Aufl. - M.: Radio und Kommunikation, 1985, S. 75, 76.
2. Biryukov S. Anwendung des ADC KR572PV5. - Radio, 1998, Nr. 8, p. 62-65.
3. Homenkov N. Zverev A. Digitales Thermometer. - Radio, 1985, Nr. 1, p. 47-49.

Autor: B. Porokhnyavy, Krasnojarsk

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