Digitales Thermometer. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik

Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Leistungsregler, Thermometer, Wärmestabilisatoren

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Das Gerät ist für die genaue Messung der Temperatur verschiedener Objekte über einen weiten Bereich ausgelegt und kann sowohl für den Einsatz im Alltag als auch in der Technik empfohlen werden. Im Gegensatz zu zuvor veröffentlichten ähnlichen Geräten verwendet dieses Thermometer einen LSI der K572-Serie, sodass es eine relativ kleine Anzahl von Elementen enthält. Das Thermometer ist sofort nach dem Einschalten betriebsbereit. Leider führt das Fehlen von seriellen Sensoren mit geringer Temperaturträgheit zu einer erheblichen Dauer des Messvorgangs (ca. fünf Minuten), was den Einsatzbereich des Thermometers etwas einschränkt.

Wichtigste technische Merkmale

Das Blockschaltbild des digitalen Thermometers ist in Abb. 1 dargestellt. Eine Temperaturänderung des Objekts, in dem sich der Temperatursensor befindet, bewirkt eine Widerstandsänderung des Sensors, die im Block E1 in eine entsprechende Spannungsänderung umgewandelt wird. Der Konverter U1 wird vom Stromstabilisator G1 gespeist. Das Ausgangssignal der Einheit E1 wird durch den Verstärker A1 verstärkt und dem Analog-Digital-Wandler (ADC) U2 zugeführt, an dessen Ausgang die digitale Anzeigeeinheit H1 eingeschaltet ist, die die aktuelle Temperatur des geregelten anzeigt Objekt.

Strukturschema

Der Schalter SB1 (siehe schematische Darstellung) wählt einen der Temperatursensoren RK1, RK2 aus, die an dem Objekt installiert sind, dessen Temperatur gemessen werden soll. Der Sensor ist in einem der Arme der DC-Messbrücke enthalten, die aus Präzisionswiderständen R1 - R5 besteht. Die Genauigkeit und Linearität der Anzeigewerte innerhalb der gemessenen Temperatur wird hauptsächlich durch die Stabilität des Stroms bestimmt, der die Messbrücke versorgt.

Schematische Darstellung (zum Vergrößern anklicken)

Der Brückenstromstabilisator basiert auf dem Operationsverstärker DA1.2. Mit dem Trimmerwiderstand R11 können Sie den Wert des Ausgangsstroms in einem kleinen Bereich ändern, wodurch die Steilheit der Umwandlung des Widerstands des Temperatursensors in Spannung geändert und die Einstellung der Obergrenze der gemessenen Temperatur ermöglicht wird . Die untere Grenze wird mit einem Abstimmwiderstand R1 eingestellt.

Die der Temperatur proportionale Spannung aus der Diagonalen der Messbrücke wird durch einen Differenzverstärker auf Basis des Operationsverstärkers DA1.1 verstärkt und an dessen Ausgang dem Eingang des ADC zugeführt. Die Kondensatoren C1, C2, C4 dienen der Filterung von Störungen.

Der ADC ist auf dem LSI K572PV2A implementiert und arbeitet nach dem Prinzip der doppelten Integration mit Autokorrektur von „Null“ und automatischer Erkennung der Polarität des Eingangssignals. Das Signal, das Informationen über die aktuelle Temperatur des ausgewählten Objekts trägt, wird am ADC-Ausgang in einer Form präsentiert, die für die Anzeige mit sieben Elementen geeignet ist. Es tritt in die Platine ein, die aus drei LED-Anzeigen HG1 - HG3 und LED HL1 besteht.

Die LED leuchtet bei einer negativen Temperatur des Messobjekts. Um Ganzzahlen und Zehntelgrade zu trennen, wird auf der HG2-Anzeige ein Komma angezeigt.

Das Thermometer wird von einem Wechselstromnetz mit einer Spannung von 220 V über einen Transformator T1 gespeist. Zur Stabilisierung der bipolaren Versorgungsspannung sind parametrische Stabilisatoren VD1R18 und VD2R19 vorgesehen. Die beispielhafte Spannung für den ADC und den Stromstabilisator wird dem Spannungsteiler an den Widerständen R16, R17 entnommen. Es wird zusätzlich durch den Kondensator C12 gefiltert.

Alle Elemente des Digitalthermometers sind auf zwei Leiterplatten (siehe Abb. 3 und Abb. 4) platziert, die durch Ecken miteinander verbunden sind.

Hauptplatinenzeichnung

Zusätzliche Tafelzeichnung

Das Gerät verwendete Festwiderstände R2 - R5 - C2-29V-0,125: R18, R19 - MLT-0,5; Trimmer - SPZ-38, der Rest - MLT-0,125. Kondensatoren C1 - C5, C9 - K73-17-C7, C10, C11 - KT.1; C6, C8 - K10-7; C12-C14 - K50-6.

Um die Austauschbarkeit der Temperatursensoren bei Einhaltung der spezifizierten Genauigkeit zu gewährleisten, wurden handelsübliche Widerstandstemperaturwandler ТСМ-6114 GOST 6651-72 mit einer statischen Nennkennlinie gr.23 verwendet. In Ermangelung von Standardsensoren können Sie diese selbst herstellen. Messen Sie dazu 619 cm PETV-Draht mit einem Durchmesser von 0,05 mm ab. Wickeln Sie es bifilar auf einen Isolierdorn, löten Sie eine flexible Leitung an ein Ende des Sensordrahts und zwei gleiche Leitungen an das zweite.

Sie können den Sensor direkt an die Leiter des Versorgungskabels anlöten. Jeder Sensor benötigt drei Leiter im Kabel. Mit dieser Verbindung können Sie den durch die Kabelleiter eingeführten Temperaturfehler kompensieren.

Als nächstes wird ein Gehäuse hergestellt, das in der Umgebung funktionieren kann, in der der Sensor installiert wird, ein Dorn mit einer Wicklung wird darin befestigt und mit Epoxidharz gefüllt. Der Widerstand des Sensors bei einer Temperatur von 20 °C sollte 57 Ohm betragen.

Der Leistungstransformator zur Reduzierung der Größe besteht aus vier Magnetkreisen PL6,5X12,5x16 (Abschnitt ca. 3 cm.kv). Wicklung I enthält 3000 Drahtwindungen PEV-2 0,08, II - 2X130 Drahtwindungen PEV-2 0,18, 111 - 70 Drahtwindungen PEV-2 0,4. Im Leistungstransformator kann ein anderer Magnetkreis verwendet werden, jedoch muss die Höhe des Thermometergehäuses erhöht werden.

Die Mikroschaltung K157UD2 kann durch K140UD20 mit den entsprechenden Korrekturschaltungen ersetzt werden: K572PV2A - mit KR572PV2A, aber das Muster der Leiterbahnen der Leiterplatte muss geändert werden, und mit einer Erhöhung des zulässigen Fehlers auf ± 0,3 ° C ist dies möglich Verwenden Sie K572PV2 auch mit einem beliebigen Buchstabenindex.

Ein Thermometer, das aus bekanntermaßen guten Elementen genau zusammengesetzt ist, muss nicht justiert werden, es ist nur notwendig, die Grenzen des Messbereichs festzulegen. Schließen Sie dazu anstelle des Sensors sein Äquivalent (einen Widerstandsspeicher oder einen genauen Widerstand) ein. Zuerst wird ein Widerstand mit einem Widerstand von 41,7 Ohm eingeschaltet und mit dem Widerstand R1 wird auf dem Display ein Wert von minus 50 ° C eingestellt. Ersetzen Sie dann den Widerstand durch einen anderen mit einem Nennwert von 75,59 Ohm, und der Widerstand R11 stellt den Messwert auf plus 99,9 ° C ein. Der Kalibriervorgang sollte zweimal wiederholt werden.

Wenn es notwendig ist, den gemessenen Temperaturbereich auf 180 °C zu erweitern, sollte eine weitere Digitalanzeige ALS324B an den ADC angeschlossen werden. Die übrigen technischen Eigenschaften des Thermometers bleiben erhalten.

Autoren: N. Khomenkov, A. Zverev, Orel; Veröffentlichung: N. Bolshakov, rf.atnn.ru

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