Универсальный электронный термометр. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Регуляторы мощности, термометры, термостабилизаторы

 Комментарии к статье

Описанный здесь термометр позволяет измерять температуру в отдельных точках двигателя, трансформатора, корпуса транзистора, диода, жала паяльника и других устройств. Диапазоны измеряемых температур - 0...100°С и 0...1000°С .

Датчиком температуры термометра служит термопара "хромель-алюмель", сваренная из проволочек диаметром 0.2 мм. Величина создаваемой термопарой ЭДС пропорциональна, как известно, разности температур "горячего" и "холодных" ее концов. В электронном термометре, о котором идет речь, предусмотрена автоматическая компенсация температуры холодных концов термопары t. ("комнатной") с тем. чтобы измерительный прибор показывал температуру объекта t. а не ее разность: t - t.

Принципиальная схема термометра показана на рисунке.

Он состоит из измерительного моста (VT1, VT2, RK1, R1-R5). стабилизатора напряжения его питания (VT3, VT4, R6), термопары ВК1. усилителя напряжения (DA1, DA2, R7- R11, SA1), микроамперметра РА1, выключателя питания SA2 и источника питания GB1.

В нижние плечи измерительного моста включены медный терморезистор RK1 и резистор R3, в верхние - стабилизаторы токов этих резисторов на транзисторах VT1 и VT2. а в его измерительную диагональ - термопара ВК1 и неинвертирующио входы микросхем DA1, DA2 усилителя напряжения. Благодаря очень большому входному сопротивлению усилителя ток в измерительной диагонали практически отсутствует, и на его входное напряжение (Uw) не влияет падение напряжения на резисторах R3. RK1 и проводниках термопары. Холодный спай термопары должен находиться в корпусе термометра.

При изменении температуры t (при постоянной t) напряжение на терморезисторе RK1 (Urk1) и ЭДС термопары Е меняются б противофазе так, что их cумма всегда остается постоянной. Чтобы нуль на шкале измерительного прибора РА1 соответствовал температуре 0°С и показания термометра не зависели от температуры tk, напряжение на резисторе R3 устанавливается равным URз = UПк10 = K/LRx. (1). где Urk1o - напряжение на RK1 при t.=0°C; К - коэффициент термоЭДС термопары: LRK1 - температурный коэффициент сопротивления резистора RK1. Зависимость (1) справедлива при соблюдении неравенства: LRk1 " LR3 (2). Это условие легко выполнить, если RK1 намотать медным проводом, а в качестве R3 использовать резистор МЛТ. При соблюдении требований (1) и (2) входное напряжение Uk = K·t (3). Это же напряжение будет приложено к резистору R8 (в диапазоне измеряемых температур 0...10СГС) или к резистору Р9 (в диапазоне 0... 1000Х). поскольку ОУ DA1 включен по схеме повторителя напряжения, а ОУ DA2 - по схеме неинвертирующего усилителя. Следовательно, ток в цепи обратной связи РА1. R10 будет равен: loc=Uвх/R, где R - сопротивление резистора R8 или R9. С учетом равенства (3) ╡ос = К · t/R, т. е. ток через микроамперметр РА1 прямо пропорционален температуре объекта t.

В качестве РА1 использован микроамперметр на 100 мкА. Резистор RK1 намотан но пластинке из текстолита 20x10 мм толщиной 1 мм изолированным медным проводом диаметром 0.1 мм до сопротивления 60... 100 Ом. Транзистор VT3 включен как стабилизатор напряжения измерительного моста. Его функции может выполнять любой маломощный кремниевый транзистор с напряжением пробоя перехода база-эмиттер ниже 7 В. Транзисторы VT1, VT2, VT4 - любые маломощные полевые транзисторы с р-n переходом Напряжение отсечки VT1. VT2 - не более 4 В. a VT4 - не более 2 В. Сумма напряжения отсечки транзистора VT4 и напряжения стабилизации транзистора VT3 должна быть меньше напряжения батареи GB1. и чем меньше эта сумма, тем при более глубоком разряде батареи термомеф сохранит работоспособность.

Микромощные ОУ применены только из соображений минимального энергопотребления. При питании термометра от сети в качестве DAI, DA2 желательно применить прецизионные ОУ. Подстроечные резисторы R2, R5, R8, R9 - многооборотные - СП5-2В или другие им подобные. Остальные резисторы - МЛТ-0.125.

Налаживание термометра начичают с расчета напряжения UR3. Для термопары "хромель- алюмель" К = 4.065·10-2 мВ/°С. Для меди LRK1 = 4.3·10-3/°С. Пользуясь равенством (1). получаем URc =4.065·10-2/ 4.3' 10-3 = 9,453 мВ. Далее, замкнув выключатель SA2. параллельно резистору R3 подключают вольтметр (желательно цифровой) и резистором R5 устанавливают рассчитанное напряжение с максимально возможной точностью. После этого переключатель SA1 переводят в положение "100°". опускают спай термопары в сосуд с тающим льдом и резистором R2 устанавливают стрелку микроамперметра РА1 на 0. Если у резистора R2 или П5 не хватает пределов регулирования, то следует заменить соответственно резистора R1 или R4. Затем опускают спай термопары в сосуд с кипящей водой и резистором R8 устанавливают стрелку РА1 на последнее деление шкалы - 100 мкА. Далее, не вынимая термопару из кипящей воды, переводят переключатель SA1 в положение "1000°" и резистором R9 устанавливают стрелку РА1 в положение 10 мкА. На этом налаживание заканчивают.

При эксплуатации прибора зашкаливание стрелки РА1 на пределе измерения 100°С при комнатной температуре говорит о разрядке батареи питания GB1 и необходимости ее замены. Максимальное напряжение питания термометра определяется допустимым напряжением питания ОУ (для микросхем К140УД12 UMa.c=15 В) или допустимым напряжением сток-затвор транзистора VT4 плюс напряжение стабилизации перехода база-эмиттер транзистора VT3. Минимальное напряжение питания разно сумме напряжения стабилизации VT3 и напряжения отсечки транзистора VT4 (у автора Uмин составляло 7,5 В) Ток, потребляемый термометром, - 0,6...0,9 мА.

При измерении отрицательных температур следует поменять местами концы подключения термопары к термометру.

Термопара "хромель-алюмель" применена автором из-за ее высокой рабочей температуры (до 1300°С). Если предел измеряемых температур не превышает 500°С, то можно взять термопару "хромель-копель" или сварить термопару из другой, имеющейся в наличии, пары металлов (сплавов). Очевидно, что новая пара будет иметь уже другую величину коэффициента термоЭДС К и соответственно другое значение Ug. Величину коэффициента К можно рассчитать, взяв из справочника величины термоЭДС этих металлов в паре с платиной и вычесть их друг из друга, или определить значение К экспериментально. Для этого термопару следует подключить к цифровому милливольтметру и поместить ее спай сначала в сосуд с тающим льдом, а затем в сосуд с кипящей водой, записывая каждый раз показания вольтметра (с учетом знака). Затем нужно найти разность полученных значений и разделить ее на 100.

В заключение хотелось бы отметить преимущества термопары перед другими датчиками температуры. Во-первых, малые габариты (диаметр шарика спая термопары, сваренной из проволоки диаметром 0,2 мм, не превышает 0,5 мм; если проволока тоньше, то и шарик будет меньше). Во-вторых, взаимозаменяемость, т. е. возможность периодического подключения к одному термометру любого числа термопар, установленных на разных объектах или в разных точках одного объекта. С полупроводниковыми терморезисторами или диодами это невозможно из-за разброса их параметров. В-третьих, высокая рабочая температура, что делает термопару незаменимой при измерении температур выше 15°С. В-четвертых, ничтожная стоимость и простота изготовления и ремонта. В-пятых, в подавляющем большинстве случаев отсутствие необходимости изоляции термопары от окружающей среды, даже при измерении температуры электролитов. Из-за малой величины термоЭДС электрохимический процесс в термопаре невозможен, поэтому электролит ее не замыкает, естественно, при условии, что материалы самой термопары химически не взаимодействуют с данным электролитом.

Автор: В.Бурков, г.Иваново

Смотрите другие статьи раздела Регуляторы мощности, термометры, термостабилизаторы.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Канада планирует построить космодром 06.04.2026

Развитие космической инфраструктуры все чаще становится вопросом не только науки и технологий, но и национальной безопасности. Многие государства стремятся получить независимый доступ к космическим запускам, чтобы не зависеть от внешних партнеров и укреплять собственный технологический суверенитет. На этом фоне Канада объявила о запуске масштабного проекта по созданию собственного космодрома. Министр обороны Канады Дэвид Мак-Гинти сообщил, что правительство страны инвестирует 200 млн канадских долларов, что составляет около 150 млн долларов США, в строительство национального космодрома. Эти средства станут частью долгосрочной программы развития суверенных возможностей космических запусков. По словам Мак-Гинти, Министерство обороны подписало 10-летнее соглашение с компанией MLS на сумму 200 млн долларов. В рамках этого контракта планируется строительство стартовой площадки, которая будет использоваться не только военными структурами, включая Министерство обороны и Вооруженные силы ...>>

Обновленные телевизоры Xiaomi S Mini LED TV 2026 06.04.2026

Компания Xiaomi представила обновленную серию телевизоров S Mini LED TV 2026, которая заметно отличается от версии, недавно вышедшей на европейский рынок. Новое поколение ориентировано на расширенные возможности отображения и более гибкую конфигурацию экранов, что делает линейку более универсальной для разных сценариев использования. В обновленной серии Xiaomi S Mini LED TV 2026 предлагается сразу пять диагоналей, начиная от 55 дюймов и заканчивая внушительными 100 дюймами. Флагманская модель оснащена 1920 зонами локального затемнения, способна достигать пиковой яркости до 2000 нит и поддерживает частоту обновления изображения до 288 Гц, что делает ее особенно привлекательной для динамичного контента и игр. Младшая модель в линейке отличается в первую очередь количеством зон локального затемнения, которых здесь 576, однако остальные ключевые характеристики остаются на уровне старших версий. Это позволяет сохранить высокое качество изображения даже в более доступном сегменте, не ж ...>>

Беспилотный грузовой самолет с двигателем AEP100 05.04.2026

Авиационная отрасль стоит перед масштабной задачей перехода к экологически чистым технологиям, и одним из наиболее перспективных направлений считается использование водорода в качестве топлива. Этот элемент рассматривается как потенциальная альтернатива традиционным видам авиационного топлива благодаря своей энергоэффективности и отсутствию углеродных выбросов при использовании. На этом фоне Китай сообщил об успешном испытании беспилотного грузового самолета, оснащенного турбовинтовым двигателем AEP100 мегаваттного класса, работающим на водороде. Это событие стало важным этапом в развитии авиационных технологий, так как позволило протестировать двигатель в реальных условиях полета, а не только в лабораторной среде. Испытательный полет был проведен в субботу, 4 апреля, в городе Чжучжоу, расположенном в китайской провинции Хунань. Именно там впервые в реальных условиях был задействован водородный авиационный двигатель подобной мощности, что дало возможность оценить его стабильность ...>>

Случайная новость из Архива Умеренный шум тоже вреден 27.08.2012 Физиологи из Восточнокитайского нормального университета (Шанхай) ежедневно в течение десяти часов подвергали крыс воздействию шума громкостью 65 децибел - это уровень нормального разговора на расстоянии один метр. Через два месяца эксперимента оказалось, что слух грызунов ухудшился по сравнению с жившими в тишине. До сих пор считалось, что вред слуху наносит только постоянный шум выше 85 децибел (шумная улица или заводской цех).

Другие интересные новости:

▪ Многофункциональный адаптер Xiaomi USB-C Multi-Function

▪ Умные часы Qualcomm Toq

▪ Беспилотные аппараты сами построили мост

▪ Умные авиа-кресла

▪ Морская рыба токсична и канцерогенна

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Видеотехника. Подборка статей

▪ статья Бросить камень. Крылатое выражение

▪ статья Можно ли спастись от ограбления перед банкоматом, введя пин-код задом наперед? Подробный ответ

▪ статья Джеймс Джоуль. Биография ученого

▪ статья Стандартные люминесцентные лампы. Особенности, которые нужно учитывать. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Кольцо в коробке. Секрет фокуса

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026