Простой преобразователь температура-напряжение. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Измерительная техника

 Комментарии к статье

Для усилителя со сбалансированным дифференциальным входом (рис. 1) при условии RV = R1" = R1 выходное напряжение определяется выражением [1]:

Uвых = -Uвх(R2-R3)/(R1 +R3). (1)

В цепь отрицательной обратной связи вместо резистора R2 можно включить линейный термодатчик, сопротивление которого имеет температурную зависимость

Rt = R0 + αt, (2)

где R0 - сопротивление термодатчика при О °С; a - коэффициент температурной чувствительности, Ом/°С; t - температура, °С.

Приняв сопротивление R3 равным R0, получим

Uвых= -Uвхαt/(R1 +R0). (3)

Если обеспечить условие

Uвхα/(R1 +R0) = 1, (4)

то, как следует из выражения (3), на выходе ОУ получим напряжение, численно равное температуре термодатчика. Сопротивление R1 для обеспечения этого условия определится из соотношения

R1 =αUвх-R0. (5)

Для получения хорошей стабильности преобразователя необходимо использовать высококачественный операционный усилитель, например, К140УД17А.

Возможность применения такого преобразователя в качестве приставки к цифровому мультиметру на базе АЦП КР572ПВ5 показана на рис. 2. Питание приставки выполнено от батареи мультиметра. Измерение температуры производят по шкале напряжений на пределе 200 мВ.

(нажмите для увеличения)

Резистивным датчиком температуры является стандартный термодатчик с параметрами R0 = 50 Ом, а = 0,214 Ом/°С. Для преобразователя напряжение Uвх, соответствующее используемому для этой цели образцовому напряжению от внутреннего стабилизатора АЦП, равно 3 В [2]. Так как измерения напряжения производятся в милливольтах, из выражения (5) получим

R1 - 30000,214 - 50 = 592 Ом.

Балансировка моста выполняется резистором R5 при подключенном вместо датчика резисторе R = R3 = R0.

Для определения номинала резисторов R1 и R2 рекомендуется измерить величину UBX каждого конкретного экземпляра мультиметра. Измерения выполняют, соединив измерительный вход мультиметра "V/Ω" с плюсовым выводом батареи питания. Второй ("холостой") вход мультиметра остается не подключенным.

Необходимо отметить, что для приведенной на рис. 2 схемы подключения приставки на мультиметре отражается знак "-" при положительных значениях температуры, а при отрицательных, наоборот, знак "+". Устранить это неудобство можно, используя для приставки внешний двухполярный стабилизированный источник питания. При этом резистор R3 приставки подключается к средней точке (общему проводу) источника. Если высокая точность измерения не требуется, то для правильного отражения знака шкалы Цельсия достаточно поменять между собой места подключения элементов R4 (Rt) и R3 (рис. 2). Систематическая ошибка измерения в этом случае составит около 1 °С при 50 °С и немногим более 3 °С при 100 °С.

При отсутствии стандартного датчика его можно изготовить самостоятельно по рекомендациям [3], уточнив сопротивления резисторов R1, R2 с учетом температурного коэффициента чувствительности материала. В преобразователе целесообразно использовать прецизионные резисторы С2-29 (или аналоги) ближайших номиналов из ряда Е96 или Е192. В крайнем случае можно с помощью того же мультиметра подобрать из металлодиэлектрических резисторов близких номиналов экземпляры с близкими к расчетным значениям сопротивлениями.

Литература

1. Алексеенко А. Г., Коломбет Е. А., Стародуб Г. И. Применение прецизионных аналоговых микросхем. 2-е изд. - М.: Радио и связь, 1985, с. 75, 76.
2. Бирюков С. Применение АЦП КР572ПВ5. - Радио, 1998, № 8, с. 62-65.
3. Хоменков Н. Зверев А. Цифровой термометр. - Радио, 1985, № 1, с. 47-49.

Автор: Б.Порохнявый, г. Красноярск

Смотрите другие статьи раздела Измерительная техника.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Оптимальная продолжительность сна 12.11.2025

Сон играет ключевую роль в поддержании здоровья, когнитивных функций и общего самочувствия. Несмотря на широко распространенный стереотип о восьмичасовом сне, последние исследования показывают, что оптимальная продолжительность сна для большинства здоровых взрослых ближе к семи часам. Эволюционный биолог из Гарварда, Дэниел Э. Либерман, утверждает, что традиционная норма восьми часов сна - это скорее культурное наследие индустриальной эпохи, чем биологическая необходимость. По его словам, полевые исследования, проведенные в сообществах, не использующих электричество, показывают, что средняя продолжительность сна составляет 6-7 часов, что значительно отличается от общепринятого стандарта. Современные эпидемиологические данные подтверждают этот взгляд. Исследования выявили так называемую "U-образную кривую" зависимости между продолжительностью сна и рисками для здоровья. Минимальные показатели заболеваемости и смертности наблюдаются именно у людей, спящих около семи часов в сутки. ...>>

Дефицит кислорода усиливает выброс закиси азота 12.11.2025

Парниковые газы играют ключевую роль в изменении климата, а закись азота (N2O) - один из наиболее опасных среди них. Этот газ не только втрое сильнее углекислого газа в удержании тепла, но и разрушает озоновый слой. Недавнее исследование американских ученых показало, что микробы в зонах с низким содержанием кислорода активно производят N2O, усиливая глобальные климатические риски. Команда из Университета Пенсильвании изучала прибрежные воды у Сан-Диего и провела наблюдения на глубинах от 40 до 120 метров в Восточной тропической северной части Тихого океана - одной из крупнейших зон дефицита кислорода. Исследователи сосредоточились на том, как морские микроорганизмы превращают нитраты в закись азота. В ходе работы выяснилось, что существует два пути образования N2O. Один путь начинается с нитрата, другой - с нитрита. На первый взгляд более короткий путь должен быть эффективнее, однако микробы, использующие нитрат, продуцируют больше газа, поскольку этот "сырьевой" источник более д ...>>

Омега-3 помогают молодым кораллам выживать 11.11.2025

Сохранение коралловых рифов становится все более актуальной задачей в условиях глобального изменения климата. Молодые кораллы особенно уязвимы на ранних стадиях развития, когда стрессовые условия и нехватка питательных веществ могут привести к высокой смертности. Недавнее исследование ученых из Технологического университета Сиднея показывает, что специальные пищевые добавки способны существенно повысить выживаемость личинок кораллов. В ходе работы исследователи разработали особый состав "детского питания" для коралловых личинок. В него вошли масла, богатые омега-3 жирными кислотами, а также важные стерины, необходимые для формирования клеточных мембран. Личинки, получавшие эти добавки, развивались быстрее, становились крепче и демонстрировали более высокую устойчивость к стрессовым факторам. Особое внимание ученые уделили липидам. Анализ показал, что личинки активно усваивают эти вещества, что напрямую влияет на их жизнеспособность. Стерины, содержащиеся в корме, повышают устойчи ...>>

Случайная новость из Архива Бактериальная батарейка для Марса 06.04.2020 Американские ученые разработали биогенератор электричества на основе бактерий и нанопроводов из кремния. Он может производить энергию, кислород и органику на Марсе, используя воду и углекислый газ. В последние пять лет с подачи американского предпринимателя Илона Маска ученые начали всерьез задумываться о колонизации Марса и других потенциально обитаемых планет. Для этого нужно решить две главных проблемы: научиться производить из местных ресурсов энергию, а также кислород, воду и пищу. Сейчас специалисты NASA планируют решать эту задачу, используя компактные ядерные реакторы размером с крупный чемодан, которые могут работать на поверхности Марса и в безвоздушном космическом пространстве. Первые рабочие прототипы подобных генераторов, которые могут вырабатывать около 40 киловатт энергии и тепла, специалисты планируют создать примерно через три года. Ян и его коллеги предлагают заменить ядерные реакторы на более экологически безопасные установки, в которых энергия вырабатывается не распадами атомов урана-235 и других нестабильных элементов, а бактериями вида Sporomusa ovata. У этих микробов есть относительно редкая и при этом полезная особенность: они могут захватывать свободные электроны из окружающей среды и использовать их для того, чтобы расщеплять молекулы углекислого газа и производить питательные вещества. Соответственно, их можно "подключить" к солнечной батарее, чтобы одновременно производить электроэнергию и органику. Руководствуясь этой идеей, ученые вырастили своеобразный "лес" из кремниевых нанопроводов, которые могут поглощать свет и испускать электроны в окружающую среду. Они заполнили его культурой Sporomusa ovata, подобрав для них такую жидкую среду обитания, которая одновременно не мешала работе генератора и помогала бактериям расти. Подобная система преобразует примерно 3,6% поглощаемой энергии в уксус и похожие на него органические соединения, вырабатывая при этом кислород. Подобный показатель эффективности значительно уступает самым продвинутым неорганическим солнечным батареям, КПД которых больше 20%, но при этом превосходит практически все существующие растения, за исключением сахарного тростника. Как надеются ученые, следующие версии подобных биобатарей смогут производить другие виды органики, а также будут более эффективны. Подобные системы, по мнению Яна, помогут колонизировать не только Марс, но и станут универсальной основой для систем жизнеобеспечения для других долгих экспедиций за пределы орбиты Земли.

Другие интересные новости:

▪ Магнитная система для очистки крови

▪ LG Optimus G Pro

▪ Воссоздана вулканическая молния

▪ Дисплей Samsung Galaxy S III лучше дисплея Apple iPhone 5

▪ Портативный плеер-диктофон

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Гражданская радиосвязь. Подборка статей

▪ статья Капля на кордодроме. Советы моделисту

▪ статья Какой самолет выиграл Битву за Англию? Подробный ответ

▪ статья Льюисия воскресающая. Легенды, выращивание, способы применения

▪ статья Экономичный инфракрасный генератор. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Проектирование маломощных ИИП на микросхеме LNK501 с помощью программы VDS. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2025