Цифровой термометр. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Регуляторы мощности, термометры, термостабилизаторы

 Комментарии к статье

Прибор предназначен для точного измерения в широких пределах температуры различных объектов и может быть рекомендован для использования как в быту, так и в технике. В отличие от опубликованных ранее подобных устройств, в этом термометре использована БИС серии К572, поэтому он содержит относительно небольшое число элементов. Термометр готов к работе сразу после включения питания. Но, к сожалению, отсутствие серийных датчиков с малой температурной инерцией приводит к значительной длительности процесса измерения (около пяти минут), что несколько ограничивает область применения термометра.

Основные технические характеристики

Структурная схема цифрового термометра показана на рис.1. Изменение температуры объекта, в котором размещен термодатчик, вызывает изменение сопротивления датчика, которое в блоке Е1 преобразуется в соответствующее изменение напряжения. Преобразователь U1 питается от стабилизатора тока G1. Выходной сигнал блока Е1 усиливается усилителем А1 и поступает к аналого-цифровому преобразователю (АЦП) U2, на выходе которого включен цифровой блок индикации H1, высвечивающий текущую температуру контролируемого объекта.

Структурная схема

Переключателем SB1 (см. принципиальную схему) выбирают один из термодатчиков RK1, RK2, установленных на объекте, температуру которого необходимо измерить. Датчик включен в одно из плеч измерительного моста постоянного тока, выполненного на прецизионных резисторах R1 - R5. Точность и линейность показаний индикатора в пределах измеряемой температуры определяется в основном стабильностью тока, питающего измерительный мост.

Принципиальная схема (нажмите для увеличения)

Стабилизатор тока питания моста выполнен на операционном усилителе DA1.2. Подстроечный резистор R11 позволяет в небольших пределах изменять значение выходного тока, что дает возможность изменять крутизну преобразования сопротивления термодатчика в напряжение и обеспечивает установку верхней границы измеряемой температуры. Нижнюю границу устанавливают подстроечным резистором R1.

Напряжение с диагонали измерительного моста, пропорциональное температуре, усиливается дифференциальным усилителем, выполненным на операционном усилителе DA1.1, и с его выхода подается на вход АЦП. Конденсаторы С1, С2, С4 служат для фильтрации помех.

АЦП реализован на БИС К572ПВ2А и работает по принципу двойного интегрирования с автокорректировкой "нуля" и автоматическим определением, полярности входного сигнала. Сигнал, несущий информацию о текущей температуре выбранного объекта, представлен на выходе АЦП в виде, удобном для отображения семиэлементными индикаторами. Он поступает на табло, состоящее из трех светодиодных индикаторов HG1 - HG3 и светодиода HL1.

Светодиод загорается при отрицательной температуре измеряемого объекта. Для разделения целых и десятых долей градуса на индикаторе HG2 высвечивается запятая.

Питается термометр от сети переменного тока напряжением 220 В через трансформатор Т1. Для стабилизации питающего двуполярного напряжения предусмотрены параметрические стабилизаторы VD1R18 и VD2R19. Образцовое напряжение для АЦП и стабилизатора тока снято с делителя напряжения на резисторах R16, R17. Оно дополнительно фильтровано конденсатором С12.

Все элементы цифрового термометра размещены на двух печатных платах (см. рис.3 и рис.4 ), соединенных между собой уголками.

Чертеж основной платы

Чертеж дополнительной платы

В приборе использованы постоянные резисторы R2 - R5 - С2-29В-0,125: R18, R19 - МЛТ-0,5; подстроечные - СПЗ-38, остальные - МЛТ-0,125. Конденсаторы С1 - С5, С9 - К73-17-С7, С10, С11 - КТ.1; С6, С8 - К10-7; С12-С 14 - К50-6.

Для обеспечения взаимозаменяемости термодатчиков при сохранении заданной точности использованы серийно выпускаемые термопреобразователи сопротивления ТСМ-6114 ГОСТ 6651-72 с номинальной статической характеристикой гр.23. При отсутствии стандартных датчиков можно изготовить их самостоятельно. Для этого необходимо отмерить 619 см провода ПЭТВ диаметром 0,05 мм. намотать его бифилярно на изоляционную оправку, к одному концу провода датчика припаять один гибкий вывод, ко второму - два таких же вывода.

Можно припаять датчик прямо к проводникам подводящего кабеля. На каждый датчик потребуется три проводника в кабеле. Такое подключение позволяет скомпенсировать температурную погрешность, вносимую проводниками кабеля.

Далее изготовляют корпус, способный работать в той среде, где будет установлен датчик, закрепляют в нем оправку с обмоткой и заливают эпоксидной смолой. Сопротивление датчика при температуре 20 °С должно быть 57, 52 Ом.

Трансформатор питания для уменьшения габаритов выполнен из четырех магнитопроводовПЛ6,5Х12,5х16 (сечение около 3 см.кв). Обмотка I содержит 3000 витков провода ПЭВ-2 0,08, II - 2Х130 витков провода ПЭВ-2 0,18, 111 - 70 витков провода ПЭВ-2 0,4. В трансформаторе питания возможно применение иного магнитопровода, однако высоту корпуса термометра при этом придется увеличить.

Микросхему К157УД2 можно заменить на К140УД20 с соответствующими цепями коррекции: К572ПВ2А - на КР572ПВ2А, но придется изменить рисунок проводников печатной платы, а при увеличении допустимой погрешности до ±0,3 °С можно использовать и К572ПВ2 с любым буквенным индексом.

Безошибочно собранный из заведомо исправных элементов термометр налаживания не требует, необходимо лишь установить границы измеряемого диапазона. Для этого вместо датчика включают его эквивалент (магазин резисторов или точный резистор). Вначале включают резистор сопротивлением 41,7 Ом, и резистором R1 устанавливают на табло показание минус 50 °С; затем заменяют резистор на другой, с номиналом 75,59 Ом, и резистором R11 устанавливают показание плюс 99,9 °С. Операцию калибровки следует повторить дважды.

При необходимости расширить интервал измеряемой температуры до 180°С нужно подключить к АЦП еще один цифровой индикатор АЛС324Б. Остальные технические характеристики термометра при этом сохраняются.

Авторы: Н.Хоменков, А. Зверев, г. Орел; Публикация: Н. Большаков, rf.atnn.ru

Смотрите другие статьи раздела Регуляторы мощности, термометры, термостабилизаторы.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Расставание действительно может причинять физическую боль 16.09.2026

Разрыв отношений с близким человеком способно вызывать настолько сильные переживания, что привычное выражение "разбитое сердце" иногда воспринимается почти буквально. Человек может испытывать тревогу, тоску и эмоциональное напряжение, сопровождающиеся вполне реальными телесными ощущениями. Исследования работы мозга показывают, что такая связь между эмоциональными и физическими страданиями может иметь вполне определенную нейробиологическую основу. Эксперимент, позволивший изучить этот вопрос, провела команда психолога Итана Кросса из Мичиганского университета. В исследовании участвовали 40 человек, недавно переживших расставание по инициативе партнера. Все добровольцы продолжали остро реагировать на произошедшее, что позволило исследователям изучить мозговую активность в период наиболее сильных переживаний. Во время эксперимента участников помещали в аппарат магнитно-резонансной томографии. Испытуемым поочередно показывали фотографию бывшего партнера и подвергали предплечье воздей ...>>

Научно доказана невозможность создания нейтринного лазера 16.09.2026

Лазер давно перестал быть исключительно лабораторной технологией: сегодня он используется в связи, медицине, промышленности и научных исследованиях. Поэтому физики периодически предлагают необычные варианты устройств, способных работать по аналогичным принципам, но с другими типами частиц. В 2025 году появилась идея создать лазер, формирующий направленный поток нейтрино. Однако последующий теоретический анализ показал, что привлекательная на первый взгляд концепция сталкивается не просто с техническими трудностями, а с фундаментальными законами квантовой физики. Первоначальную концепцию предложили профессор Массачусетского технологического института (MIT) Джо Формаджио (Joe Formaggio) и Бен Джонс (Ben Jones) из Техасского университета в Арлингтоне. Согласно их замыслу, облако радиоактивных атомов следовало охладить до сверхнизких температур порядка нанокельвинов - миллиардных долей кельвина. В таких условиях атомы могли бы сформировать Бозе - Эйнштейновский конденсат, особое квантов ...>>

Индекс нижнего белья раскрыл состояние швейцарских почв 15.09.2026

Почва кажется обычной частью окружающего нас ландшафта, однако под ее поверхностью существует сложная экосистема, от состояния которой напрямую зависит жизнь человека. Миллиарды микроорганизмов, черви, грибы и другие обитатели почвы перерабатывают органические вещества и участвуют в круговороте питательных элементов. Чтобы привлечь внимание общества к этой мало заметной проблеме, исследователи из Цюрихского университета придумали весьма необычный эксперимент: они закопали более 2000 пар хлопкового нижнего белья в садах, на лугах, полях и газонах по всей Швейцарии. Проект получил название "Доказательство в виде нижнего белья" и представлял собой не массовую шутку, а научный эксперимент, позволяющий наглядно оценить биологическую активность почвы. Исследователи помещали хлопковые изделия в землю, а примерно через два месяца извлекали их и сравнивали степень разрушения ткани. Некоторые образцы за это время практически исчезали, оставляя лишь отдельные фрагменты швов, тогда как на други ...>>

Случайная новость из Архива Устройство, разлагающее звуки без помощи цифровых технологий 31.03.2017 Хуссейн Эсфахлани (Hussein Esfahlani), из Федерального технологического института в Лозанне (Швейцария), в составе группы инженеров-электриков из Швейцарии, создал устройство, - акустическую призму, - способное чисто физическими средствами, без применения цифровых технологий, разлагать звук на частотные составляющие. Аппарат представляет собой полый алюминиевый кожух длиной 40 см с рядом отверстий на боку. Внутреннее пространство кожуха разделено на ряд камер гибкими полимерными мембранами. Когда эти мембраны колеблются, они передают звук от камеры к камере с задержкой, зависящей от его частоты. Когда задержанные звуковые волны выходят из отверстий, они преломляются в разных направлениях таким образом, что звук самой низкой частоты (аналог красного света) можно слышать у конца, ближайшего к источнику, а звук более высокой частоты (аналог синего света) - из более далекого отверстия. "Это подобно тому, как капля воды или стеклянная призма преломляют свет разных цветов на разные углы", - сказал Эсфахлани. Ее можно будет использовать для выделения значимых частот из поступающего белого шума или точного определения места источника звука конкретной частоты. "Это очень изящный и эффективный способ различения звуковых частот", - прокомментировал Николас Фанг (Nicholas Fang), профессор инженерной механики из Массачусетского Технологического института, не принимавший участия в этой работе.

Другие интересные новости:

▪ Исследовательская экспедиция отправилась на Луну

▪ IP-камера Arlo Q

▪ Audi отказывается от электромобилей в пользу гибридов

▪ ADXL311 - микросхема акселерометра

▪ 50-мегапиксельный фотосенсор Samsung ISOCELL GN1

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Мобильная связь. Подборка статей

▪ статья Спасательный буй для подлодки. Советы моделисту

▪ статья Кто такие барды? Подробный ответ

▪ статья Цианобактерии. Легенды, выращивание, способы применения

▪ статья Рецепты эссенций, экстрактов и тинктур. Простые рецепты и советы

▪ статья Схема, распиновка (распайка) кабеля для телефонов Motorola Asim. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026