Цифровое измерение температуры. одна микросхема для всех типов датчиков обеспечивает точность 0.1 °c

Терморезисторы

Терморезисторы — это температурные датчики, которые преобразуют значение температуры в сопротивление. Любой проводник имеет сопротивление, которое при изменении температуры также изменяется. Величина, которая показывает насколько изменяется сопротивление при изменении температуры на 1 0С, называется температурный коэффициент сопротивления -ТКС, и если при увеличении температуры сопротивление увеличивается, то ТКС -положительный, а если уменьшается, то отрицательный.

Основные характеристики терморезисторов:

-номинальное сопротивление;

-диапазон измеряемых температур;

-максимальная мощность рассеивания (имеется ввиду тепловая характеристика);

-ТКС.

Термисторы — это терморезисторы с отрицательным ТКС (NTC -negative temperature characteristic). Изготавливают их из оксидов различных металлов, керамики и даже кристаллов алмаза.

NTC-резисторы применяют в качестве датчиков температуры, в бытовой технике и в промышленной, от -40 до 300 0С.

Ещё одна область применения это ограничение пускового тока в различных электронных устройствах, например в импульсных блоках питания,которые есть абсолютно во всех устройствах питающихся от сети. При подключении к сети термистор имеет комнатную температуру и сопротивление порядка нескольких Ом. В момент зарядки конденсатор происходит скачок тока, но термистор не даёт ему подняться выше предела, зависящего от сопротивления термистора. При прохождении тока термистор разогревается и его сопротивление падает почти до нуля, и в дальнейшем он не влияет на работу устройства.

Позисторы — терморезисторы с положительным ТКС (PTC — positive temperature characteristic). Положительным ТКС, к примеру, обладают все металлы, также их изготавливают из керамики и полупроводниковых кристаллов.

Позисторы также применяют в качестве датчиков температуры,но на этом их область применения не ограничивается, их применяют:

В качестве защитных элементов в трансформаторах, электродвигателях и других электронных приборах, в которых есть риск возникновения перегрева. Для этого позистор включают последовательно с нагрузкой — обмоткой двигателя или электронной схемой, а сам позистор непосредственно в зону нагрева — приклеивают термоклеем к обмотке или заживают хомутом или просто прижимают используя термопасту. При этом такая защита от перегрева достаточно эффективна и не имеет пределов цикла включения/выключения, так как нет никаких размыкающих контактов, просто защитный термистор приобретает высокое сопротивление и через него проходт остаточный ток,значение которого совершенно не опасно для нагрузки. Но позистор всё-же можно вывести из строя — при резком скачке напряжения, так как ток превысит номинальный. Например, если вместо 220 В придёт 380 В, сопротивление его будет достаточно низким, так как температура в норме, а вот ток который через него пройдёт превысит номинальный и он просто выгорит, разомкнув нагрузку.

Ещё одно применение — запуск электродвигателей компрессоров. Применяется такая схема в маломощных холодильных машинах — холодильниках, морозильных камерах, в которых установлены однофазные электродвигатели с пусковой обмоткой. В современных кондиционерах такую схему уже не используют, используя двухфазные электродвигатели с рабочими фазосдвигающими конденсаторами.

В этом случае рабочую обмотку подключают непосредственно к сети, а пусковую через позистор. После запуска компрессора позистор нагревается от проходящего через него тока и увеличивает своё сопротивление, отключая пусковую обмотку. Кстати из-за этого при кратковременном пропадании питающего напряжения, компрессор может не запуститься, так как термистор не успеет остыть и выйдет из строя из-за перегрева основной обмотки.

Применяют PTC — резисторы в схемах запуска люминесцентных ламп.

В этой схеме при включении лампы позистор имеет малое споротивление и через него протекает ток, при этом разогреваются нити накала в лампе и сам позистор, после нагревания цепь позистора размыкается и лампа включается уже с разогретыми электродами. Эта схема значительно продлевает срок службы энергосберегающих ламп.

Нашли применение данные терморезисторы и как датчики уровня жидкости. Схема контроля основана на разных свойствах жидкости и воздуха — теплоёмкость и теплопередача жидкости значительно превышает эти параметры в воздухе.

Также позисторы применяют в качестве нагревательных элементов — в бытовой технике, автомобильной промышленности. Это как раз те самые разрекламированные керамические нагреватели, которые «не сжигают кислород»

Конструктивные особенности датчиков температуры

По типу исполнения температурные датчики представлены сегодня в различном исполнении. В первую очередь это зависит от вида датчика и его применения в той или иной области, но чаще всего встречаются двух типов: с кабельным выводом и с коммутационной головкой.

Датчик с кабельным выводом представляет собой чувствительный элемент, выполненный из меди или платины, заключенный в корпус из латуни либо нержавеющей стали и имеющий кабельный вывод определенной длины с ПВХ либо силиконовой изоляцией. Могут быть как погружного, так и накладного типа.

В зависимости от модели сама монтажная часть имеет разную длину, также могут иметь резьбовое крепление.

Датчики с коммутационной головкой конструктивно выполнены в виде гильзы с накидной гайкой, в которую вставлен чувствительный элемент и коммутационной головки с клеммными выводами.

Головки могут быть как пластиковыми, так и металлического исполнения. Кроме того головки могут быть стандартного или увеличенного исполнения. Увеличенные головки применяются для встраиваемых нормирующих преобразователей, преобразующих значение измеренной температуры в унифицированный выходной сигнал постоянного тока, как правило 4-20мА.

По типу защиты они могут быть обычного исполнения и взрывозащищенного, в этом случае в маркировке  присутствует обозначение Ex — знак соответствия стандартам взрывозащиты.

Также как и термосопротивления, термопары могут быть представлены в виде исполнения с коммутационной головкой и с кабельным выводом.

По исполнению рабочего спая относительно защитного корпуса бывают с изолированным рабочим спаем и неизолированным.

Для удобства монтажа в трубопроводы и быстрой замены датчика в случае необходимости, выпускается специальная арматура в виде бобышек и защитных гильз.

Бобышки ввариваются в трубопровод и в них вставляется защитная гильза, в которую уже в свою очередь вставляется датчик. Вместе с бобышкой в комплекте идет уплотнительная прокладка для обеспечения герметичности.

Назначение

Необходимость в использовании датчиков, контролирующих температурные параметры, может возникнуть в различных ситуациях. Это универсальные приборы используются повсеместно на предприятиях, где стабильность температурных параметров способно нанести вред качеству выпускаемой продукции либо повлиять на технические характеристики эксплуатируемого оборудования.

Их активно подключают на предприятиях нефтегазового и энергетического комплекса, обеспечивается реализация технологических процессов на литейном, машиностроительном, прокатном производстве, при изготовлении металлоконструкций и выполнении механической обработки. Они незаменимы в транспортной индустрии, на предприятиях пищевой промышленности, в фармацевтики, сельском хозяйстве.

И их помощью:

  • контролирует протекание химических реакций;
  • проводятся научные исследования;
  • обеспечивается поддержание степени нагрева обрабатываемого изделия в заданном диапазоне;
  • поддерживаются оптимальные температурные параметры в различных узлах автомобильного и железнодорожного транспорта;
  • создаются нужные условия для обработки зерна и при производстве комбикорма;
  • измеряется температура конкретного объекта с заданной точностью;
  • реализуется обратная связь, благодаря которой удается избежать преждевременного выхода оборудования из строя.

Application Notes

  • Thermocouple, Cold-Junction Compensation—Analog Approach

    PDF, 614 Кб, Файл опубликован: 27 авг 2014Temperature is the most commonly measured physical parameter in a variety of systems, including automotive, industrial, and consumer domains. There are various temperature transducers available to address the need of accurate temperature measurement. Thermocouples are widely popular because they are inexpensive, have a wide range, are small in size, and do not need excitation. This application not

  • AN-460 LM34/LM35 Precision Monolithic Temperature Sensors (Rev. C)

    PDF, 495 Кб, Версия: C, Файл опубликован: 1 май 2013This application report discusses the details and uses of the Texas Instruments LM34 and LM35 asprecision temperature sensors.

  • AN-480 A 40 MHz Programmable Video Op Amp

    PDF, 218 Кб, Файл опубликован: 11 май 2004

  • AN-1852 Designing With pH Electrodes (Rev. A)

    PDF, 115 Кб, Версия: A, Файл опубликован: 1 май 2013A pH electrode measures hydrogen ion (H+) activity and produces an electrical potential or voltage. Theoperation of the pH electrode is based on the principle that an electric potential develops when two liquidsof different pH come into contact at opposite sides of a thin glass membrane. This was originallydiscovered in 1906 by Max Cremer . His discovery laid the foundation for Fritz Habe

  • High-Efficiency 3A Battery Chargers Use LM2576 Regulators (Rev. B)

    PDF, 187 Кб, Версия: B, Файл опубликован: 23 апр 2013This application report describes two LM2576-based designs that provide up to 3A of current for batterycharging.

  • Sensing and Monitoring for Control and Protection Seminar

    PDF, 245 Кб, Файл опубликован: 17 фев 2003

  • TO-92 Packing Options / Ordering Instructions (Rev. A)

    PDF, 287 Кб, Версия: A, Файл опубликован: 23 июн 2010

Схемы подключения датчиков температуры

У разных видов датчиков температуры различны и схемы подключения.

Так термосопротивления могут иметь 2-х проводную, 3-х проводную либо 4-х проводную схемы подключения. Такое разнообразие объясняется тем, что при измерении сопротивления датчика присоединенные провода имеют собственное сопротивление, которое вносит погрешность в измерения, особенно это актуально при измерении на больших расстояниях.

В случае двухпроводной схемы влияние этого дополнительного сопротивления не компенсируется, поэтому такую схему можно использовать там, где не требуется высокая точность измерений, либо на небольших расстояниях кабельных трасс.

Для уменьшения погрешности измерения применяют трехпроводную схему.

При такой схеме измеряется общее сопротивление датчика с проводами и сопротивление двух проводов и затем вычисляется разность этих значений, тем самым получается точное измеренное сопротивление датчика. Данная схема позволяет получить довольно высокую точность измерения даже при значительном влиянии сопротивления проводов. Но и в данной схеме может возникать погрешность измерения, связанная с разностью сопротивлений проводников из-за окисления контакта, неоднородности материалов, разного сечения проводов.

Четырехпроводная схема позволяет получить наиболее точные результаты измерений.

По такой схеме два провода подключаются к одному выводу датчика и два провода к другому выводу. На клеммы r1 и r4 подается измерительный ток от источника. Падение напряжения измеряется на клеммах r2 и r3, при этом если входное сопротивление измерительного прибора значительно больше сопротивления проводов (ток по этим измерительным проводам почти не течет) то значение этих сопротивлений практически не влияет на результат измерений.

Термопары подключаются к измерительным приборам по двухпроводной схеме компенсационными проводами, с соблюдением полярности подключения. Возможно также вместо компенсационных использовать провода, состоящих из материалов, сходных по своим термоэлектрическим характеристикам к материалам, из которых изготовлена термопара.

Датчики на основе PTC и NTC термисторов подключаются по стандартной двухпроводной схеме экранированным кабелем.

Также помимо перечисленных схем измерения часто применяют нормирующие преобразователи, которые преобразуют измеренное значение с датчика в унифицированный токовый сигнал 0…5 мА, 0…20 мА, 4…20 мА, реже в сигнал напряжения 0…5 В, 0…10 В.

Такой способ передачи позволяет добиться высокой помехоустойчивости сигнала, усиления слабого сигнала с первичных датчиков, работать с сигналами с разным потенциалом за счет гальванической изоляции, передавать сигнал без потерь на значительные расстояния, обеспечить унификацию всех сигналов. Также в случае с термопарами, не требуется использование дорогостоящих компенсационных проводов, достаточно обычной медной пары.

Преобразователи могут быть выполнены в виде таблетки, встраиваемой в головку датчика, так и в виде отдельно устанавливаемого прибора.

Так как статья получилась довольно объемной и больше теоретической, примеры работы температурных датчиков с реальными устройствами, такими как ПЛК, терморегуляторы, Arduino, я оставлю на следующий раз.

Датчики температуры для работы с Ардуино

При работе с микроконтроллером Ардуино наиболее часто используются следующие датчики температуры: DS18B20, DHT11, DHT22, LM35, TMP36.

Датчик температуры DS18B20

DS18B20 – цифровой 12-разрядный температурный датчик. Устройство доступно в 3 вариантах корпусов – 8-Pin SO (150 mils), 8-Pin µSOP, и 3-Pin TO-92, чаще всего используется именно последний. Он же изготавливается во влагозащитном корпусе с тремя выходами. Датчик прост и удобен в использовании, к плате Ардуино можно подключать сразу несколько таких приборов. А так как каждое устройство обладает своим уникальным серийным номером, они не перепутаются в результате измерения

Важной особенностью датчика является возможность сохранять данные при выключении прибора. Также DS18B20 может работать в режиме паразитного питания, то есть без внешнего питания через подтягивающий резистор

Подробная статья о ds18b20.

Датчики температуры DHT

DHT11 и DHT22 – две версии датчика DHT, обладающие одинаковой распиновкой. Разливаются по своим характеристикам. Для DHT11 характерно определение температуры в диапазоне от 0С до 50С, определение влажности в диапазоне 20-80% и частота измерений 1 раз в секунду. Датчик DHT22 обладает лучшими характеристиками, он определяет влажность 0-100%, температурный диапазон увеличен – от -40С до 125С, частота опроса 1 раз за 2 секунды. Соответственно, стоимость второго датчика дороже. Оба устройства состоят из 2 основных частей – это термистор и датчик влажности. Приборы имеют 4 выхода – питание, вывод сигнала, земля и один из каналов не используется. Датчик DHT11 обычно используется в учебных целях, так как он показывает невысокую точность измерений, но при этом он очень прост в использовании. Другие технические характеристики устройства: напряжение питания от 3В до 5В, наибольший ток 2,5мА. Для подключения к ардуино между выводами питания и выводами данных нужно установить резистор. Можно купить готовый модуль DHT11 или 22 с установленными резисторами.

Датчик температуры LM35

LM35 – интегральный температурный датчик. Обладает большим диапазоном температур (от -55С до 150С), высокой точностью (+-0,25С) и калиброванным выходом. Выводов всего 3 – земля, питание и выходной мигнал. Датчик стоит дешево, его удобно подключать к цепи, так как он откалиброван уже на этапе изготовления, обладает низким сопротивлением и линейной зависимостью выходного напряжения. Важным преимуществом датчика является его калибровка по шкале Цельсия. Особенности датчика: низкая стоимость, гарантированная точность 0,5С, широкий диапазон напряжений (от 4 до 30В) ток менее 60мА, малый уровень собственного разогрева (до 0,1С), выходное сопротивление 0,1 Ом при токе 1мА. Из недостатков можно выделить ухудшение параметров при удалении на значительное расстояние. В этом случае источниками помех могут стать радиопередатчики, реле, переключатели и другие устройства. Также существует проблема, когда температура измеряемой поверхности и температура окружающей среды сильно различаются. В этом случае датчик показывает среднее значение между двумя температурами. Чтобы избавиться от этой проблемы, можно покрыть поверхность, к которой подключается термодатчик, компаундом.

Схема подключения к микроконтроллеру Ардуино достаточно проста. Желательно датчик прижимать к контролируемой поверхности, чтобы увеличить точность измерения.

  • Использование в схемах с развязкой по емкостной нагрузке.
  • В схемах с RC цепочкой.
  • Использование в качестве удаленного датчика температуры.
  • Термометр со шкалой по Цельсию.
  • Термометр со шкалой по Фаренгейту.
  • Измеритель температуры с преобразованием напряжение-частота.
  • Создание термостата.

TMP36 – аналоговый термодатчик

Датчик температуры Использует технологии твердотельной электроники для определения температуры. Устройства обладают высокой точностью, малым износом, не требуют дополнительной калибровки, просты в использовании и стоят недорого. Измеряет температуру в диапазоне от -40С до 150С. Параметры схожи с датчиком LM35, но TMP36 имеет больший диапазон чувствительности и не выдает отрицательное значение напряжения, если температура ниже нуля. Напряжение питания от 2,7В до 5,5В. Ток – 0.05мА. При использовании нескольких датчиков может возникнуть проблема, при которой полученные данные будут противоречивы. Причиной этого являются помехи от других термодатчиков. Чтобы исправить эту неполадку нужно увеличить задержку между записью измерений. Низкое выходное сопротивление и линейность результатов позволяют подключать датчик напрямую к схеме контроля температуры. TMP36 также, как и LM34 обладает малым нагревом прибора в нормальных условиях.

Бесплатная доставка! LM335AZ прецизионный датчик температуры/TO 92 LM335a/lm335z/электронный компонент|electronic components|component electronic|sensor temperature

Обратите внимание! Ниже $7 $ нет номера отслеживания

LM335AZ прецизионный датчик температуры/TO-92 LM335a/lm335z

Описание продукта:

 Добро пожаловать в наш магазин, наслаждайтесь доставкой здесь, вы можете свободно связаться со мной, если у вас возникнут какие-либо вопросы, Обычно мы отправляем данные, код по электронной почте. Надеюсь сделать бизнес с вами. 

 

 Способы оплаты:

Мы принимаем только платежи по картам и переводы Western Union

Оплата другими способами (например, банковским чеком или почтовым переводом) невозможна. Приносим свои извинения.

Доставка:

Мы работаем по всему миру

Обращаем ваше внимание, что посылки в Италию, Нигерию и Бразилию идут дольше. Перед тем как совершить покупку; проверьте правильность указанного адреса Или нет, пожалуйста, исправьте это перед оплатой
Доставка по всему миру из Гонконга в течение 12–24 часов после получения оплатыНомером накладной, который необходим для отслеживания грузаКак можно скорее

Если вы совершаете один заказ на небольшую сумму, мы отправим его воздушной почтой. Надеемся на ваше понимание.
Мы советуем доставку с помощьюDHL или EMS, И мы дали скидку для вас, вы можете получить его в4-9 рабочих дней.
Обычно это занимает 15-30 дней, если Доставка авиапочтой Китая/Почта Гонконга

Отзывы:

Отзыв очень важен для нас. Пожалуйста, поставьте оценку 5 звезд, если вы довольны нашим обслуживанием и товаром, или свяжитесь со мной для решения проблем, связанных с товаром. Мы решим их в кратчайшие сроки.

Гарантия и возврат:

  1. 12-месячная гарантия на изделия с дефектами. В данное понятие не входят поврежденные и/или неправильно эксплуатировавшиеся изделия.

По которым вы можете смело совершить покупку в нашем магазине

  1. Вы имеете право потребовать возврат средств или замену только в течение 1 недели после получения посылки при условии возврата товара в том виде, в котором он был получен.
  2. Пожалуйста, свяжитесь с нами, чтобы запросить разрешение на возврат. Укажите в электронном письме свое имя, номер заказа и причину возврата. Все возвращенные товары должны содержать все оригинальные упаковочные материалы.
  3. Переупаковывайте товар аккуратно. Возвращаемые изделия проходят проверку замена высылается сразу после обнаружения дефекта. В случае отсутствия подходящей замены мы вернем вам деньги. Стоимость доставки и оформления и страховые взносы не возмещаются.
  4. Возврат доставки оплачивается покупателем.

О нас:

У нас есть гораздо больше продуктов, пожалуйста, свяжитесь с нами, если вам нужно. Добро пожаловать в оптовую продажу. Огромное спасибо!

Принцип работы и место датчика температуры в транспортном средстве

В общем случае принцип работы датчика температуры прост. На датчик подается постоянное напряжение (обычно 5 или 9 В), на термисторе в соответствии с законом Ома (за счет его сопротивления) напряжение падает. Изменение температуры влечет за собой изменение сопротивления термистора (при росте температуры — сопротивление снижается, при понижении температуры — повышается), а значит, и падение напряжения в цепи датчика. Измеряемая величина падения напряжения (а точнее — фактическое напряжение в цепи датчика) как раз и используется термометром или ЭБУ для определения текущей температуры двигателя.

Для визуального контроля температуры силового агрегата в цепь датчика подключается специальный электрический прибор — логометрический термометр. В приборе используется две или три электрических обмотки, между которыми расположен подвижный якорь со стрелкой. Одна или две обмотки создают постоянное магнитное поле, а одна обмотка включена в цепь датчика температуры, поэтому ее магнитное поле изменяется в зависимости от температуры ОЖ. В результате взаимодействия постоянных и переменных магнитных полей в обмотках заставляет якорь проворачиваться вокруг оси, что влечет за собой изменение положение стрелки термометра на его циферблате.

Для контроля функционирования мотора на различных режимах и управления его системами показания датчика подаются на электронный блок управления через соответствующий контроллер. Измерение температуры производится по величине падения напряжения в цепи датчика, для этого в памяти ЭБУ присутствуют таблицы соответствия величины напряжения в цепи датчика и температуры двигателя. На основе этих данных в ЭБУ запускаются различные алгоритмы работы основных систем двигателя.

На основе показаний ДТОЖ осуществляется корректировка работы системы зажигания (изменение угла опережения зажигания), питания (изменение состава топливно-воздушной смеси, ее обеднение или обогащение, управление дроссельным узлом), рециркуляции отработавших газов и других. Также ЭБУ в соответствие с температурой двигателя устанавливает частоту вращения коленвала и другие характеристики.

Датчик температуры на радиаторе охлаждения работает аналогичным образом, с его помощью осуществляется управление электровентилятором. На некоторых автомобилях этот датчик может работать в паре с основным для более точного управления различными системами двигателя.

Датчик температуры играет важную роль в любом транспортном средстве с ДВС, в случае поломки его необходимо как можно скорее заменить — только в этом случае будет обеспечена нормальная работа силового агрегата на любых режимах.

Одним из ключевых составляющих системы контроля над силовым агрегатом автомобиля, выступает датчик температуры охлаждающей жидкости, принцип работы которого сводится к постоянному слежению над состоянием мотора

Стоит отметить, что для корректной работы транспортного средства, очень важно, чтобы функционирование датчика происходило в нормальном режиме. При сбоях в работе узла, высока вероятность поломки самого двигателя, а также возникновения различных непредвиденных ситуаций на дороге

Датчик для температуры воздуха

Данное устройство предназначено для измерения теплового режима внутри закрытого пространства.

Как сделать датчик температуры воздуха твоими руками? Для сооружения данной микросхемы необходимо иметь четкое представление готового результата.

Для работы понадобятся следующие детали и инструменты:

  • Датчик марки lm 335. Он имеет некоторые сходство с транзистором, у которого 3 металлические ножки;
  • Подстроечный резистор R2-10Kom. Его используют для правильной калибровки, которая обеспечит точность в работе датчика;
  • Микросхема. Схема датчика температуры своими руками поможет правильно соединить все детали между собой. На плате металлической разметкой расположены места соединения для каждого типа детали;
  • Пинцет;
  • Паяльник;
  • Защитные очки для глаз.

Приступаем к сборке. Этого транзистор фиксируем на микросхеме. Горячим паяльником соединяет металлические ножки в точках. Далее аккуратно паяем его калибровщик. Наше изделие готово.

Цифровой термометр на LM35 с диапазоном +90 … -50 С

В Интернете можно найти множество простых схем цифровых термометров, использующих широко распространенный в наше время и довольно популярный датчик температуры LM35.

Популярность этого датчика объясняется многими причинами. Ниже приведены его основные характеристики:

  • Калибруется непосредственно в градусах Цельсия
  • Линейный коэффициент преобразования +10.0 мВ/ºС
  • Гарантируемая точность 0.5 ºС (при +25 ºС)
  • Заявленный рабочий диапазон от -55 ºС до +150 ºС
  • Подходит для дистанционных измерений
  • Низкая стоимость вследствие подстройки на уровне кристалла
  • Работает от 4 до 30 В
  • Потребляемый ток менее 60 мкА
  • Малый саморазогрев, 0.08 ºС в неподвижном воздухе
  • Типичная нелинейность всего ± ¼ ºС
  • Низкое выходное сопротивление, 0.1 Ома при нагрузке 1 мА.

Для большого числа разнообразных применений, учитывая низкую стоимость, распространенность и простоту включения, LM35 — совсем неплохой выбор.   

 На нашем сайте тоже есть вариант такого термометра (Простой цифровой термометр), схема которого была первоначально опубликована на сайте http://www.voltsandbytes.com . К сожалению, этот термометр, как и многие аналогичные при всей своей простоте имеет один существенный недостаток. Он не умеет измерять отрицательные температуры. Дело в том, что для измерения отрицательных температур LM35 требует либо биполярного питания (рис.1) либо применения специальной схемы с измерением дифференциального сигнала (рис. 2).

Рисунок 1. Схема включения с биполярным питанием.

Рисунок 2. Схема включения с дифференциальным выходом.

И та и другая схемы, мягко говоря, не совсем удобны для подключения к микроконтроллеру. В первом случае схема измерения должна уметь измерять отрицательные напряжения, соответствующие отрицательным температурам, а это требует дополнительных затрат. Во втором случае дело обстоит проще, но под рукой должен быть микроконтроллер, имеющий АЦП с дифференциальным входом (например, ATTiny261). При этом расходуется два входа АЦП микроконтроллера.

Предлагаемая мною схема цифрового термометра является логическим развитием Простого Цифрового Термометра (вернее, его версии на ATTiny261). Она использует несколько измененный вариант включения LM35 с дифференциальным выходом. Изменение схемы включения было произведено с целью уйти от применения дифференциального выхода. Схема включения LM35 приведена на рис. 3.

 
   

Рисунок 3. Схема включения LM35

Как видно из рисунка, выходной сигнал измеряется (вольтметром) относительно общего провода. Резистор R1 и транзистор Q1(включенный как диод) образуют схему смещения уровня вывода GND датчика температуры или схему «расщепления» питания. При этом потенциал нижнего вывода резистора R2 оказывается отрицательным по отношению к GND LM35 и, датчик может работать как с положительными, так и с отрицательными температурами.

 Измерение выходного сигнала, как уже говорилось выше, осуществляется относительного общего провода питания. При нулевом значении температуры выходное напряжение составляет 0.69В (при использовании транзистора BC857A). Снижение температуры ниже нуля вызывает уменьшение выходного напряжения (10 мВ на 1 ºС). Подъем температуры выше нуля приводит к росту выходного напряжения.

Схема термометра приведена на рис.4.

Рисунок 4. Схема цифрового термометра.

Сигнал с датчика температуры подается непосредственно на вход АЦП микроконтроллера. В качестве источника опорного напряжения микроконтроллера служит внутренний источник с напряжением 2,56 В. Используется 10 бит АЦП. Это позволяет получить дискретность измерения температуры 0,25 ºС. И, хотя, в данном варианте термометра на индикацию выводятся десятые доли градуса, большого смысла в этом нет, так как уже «инструментальная» погрешность измерения (без учета  погрешности самого датчика) в силу ограниченности разрядной сетки АЦП уже больше 0.25 ºС.

Исходный код программы (для CodeVision AVR v1.25.9 и ниже), схема термометра и проект для Proteus находятся в файле Digital_thermometer_with_LM35.rar.

Данная разработка не претендует на полноту и была сделана с целью показать один из вариантов работы с датчиком температуры LM35. Любые изменения, доработки и т.п., а также вопросы (пока только через [email protected]) приветствуются. 

LM35 LM358

Бабанин В., Красноярский край

Иногда от любительской радио- или измерительной аппаратуры требуется повышенная стабильность или точность. В этих случаях в необходимых узлах либо применяют специальные термокомпенсированные компоненты, либо используют термостатирование обычных. Второй путь дешевле, заманчивее и перспективнее, а в некоторых случаях он и безальтернативен, если, к примеру, нужен очень стабильный гальванический элемент.

Широкому применению метода мешают, порой, пустяки. То отсутствует под рукой удобный температурный датчик, то жаль тратить время на теплоизолированный кожух для датчика, нагревателя и компонентов.

Появился другой подход. Возьмите компонент, который вам нужно термостабилизировать, подберите подходящий по размеру и конструкции кремниевый биполярный транзистор, склейте их наиболее оптимально с точки зрения теплопередачи и минимума тепловых потерь и разместите этот бутерброд там, где необходимо. Прикройте кусочком поролона или каплей монтажной пены. Осталось подключить транзистор к схеме термостата (Рисунок 1).

 
Рисунок 1.

По такой методике, первым делом (Рисунок 2) с помощью транзистора 2SC3311 в корпусе SC-72 был термостатирован датчик температуры LM35DZ в корпусе TO-92.

Полученные результаты:

  • температура 65 °C,
  • точность поддержания температуры ±0.5 °C,
  • средняя мощность 0.4 Вт,
  • максимальная мощность при выходе на режим стабилизации 0.6 Вт.
  • время выхода на режим не более 2 мин.

Стоимость термостата соизмерима со стоимостью температурного датчика, который в схеме не применялся.

В предлагаемом устройстве используется зависимость прямого напряжения на p-n переходе от температуры. При подаче в цепь базы транзистора постоянного тока на коллекторном переходе выделяется тепловая мощность, пропорциональная этому току и напряжению на коллекторе.

Схема термостата содержит компаратор на операционном усилителе DA1.2, переключатель тока базы (DA1.1), транзистор VT1 (нагреватель-датчик) и RC-цепь временнóй задержки (C1R3). В исходный момент времени температура транзистора ниже заданной, напряжение база-эмиттер выше порога, установленного подстроечным резистором R1, и на выходе компаратора низкий уровень напряжения, который через инвертор DA1.1 поддерживает ток базы транзистора VT1. С повышением температуры кристалла транзистора напряжение база-эмиттер при постоянном токе базы уменьшается со скоростью ~2.2 мВ/°C, и при достижении установленного порога ток базы и, следовательно, ток коллектора, переключаются (компаратором) к низкому уровню. Цепь C1R3 задает время, через которое компаратор перейдет к следующему циклу сравнения. Это время выбрано около 2 с.

Теперь тонкости. При первом включении рекомендуется измерить потребляемый термостатом ток и подобрать резистор R6, чтобы ток был в пределах 100-115 мА. Затем потенциометром необходимо выставить нужную температуру. Транзистор VT1 желательно иметь с максимальным коэффициентом передачи тока (h21Э > 200), если устройство питается от 5 вольт. Это связано с тем, что выходное напряжение высокого уровня ОУ LM358 при таком напряжении питания не превышает 3.6…3.9 В, и обеспечить стабильность базового тока в этих условиях весьма непросто. С ростом напряжения питания требование смягчается. Делитель напряжения R1-R2-R7 в идеальном случае должен регулироваться в пределах 0.55…0.7 В. Температура растет с перемещением движка потенциометра вниз (см. схему на Рисунке 1). Точность термостатирования зависит от стабильности, в том числе температурной, резисторов делителя и напряжения питания.

Рисунок 2.

Следует упомянуть принцип [], на котором реализовано вышеописанное устройство и похожую схемную реализацию устройства аналогичного назначения [].

Литература

  1. Устройство для регулирования температуры. А.с. СССР, 997004, Опуб.: 15.02.1983. Авторы: Долотов, Преображенский
  2. Стабилизатор температуры жала паяльника. Л. Елизаров. Радио, 10, 2014, 33
Рейтинг
( Пока оценок нет )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Электрик в доме
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!:

Adblock
detector