ЦИФРОВОЙ ТЕРМОМЕТР НА МИКРОСХЕМАХ

May 26, 2010 by admin Комментировать »

Э. Медякова

Цифровой термометр, схема которого показана на рис. 1, позволяет измерять температуру воздуха в помеще­ниях в пределах от +5 до +40 °С с погрешностью ±0,2°С.

Работа прибора построена на принципе преобразования температуры в частоту с последующим измерением частоты при помощи специализированного цифрового частотомера. В качестве датчика измерительного преобразователя тем­пература — частота используется транзистор ГТ308Б (VI), включенный диодом. На операционном усилителе К153УД2 (А1) построен интегратор с интегрирующей цепью R2C2. Напряжение на движке переменного резистора R2, вклю­ченного потенциометром, интегрируется до момента откры­вания однопереходного транзистора V2 с р-базой, через который разряжается конденсатор С2. Напряжение на вы­ходе параметрического стабилизатора напряжения V3R7 задает порог открывания транзистора V2 и рабочий ток датчика температуры около 1 мА. С изменением темпера­туры происходят изменения падения напряжения на датчи­ке, что определяет напряжение на неинвертирующем входе операционного усилителя А1. Каскад на транзисторе V4 служит для нормирования уровней выходных импульсов в соответствии с уровнями логических 1 и 0 микросхем серии К155.

Генератор стабильной частоты 100 кГц цифрового час­тотомера построен по типовой схеме на трех элементах D1.1…D1.3, замкнутых в кольцо, и резонаторе В1,

Блок делителей частоты, образованный микросхемами D5…D9, осуществляет деление частоты на 10. Таким образом, на выходе микросхемы D9 образуется временной ин­тервал длительностью 1 с, открывающий на это время вре­менной селектор, построенный на элементе D4.1. С выхода временного селектора импульсы частоты, несущей инфор­мацию о температуре, поступают на цифровое отсчетное устройство, которое включает счетчики DW, D12, D14 (микросхемы К155ИЕ2), дешифраторы Dll, D13, D15 (микросхемы К155ИД1) и цифровые индикаторы Н1 — НЗ (ИН-12).

Цифровой термометр может работать в ручном и авто­матическом режимах. В режиме «Ручн.» при нажатии кноп­ки S1 «Сброс» на вход 1 элемента D3.1 (RS-триггер) по­ступает логический 0, а на вход 4 — логическая 1, вслед­ствие чего на выходе 6 элемента D3.1 образуется уровень логической 1, поступающий через переключатель S2.1 на входы счетчиков D5…D9 и через переключатель S2.2 на входы R счетчиков D10, D12, D14.

В режиме «Авт.» сигнал сброса, формируемый генера­тором, построенным на элементах D2.2, D2.3, D2.4 по схе­ме автоколебательного мультивибратора с времязадающей цепью R11C5, инвертируется элементом D4.2 и поступает на дифференцирующую цепь, построенную на элементах D3.2 и D4.3. Каскад на транзисторе V5, включенном эмит-терным повторителем, является согласующим. С выхода дифференцирующей цепи сигнал сброса поступает на ин­вертирующий усилитель на транзисторе V6, снимается с его коллекторной нагрузки R13 и далее поступает (через пе­реключатель S2.2) на входы R счетчиков. Время индикации может регулироваться в пределах 1…10 с переменным ре­зистором R11.

Для питания термометра использован сетевой блок, опи­санный С. Бирюковым в статье «Блок питания цифрового частотомера», опубликованной в журнале «Радио» № 12 ва 1981 год.

Термометр выполнен в виде малогабаритного цифрового прибора (рис. 2). На передней панели смонтированы циф­ровые индикаторы Н1…НЗ, коаксиальный разъем («Вход») для подключения датчика температуры, переключатель S2 «Ручн. — Авт.», кнопка S1 «Сброс» счетчиков в ручном ре­жиме работы, выключатель питания «Сеть» и регулятор R11 «Время индикации». Датчик температуры (VI), смон­тированный на конце коаксиального кабеля длиной до 1 м, может быть помещен в любой части помещения, где надо измерить температуру.

clip_image002

Рис. 1. Схема термометра

Детали цифрового термометра размещены на трех пе­чатных платах. На одной из них смонтированы детали Измерительной части (рис. 3), на второй — детали цифро­вой части, на третьей — детали блока питания (по стать§ В «Радио»). Все постоянные резисторы типа МЛТ-0,125, переменный резистор R2 — СП5-3, R11 — СПО-0,125; кон­денсаторы типов КСО и К.50-3 (С5),

Для калибровки термометра датчик температуры сле­дует поместить в среду с температурой +40 °С и перемен­ным резистором R2 установить показание цифрового таб­ло, равное 400 Гц. При этом на выходе измерительного блока (коллектор транзистора V4) частота численно будет в 10 раз больше значения температуры. Например, при температуре +14,5 °С частотомер покажет 145 Гц. Калиб­ровку термометра следует провести еще в двух-трех точ­ках, соответствующих нескольким значениям измеряемых температур.

clip_image004

Рис. 2. Внешний вид цифрового термометра

clip_image006

Рис. 3. Плата измерительного блока:

а — печатный монтаж; б — расположение элементов

Цифровая часть практически не требует настройки.

Используемые в термометре микросхемы серии К155 могут быть заменены аналогичными микросхемами K133. В качестве датчика температуры возможно применение транзисторов ГТ309 и ГТ310 с буквенными индексами Б, Г, Е.

Оставить комментарий

микросхемы мощности Устройство импульсов питания пример приемника провода витков генератора выходе напряжение напряжения нагрузки радоэлектроника работы сигнал сигнала сигналов управления сопротивление усилитель усилителя усиления устройства схема теория транзистора транзисторов частоты