Электронный термометр повышенной точности измерений

September 19, 2011 by admin Комментировать »

На рис. 4.5 приведена принципиальная электрическая схема электронного термометра, собранного на одной микросхеме. Термометр предназначен для широкого применения в быту, производстве и на садово-огородных участках. Он может быть использован для измерения температуры в помещениях, закрытых объемах, в парниках и теплицах, зернохранилищах, термостатах, предназначенных для хранения овощей и картофеля, а также в сельских банях и саунах. Многофункциональное применение термометра обеспечивает во всех случаях высокую точность измерения температуры.

Работает электронный термометр от сети переменного тока напряжением 220 В частотой 50 Гц, но для питания может быть использована также и аккумуляторная батарея средней или большой емкости с напряжением питания 12 В, которая должна обеспечивать бесперебойную и длительную работу автономном режиме. Датчик электронного термометра может быть расположен от источника питания и пульта управления на расстоянии до 50 м, при этом соединяющие проводники должны иметь высокую электрическую прочность изоляции и повышенную величину поперечного сечения проводника.

Устройство включает в свой состав входную цепь, сетевой понижающий трансформатор питания 77, выпрямитель, собранный на четырех диодах VDI—VD4, электронную схему термометра и активный датчик.

Подключается термометр к сети переменного тока с помощью электрического соединителя XI типа «вилка» и штепсельного разъема. Включается и выключается устройство переключателем S1 кнопочного типа П2К, но может быть использован и тумблер. На входе прибора установлен плавкий предохранитель FI, защищающий

Рис. 4.5. Схема электронного термометра повышенной точности измерений.

входные цепи и термометр от коротких замыканий и перегрузок, возникающих при неправильном монтаже и ошибках при соединении перемычек и обмоток трансформатора.

Сетевой понижающий трансформатор унифицированной конструкции 77 относится к числу наиболее распространенных трансформаторов серии ТИП, используемых для питания РЭУ, изготавливаемых на ППП и ИМС. Сетевой трансформатор 77 изготавливается во всеклиматическом исполнении, выдерживает различные климатические и механические нагрузки и может работать в самом широком диапазоне температур — при относительной влажности воздуха до 98% и температуре 22 °С.

В конструкции электронного термометра может быть применен также и самодельный сетевой трансформатор, моточные данные которого приведены в табл. 4.5.

Таблица 4.5. Моточные данные сетевого понижающего трансформатора пмтания, примененного в электронном термометре повышенной точности измерений

Обозначение трансформатора на схеме и тип конст

Магнито-

провод, марка стали и толщина, мм

Обмотка

Выводы

Марка и диаметр провода, мм

Число витков

Сопротивление постоянному току, Ом (предельное откло

рукции

 

 

 

 

нение ±15%)

77, бро

ШЛ20Х32

I

2—9

ПЭВ-2; 0,18

2840

380

невой, с одной катушкой, залитый

или

УШ16X32; 3312; 0,35; ви

Экран

II и V

0

11 — 18

ПЭВ-2; 0,21 ПЭВ-2; 0,47

1 слой 168

2,8

в форму

той ленточный или шихтованный

 

 

 

 

 

Сетевой трансформатор 77 характеризуется стабильными электрическими параметрами и высокими эксплуатационными характеристиками, обеспечивает заданные параметры выпрямленного напряжения постоянного тока, полную гальваническую развязку вторичных цепей термометра от первичной сети переменного тока и дополнительную электробезопасность при работе с выходным низким напряжением и незначительным током нагрузки.

Выпрямитель постоянного тока выполнен по однофазной двухполупериодной мостовой схеме на четырех диодах VD1—VD4, работает на емкостную нагрузку, собранную на электролитическом конденсаторе С/, который, в свою очередь, является фильтром, сглаживающим пульсации выпрямленного напряжения. Схема выпрямителя характеризуется высокой степенью использования габаритной « мощности трансформатора, повышенной частотой пульсации выпрямленного напряжения и сравнительно небольшим обратным напряжением на комплекте выпрямительных диодов VD1—VD4. Выпрямительные диоды собраны на отдельной гетинаксовой плате и соединены между собой согласно схеме.

В электронном термометре использованы следующие комплектующие ЭРЭ и изделия: сетевой понижающий трансформатор питания 77 типа ТПП259-127/220-50; транзисторы VT1 типа КП303Е, VT2 — КТ316Д; выпрямительные диоды VD1—VD4 типа Д105А; стабилитрон VD5 типа Д814А; ИП миллиамперметр РА1 типа М4204 со шкалой 100 мкА; ИМС DA1 типа К553УД1; конденсаторы С/ типа K50-3-25B- 100 мкФ, С2 — К10-7B-M1500-1000 пФ, СЗ — К10-7В-ПЗЗ-100 пФ; резисторы R1 типа ВСа-0,25-10 кОм, R2 — ВСа-0,25-1,8 кОм, R3 — ВСа-0,25-1 кОм, R4 — ВСа-0,25-1 кОм, R5 — СПЗ-4М-0,25Вт-А- 1 кОм, R6 — ВСа-0,25-510 Ом, R7 — ВСа-0,25-51 Ом, R8 — ВСа- 0,25-2,7 кОм, R9 — СПЗ-4М-0,25Вт-А-470 Ом, R10 — ВСа-0,25-15 кОм; плавкий предохранитель FJ типа ПМ-1-0,25 А; электрические соединители XI типа «вилка», Х2 и ХЗ типа КМЗ-1 приборные; переключатели SI типа П1Т-1-1, S2 — П2Т-1-1; индикаторная лампочка HI типа МН-6,ЗВ-0,22 А.

Активными элементами устройства являются датчик температуры и линейный усилитель тока, работающие от источника образцового напряжения. В качестве датчика температуры использован кремниевый транзистор VT2, который включен как выпрямительный диод. Ток, протекающий через датчик после включения устройства в сеть, линейно зависит от температуры. При изменении температуры сигнал датчика поступает на инвертирующий вход линейного усилителя, собранного на ОУ DA1. Сигнал передается на линейную шкалу миллиамперметра РА1, включенного в выходную цепь ОУ, с которой снимаются показания в градусах.

Образцовое напряжение, вырабатываемое стабилитроном VD5, подается на неинвертирующий вход DA1. В выработке образцового напряжения участвует также полевой транзистор 1/77. Эта схема обеспечивает стабилизированное выходное напряжение, которое практически

не изменяется при бросках тока и не влияет на работоспособность электронного термометра. Он продолжает точно показывать изменения температуры или изменения напряжения на конденсаторе С/ в пределах от 12 до 20 В. Устройство можно подключить к автономному источнику питания в точках А к Б с напряжением от 9 до 25 В. Переключатель S2 позволяет переключать термометр на измерение температуры от 0 до 125 °С или от 125 до 0 °С.

Регулировку электронного термометра начинают по существу с подбора транзистора VT2. Лучше всего подбирать транзисторы с помощью изготовленного и налаженного термометра. Сначала транзисторы проверяют при температуре 20 °С. После его подключения к прибору стрелка измерителя должна показывать температуру 20 °С. После этого транзистор последовательно нагревают до любых промежуточных температур, отмечая показания стрелки на шкале прибора. Далее проверяется второй транзистор, который также подключается к контактам Х2 и ХЗ. Если при комнатной температуре 20 °С показания прибора совпадут, то такой транзистор включается в схему.

При изготовлении электронного термометра можно использовать другие комплектующие ЭРЭ, не ухудшающие основные электрические параметры и качественные характеристики устройства. Резисторы типа ВСа можно заменить на резисторы типов УЛИ, МТ, С1-4; конденсаторы типа КЮ-7В — на КД-1, КМ-5, КМ-6, КЮ-23, К40У-9; микросхему типа К553УД1 — на К155, К140УД5, К140УД6, К153УД1, У153УД2; указанные выше переключатели — на переключатели типа П2К; переменные резисторы — на СП-1.

Конструкция электронного термометра представляет собой практически два самостоятельных изделия. Первая сборочная единица — это вынесенный на расстояние термодатчик, выполненный в различном конструктивном исполнении по желанию домашнего мастера. Вторая сборочная единица — это собственно ИП с питанием и стрелочным индикатором.

Техническая характеристика

электронного термометра повышенной точности измерений

Номинальное напряжение питающей сети переменного тока, В   220

Номинальная частота питающей сети переменного тока, Гц        50

Пределы изменения напряжения питающей сети переменного тока, обеспечивающие устойчивую

эксплуатацию электронного термометра, В ………… 160—250

Пределы изменения частоты питающей сети

переменного тока, Гц ……………………………………. 48—52

Коэффициент нелинейных искажений питающей сети

переменного тока, %, не более ………………………… 12

Напряжение автономного питания, В …………………. 10—20

Напряжение переменного тока на выходных обмотках сетевого трансформатора 77, В, на выводах:

11 и 12…………………………………………………………. 5

13 и 14………………………………………………………… 5

15 и 16……………………………………………………….. 10

17 и 18……………………………………………………….. 10

19 и 20………………………………………………………. 2,6

21 и 22………………………………………………………… 2,6

Мощность трансформатора Г/, Вт ……………………. 31

Пределы измерения температуры в зависимости от положения переключателя S2 и применяемого в термометре датчика-транзистора, °С:

при замкнутых контактах / и 2 ………………………. 0—125

при замкнутых контактах 1 и 3 ……………………… 125—0

Ток, потребляемый устройством в режиме измерения

температуры, мВт, не более……………………………… 10

Ток полного отклонения стрелки ИП, мА…………… 0—2 мА

Погрешность измерений.во всем диапазоне

измеряемых температур, °С ……………………………. 0,5

Максимальная длина соединительного кабеля от датчика температуры до источника

электропитания, м ………………………………………… 50

Помехозащищенность устройства при воздействии

внешнего электромагнитного поля, дБ, не менее . . .80 Сопротивление изоляции токоведущих проводников и других частей электронного термометра

относительно корпуса, МОм …………………………… 20

Кпд, %, не менее …………………………………………….. 94

Литература:

  Сидоров И. Н. С34 Самодельные электронные устройства для дома: Справочник домашнего мастера.— СПб.: Лениздат, 1996.- 352 е.. ил.

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