Измерване на температурата в градуси Целзий и Келвин. Проектиране на електронен термометър. Термометър с ИСх C520D. Температурни контролери на фирмата NSC. Цифров термометър. Други подобни схеми и устройства.

Измерване на температура в градуси Целзий и Келвин Иван Парашкевов
Радио телевизия електроника 1991/1/астр.23-23

Практически приложима схема на преобразувател температура – напрежение с датчик транзистор 2Т3167 (преходът база – емитер) е показана на фиг. 1.

С операционния усилвател (ОУ) DA1 е изпълнен повторител на напрежение, а с ОУ DA2 – мащабен усилвател. Транзисторът VT2 и ценеровият диод VD1 са включени в схема на компенсационен стабилизатор на напрежение, осигуряващ необходимия постоянен ток през датчика VT1 100 мkA [4]. Неговото точно задаване се извършва с тример-потенциометъра RP3, като емитерната верига на датчика се прекъсва и в нея се включва амперметър с обхват 0,5 mA. С RP9 се регулира нулевото напрежение на изхода на ОУ2 (левите по схемата изводи на R4 и R5 се отпояват от платката и се свързват към общия проводник, а след нулирането се запояват по местата си). RP7 се използва за установяване на нулево изходно напрежение, когато датчикът VT1 се намира при температура 0 С. (разтвор на бестилирана вода и топящ се лед или в подходяща хладилна камера). С RP6 се регулира изходното напрежение на DA2 да бъде равно на 1 V при поместване на датчика в камера с температура 100 С. Изходното напрежение се измерва с цифров волтметър и при изменение на температурата от 0 до 100 С се изменя в границите от 0 до 1 V [1]. При проведените експерименти в интервала от 0 С до 100 С се установи, че отклонението на показанията на цифровия волтметър не превишава +/-0,6 С за един датчик и +/- 1,0 С за 10 произволно избрани датчика (транзистори 2Т3167).
На фиг. 2 и 3 е показано разположението на елементите и графичният оригинал на платката. Термометърът е реализиран на двустранно фолиран стъклотекстолит с размери 100 х 45 mm.

В редица случаи в радиоконструкторската практика е възможно изчисляването и експерименталната проверка на топлинния режим на радиоелектронна апаратура да се извършва в градуси Келвин [3].
Oт практическа гледна точка показаната на фиг. 4 схема (част от диференциалния усилвател МА3005 или МА3006 на фиг. 5, в метален корпус) удовлетворява посочените изисквания. Като чувствителен елемент се използват два идентични по параметри транзистора VT1 и VT2, изпълнени на общ кристал. Колекторният им ток се задава от резисторите R1 и R5 и съпротивленията на тример-потенциометрите RP2 и RP4.
Tъй като транзисторите VT1 и VT2 са еднакви и разположени много близко един до друг, при изменение на температурата,

колекторният им ток ще се изменя в равна степен, а изходното напрежение ще бъде пропорционално на абселютната температура. При отношение на стойностите на колекторните токове Icvт1/Icvт2 = 3/2 цифровият волтметър, включен в изходите 1 и 2 на обхват 200 mV, ще показва температурата направо в градуси Келвин [2].
Удобно е датчикът да се калибрира при температура 20 С. С предвидените тример-потенциометри RP2, RP3 и RP4 на индикацията на волтметъра се установява показание 29,3 mV (20 C = 293 K), с което групите R1, RP2 и RP4, R5 се заменят с постоянни резистори.
От направените експерименти се оказа, че в температурния интервал от 20 до 100 С, този вид датчик позволява да се получи точност +/- 1,5 К. Ненужните изводи 3,4,5,6,8,9 и 12 на интегралната схема – датчик при необходимост се изрязват на разстояние 2 – 4 mm от корпуса и.
За измерване на топлинния режим на радиоелектронната апаратура, практическото приложение на двата термометъра и начинът на закрепване на датчиците са описани в [4]. Областта на приложение на двете устройства може да се разшири. За превръщането им в самостоятелни прибори е удобно да се използва вариант на цифрова индикация, дадена в [5] и [6].
ЛИТЕРАТУРА
1. Сп. „Радио”. СССР, бр. 2, 1983 г.
2. Сп. „Радио”. СССР, бр. 3, 1984 г.
3. Роткоп, Л, Л., Ю.Е. Спокойный. Обеспечение тепловых режимов при конструировании радиоэлектронной аппаратуры. М, „Сов. радио”, 1976 г.
4. Парашкевов, И.Хр. Измерване на температурния режим на радиоелектронна апаратура.- Сп. „Радио, телевизия, електроника”, бр. 12, 1989 г.
5. Еndler, B. Digitalthermometer auf der Bazis C520D. – “Funkamateur”, 6, 1984.
6. Ermisch, J. Anzeigebereichserweiterung beim C520D. – “Radio, fernsehen, elektronik, 8, 1983.

Преобразувател температура – напрежение Иван Парашкевов
Радио телевизия електроника 1993/8/стр.12 и 17.
На фиг. 1 е представена схема на практически приложим, удобен за повторение преобразувател температура – напрежение.

Към изхода му е предложено свързване на аналого – цифров преобразувател (АЦП) с цифрова индикация, при реализирането на който устройството може да се използва като цифров термометър [1,4,5]. Температурният датчик е транзисторът 2Т3167 в диодно свързване [1,2,4]. Известно е, че изменението на спада на напрежение върху PN-прехода от температурата е различно и е около 2 mV/C [1,2,3]. Постоянният ток, протичащ през прехода база – емитер и необходим за работата на транзистора VT като термодатчик, е избран да е равен на 100 мкА и се задава с тример-потенциометъра RP1 [2,4].
В схемата са използвани два операционни усилвателя (ОУ), разположени в общ корпус. С ОУ DA1 е реализирано стъпало, с което се осигурява висока стабилност на избрания измервателен обхват на схемата, елиминира се напрежението база – емитер на VT при термокомпенсация и се осигурява изменение на изходното напрежение от температурата в изхода му. Кондензаторът С1 стабилизира работата на ОУ DA1. OУ DA2 e неинвертиращ усилвател и осигурява преобразуване на напрежението с -10 mV/C. Измервателните обхвати на устройството са от 0 до +99,9 С (както е показан превключвателят SA) и от 0 (теоретически до -99,9 С).
В изхода на термопреобразувателя са свързани две интегриращи вериги, образувани от елементите R6, C4 и R7, C5 и R8, C6, R9, C7. С тях се осигурява относителна стабилност на показанията на втория и третия знак на цифровата индикация, включена в изхода на АЦП С520.
Настройка. Единият от двата извода на термодатчика VT се прекъсва и се включва микиамперметър с обхват 0,5 mA. С тример-потенциометъра RP1 при стайна температура се регулира токът през термодатчика да е равен на 100 мкА [4]. VT с добре изолирани изводи се поставя в разтвор на дестилирана вода и топящ се лед, като неговата температура (0 С) се измерва и коннтролира от образцов термометър. С тример-потенциометъра RP2 между изводи 1, 4 на превключвателя SA и общия проводник на схемата (G) се настройва напрежението да е равно на 0 V. При настройката резисторът R2 се заменя с група, съставена от тример-потенциометър със съпротивление 47 кОm и резистор 100 KОm. С допълнителния тример се извършва грубата регулировка, а с RP2 – точната. След приключването и, сумарното съпротивление на групата се заменя с постоянно и настройката се повтаря само с RP2.
Teрмодатчикът VT се поставя в подходяща термокамера с възможност за поддържане на постоянна температура с точност +/-0,1 С между 95 и 99 С, която също се измерва и контролира с образцов термометър. С тример-потенциометъра RP3 се регулира изходното напрежение на устройството (между изводи 1,4 на SA и общия проводник на схемата) при температура на датчика 99 С да е равно на 0,99 V. Двете настройки се повтарят няколко пъти до получаване на повтаряемост на изходните напрежения на схемата при всяка следваща регулировка.
На предложената схема не е дадено подробно включването на АЦП, индикацията и токозахранващия блок към термопреобразувателя, тъй като подобни схемни решения са разгледани в [1,2,3]. Задължително е връзката между аналоговата и цифровата „маса” се осъществява само чрез превключвателя SA.
При направените експерименти се оказа, че в обхвата от 0 до 99,9 С, грешката на преобразувателя температура напрежение не надвишава +/-0,65 С и намаляването на обхвата води до пропорционално увеличаване на точността на измерване.
Термопреобразувателят е приложим за дистанционно измерване на топлинния режим на различна радиоелектронна апаратура [4,5,6,7].

Устройството е реализирано на едностранно фолиран стъклотекстолит с размери 63 х 63 mm. На фиг. 2 е показано разположението на елементите върху платката. С М1 – М3 са обозначени мостчета от монтажен проводник.
На фиг. 3 е предложен графичният оригинал.
ЛИТЕРАТУРА
1. Sichla, F. Einfaches digitalanzeigendes Thermometer. – Funkamateur, 1985, N 9.
2. Endler, B. Digitalthermometer auf der Basis C520D. – Funkamateur, 1984, N 6.
3. Armstrong, A. Digital thermometer. – Practical electronics, 1981, N7
4. Парашкевов, И.Х. Измерване на топлинния режим на радиоелектронна апаратура. – Радио, телевизия, електроника, 1989, N 12.
5. Парашкевов, И.Х. Измерване на температурата на радиоелементите. – Радио, телевизия, електроника, 1992, N 5.
6. Роткоп, Л.Л., Ю.Е. Спокойный. Обеспечение тепловых режимов при конструировании радиоэлектронной аппаратуры. М., Сов. радио, 1976.
7. Дульнев, Г.Н. и колл. Методы расчета теплового режима приборов. – М., Радио и связь, 1990.

Eлектронни термометри с транзистори и диоди като датчици. инж Петър Петров
Радио телевизия електроника 2002/8/стр.19-22

Всеки радиолюбител, техник или инженер, разработвал, произвеждал или тествал усилватели на мощност, преобразуватели на напрежение, токозахранващи блокове и непрекъсваеми захранващи източници, се е срещал с проблема за измерване на температурата на мощни полупроводникови елементи, на радиаторите, на които те са монтирани, на захранващите трансформатори и на повърхността на кутиите.
Може да се дадат следните примери:
1. Едновременно измерване на температурата на корпуса на полупроводниковия елемент и на радиатора на който е монтиран.
2. Едновременно измерване на температурата на околната среда (в помещението), на температурата в корпуса на устройството и на температурата на охлаждащите радиатори.
3. Едновременното измерване на температурата в няколко точки вътре в кутията, за да се оцени ефективността на охлаждащия вентилатор (и).
4. Трябва да се оцени ефективността на смазката или подложката, която е използвана между елемента и радиатора.
5. Трябва да се оцени градиентът на температурата по продължение на охлаждащия радиатор, който изглежда прекалено дълъг.
6. Измерване на температурата в кутията и на повърхността и, за да се оцени ефективността на конструкцията.
В тези и други случаи трябва да се разполага с многоканални електронни термометри за едновременно измерване на температурата в много точки, работещи с обхвата от около -20 до около +100 С при разрешаваща способност, по – добра от +/-0,5 С, и точност по – добра от +/-1,5 С. Въпреки, че има подходящи фабрично произвеждани термометри, цената им ги прави неприложими в масовата практика. Това принуди автора на статията да разработи и експериментира няколко схеми, някои от които се предлагат в тази статия.
Дават се няколко схеми на електронни термометри, към изхода на които може да се включат аналогови или цифрови постояннотокови волтметри или входове на блок с АЦП за компютърно измерване на температурата.
Използването на транзистори и диоди от типа 2Д56ХХ, 2Т3168 и 2Т3308 има следните предимства:
1. Елементите са с малки размери и почти не променят топлинния режим на измервания елемент.
2. При закупуване на повече от 100 броя цената е доста ниска. Това е доста важно, тъй като част от датчиците трябва да се залепват, например с епоксидно лепило, и те често пъти не могат да се използват след това.
3. Подобни елементи се произвеждат у нас и на практика могат да се доставят винаги и в големи количества.
4. Измерването на 100 или 200 диода при постоянен ток в права посока, за да се подберат диоди с близък пад в права посока и с близък температурен коефициент не отнема много време. Данните лесно могат да се вкарат в компютър и да се намерят подходящите датчици за всяко измерване.
Шест схеми на електронни термометри
Електронните термометри с полупроводникови диоди и транзистори като датчици съдържат следните основни блокове:
1. Генератор на стабилен ток през датчика, който поддържа ток от около 50 до 250 мкА. Използването на ток, по – силен от 250 мкА, не се препоръчва, тъй като датчикът се загрява от преминаващия през него ток. Генераторът на ток може да е с резистор с голямо съпротивление (желателно над 1 МОм, но може да се работи и със 100 кОm), с транзистор или операционен усилвател (препоръчва се).
2. Инвертиращ или диференциален усилвател с настройваем коефициент на усилване, чрез който се постига подходяща константа на изменение на изходното напрежение, напр. 10 mV/ C или дори 100 mV/ C.
3. Нискочестотни филтри и защита на входа от неблагоприятни въздействия.
За изграждане на подобни уреди са много подходящи операционните усилватели (OУ) от типа TL06X, TL07X, TL08X, но могат да се използват и по – евините 741, LM324 и
МС1458.
Предлаганите схеми са:

На фиг. 1 е дадена схема, използваща двойния ОУ МС1458. Първият ОУ е използван като неинвертиращ буфер – повторител и нискочестотен филтър. Вторият ОУ е по схемата на диференциален усилвател. Резисторът R8 служи за настройка на константата на измервателя (усилването), а R6 – за калибровка на нулевото показание.

Схемата на фиг. 2 е полезна, когато трябва не само да контролираме двете температури Т1 и Т2, но и да измерваме разликата им (Т1 – Т2). Това се налага в случаите, когато трябва да се сравни работната температура на двата изходни транзистора в усилвателя на мощност или да се измери едновременно температурата върху корпуса и радиатора на елемента.
При схемата на фиг. 3 диодът датчик e свързан в обратната връзка на първия ОУ. Желателно е последователно на диода да се включи резистор, а паралелно на него – двустранен ценеров диод. И двете неща се правят за защита на ОУ. Първият ОУ може да се замени със схемата, дадена в долния десен ъгъл на схемата. Резултатите са малко по – лоши, но пък схемата е по – проста и по – сигурна.

Фиг. 4 дава една възможност да се използва LM324 в електронния термометър. Този ОУ е много подходящ за еднополярно и батерийно захранване. Схемата може да се използва и за подбор на диоди за датчици. Стойностите на съпротивленията на резисторите не са критични. Достатъчно е да се получат токовете, означени на схемата. Вместо един диод може да се използват диодите, включени в еднокорпусен маломощен мостов изправител. Делителят, съставен от R5 и R6, може да се използва за включване на измервател между него и изхода OUT на схемата.
Фиг. 5 показва четириканален измервател, изграден около ОУ TL084. С R4 се настройва нулата, а с R6 – константата на предаване на измервателя (например +10 mV/C).

На фиг. 6 е показана схемата на термометър с LM324, работещ като диференциален усилвател. Схемата усилва разликата (V1-V2). Коефициентът на усилване се регулира с R7, a токът през диода – с R3.
Ako за работа с тези термометри ще се използва ръчен постояннотоков мултиметър с обхват 2 V, трябва да се има предвид, че неговата точност обикновено е не по – добра от около +/-0,5%, т.е. +/-10mV.
Tрябва да се обърне внимание и на стабилността на захранващите напрежения на термометрите, тъй като при някои от тях токът през датчика зависи силно от захранването. Желателно е да се използват стабилизатори от типа на 723 или подобни. Може да се използват и 7815/7915 или 317/337, но трябва да се натоварят с резистори около 1 кОm (ток около 15 mA). Местна стабилизация на напрежението с диоди от серията Д818 също дава много добри резултати.
С малко усложнение схемите могат да се променят така, че да дават по – висока точност в по – тесни обхвати на измерваната температура. Най – често се контролират температури на корпусите на елементи, радиатори и кутии в обхвата от около +40 до +100 С. За калибровка може да се използва и точен стаен терммометър с грешка, по – малка от +/-1 С. В повечето случаи това дава достатъчно добри резултати.

Проектиране на електронен термометър инж Божидар Осиковски
Радио телевизия електроника 2001/8/стр.22-24

Електронните методи за измерване на температурата са намирали място неведнъж на страниците на списанието. За разлика от често предлаганите готови решения, този материал е адресиран към читателите, които предпочитат сами да проектират своята апаратура в съответствие с конкретните изисквания. Нещо повече, всички формули, използвани в проектирането, са изведени за тези които обичат да проникват в дълбочината на проблемите, а не да заместват слепешката. От друга страна, читателите, които са с по – скромни познания в областта на математиката и теоретичната електротехника, могат да се насочат направо към решения пример.

Една от класическите мостови схеми на електронен термометър е показана на фиг. 1. Транзисторът в диодно свързване VT1 е първичният преобразувател температура напрежение, чиито градиент на напрежението база-емитер от температурата (температурен коефициент на отместване на входната характеристика, стръмност)
делтаUbe/delta t е с много добра линейност в широк обхват на изменение на температурата при условие, че опорният ток през него, създаван от източника на ток Iг, е константен. Както е извес-

Цифров термометър Метанет Чаушев
Радио телевизия електроника 1985/3/стр.23-24

Описаният цифров термометър е предназначен за измерване на положителна температура в интервала 20 – 50 С с точност 0,1 С, като извършва едно измерване в секунда. За датчик се използва силициев транзистор. Захранването е стабилизирано +/- 12 V за операционните усилватели и + 5 V за цифровите интегрални схеми.

Схемата на термометъра е показана на фиг. 1. Транзисторът VT1 и операционният усилвател DA1 образуват преобразувател температура – напрежение. Константата на преобразуване е -10 mV/ C. На изхода на DA1 се получава напрежение -0,2 до – 0,5 V, пропорционално на температурата. Това напрежение се измерва от цифровия волтметър, състоящ се от аналогово – цифров преобразувател (АЦП) и цифрова индикация.
АЦП е съставен от VT2 – VT6, DD1 и DD2. Елементите VT2, VT3, DA2, DD1:1 и DD1:2 образуват преобразувател напрежение – честота с константа на преобразуване 2 kHz/V. Преобразувателят действа по следния начин: Изходното напрежение на DA1 се подава на интегратора R8, C1, DA2 и неговото изходно напрежение започва да нараства линейно със скорост, определена от времеконстантата R8, C1. Koгато то достигне напрежението на включване на тригера на Шмит R9, R10, DD1:1, DD1:2, се отпушват VT2 и VT3. Захранващото напрежение +12 V, подадено на входа на интегратора през малкото съпротивление на отпушения транзистор VT2, довежда до бързо спадане на изходното му напрежение до прага на изключване на тригера на Шмит, при което VT2 и VT3 се запушват. Процесът започва отначало. Честотата на генерациите зависи от входното напрежение и се определя от веригата R8, C1, тъй като отпушеният транзистор VT2 има много по – малко съпротивление от R8.
Eлементите VT4, DD1:3, DD1:4 образуват тактов генератор, с чиято честота се накъсват импулсите от преобразувателя напрежение – честота на пакети с постоянна продължителност. Макар и елементарна, схемата на тактовия генератор е достатъчно стабилна.
Пакетите от импулси се получават на изхода на инвертора DD1:6, който заедно с DD1:5, VT5 и VT6 образува логическа схема И.
Цифровата индикация е реализирана с десетичните броячи DD2-4, междинните памети DD5-7, дешифраторите DD8-10 и светодиодните индикатори HG1 – HG3. Действието и е следното: Положителният фронт на тактовия импулс през диференциращата верига R17, C3 нулира десетичните броячи. Импулсите, с които е запълнен пакетът (от 200 до 500), се преброяват от DD2 – DD4, като в края на тактовия импулс отрицателния му фронт през диференциращата верига R18, C4 за кратък момент разрешава запаметяването на състоянието на броячите в междинната памет. На индикаторите HG1 – HG3 се появява число, равно на броя на импулсите в пакета. Десетичната точка на HG2 свети (катодът и е заземен чрез R19). По такъв начин HG3 отчита десетиците, HG2 – eдиниците, а HG1 – десетите градуси.

Действието на АЦП е илюстрирано чрез времедиаграмите на фиг. 2, като на фиг. 2а са показани импулсите на изхода на DD1 – DD2, на фиг. 2б – импулсите на изхода на DD1 – DD4, на фиг. 2в – импулсите на R17, на фиг. 2г – пакетите на изхода на DD1 – DD6, и на фиг. 2д – импулсите на R18.
Разположението на изводите на светодиодния 7 – сегментен индикатор VQB71 е показано на фиг. 3.

Особености при пускането на схемата няма. При изправни детайли и правилен монтаж термометърът заработва веднага. Правилното му функциониране се проверява по следния начин: Една секунда след включване на прибора се отчита показанието му. С допирането на ръката до датчика трябва да започне нарастваща промяна на показанието през една секунда. Показанието естествено не отговаря на температурата. Необходимо е приборът да се настрои. Това се извършва, като при установено неизменно показание на индикацията с цифров волтметър се измерва напрежението на изхода на DA1.

С бавно въртене на тример-потенциометъра R15 се изравнява показанието на термометъра (без да се взема под внимание десетичната точка) и отчетеното в миливолти напрежение от цифровия волтметър. С това настройката на АЦП е завършена.
Настройката на преобразувателя температура – напрежение се извършва при температура 20 С с тример – потенциометъра R4, a при температура 50 С – с R7, като се използва друг цифров термометър. При липса на такъв, настройката може да се извърши и с обикновен термометър, но, разбира се, точността ще бъде по – ниска. Най – подходящо е датчикът да се потопи в затоплена вода, като нейната температура се измерва с термометъра (цифров или обикновен).
Транзисторите VT1, VT3 и VT4 могат да бъдат всякакви маломощни NPN, силициеви. За по – голяма топлопроводност се препоръчва VT1 да бъде с метален корпус (BC107-109, BC167-169 и др.). Транзисторът VT2 трябва да бъде PNP, силициев, средномощен, за да има малко съпротивление в отпушено състояние (KFY16, KF503, KF508 и др.). Операционните усилватели са от типа МАА741, UA741.
Освен посочените на схемата, цифровите интегрални схеми могат да бъдат: за DD1-MH7404, за DD2-DD4-MH7490, за DD8-DD10-D147C, и всички техни аналози, за които има достатъчно информация на страниците на списание РТЕ.
Цифровият термометър е изработен от автора и дава много добри резултати като термометър за телесна твмпература, за измерване на температурата на течности, температурата до която се загряват транзистори и др.
ЛИТЕРАТУРА
1. Конов, К. Импулсни и цифрови схеми с интегрални TTL елементи. С., Техника.
2. Конов, К. Кратък справочник по интегрални схеми. С., Техника.
3. Шойлев, Х., М. Михайлов. Сборник приложни схеми с ОУ. С., Техника.

Електронен термометър Красимир Рилчев
Радио телевизия електроника 1994/4/стр.13

Измерването на температурата намира широко приложение в промишлеността, селското стопанство и бита. Обикновено термометрите с течности налагат резултатът да се отчита на мястото на измерването, което е свързано с редица неудобства. Затова в техниката се използват и електронни устройства, които не са чупливи и се отличават с голямо бързодействие. В литературата са описани доста схеми на електронни термометри с датчик термистор, диод, преход база – емитер на силициев транзистор, меден проводник и др., работещи при захранващо напрежение 9 – 16 V.

На фиг. 1 е показано схемно решение на прост термометър с обхват 0 – 100 С, работещ със захранване 2,5 V. В единия диагонал на моста, образуван от елементите R1, VT1, R2, RP2 и R3, е подадено опорно напрежение 1,8 V, kоето се

осигурява от напрежението на стабилизация (на светене) на светодиода VD1. Неговият ток на стабилизация се определя от резистора R4. В другия диагонал са включени измервателен уред ИП и допълнителен резистор RP1 за разширение на обхвата. Падът на напрежение върху полупроводниковия преход база – емитер на силициевия транзистор – датчик VT1 намалява линейно с 2,2 mV/ C и води до разбалансиране на моста. В случая групата ИП – RP1 работи като постояннотоков волтметър.
Използваната система е тип МП 40 с ток на отклонение 100 мкА, вътрешно съпротивление 1800 Оm и клас на точност 2,5. Датчикът е изведен от кутията на устройството с двупроводен, ширмован кабел с дължина няколко метра. За намаляване на топлинната инертност, транзисторът VT1 е с корегирани размери (изпилва се внимателно част от пластмасовия корпус с фина пила). Металните му изводи са покрити с два слоя карболитен лак. Тример – потенциометрите са многооборотни високостабилни тип СП5-2 (ОНД) или ДЖ-3. Устройството се захранва с никел – кадмиев акумулатор 2КRM-2, 2,5 V, 3 Ah. Koнсумацията на схемата е около 4 mA.
Настройката на термометъра се извършва в две точки 0 и 100 С, като се контролира температурата с лабораторен живачен термометър. За 0 С датчикът се поставя в натрошен топящ се лед и с тример-потенциометъра RP2 стрелката на измервателния уред се установява на нулевото деление на скалата. След това във вряща вода показанието на уреда се настройва с RP1 на крайното деление. При така направената настройка, показанието ще отговаря на температурата на датчика. Надписът „мкА” върху скалата може да се замени с „С”. С термометъра могат да се измерват и температури до 150 С. В такъв случай уредът се настройва във вряща вода на показание 67 мкА. Крайното деление на скалата при такава настройка отговаря на температура 150 С. Грешката на уреда зависи от настройката и от използвания измервателен уред и на практика не превишава 4%.
При промяна на номиналните стойности на елементите R1 – 5,1 kOm, R2 – 8,5 kOm, R4 – 510 Om, VD1 – Д818Е, и употреба на измервателна система тип МП 120, 100 мкА, 1800 Оm с клас на точност 1%, точността на устройството може да се подобри. Сумарната грешка е от порядъка на 1,5%. Прецизният ценеров диод се свързва с полярност, обратна на дадената на фиг. 1. Захранването е 12 V – напр. автомобилен акумулатор. Консумацията е 5 mA, а настройката не се различава от описаната. В този случай за еталонен термометър се използва живачен термометър с голяма ителна способност (напр. германските TGL 11 996 с ителна способност 0,2 С или по – прецизният TGL 11 998 – 0,1 C). По – голяма точност може да се постигне при замяна на резисторите в моста с високостабилни – напр. от серията TR161.
ЛИТЕРАТУРА
1. Списание Funkamateur, бр. 6/86 г., с. 276.

Индикатор за ниски температури инж Емилия Балканска
Млад Конструктор 1982/6/стр. 3,4

Устройството, което ви предлагаме, служи за сигнализиране при опасно понижаване на температурата под определено ниво. Температурата, при която се получава, може да се изменя в широки граници, а термочувствителният елемент да бъде разположен на подходяща дистанция от самия индикатор.
Ето няколко идеи за използване на сигнализатора.
Пътуване с автомобил. Времето е влажно, пътищата - микри. При понижаване на температурата под 1 С има опасност от поледица, особено по мостовете. На топло в колата вие няма да я усетите, но устройството своевременно ще ви предупреди.
В автомобили, в които за охлаждане вместо антифриз се използва вода, при понижаване на температурата под 0 С има опасност от замръзване на водата. Тази неприятност може да се спести, ако на подходящо място се монтира сигнализатор, като за индикатор се използва звуковата сигнализация на автомобила.
При отглеждане на селскостопански растения или животни в помещения, където температурата трябва да се поддържа в определени граници и има опасност от измръзване, също може да се използва такъв индикатор. Той много полезен при отглеждане на гъби, например, където температурата трябва да бъде между 12 и 18 С. Чрез малки изменения схемата може да сигнализира не само при понижаване на температурата, но и при повишаването и над определено ниво.
Ако имате аквариум, с индикатора можете да предпазите рибките си от евентуално измръзване.

На фиг. 1 е показана принципната схема на устройството. Чувствителният елемент е терморезисторът Rt тип ММТ-1. Тези термистори се характеризират с това, че съпротивлението им силно зависи от температурата. Намаляването на температурата води до повишаване стойността на съпротивлението. В каталога или върху корпуса на термистора се дава стойността му за температура 25 С. Обикновено изменението на температурата е 1 С води до изменение на съпротивлението с 4 %.
Преднапрежението на транзистора Т1 се определя от групата Rt, R1 и R2. Резисторите R1 и R2, oт една страна, и термисторът Rt, от друга, образуват делител на напрежение, който управлява работата на транзистора Т1. Резисторът R1 може да се регулира така, че транзисторът Т1 да е отпушен, когато съпротивлението на термистора достигне до определена стойност, т.е. при достигане на определена температура.
Ако околната температура се понижава, съпротивлението на Rt се увеличава, а оттам и напрежението, което се подава на базата на транзистора, се увеличава, и то в положителна посока. Емитерният ток се повишава, докато падът на напрежението върху резистора R4 стане достатъчен за отпушване на тиристора Д1. Стъпалото с транзистора Т1 работи като емитерен повторител. Напрежението, получено върху резистора R4, е управляващо за тиристора. То се получава, като от пада на напрежението върху термистора се извади сумата от пада на напрежение върху R4 (вследствие базовия ток) и напрежението база – емитер на транзистора Т1:

Ur4 = Urt – (Ur3 + Ube)

Групата R5C1 служи за предпазване от импулсни напрежения в момента на включване на схемата, което може да доведе до фалшиво задействане на тиристора.
Токозахранващият трансформатор Tr е за 6,3 V. Диодът Д2 действа като еднопътен изправител. Върху кондензатора С2 се получава напрежение около 7,5 V. Лампата Л2 е индикаторна и показва, че устройството е включено към мрежата. Тя може да бъде зелена. Резисторът R7 намалява работното напрежение на лампата и увеличава нейния живот. За лампа 6V/0,1 A при използване на трансформатор за 6,3 V e подходящ резистор около 100 Оm.
Лампата Л1 е червена и светва само когато температурата спадне под избраното ниво. Тя също е за 6 V/0,1 A. Последователно включеният резистор е със стойност около 15 – 20 Оm. Лампата Л1 може да се замени и с друг вид сигнализация.

Използваният тиристор може да бъде маломощен за напрежение 20 – 30 V и ток 300 – 500 mA. Eстествено може да се използва и друг – за по – високо напрежение и ток. В схемата е използван тиристорът KY103, като на фиг. 1 е показано и разположението на изводите

му. Такъв тиристор обаче рядко се намира на нашия пазар (става дума за 1982 г). Ето защо в конкретния случай той може да се замени с два средномощни транзистора, свързани по схемата, показана на фиг. 2. Такова свързване на два транзистора има аналогични свойства на тиристор.
Описаната схема има релейна характеристика, т.е. след понижаване на температурата под определено ниво, лампата светва и остава така, докато не се изключи захранването. Това в много случаи е удобно – например, когато температурата се е понижула в наше отсъствие.

В други случай това не е необходимо. Например при движение по хлъзгав път, устройството трябва да сигнализира, докато има опасност от поледица. Тогава се използва схемата от фиг. 3. В нея тиристорът е заменен с тригер на Шмит (транзисторите Т2 и Т3). При понижение на температурата под определено ниво, тригерът включва (лампата Л1 светва) и изключва след повишаване на температурата (лампата угасва). Разликата между температурата на включване и температурата на изключване е 0,2 – 0,3 С (ако температурата на включване е 0,5 С, на изключване ще бъде 0,8 С). Това е необходимо, за да се избегне непрекъснатото преминаване на лампата около граничната температура.
В зависимост от конкретното предназначение, термисторът може да се намира в много неблагоприятна среда – влага, вода, вибрации. Това е свързано с ненадеждна работа и допускане на грешки. Ето защо трябва да се вземат необходимите предпазни мерки. Ако устройството се използва в автомобил, трябва да се намери подходящо място, където термисторът да не е изложен на удар, кални пръски и др. Най – простият начин за запазване от влага и вода е следният. Термисторът се запоява към дълги, свързващи проводници и се поставя в епруветка. Отворът се запушва с коркова тапа и се запечатва с парафин или восък. За индикатор в автомобил вместо епруветка може да се използва полиетиленова тръба.

Устройството може да се захранва и от източник на постоянен ток – батерия или акумулатор (в автомобила това е единствен източник). За правилната работа е необходимо напрежението да се стабилизира – използва се схемата от фиг. 4.
И накрая, няколко думи за

настройката. При включване на мрежовото напрежение, трябва да светне зелената лампа. Оста на потенциометъра R1 е в положение на максимално съпротивление. Добре би било към тази ос да се закрепи скала, разграфена в градуси около граничната температура.
Термисторът заедно с термометър се поставя в хладилник и се изчаква известно време, докато целият обем на термистора добие температурата, при която е поставен. Оста на потенциометъра, се завърта бавно, докато лампата Л1 светне. На това положение на оста върху скалата се отбелязват градусите, които отчита термометърът. Тази операция се повтаря при различни температури (на различни места в хладилника) и скалата се градуира.
При използване на устройството, оста на потенциометъра се завърта на това деление, при което искаме то да сигнализира.

Стаен термометър със светодиодна скала По материали на “Radioelektronik”, bр. 6, 1982 г. Радио телевизия електроника 1983/2/стр.30

За отчитане на стайната температура може да се използва термометър, чиято схема е показана на фигурата. Термометърът индицира температурата през всеки градус в границите от +15 С до +30 С чрез светодиоди. Скалата на термометъра е изградена от 16 светодиода, управлявани от интегралната схема UL1970 – ПНР.

Температурата се определя от терморезистора Rt, който изменя съпротивлението си при изменение на температурата на околната среда в границите от +15 до +30 С линейно. Линейността се подобрява с включване към термистора на двата резистора.
Пропорционално на изменението на съпротивлението на термистора се изменя и напрежението Us, управляващо интегралната схема UL1970N. Интегралната схема сравнява напрежението Us с вътрешните напрежения, чиито долна и горна граница се определят от делител на напрежение, реализиран с резисторите към R4. В резултат на сравнението, определящо се от матрица в интегралната схема, се включва един от светодиодите D1 – D16.
Устройството на термометъра трябва да се захранва от стабилизирано напрежение. При температура +15 С напрежението Um трябва да бъде 6,4 V, а напрежението Us – 5,4 V. При температура +30 С, напрежението Um трябва да достигне 5,2 V, a напрежението Us – 4,4 V.
Фототранзисторът Т определя интензитетът на светене на свтодиодите според околното осветление. Колкото по – светло е мястото, където е поставен термометърът, толкова по – интензитивно светят диодите.

Digitalthermomet auf der Basis C520D B. Endler
Funk Amateur 1984/6/s. 281-282

Няколко думи от автора на сайта след многократното използване на статията с конкретни практически цели. 25 години след публикуването и е много лесно да се критикува и да се търсят недостатъци в нея, но през 80 – те години тя (като статия) беше едно малко „прозорче, (вратичка)” през която можеше да се „премине” и с нейна помощ да се измерват температури с наличните „в чекмеджето” транзистори (прехода база-емитер), които да се използват като датчици с точност около +/- 1,0 С в диапазона от около минус 25 до + 100 С, в много случаи достатъчна за практически цели. Тогава да си купиш и да имаш собствен цифров мултицет с размери колкото две цигарени кутии, които са една до друга или колкото на пластмасова кутия от калкулатор - беше утопия, а статията позволяваше на този същия вече собственоръчно изработен мултицет да му се направи индикацията с помощта на ИС АЦП С520, D147D и миниатюрни цифрови индикатори, а освен това, този мултицет можеше да измерва и температура с датчик транзистор. След несложна доработка на схемата, освен това можеше да се направи и многоточково измерване на температурата, например за измерване температурата на 10 и повече електронни елемента по време на работа на даден електронен апарат, нещо, което просто си произлизаше от статията.
Както и много други подобни периоди от нашето славно, техническо минало и периодът на правенето на цифрови мултицети и едноточкови и многоточкови термометри отдавна премина. В магазина днес, вариант на цифров мултицет с температурен датчик и с размери на кутията, малко по – големи отколкото кутия цигари вече може да се купи за няколко лева и да се изработва такъв сега e разумно само с учебна цел. Който иска да премине през етапите на експериментиране и доработване може да намери много рационални зърна в статията и в схемите, които тя предлага, независимо от това, че е публикувана през 1984 г. Като знам колко ми е помогнала в работата тази статия, не мога да си позволя да търся недостатъци в нея, защото и без друго те ще бъдат само козметични (свързани са със свързването на повече от един датчик при многоточково измерване). Предложеният от автора вариант за втори термодатчик е компромисен. А „железните” идеи, които статията предлага, (за източник на стабилно напрежение, за генератор на ток, за сравняване на две напрежения, едното от които се изменя от температурата и много други) си остават актуални и сега. В заключение – благодарност към автора на статията.

Някои данни за ИС C520D Радио телевизия електроника 1998/7/стр.29

Още някои данни за АЦП С520D Радио телевизия електроника 1984/11/стр. 31,32

Аналогово – цифровият преобразувател С520D е предназначен за изграждане на прости изцяло електронни цифрови измерватели (става въпрос за 1984 г.). Той има три десетични разряда и работи на принципа Dual-Slope. Характеризира се с голяма степен на интеграция, малка консумация, едно захранващо напрежение и с многостранно приложение. На фиг. 2 е дадена схема на типично приложение. Светодиодният индикатор трябва да е с общ анод. Схемата се произвежда в двуредов корпус с 16 извода. Основните му параметри са:
- захранващо напрежение 4,5 до 5,5 V;
- входно напрежение (между изводите 10 и 11) -99 до 999 mV;
- напрежение на управляващия извод 6 U(6) = 0 до 0,4 V;
- (нормална скорост на преобразуване от 2 до 7 измервания в секунда), U(6) = 0,8 до 1,6 V (в режим на запомняне на последното измерване), U(6) = 3,2 – 5,5 V (висока скорост на преобразуване – от 48 до 168 измервания в секунда);
- грешка на преобразуването – под 0,1%.

Цифрова индикаторна система с ИС С520
По материали на сп. „Funkamateur” бр. 12, 1988 г.
Радио телевизия електроника 1989/7/стр.28

Предложената индикаторна система включва:
- АЦП (С520 или N520) с ителна способност 1 mV при нелинейни изкривявания под 0,1% от измерваната стойност:
- декодер (D348D);
- седемсегментен индикатор с течни кристали (VQE 22/24).
Схемата е показана на фиг. 1. Входното напрежение Uвх се подава към извод 11 на С520D и се преобразува в двоично-десетична кодова дума. Максималната стойност на напрежението е 999 mV. Полярността му се разпознава автоматично. Положителната полярност не се индицира върху дисплея, а при отрицателна пред цифровото показание се появява знак минус. При препълване се изписват знаците EEE или – в зависимост от това, дали препълването е положително или отрицателно.
При настройване на системата, входът се дава на късо и потенциометърът R4 се регулира, докато на дисплея се появи 000. Окончателната настройка се извършва с потенциометъра R1, като на входа се подава напрежение 1 V, докато на дисплея се появи 999. С потенциометъра R9 се изменя яркостта.
На основата на индикаторната система могат да се изградят различни измервателни уреди.

На фиг. 2а е показана схема за комплектуване на цифров волтметър за постоянно напрежение с три обхвата:
I обхват – от 0 до 999 mV
II обхват – от 0 до 9,99 V
III обхват – от 0 до 99,9 V
За измерване на променливо напрежение се включва допълнително изправителна схема. Измерване на ток също е възможно, като се използва преобразувател ток – напрежение, който лесно може да се реализира с операционен усилвател. За измерването на съпротивления е необходим източник на опорно напрежение. Схемата от фиг. 2б се включва към входа на измервателния уред с цел да се повиши входното му съпротивление. За отстраняване на евентуални брумове се използва RC-филтър (фиг. 2в), на който постъпва сигналът за измерване, преди да се подаде на извод 11 от схемата на фиг. 1.
Като се използва подходящ преобразувател на температура – напрежение, е възможно измерване и на температура. На фиг. 3 е дадено примерно схемно решение, в което като температурен датчик е използван преходът база – емитер на силициев транзистор. Първият операционен усилвател служи за изработване на опорно напрежение. За температурния преобразувател е необходим постоянен ток, който се осигурява от транзистора VT1. Чувствителността на уреда за измерване на температура може да бъде 1 mV/ K, респ 10 mV/ K по избор.
На фиг. 4 са показани варианти на конструктивни решения за закрепване на двете печатни платки на цифровия индикатор.

LX5600 и LM3911 Температурни контролери на фирмата NSC Радио телевизия електроника 1998/9/Справочник

Цифров термометър ктн инж Костадин Илиев, ктн инж Хуго Оскар, инж Любомир Петров Радио телевизия електроника 1986/11/стр. 21-23

Цифровите термометри намират все по – голямо приложение за контролиране и регулиране на температурата на различни електрически и неелектрически величини.

Електрическата схема на описания цифров термометър е показана на фиг. 1. Тя е изградена на базата на двойно преобразуване. Температурата чрез термодатчик се преобразува в съпротивление, което се преобразува в честота. Като датчик на температура е използван терморезистор с отрицателен температурен коефициент от типа ТРН-390, който има следните по – важни параметри: съпротивление R3 = 390 Om, бета = 4000 К, работен обхват -60 С до 125 С. Тъй като характеристиката на терморезистора е нелинейна, необходимо е да се линеаризира чрез спрягане на кривата на изменение на терморезистора с права линия в три точки (в средата и в крайните точки на обхвата) по методика, разгледана в [1]. Спрягането се осъществява, като паралелно на терморезистора се включи допълнителен донастройващ резистор R4 със стойност около 100 Om.
Преобразуването на температурата в честота се осъществява с помощта на релаксационен генератор, изграден с TTL елемент работещ в режим на пробив [2]. В неговата времезадаваща верига е включен терморезисторът R3. За да работи един TTL – елемент в режим на пробив, е необходимо да се промени захранването на схемата така, както е показано на фиг. 2а и б (схемата, показана на фиг. 2а, представлява схема със сложен инвертор, а схемата на фиг. 2б – схема с прост инвертор).

Принципната схема на релаксационен генератор се състои от TTL елемент, работещ в режим на пробив (D1), и времезадаваща верига, състояща се от кондензатора С4 и резисторите R3, R4, и R5. С посочените стойности на елементите при изменение на температурата, термосъпротивлението R3 променя стойността си от 500 на 554 Om, поради което честотата на генерирания сигнал се променя от 110 до 121 кHz. Tози сигнал се подава на единия вход на логическата схема И-НЕ (D2.1), на другия вход на която се подава нискочестотен сигнал от изхода на тригер (D14.1). Продължителността на тези нискочестотни сигнали се определя от времето за измерване, което за разглежданата схема е около 0,1s (поради това честотата се измерва с точност 10 Hz).
Измерването на честотата на сигналите, получени на изхода на преобразувателя температура – честота (изхода на D1), започва от момента, в който се подаде импулс от мултивибратора, изграден с интегралните схеми D3.11 и D3.2. Този импулс установява брояча D6 – D10, тригера D3.4 и D3.3 и тригера D14.2 в нулево състояние. Чрез тригера D14.1 се разрешава броенето на импулсите, получени на изхода на D1. Когато тригерът D14.2 e в нулево състояние, на инверсния му изход се получава сигнал лог. 1, който се подава на разрешаващия вход R на тригера D14.1. Поради това първия импулс, който се подава на броячния му вход С, разрешава работата на D2.1. 100 ms след постъпването на първия импулс на вход С на D14.1 постъпва втори импулс, който преобръща тригера и забранява работата на D2.1. В същия момент тригерът D14.2 преминава в единично състояние, поради което на входа R na D14.1 се подава лог. 0 и той не може да променя повече състоянието си. С това цикълът на измерване завършва.
Останалата част от схемата по същество представлява цифров честотомер. Необходимата честота 10 Hz се получава от задаващ генератор и делител на честота, показани на фиг. 3. Задаващият генератор е изграден с интегралната схема D1.1 и D1.2 и е стабилизиран с кварцов резонатор за 1 MHz, a делителят на честота е реализиран с интегралните схеми D2 – D21.
Тъй като изходната честота на релаксационния генератор варира в обхвата 110 – 121 кHz, а с термометъра се индицира показание в обхвата от 000,0 до 110,0, в конкретната схема от основната честота се изважда честотата 110 kHz и се измерва честотата в обхвата от 0 до 11 kHz. Това изваждане се реализира с помощта на схема за съвпадение D4 и тригер с D3.4 и D3.3. От момента на започване на цикъла на измерване, показанието на брояча D6-D10 започва да се увеличава и при достигане на показание 11 000 схемата за съвпадение D4 изработва импулс, който нулира брояча. Същевременно този импулс преобръща тригера (D3.3 и D3.4), в резултат на което се забранява изработването на импулс за съвпадение.
Цифровата индикация е изградена с цифрови индикатори от типа ИН-2, а дешифрирането на състоянието на тригерите D6-D8 се извършва с помощта на дешифраторите D11-D13.
Захранващата част на схемата осигурява напрежения +5 V за интегралните схеми, + 10,5 V за преобразувателя температура – честота и + 180 V за цифровите индикатори.
Точността на преобразуването зависи от грешките, които се получават през двата етапа на преобразуване: температура – съпротивление и съпротивление – честота.
Грешката при преобразуването температура – съпротивление се дължи на точността на градуировката на термосъпротивлението и условията на използване на термометъра (нагряването на терморезистора от тока, протичащ през него, топлообмена между терморезистора и обкръжаващата среда, топлинната инертност и др.).
В описаната схема грешката от градуировка е +/-0,1 С поради използването на живачен термометър.
Нелинейността на преобразувателя температура-съпротивление в резултат на използваната линеаризация е от порядъка на +/-0,5%. Тази грешка е най – голяма в средата на обхватите 0 – 55 С и 55 – 110 С.
При преобразуването съпротивление – честота грешка може да се получи в резултат на нелинейно преобразуване. При изменение на съпротивлението на терморезистора в обхвата 500 – 554,4 Оm грешката е най – голяма в средата на обхвата и е от порядъка на 1,5%. Общата квадратична грешка на преобразувателя е приблизително +/-2%.
Описаното устройство се характеризира с относително голям обхват на измерваната температура (0 – 110 С), цифрово отчитане на температурата и др., които осигуряват приложението му в различни отрасли на народното стопанство.
ЛИТЕРАТУРА
1. Экспрес-информация „Контролно-измервателна техника”, бр. 39, 1978 г.
2. Оскар, Х. Релаксационни генератори на основата на TTL елементи в режим на пробив. – Сп. „Електропромишленост и приборостроене”, бр. 11, 1979 г.

Материалите подготви за сайта:

Иван Парашкевов

e-mail: ivanparst@dir.bg

главна страница напред горе