|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese|
ENCICLOPEDIA DELLA RADIOELETTRONICA ED ELETTRICA Termometro digitale domestico. Enciclopedia dell'elettronica radio e dell'ingegneria elettrica
Enciclopedia della radioelettronica e dell'elettrotecnica / Regolatori di potenza, termometri, stabilizzatori di calore La necessità di un misuratore di temperatura è dovuta a molte circostanze. Nella vita di tutti i giorni, ad esempio, la necessità di misurare rapidamente la temperatura del corpo o dell'acqua di una persona, per fare il bagno a un bambino, la temperatura all'interno o all'esterno della stanza, in una serra o serra, in cantina, se vi sono conservate le verdure, nella camera del frigorifero o del congelatore, l'acqua in un acquario e molti altri oggetti. I termometri domestici sono generalmente soggetti a requisiti quali l'accuratezza della misurazione - non peggiore di 0,5 C nell'intervallo di temperatura da -50 a +100 ° C (quando si misura la temperatura del corpo umano - non peggiore di 0,1 ... Il relativamente semplice termometro digitale qui descritto soddisfa ampiamente questi requisiti. L'elemento sensibile del dispositivo è un sensore di temperatura, il cui principio di funzionamento si basa sulla proprietà di alcuni materiali di modificare la propria resistenza elettrica al variare della temperatura. I sensori di temperatura possono essere diversi. Nell'industria, ad esempio, vengono spesso utilizzati convertitori termici in metallo massiccio (rame o platino). Per gli elettrodomestici, i termistori a semiconduttore di piccole dimensioni MMT, KMT, ST1, ST3, TR-4 sono i più adatti. MMT-4, che, rispetto ai trasduttori metallici, ha un'inerzia termica molto inferiore, ha un coefficiente di resistenza alla temperatura (TCR) quasi dieci volte superiore, una maggiore resistenza elettrica, che consente di trascurare completamente la resistenza dei fili che collegano il sensore al dispositivo. Le migliori caratteristiche sono possedute da un termistore vetrificato TR-4 a forma di goccia in miniatura con un TCR ridotto. Ha dimensioni di 6x4x2,5 mm; i cavi flessibili lunghi 80 mm sono realizzati con filo a bassa conducibilità termica. La sua massa è di 0,3 g. Le principali caratteristiche elettriche del termistore TR-4: resistenza nominale - 1 kOhm ± 2% a una temperatura di +25 ° C, TKS - circa 2% / ° C, intervallo di temperatura operativa -60 ... + 200 "C, costante di tempo - 3 s.
Lo svantaggio dei termistori a semiconduttore è la non linearità della dipendenza della resistenza dalla temperatura e una significativa diffusione delle caratteristiche, che è la ragione principale che ne ostacola l'uso diffuso per la misurazione della temperatura. Il grafico illustra una tipica dipendenza della resistenza dei termistori a semiconduttore TR-4 e MMT-4 dalla temperatura. Tuttavia, le corrispondenti soluzioni circuitali per la linearizzazione della caratteristica possono in gran parte eliminare questi inconvenienti. Le principali caratteristiche tecniche del termometro che utilizza il termistore TR-4 al suo interno:
Risoluzione, °С. . . 0,1 Errore di misura, °С, ai margini dell'intervallo di lavoro. . . ±0,5 nella parte centrale dell'intervallo di lavoro, non peggio. . . ±0,1...0,2 Tensione di alimentazione, V. . . 9 Corrente consumata, mA. . . uno Dimensioni, mm . . 175x65x30 Messa, g. . . 250 Il diagramma schematico del termometro è mostrato in fig. 1. La base del dispositivo è un convertitore analogico-digitale integrato (ADC) DA3, all'uscita del quale è collegato un indicatore a cristalli liquidi a quattro cifre HG1. Una tale base di elementi ha permesso di ridurre il consumo energetico e di fornire al dispositivo dimensioni e peso ridotti.
Il circuito di misura del dispositivo è formato da un resistore di impostazione corrente R1, resistori R2 e R3, che formano la tensione di riferimento Uobr, termistore R4, tensione Ut, su cui cambia in base alla temperatura, e un resistore di compensazione, la cui funzione è svolta dai resistori R5, R6. Per ridurre l'errore dovuto all'autoriscaldamento del termistore, il valore del resistore di impostazione della corrente R1 viene scelto in modo tale che la corrente nel circuito di misurazione sia di circa 0,1 mA. Il dispositivo utilizza una misurazione diretta della resistenza termica mediante il metodo del rapporto: il termistore R4 e il resistore di riferimento (R2 + R3) sono collegati in serie e la stessa corrente li attraversa. La caduta di tensione che si verifica attraverso il termistore viene inviata ai pin di ingresso 30 e 31 e la caduta di tensione attraverso il resistore di riferimento, che funge da sorgente di tensione di riferimento Uobr, ai pin 35 e 36 dell'ADC DA3. Con questo metodo di misurazione, il risultato della conversione ADC non dipende dalla corrente nel circuito di misurazione, il che significa che non sono necessarie fonti di corrente e tensione di riferimento di alta qualità utilizzate tradizionalmente, da cui dipendono in gran parte le caratteristiche di precisione del misuratore. Per un dispositivo che opera nella modalità di misurazione della temperatura, un problema tipico è quello di compensare il valore iniziale della resistenza termica a temperatura zero. Per fare ciò, la resistenza del resistore di compensazione (R5 + R6) viene scelta uguale alla resistenza del termistore R4 a temperatura zero, e per compensare la somma dei valori di tensione Ut + Uk forniti al pin 30 dell'ADC, viene applicata una tensione pari a 31 Uk al suo pin 2, che forma l'amplificatore operazionale DA2 con un guadagno di K=(1+R14/R13)=2. Quindi, tenendo conto del fatto che la resistenza del termistore diminuisce all'aumentare della temperatura, si ha Uin ac = U+in - U-in = 2Uk-(Ut+Uk) = Uk-Ut. La linearizzazione della dipendenza non lineare della resistenza termica dalla temperatura viene implementata deviando il termistore R4 con il resistore R11 - approssimativamente, e precisamente introducendo l'amplificatore operazionale DA1 nel dispositivo. Ma il resistore di shunt R11 corregge solo parzialmente questa non linearità, ampliando in qualche modo l'intervallo di temperatura operativa. Il principio della linearizzazione accurata si basa sulle variazioni del coefficiente di conversione dell'ADC in funzione della tensione di riferimento Uobr. Cambia a causa del feedback attraverso l'amplificatore operazionale DA1. Con tale connessione, parte della tensione di ingresso Uin, determinata dal guadagno dell'amplificatore operazionale DA1 V = [1+(R8+R9)/R7], viene aggiunta alla tensione Uobr. Più la resistenza del termistore aumenta al diminuire della temperatura, più velocemente cresce la tensione di riferimento, e questo porta a una diminuzione proporzionale del coefficiente di conversione dell'ADC: Uobr=U+remo-U-remo=U0-V(Uk-Ut), dove U+remo-U-remo è la tensione rispettivamente sui pin 36 e 35 dell'ADC. Se prendiamo il valore di divisione della cifra meno significativa pari a 0,1 C, allora nella forma finale l'indicazione dell'indicatore digitale НG1 sarà determinata dall'espressione N=100Uin/Uobr=100(Uk-Ut)/[(U0-B(Uk-Ut)]=100(R5+R6-R4)/[(R2+R3)-B(R5+R6-R4)] Altri elementi del termometro che garantiscono il funzionamento dell'ADC sono tipici. Il transistor VT1, acceso dall'inverter, serve per indicare il segno del punto decimale nell'indicatore digitale HG1. I dettagli del dispositivo sono montati su un circuito stampato in lamina di fibra di vetro con uno spessore di 1,5 mm. Il chip DA3 è montato sul lato dei conduttori stampati. Gli zoccoli X1, X2 (dal connettore 2PM) sono saldati direttamente ai circuiti stampati. Vengono inoltre forniti cuscinetti stampati per il fissaggio dell'interruttore SA1. Resistori fissi - C2-29V, resistori di sintonia - SP3-38a. Condensatori: C1 - K50-6, C3 e C7 - K22U, C5 - K73-17, C2 e C6 - K73-24. Interruttore SA1 - PD9-2, batteria GB1 - "Korund". L'indicatore IZHKTS1-4/8 può essere sostituito da IZHTS-5. Il design del sensore è arbitrario. Ad esempio, in un'asta di plastica con un diametro di 5 e una lunghezza di 65-70 mm, viene praticato un foro assiale passante con un diametro di circa 3 mm, quindi viene praticata una rientranza in una delle sue estremità. Sottili tubi isolanti vengono inseriti sui conduttori del termistore, i conduttori vengono fatti passare nel foro dell'asta, il termistore viene installato nell'incavo e sigillato con la colla BOV-1 denominata vernice KO947. Le estremità di un cavo flessibile a due fili sono saldate alle conclusioni e un pezzo di tubo in duralluminio a parete sottile che funge da maniglia del sensore è saldamente inserito all'estremità dell'asta opposta al termistore. La lunghezza del cavo di collegamento è di circa 1,5 m. A causa della significativa variazione dei parametri dei termistori a semiconduttore, nel dispositivo vengono introdotti tre resistori di regolazione: R5 - per impostare zero, R2 - per impostare la scala della scala e R9 - per linearizzare le caratteristiche del termistore. La regolazione più semplice del termometro viene convenientemente eseguita in base a tre valori di temperatura di controllo: acqua di fusione (0 ° C), corpo umano (36,6 ° C) e acqua bollente (100 ° C). Il primo di questi test point misura la temperatura dell'acqua nel ghiaccio, non l'acqua con il ghiaccio, che può essere superiore a 1 °C. Al secondo punto di controllo viene utilizzato un termometro medico come strumento di riferimento. Il punto di ebollizione dell'acqua deve essere corretto per la pressione atmosferica. A Pyatigorsk, ad esempio, situata ad un'altitudine di circa 500 m sul livello del mare, l'acqua bolle ad una temperatura di 92,5 ° C. La regolazione viene avviata ponendo il sensore nell'acqua di fusione. Il trimmer resistore R5 azzera l'indicatore. Quindi, regolando alternativamente i resistori R2 e R9, si ottengono le letture dell'indicatore corrispondenti ai valori di temperatura negli altri due punti di controllo. Successivamente, il sensore viene nuovamente posizionato nell'acqua di fusione e tutte le misurazioni di controllo vengono ripetute. Una regolazione più precisa del dispositivo può essere eseguita utilizzando termometri industriali a mercurio con una divisione della scala di 0,2 ° C. Al posto del termistore TR-4, nel sensore possono essere utilizzati altri termistori di più ampia applicazione, ma con la regolazione obbligatoria della resistenza di alcuni resistori del dispositivo. Quindi, con MMT-4 con una resistenza nominale di 1,3 kOhm, la resistenza del resistore R11 dovrebbe essere ridotta a 3,3 kOhm e con il termistore ST3-19 con una resistenza nominale di 2,2 kOhm - fino a 3 kOhm. Le modalità operative dell'ADC quando si utilizzano termistori TR-4 e MMT-4 nel dispositivo sono mostrate nella tabella. Se non ci sono limiti di regolazione sufficienti con i resistori di trimming, ad eccezione di R11, potrebbe essere necessario selezionare i resistori R3, R6, R8. Autore; V. Suetin, Pyatigorsk; Pubblicazione: cxem.net
Un nuovo modo di controllare e manipolare i segnali ottici
05.05.2024 Tastiera Seneca Premium
05.05.2024 Inaugurato l'osservatorio astronomico più alto del mondo
04.05.2024
▪ La Norvegia dice addio alla radio FM ▪ Produzione in serie di bioprocessori
▪ sezione del sito Tecnologia digitale. Selezione dell'articolo ▪ articolo di Cleobulo. Aforismi famosi ▪ articolo In quale tempio posso pregare per ottenere il visto ed emigrare? Risposta dettagliata ▪ articolo Composizione funzionale dei televisori Saba / Salora. Direttorio ▪ articolo Imbuto e vino. Messa a fuoco segreta
Homepage | Biblioteca | Articoli | Mappa del sito | Recensioni del sito
www.diagram.com.ua |
Vedi altri articoli sezione 
Ultime notizie di scienza e tecnologia, nuova elettronica:
Tutte le lingue di questa pagina