Termometro digitale. Enciclopedia dell'elettronica radio e dell'ingegneria elettrica

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Il dispositivo è progettato per la misurazione accurata della temperatura di vari oggetti in un ampio intervallo e può essere consigliato per l'uso sia nella vita di tutti i giorni che nella tecnologia. A differenza di dispositivi simili precedentemente pubblicati, questo termometro utilizza un LSI della serie K572, quindi contiene un numero relativamente piccolo di elementi. Il termometro è pronto per l'uso subito dopo l'accensione. Ma, purtroppo, la mancanza di sensori seriali con inerzia a bassa temperatura porta a una durata significativa del processo di misurazione (circa cinque minuti), che limita in qualche modo la portata del termometro.

Principali caratteristiche tecniche

Lo schema a blocchi del termometro digitale è mostrato in Fig.1. Una variazione della temperatura dell'oggetto in cui si trova il sensore di temperatura provoca una variazione della resistenza del sensore, che nel blocco E1 viene convertita in una corrispondente variazione di tensione. Il convertitore U1 è alimentato dallo stabilizzatore di corrente G1. Il segnale di uscita dell'unità E1 viene amplificato dall'amplificatore A1 e inviato al convertitore analogico-digitale (ADC) U2, all'uscita del quale si accende l'unità di visualizzazione digitale H1, che visualizza la temperatura attuale della oggetto.

Schema strutturale

L'interruttore SB1 (vedi diagramma schematico) seleziona uno dei sensori di temperatura RK1, RK2 installati sull'oggetto, la cui temperatura deve essere misurata. Il sensore è inserito in uno dei bracci del ponte di misura DC, realizzato su resistori di precisione R1 - R5. L'accuratezza e la linearità delle letture dell'indicatore all'interno della temperatura misurata è determinata principalmente dalla stabilità della corrente che alimenta il ponte di misura.

Diagramma schematico (clicca per ingrandire)

Lo stabilizzatore di corrente di alimentazione del ponte si basa sull'amplificatore operazionale DA1.2. Il resistore trimmer R11 consente di modificare il valore della corrente di uscita in un intervallo ridotto, il che consente di modificare la pendenza della conversione della resistenza del sensore di temperatura in tensione e fornisce l'impostazione del limite superiore della temperatura misurata . Il limite inferiore è impostato con una resistenza di sintonia R1.

La tensione proveniente dalla diagonale del ponte di misura, proporzionale alla temperatura, viene amplificata da un amplificatore differenziale basato sull'amplificatore operazionale DA1.1, e dalla sua uscita viene alimentata all'ingresso dell'ADC. I condensatori C1, C2, C4 servono a filtrare le interferenze.

L'ADC è implementato sull'LSI K572PV2A e funziona secondo il principio della doppia integrazione con autocorrezione di "zero" e rilevamento automatico della polarità del segnale in ingresso. Il segnale che trasporta informazioni sulla temperatura attuale dell'oggetto selezionato viene presentato all'uscita dell'ADC in una forma conveniente per la visualizzazione con indicatori a sette elementi. Entra nella scheda, composta da tre indicatori LED HG1 - HG3 e LED HL1.

Il LED si accende a una temperatura negativa dell'oggetto misurato. Per separare numeri interi e decimi di grado, viene visualizzata una virgola sull'indicatore HG2.

Il termometro è alimentato da una rete in corrente alternata con una tensione di 220 V tramite un trasformatore T1. Per stabilizzare la tensione di alimentazione bipolare sono previsti stabilizzatori parametrici VD1R18 e VD2R19. La tensione esemplare per l'ADC e lo stabilizzatore di corrente viene prelevata dal partitore di tensione sui resistori R16, R17. È inoltre filtrato dal condensatore C12.

Tutti gli elementi del termometro digitale sono posti su due circuiti stampati (vedi Fig. 3 e Fig. 4), interconnessi da angoli.

Disegno della scheda principale

Disegno aggiuntivo della tavola

Il dispositivo utilizzava resistori fissi R2 - R5 - C2-29V-0,125: R18, R19 - MLT-0,5; trimmer - SPZ-38, il resto - MLT-0,125. Condensatori C1 - C5, C9 - K73-17-C7, C10, C11 - KT.1; C6, C8 - K10-7; C12-C 14 - K50-6.

Per garantire l'intercambiabilità dei sensori di temperatura mantenendo la precisione specificata, sono stati utilizzati convertitori di temperatura a resistenza disponibili in commercio ТСМ-6114 GOST 6651-72 con una caratteristica statica nominale gr.23. In assenza di sensori standard, puoi realizzarli da solo. Per fare ciò, misurare 619 cm di filo PETV con un diametro di 0,05 mm. avvolgerlo in modo bifilare su un mandrino isolante, saldare un conduttore flessibile a un'estremità del filo del sensore e due degli stessi conduttori al secondo.

È possibile saldare il sensore direttamente ai conduttori del cavo di alimentazione. Ogni sensore richiederà tre conduttori nel cavo. Questo collegamento permette di compensare l'errore di temperatura introdotto dai conduttori dei cavi.

Successivamente, viene realizzata una custodia che può funzionare nell'ambiente in cui verrà installato il sensore, viene fissato un mandrino con un avvolgimento e riempito di resina epossidica. La resistenza del sensore a una temperatura di 20 °C dovrebbe essere 57 Ohm.

Il trasformatore di potenza per ridurre l'ingombro è costituito da quattro circuiti magnetici PL6,5X12,5x16 (sezione circa 3 cm.kv). L'avvolgimento I contiene 3000 giri di filo PEV-2 0,08, II - 2X130 giri di filo PEV-2 0,18, 111 - 70 giri di filo PEV-2 0,4. Nel trasformatore di potenza è possibile utilizzare un circuito magnetico diverso, tuttavia l'altezza della custodia del termometro dovrà essere aumentata.

Il microcircuito K157UD2 può essere sostituito con K140UD20 con i circuiti di correzione corrispondenti: K572PV2A - con KR572PV2A, ma il modello dei conduttori del circuito stampato dovrà essere modificato e con un aumento dell'errore consentito a ± 0,3 ° C, è possibile utilizzare anche K572PV2 con qualsiasi indice di lettere.

Un termometro accuratamente assemblato da elementi noti di buona qualità non richiede regolazioni, è solo necessario stabilire i confini dell'intervallo misurato. Per fare ciò, al posto del sensore, includi il suo equivalente (un deposito di resistori o un resistore preciso). Innanzitutto, viene attivata una resistenza con una resistenza di 41,7 ohm e sul display viene impostata una lettura di meno 1 ° C con la resistenza R50; quindi sostituire la resistenza con un'altra, con un valore nominale di 75,59 ohm, e la resistenza R11 impostare la lettura a più 99,9 °C. L'operazione di calibrazione deve essere ripetuta due volte.

Se è necessario estendere il range di temperatura misurato fino a 180°C, collegare all'ADC un altro indicatore digitale ALS324B. Le restanti caratteristiche tecniche del termometro vengono mantenute.

Autori: N. Khomenkov, A. Zverev, Orel; Pubblicazione: N. Bolshakov, rf.atnn.ru

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