ЭЛЕКТРОННЫЙ ГРАДУСНИК

ЭЛЕКТРОННЫЙ ГРАДУСНИК

Для быстрого измерения температуры различных объектов и сред контактным способом предлагаем изготовить карманный термометр, который может быть использован в различных областях науки и техники, технологических процессах, медицине, а также в быту, и в случае высокой температуры записаться на прием к врачу. Термометр этот отличают простота сборки, довольно широкий диапазон измерений, временная и температурная стабильность.

В основу работы прибора положено то, что содержащий информацию о температуре разностный сигнал Uin, выделенный на выходе дифференциального усилителя А1 и равный

Uin=(I1 Rt— I2 Rэ) Ku

где I1, I2 — токи от соответствующих генераторов G1 и G2, Rэ — значение эталонного резистора, Rt — сопротивление датчика температуры, Ku — масштабный коэффициент, поступает на вход интегрирующего аналого-цифрового преобразователя U1. Выходной код последнего определяется по формуле

Nx=No(Uin/Uo)

где Uo— падение напряжения на опорном резисторе Ro, равное (I1 + I2) Ro, a No —конструктивный параметр АЦП.

Таким образом, точность и стабильность прибора в конечном счете будут определяться точностью и стабильностью резисторов Rэ и Rt. Цифровое же значение измеряемой температуры высветится на жидкокристаллическом индикаторе Н1.

Блок-схема термометра.
Блок-схема термометра.
Принципиальная электрическая схема прибора.
Принципиальная электрическая схема прибора.

ОСНОВНЫЕ ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ТЕРМОМЕТРА

Габариты, мм — 100x60x25

Пределы измеряемой температуры, °С – -80…+200

Основная погрешность измерения, °С – +0,1

Дополнительная погрешность при изменении температуры окружающей среды от -5 °С (до +50°С), °С – +0,05

Показатель тепловой инерции, град., – не более 3

Потребляемый ток, мА, – не более 3.

Теперь — о принципиальной электрической схеме. В качестве генераторов тока здесь применена транзисторная сборка полевых транзисторов К504НТЗВ, режим которой выбран в термостабильной точке. Резистор R4 является эталонным. А на R2, R7, R8, R9 и операционном усилителе DA1 построен разностный усилитель. В качестве аналого-цифрового преобразователя (АЦП) используется микросхема КР572ПВ5 в обычном включении. Потенциометр R9 совместно с резистором R5 играет роль опорного сопротивления. Ну а с помощью транзистора VT2 осуществляется подсветка запятой, разделяющей целые и десятичные доли градуса на жидкокристаллическом индикаторе. Что касается потенциометра R9, то он предназначен для начальной калибровки прибора.

Термометр смонтирован на печатной плате из двустороннего фольгированного стеклотекстолита размером 60×100 мм. В конструкции прибора в качестве С1, С5, С7 применены конденсаторы типа К10-17. В роли С2 лучше всего подойдет К53-1А. Остальные конденсаторы — К73-16. Постоянные резисторы R1—R8, R10—R15 можно взять типа С2—29В (или МЛТ) с номинальной мощностью рассеивания 0,125 Вт, потенциометр R9 — СП5-2ВА.

В приборе применен датчик температуры собственного изготовления, сделать который под силу каждому радиолюбителю. Сначала выполняется контактная втулка — из низкоомного резистора типа МЛТ-0,25. С последнего удаляют эмалевое покрытие, а затем гальваническим способом наращивают слой меди толщиной 0,5 мм. Вдоль втулки (симметрично с двух сторон) делают прорези (до керамического основания) шириной приблизительно 0,5 мм, после чего удаляют боковые колпачки. В отверстие втулки вставляют направляющий стержень (которым может служить портновская булавка), покрытый тонким слоем термостойкого компаунда. Им же заполняют и прорези втулки.

Конструкция термодатчика: 1 — слой компаунда ЭП-773, 2 — стержень направляющий, 3 — бифилярная обмотка (провод ПЭТВ-0,03 ø 1,1), 4 — втулка керамическая (от низкоомного резистора МЛТ-0,25), 5 — ламель медная (2 шт.), 6 — державка (стеклотекстолит), 7 — кабель КММ-2.
Конструкция термодатчика: 1 — слой компаунда ЭП-773, 2 — стержень направляющий, 3 — бифилярная обмотка (провод ПЭТВ-0,03 ø 1,1), 4 — втулка керамическая (от низкоомного резистора МЛТ-0,25), 5 — ламель медная (2 шт.), 6 — державка (стеклотекстолит), 7 — кабель КММ-2.

Контролем качества здесь может служить сопротивление изоляции ламель-ламель, ламель-стержень. Причем величина его должна быть не менее 20 МОм (в нормальных условиях). На направляющий стержень наматывают бифилярно, виток к витку, провод ПЭТВ-0,03 длиной чуть больше 2 м, а затем в течение 6 часов проводят термотренировку конструкции при температуре 180°С.

Нелишне, думается, отметить, что сопротивление обмотки при температуре 0°С должно быть 49,9 Ом. Для любой другой положительной температуры его контрольная величина рассчитывается по формуле

Rt=49,9 (1 + 0,00428t).

Само же измерение желательно выполнять по четырехпроводной схеме с помощью цифрового вольтметра.

После того как сопротивление доведено до нужного значения, концы обмотки подпаивают (можно приварить) к ламелям контактной втулки. Полученную конструкцию соединяют с кабелем КММ-2. Причем к одной ламели припаивают экранирующую оплетку, а к другой — обе внутренние жилы кабеля. Все это в сборе помещают в державку и покрывают термостойким компаундом ЭП-773.

Печатная плата из двустороннего фольгированного стеклотекстолита.
Печатная плата из двустороннего фольгированного стеклотекстолита.
Расположение деталей при монтаже.
Расположение деталей при монтаже.

Смонтированный из исправных радиоэлементов термометр особой настройки не требует. А что касается калибровки прибора, то ее выполняют с помощью потенциометра R9 в точке, температура которой доподлинно известна. Подбор резисторов, помеченных «звездочкой», необходим лишь в случае получения максимальной термостабильности.

В. БЕЛЫЧЕВ,

г. Санкт-Петербург

Рекомендуем почитать

  • Флакон меняет формуФлакон меняет форму
    Нередко перед автомоделистом встает проблема выбора материала для изготовления кузова микромашины: долбленный из древесины или выклеенный из стеклопластика, штампованный из листового...
  • ИЗ СТАНДАРТНЫХ ЭЛЕМЕНТОВИЗ СТАНДАРТНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ
    Что проще всего приспособить для хранения книг, журналов, альбомов, чертежей! Разумеется, шкаф. Очень часто любой умелец берет две вертикальные доски, закрепляет между ними...
Тут можете оценить работу автора: