Nhiệt kế đo lường. Bách khoa toàn thư về điện tử vô tuyến và kỹ thuật điện

Bách khoa toàn thư về điện tử vô tuyến và kỹ thuật điện / Công nghệ đo lường

 Bình luận bài viết

Trong nhiệt kế này, được xây dựng trên cảm biến nhiệt độ tiêu chuẩn của dòng TSM, được sử dụng rộng rãi trong ngành và chip ADC tích hợp kép KR572PV2, được thiết kế đặc biệt cho dụng cụ đo, tất cả các biện pháp đều được thực hiện để bù cho ảnh hưởng của các nguồn lỗi và tăng độ chính xác của phép đo nhiệt độ.

Phương pháp tỷ lệ đo điện trở của cảm biến nhiệt độ điện trở (phương pháp tỷ lệ) cho phép một cách đơn giản để loại bỏ ảnh hưởng của sự không ổn định của dòng điện chạy qua cảm biến đến độ chính xác của chuyển đổi. Nguyên tắc của phương pháp này được minh họa trong hình. 1. Dòng điện I tạo ra điện áp rơi Ud=I·Rd trên điện trở cảm biến Rd. Điện trở mẫu R được mắc nối tiếp với cảm biến₀, trên đó điện áp giảm U₀. Kết quả đo N=Ud/U₀₌Rd / Ro không phụ thuộc vào dòng điện, vì Ud và Uo thay đổi tỷ lệ thuận với nó. Độ chính xác của phép đo chỉ phụ thuộc vào độ ổn định nhiệt độ của điện trở tham chiếu R₀.

Cơm. 1. Phương pháp đo tỷ số đo điện trở của cảm biến nhiệt độ điện trở

Vi mạch KR572PV2 (tương tự như ICL7107 nhập khẩu) được thiết kế dành riêng cho các phép đo như vậy. Nó có các đầu vào khác biệt cách ly lẫn nhau của điện áp Uin (đầu vào) được đo và Uobr mẫu, và kết quả đo là tỷ lệ của Uin với Uobr.

Cơm. 2. Sơ đồ mạch đo

Khi đo nhiệt độ trên thang đo độ C, cũng cần hiển thị dấu hiệu của nhiệt độ. Để làm điều này, cần phải đi vào mạch đo, như trong Hình. 2, điện trở phân cực R_cm, điện trở của nó phải bằng điện trở của cảm biến ở nhiệt độ 0 ^оC. Kết quả đo sẽ là

N \ uXNUMXd (Ud - Ucm) / Uo \ uXNUMXd (Rd - Rcm) / Ro.

Độ chính xác của phép đo trong trường hợp này phụ thuộc vào độ ổn định nhiệt độ không chỉ của Ro mà còn của Rcm. Tuy nhiên, vi mạch KR572PV2 không có đầu vào để cung cấp điện áp Ucm. Trong phiên bản đề xuất của nhiệt kế, không chỉ vấn đề này mà còn các vấn đề khác đều được giải quyết. Nó không nhạy cảm với sự ổn định của dòng điện chạy qua cảm biến, độ lệch của số XNUMX và độ lệch của mức tăng của bộ khuếch đại hoạt động có trong thiết bị, điện trở của dây nối cảm biến và nhiệt kế, điện trở thoáng qua của các tiếp điểm của đầu nối cảm biến và trong trường hợp sử dụng một số cảm biến được chuyển mạch, đến điện trở tạm thời của công tắc tiếp điểm.

Nhiệt kế đo nhiệt độ trong khoảng từ -50 đến 180 ^оC với độ phân giải 0,1 ^оC. Cảm biến là nhiệt kế điện trở đồng tiêu chuẩn (TCM) với đặc tính 23 [1] và điện trở 53 ôm ở 0 ^оC. Độ tuyến tính của thang đo của thiết bị chỉ phụ thuộc vào cảm biến và được duy trì trong toàn bộ phạm vi nhiệt độ đo được.

Mạch nhiệt kế được hiển thị trong hình. 3. Điện áp cung cấp cho các đầu vào của vi mạch DD5 được hình thành trên các tụ điện C11-C14, được kết nối lần lượt với đầu ra của op-amp DA1 bởi bộ chọn-ghép kênh DD4 (K561KP2), có khả năng chuyển đổi tín hiệu tương tự . Đồng bộ với DD4, bộ chọn-ghép kênh DD1 (K561KP1) kết nối điện áp từ các điện trở mạch đo với đầu vào của op-amp.

Cơm. 3. Sơ đồ của một nhiệt kế (bấm vào để phóng to)

Bộ chọn-bộ ghép kênh được điều khiển bởi bộ đếm DD3.1, đến đầu vào của các xung có tần số 50 kHz được áp dụng từ bộ tạo trên bộ kích hoạt Schmitt DD2.1. Tần số được đặt bằng cách chọn điện trở R8. Điện trở R1 đặt dòng điện chạy qua cảm biến RK1 và điện áp Ucm và Uobr được hình thành trên các điện trở R2-R7.

Op-amp DA1 (KR140UD1408A) đóng vai trò là tín hiệu theo điện áp với đầu vào cao, điện trở đầu ra thấp và hệ số truyền bằng một. Tuy nhiên, nó dịch chuyển các mức tín hiệu đi qua bộ lặp bằng giá trị của OA độ lệch điểm không Udn. Để làm nổi bật độ lệch của số 1, bộ chọn-ghép kênh DD11 với mã 4 trên đầu vào địa chỉ kết nối đầu vào của bộ lặp với một dây chung. Sau đó, bộ chọn-ghép kênh DD11 kết nối tụ điện C5 với đầu ra của bộ lặp, được sạc cho điện áp Udn. Điện áp này được áp dụng cho đầu vào -Uobr của vi mạch DDXNUMX. Có thể chỉ ra rằng ảnh hưởng của độ lệch XNUMX của OA đối với kết quả đo nhiệt độ được loại bỏ hoàn toàn bằng cách này.

Các phần tử DD2.2-DD2.4, điện trở R11-R13, diode VD2, bóng bán dẫn VT2-VT4 được sử dụng để dập tắt số 1.2 không đáng kể trên chỉ báo HG1 (phóng điện hàng chục độ). Điốt VD99,9 chặn giảm xóc bằng XNUMX ở nhiệt độ trên XNUMX ^оC, khi màn hình HG1.1 hiển thị một. Các bóng bán dẫn VT1, VT2 và VT4 khuếch đại đầu ra của chip DD5, cung cấp các mức chúng có thể chấp nhận được đối với chip DD2.

Cơm. 4. Mạch cấp nguồn

Nếu bạn đo nhiệt độ trên 99,9 ^оC không được giả định, điện trở R10, điốt VD1, VD2 và bóng bán dẫn VT1 có thể được loại bỏ và các đầu cuối tự do còn lại của phần tử DD2.4 và điện trở R13 có thể được kết nối với nhau.

Trong nguồn điện (Hình 4), điện áp âm -4,7 V được hình thành theo cách được mô tả trong [2], điều này cho phép sử dụng máy biến áp T1 với số lượng cuộn thứ cấp ít hơn.

Các điện trở được sử dụng trong nhiệt kế có thể là bất kỳ. Đối với các phép đo quan trọng, nên sử dụng các điện trở R2-R5 có hệ số điện trở ở nhiệt độ thấp - C2-29V, C2-36, C2-14. Điện trở tông đơ R6 và R7 tốt hơn nên sử dụng nhiều vòng không dây, ví dụ: SP3-24, SP3-36, SP3-37, SP3-39, SP3-40, RP1-48, RP1-53, RP1-62a . Mệnh giá của chúng có thể khác với mệnh giá được chỉ ra trong sơ đồ và đạt tới vài chục kilo-ohms.

Tụ C9-C14 - K72-9, K71-4, K71-5, K73-16, K73-17. Tụ điện oxit có thể là bất cứ thứ gì. Các tụ còn lại là tụ gốm cỡ nhỏ. Các tụ điện C1 và C2 được đặt càng gần các cực nguồn của op amp DA1 càng tốt và các tụ điện C23-C25 được đặt gần các vi mạch DD1-DD5.

Bộ ổn định tích hợp DA3 được gắn trên một tấm nhôm có diện tích ít nhất 16 cm². Máy biến áp T1 - TP132-19 hoặc tổng công suất khác ít nhất 3 VA với hai cuộn thứ cấp có điện áp 9 V.

Để thiết lập nhiệt kế, cần có một bộ lưu trữ điện trở, được kết nối thay vì cảm biến RK1. Trước khi bắt đầu điều chỉnh, hãy xoay tất cả các công tắc của cửa hàng nhiều lần từ khóa này sang khóa khác để loại bỏ màng oxit hình thành trên bề mặt tiếp xúc của chúng. Đặt các điện trở tông đơ R6 và R7 ở vị trí xấp xỉ ở giữa và cửa hàng điện trở chuyển sang vị trí 53 Ohm. Hoàn thành việc này, đặt điện trở tông đơ R6 thành 0,0 trên chỉ báo nhiệt kế ^оC.

Tiếp theo, chuyển các công tắc sang vị trí 77,61 Ohm, tương ứng với nhiệt độ 99,0 ^оC, hoặc đến vị trí 93,64 ôm (nhiệt độ 180,0 ^оVỚI). Điều chỉnh điện trở tông đơ R7 để đặt nhiệt độ mong muốn trên chỉ báo. Để điều khiển các công tắc, di chuyển đến vị trí 41,71 ohms. Chỉ báo sẽ hiển thị -50,0 ^оC. Mô tả về thao tác này có sẵn trong [3].

Trong trường hợp không có hộp kháng cự, việc điều chỉnh có thể được thực hiện theo cách đã biết. Vặn chặt cảm biến và nhiệt kế tham chiếu lại với nhau và đặt vào một bình chứa đá đang tan, trong đó lượng băng chưa tan sẽ chiếm ưu thế so với lượng nước tan. Nhiệt kế và cảm biến không được chạm vào đá và thành bình. Sau khi lặn, đợi một lúc để nhiệt kế ổn định. Khi chúng ổn định, đặt tông đơ R6 trên chỉ báo thành 0,0 ^оC.

Sau đó đặt cảm biến và nhiệt kế tham chiếu vào nước đun nóng được trộn kỹ. Nhiệt độ của nó càng cao thì việc điều chỉnh sẽ càng chính xác. Sau khi ổn định số đọc bằng điện trở cắt R7, đưa chúng về số đọc của nhiệt kế tham chiếu. Nên lặp lại điều chỉnh nhiều lần.

Khi tự chế tạo cảm biến, hãy đo cho nó một đoạn dây đồng có đường kính bất kỳ và chiều dài sao cho điện trở của nó ở nhiệt độ môi trường thực tế tương ứng với giá trị được chỉ ra trong Bảng. 1. Chiều dài dây ước tính ở mức 20 ^оVới tùy thuộc vào đường kính của nó được đưa ra trong bảng. 2. Điện trở suất của đồng ở nhiệt độ này được cho là 0,0175 Ohm mm²/ m.

Bảng 1

Bảng 2

Tùy chọn đơn giản nhất là đo dây bằng một lề, sau đó rút ngắn nó, đạt được điện trở mong muốn.

Nhưng điều đặc biệt chính xác là điều chỉnh điện trở của cảm biến theo giá trị được chỉ ra trong Bảng. 1 giá trị không đáng là bao. Thật vậy, trong quá trình thiết lập, bạn vẫn phải sử dụng các điện trở cắt R6 và R7.

Quấn dây cảm biến trên cuộn dây theo cách hai sợi, trước đó đã gấp đôi nó lại. Một cảm biến như vậy không có độ tự cảm và tất cả các điểm thu điện từ trên mỗi nửa dây của nó đều được trung hòa lẫn nhau. Khi thiết lập một thiết bị có cảm biến tự chế sử dụng hộp điện trở, cần tính đến độ lệch của điện trở thực của cảm biến so với tiêu chuẩn [1].

Nguồn điện áp 5 V (d) cung cấp cho mạch cảm biến phải được cách điện với các mạch khác. Để từ chối một nguồn như vậy sẽ cho phép sử dụng bộ khuếch đại nhạc cụ AD623.

Một bộ khuếch đại như vậy cũng được mong muốn vì nó có hệ số suy giảm lớn của nhiễu chế độ chung chắc chắn xảy ra trên các dây kết nối của cảm biến. Mạch kết nối bộ khuếch đại với nhiệt kế được hiển thị trong hình. 5. Có thể sử dụng các loại bộ khuếch đại thiết bị khác, chẳng hạn như AD8221, LT1168, MAX4194.

Cơm. 5. Sơ đồ bật bộ khuếch đại trong nhiệt kế

Trên hình. Hình 6 cho thấy một mạch của bộ khuếch đại nhạc cụ trong đó có thể sử dụng bất kỳ op-amp nào. Các giá trị được đề xuất cho tất cả các điện trở là 51 kOhm, nhưng chúng có thể khác nhau. Chỉ cần thực hiện với độ chính xác cao nhất có thể (với sai số phần trăm) các điều kiện R1=R2 và R3=R4=R5=R6.

Cơm. 6. Mạch khuếch đại thiết bị đo

Độ lợi của bộ khuếch đại nhạc cụ phụ thuộc vào điện trở của điện trở bên ngoài Rg:

K = 1 + (R1 + R2) / Rg.

Trong trường hợp không có nó, nó bằng một và các điện trở R1 và R2 có thể được thay thế bằng các nút nhảy.

Dòng điện đi qua cảm biến làm nóng nó, dẫn đến lỗi đo nhiệt độ. Điện trở R1 (xem Hình 3) được tính toán sao cho dòng điện khoảng 4,43 mA chạy trong mạch cảm biến, tại đó nhiệt độ thay đổi một độ sẽ gây ra sự thay đổi điện áp Ud 1 mV. Bạn có thể giảm dòng điện bằng cách tăng điện trở R1. Tuy nhiên, dòng điện đã giảm bao nhiêu lần thì cần phải tăng mức tăng giai đoạn ở op-amp DA1 bằng một lượng tương ứng, theo đó cần phải thay đổi mạch nhiệt kế, như trong Hình. 7. Trong trường hợp này, mức tăng là

K = 1 + R2` / R1`.

Nhưng bạn không nên quá quan tâm đến việc giảm dòng điện, vì khi tín hiệu hữu ích được khuếch đại, nhiễu cũng sẽ tăng lên. Độ lệch nhiệt độ của hệ số khuếch đại sẽ không ảnh hưởng đến kết quả đo, vì tất cả các tín hiệu liên quan đến phép đo lần lượt đi qua cùng một bộ khuếch đại và thay đổi theo tỷ lệ. Mối quan hệ của họ vẫn không thay đổi.

Cơm. 7. Đã thay đổi một phần của mạch nhiệt kế

Ứng dụng của bộ lọc, sơ đồ được hiển thị trong Hình. 8 sẽ giảm đáng kể nhiễu ở chế độ chung, cũng như bảo vệ đầu vào của chip DD1 khỏi quá điện áp có thể hình thành trên dây kết nối cảm biến với nhiệt kế trong mọi tình huống khẩn cấp. Cuộn cảm L1 hai cuộn dây có thể được tìm thấy trong các mạch cung cấp điện lưới của nhiều thiết bị điện tử, chẳng hạn như màn hình máy tính. Bộ lọc được bao gồm trong các điểm ngắt mạch kết nối chân 2 và 4 của đầu nối X1 với các chân của vi mạch DD1. Các vị trí ngắt được hiển thị trong hình. 3 chữ thập.

Cơm. 8. Mạch lọc

Nếu bạn có ý định sử dụng một số cảm biến, thì tất cả năm dây kết nối cảm biến với nhiệt kế, bao gồm cả dây chung, nên được chuyển đổi. Công tắc có thể là bất cứ thứ gì.

Văn chương

1. Hiệu chuẩn nhiệt kế điện trở. - URL: axwap.com/kipia/docs/datchiki-temperatury/termometry-soprotivleniya.htm.
2. Hai điện áp từ một cuộn dây máy biến áp (Ở nước ngoài). - Đài, 1981, số 5-6, tr. 72.
3. Homenkov N., Zverev A. Nhiệt kế kỹ thuật số. - Đài phát thanh, 1985, số 1, tr. 47, 48.

Tác giả: V. Prokoshin

Xem các bài viết khác razdela Công nghệ đo lường.

Đọc và viết hữu ích bình luận về bài viết này.

<< Quay lại

Tin tức khoa học công nghệ, điện tử mới nhất:

Tiếng ồn giao thông làm chậm sự phát triển của gà con 06.05.2024

Những âm thanh xung quanh chúng ta ở các thành phố hiện đại ngày càng trở nên chói tai. Tuy nhiên, ít người nghĩ đến việc tiếng ồn này ảnh hưởng như thế nào đến thế giới động vật, đặc biệt là những sinh vật mỏng manh như gà con chưa nở từ trứng. Nghiên cứu gần đây đang làm sáng tỏ vấn đề này, cho thấy những hậu quả nghiêm trọng đối với sự phát triển và sinh tồn của chúng. Các nhà khoa học đã phát hiện ra rằng việc gà con ngựa vằn lưng kim cương tiếp xúc với tiếng ồn giao thông có thể gây ra sự gián đoạn nghiêm trọng cho sự phát triển của chúng. Các thí nghiệm đã chỉ ra rằng ô nhiễm tiếng ồn có thể làm chậm đáng kể quá trình nở của chúng và những gà con nở ra phải đối mặt với một số vấn đề về sức khỏe. Các nhà nghiên cứu cũng phát hiện ra rằng những tác động tiêu cực của ô nhiễm tiếng ồn còn ảnh hưởng đến chim trưởng thành. Giảm cơ hội sinh sản và giảm khả năng sinh sản cho thấy những ảnh hưởng lâu dài mà tiếng ồn giao thông gây ra đối với động vật hoang dã. Kết quả nghiên cứu nêu bật sự cần thiết ... >>

Loa không dây Samsung Music Frame HW-LS60D 06.05.2024

Trong thế giới công nghệ âm thanh hiện đại, các nhà sản xuất không chỉ nỗ lực đạt được chất lượng âm thanh hoàn hảo mà còn kết hợp chức năng với tính thẩm mỹ. Một trong những bước cải tiến mới nhất theo hướng này là hệ thống loa không dây Samsung Music Frame HW-LS60D mới, được giới thiệu tại sự kiện Thế giới Samsung 2024. Samsung HW-LS60D không chỉ là một chiếc loa mà còn là nghệ thuật của âm thanh kiểu khung. Sự kết hợp giữa hệ thống 6 loa có hỗ trợ Dolby Atmos và thiết kế khung ảnh đầy phong cách khiến sản phẩm này trở thành sự bổ sung hoàn hảo cho mọi nội thất. Samsung Music Frame mới có các công nghệ tiên tiến bao gồm Âm thanh thích ứng mang đến cuộc hội thoại rõ ràng ở mọi mức âm lượng và tính năng tối ưu hóa phòng tự động để tái tạo âm thanh phong phú. Với sự hỗ trợ cho các kết nối Spotify, Tidal Hi-Fi và Bluetooth 5.2 cũng như tích hợp trợ lý thông minh, chiếc loa này sẵn sàng đáp ứng nhu cầu của bạn. ... >>

Một cách mới để kiểm soát và điều khiển tín hiệu quang 05.05.2024

Thế giới khoa học và công nghệ hiện đại đang phát triển nhanh chóng, hàng ngày các phương pháp và công nghệ mới xuất hiện mở ra những triển vọng mới cho chúng ta trong nhiều lĩnh vực khác nhau. Một trong những đổi mới như vậy là sự phát triển của các nhà khoa học Đức về một phương pháp mới để điều khiển tín hiệu quang học, phương pháp này có thể dẫn đến tiến bộ đáng kể trong lĩnh vực quang tử học. Nghiên cứu gần đây đã cho phép các nhà khoa học Đức tạo ra một tấm sóng có thể điều chỉnh được bên trong ống dẫn sóng silica nung chảy. Phương pháp này dựa trên việc sử dụng lớp tinh thể lỏng, cho phép người ta thay đổi hiệu quả sự phân cực của ánh sáng truyền qua ống dẫn sóng. Bước đột phá công nghệ này mở ra triển vọng mới cho việc phát triển các thiết bị quang tử nhỏ gọn và hiệu quả có khả năng xử lý khối lượng dữ liệu lớn. Việc điều khiển phân cực quang điện được cung cấp bởi phương pháp mới có thể cung cấp cơ sở cho một loại thiết bị quang tử tích hợp mới. Điều này mở ra những cơ hội lớn cho ... >>

Tin tức ngẫu nhiên từ Kho lưu trữ Máy tìm Cúm Di động 10.02.2017 Trong tương lai gần, bất kỳ ai cũng có thể tự nhận biết bệnh cúm. Để làm được điều này, anh ta chỉ cần thổi vào một thiết bị theo dõi thở di động đặc biệt. Dựa trên việc phân tích không khí thở ra, thiết bị do các chuyên gia của Đại học Texas tại Arlington (Mỹ) phát minh ra. Thiết bị này trông rất giống với máy thở được các sĩ quan cảnh sát sử dụng để phát hiện những người lái xe say rượu. Bệnh nhân chỉ cần thở ra không khí vào thiết bị sử dụng cảm biến bán dẫn và kết quả sẽ sáng lên trên màn hình. Sự khác biệt nằm ở chỗ ở đây chúng ta đang nói về việc phát hiện trong khí thở ra các dấu ấn sinh học chỉ liên quan đến vi rút cúm. Các nhà khoa học đã làm rất nhiều công việc để xác định tất cả các dấu ấn sinh học đã biết hiện diện trong hơi thở của một người mắc căn bệnh virus ngấm ngầm này, và sau đó tìm ra sự kết hợp của các cảm biến để phát hiện chúng. Các nhà nghiên cứu tin rằng những thiết bị như vậy có thể có sẵn ở các hiệu thuốc và mọi người có thể tự chẩn đoán bệnh ở giai đoạn rất sớm của bệnh mà không cần đến bác sĩ. Theo quan điểm của họ, công nghệ này sẽ tạo ra một cuộc cách mạng trong việc chẩn đoán được cá nhân hóa, khi họ có thể tạo ra các thiết bị chẩn đoán các bệnh khác, chẳng hạn như virus Ebola, theo cùng một nguyên tắc. Để làm điều này, bạn chỉ cần thay đổi các cảm biến.

Tin tức thú vị khác:

▪ Loại vật liệu carbon mỏng nguyên tử mới được phát hiện

▪ Thiên hà sáng nhất trong vũ trụ được phát hiện

▪ Tivi không dây LG OLED M

▪ Máy hiện sóng cầm tay ScopeMeter 190

▪ Siêu thực phẩm thay thế thịt

Nguồn cấp tin tức khoa học và công nghệ, điện tử mới

Tài liệu thú vị của Thư viện kỹ thuật miễn phí:

▪ phần của người xây dựng trang web, chủ nhà. Lựa chọn bài viết

▪ bài báo Xã hội học. Ghi chú bài giảng

▪ bài viết Bắt muỗi có lợi ích gì không? đáp án chi tiết

▪ bài viết Lập trình viên của doanh nghiệp thương mại. Mô tả công việc

▪ bài báo Sô cô la. Công thức nấu ăn đơn giản và lời khuyên

▪ bài viết Chặt đứt mà nối lại. bí mật tập trung

Để lại bình luận của bạn về bài viết này:

Tất cả các ngôn ngữ của trang này

Arabic	Hebrew	Polish
Bengali	Hindi	Portuguese
Chinese	Italian	Spanish
English	Japanese	Turkish
French	Korean	Ukrainian
German	Malay	Vietnamese

Trang chủ | Thư viện | bài viết | Sơ đồ trang web | Đánh giá trang web

www.diagram.com.ua
2000-2024