Прилад призначений для точного вимірювання в широких межах температури різних об'єктів і може бути рекомендований для використання як у побуті, так і в техніці. На відміну від опублікованих раніше подібних пристроїв, в цьому термометрі використана БІС серії К572, тому він має відносно невелике число елементів. Термометр готовий до роботи відразу після включення живлення. Але, на жаль, відсутність серійних датчиків з малої температурної інерцією призводить до значної тривалості процесу вимірювання (близько п'яти хвилин), що дещо обмежує область застосування термометра.
Основні технічні характеристики
Межі вимірюваної температури, °З
-50...+99.9
Основна похибка вимірювання, °С
±0,1
Додаткові похибки, °С:
від зміни температури навколишнього середовища в межах від 0 до +40 °С
±0,05
від зміни датчиків
±0,1
Найбільша довжина екранованого кабелю для з'єднання датчиків з приладом (при опорі кожного проводу в кабелі не більше 5 Ом), м
300
Споживана потужність, Вт
3
Габарити, мм
120Х 110Х40
Структурна схема цифрового термометра показана на рис.1. Зміна температури об'єкта, в якому розміщений термодатчик, що викликає зміну опору датчика, яке в блоці Е1 перетворюється у відповідну зміну напруги. Перетворювач U1 живиться від стабілізатора струму G1. Вихідний сигнал блоку Е1 посилюється підсилювачем А1 і надходить до аналого-цифрового перетворювача (АЦП) U2, на виході якого включений цифровий блок індикації H1, высвечивающий поточну температуру контрольованого об'єкта.
Структурна схема
Перемикач SB1 (див. принципову схему) вибирають один з термодатчиків RK1, RK2, встановлених на об'єкті, температуру якого треба виміряти. Датчик включений в одне з плечей вимірювального моста постійного струму, виконаного на прецизійних резисторах R1 - R5. Точність і лінійність показань індикатора в межах вимірюваної температури визначається в основному стабільністю струму, напруги вимірювальний міст.
Принципова схема (натисніть для збільшення)
Стабілізатор струму живлення моста виконаний на операційному підсилювачі DA1.2. Підлаштування резистор R11 дозволяє в невеликих межах змінювати значення вихідного струму, що дає можливість змінювати крутість перетворення опору термодатчика напруження і забезпечує встановлення верхньої межі вимірюваної температури. Нижню межу встановлюють підлаштування резистором R1.
Напруга з діагоналі вимірювального моста, пропорційне температурі, підсилюється диференціальним підсилювачем, виконаним на операційному підсилювачі DA1.1, і з його виходу подається на вхід АЦП. Конденсатори С1, С2, С4 служать для фільтрації перешкод.
АЦП реалізований на БІС К572ПВ2А і працює за принципом подвійного інтегрування з автокорректировкой "нуля" і автоматичним визначенням полярності вхідного сигналу. Сигнал, що несе інформацію про поточну температурі вибраного об'єкта, представлений на виході АЦП у вигляді, зручному для відображення семиэлементными індикаторами. Він надходить на табло, що складається з трьох світлодіодних індикаторів HG1 - HG3 і світлодіода HL1.
Світлодіод загоряється при негативній температурі вимірюваного об'єкта. Для поділу цілих і десятих часток градуса на індикаторі HG2 висвічується кома.
Живиться термометр від мережі змінного струму напругою 220 В через трансформатор Т1. Для стабілізації напруги двополярної напруги передбачені параметричні стабілізатори VD1R18 і VD2R19. Зразкове напруга для АЦП і стабілізатора струму знято з дільника напруги на резистора R16, R17. Воно додатково фильтровано конденсатором С12.
Всі елементи цифрового термометра розміщені на двох друкованих платах (див. рис.3 і рис.4 ), з'єднаних між собою куточками.
Креслення основної плати
Креслення додаткової плати
У приладі використані постійні резистори R2 - R5 - С2-29В-0,125: R18, R19 - МЛТ-0,5; підстроювальні - СПЗ-38, решта - МЛТ-0,125. Конденсатори С1 - С5, С9 - К73-17-С7, С10, С11 - КТ.1; С6, С8 - К10-7; С12-З 14 - К50-6.
Для забезпечення взаємозамінності термодатчиків при збереженні заданої точності використані серійно випускаються термоперетворювачі опору ТСМ-6114 ГОСТ 6651-72 з номінальною статичною характеристикою гр.23. При відсутності стандартних датчиків можна виготовити їх самостійно. Для цього необхідно відміряти 619 см проводи ПЭТВ діаметром 0,05 мм. намотати його біфілярно на ізоляційну оправлення, до одного кінця дроту датчика припаяти один гнучкий висновок, до другого - два таких же виводу.
Можна припаяти датчик прямо до провідникам підвідного кабелю. На кожен датчик потрібно три провідника в кабелі. Таке підключення дозволяє компенсувати температурну похибку, внесену провідниками кабелю.
Далі виготовляють корпус, здатний працювати в тому середовищі, де буде встановлений датчик, закріплюють у ньому оправку з обмоткою і заливають епоксидною смолою. Опір датчика при температурі 20 °С повинно бути 57, 52 Ом.
Трансформатор живлення для зменшення габаритів виконаний з чотирьох магнитопроводовПЛ6,5Х12,5х16 (перетин близько 3 см. кв). Обмотка I містить 3000 витків дроту ПЕВ-2 0,08, II - 2Х130 витків дроту ПЕВ-2 0,18, 111 - 70 витків дроту ПЕВ-2 0,4. В трансформаторі харчування можливе застосування іншого магнітопровода, однак висоту корпусу термометра при цьому доведеться збільшити.
Мікросхеми К157УД2 можна замінити на К140УД20 з відповідними ланцюгами корекції: К572ПВ2А - на КР572ПВ2А, але доведеться змінити малюнок провідників друкованої плати, а при збільшенні допустимої похибки до ±0,3 °С можна використовувати і К572ПВ2 з будь-яким буквеним індексом.
Безпомилково зібраний з завідомо справних елементів термометр налагодження не вимагає, необхідно лише встановити межі діапазону. Для цього замість датчика включають його еквівалент (магазин резисторів або точний резистор). Спочатку включають резистор опором 41,7 Ом, і резистором R1 встановлюють на табло показання мінус 50 °С; потім замінюють резистор на інший, з номіналом 75,59 Ом, і резистором R11 встановлюють показання плюс 99,9 °С. Операцію калібрування слід повторити двічі.
При необхідності розширити інтервал вимірюваної температури до 180°С потрібно підключити до АЦП ще один цифровий індикатор АЛС324Б. Інші технічні характеристики термометра при цьому зберігаються.
Автори: Н.Хоменков, А. Звєрєв, р. Орел; Публікація: М. Большаков, rf.atnn.ru