4 Universelle elektronische Thermometerschaltungen

Hier lernen wir vier beste elektronische Thermometerschaltungen kennen, die universell zur Messung von Körpertemperaturen oder atmosphärischen Raumtemperaturen im Bereich von null bis 50 Grad Celsius verwendet werden können.

Im vorherigen Beitrag haben wir einige der Merkmale des herausragenden Temperatursensorchips kennengelernt LM35 Dies gibt Ausgänge in unterschiedlichen Spannungen in Celsius, die direkt den Änderungen der Umgebungstemperatur entsprechen.

Dieses Merkmal macht insbesondere den Aufbau der vorgeschlagenen Raumtemperatur Thermometerschaltung sehr einfach.

1) Elektronisches Thermometer mit einem einzelnen IC LM35

Es ist lediglich erforderlich, dass ein einzelner IC mit einem geeigneten Messgerät vom Typ Moving Coil verbunden wird, und Sie erhalten die Messwerte fast sofort.

Der IC LM35 zeigt Ihnen einen Anstieg der Ausgangsspannung um 10 mV als Reaktion auf jeden Grad Anstieg der Temperatur der ihn umgebenden Atmosphäre.

Das unten gezeigte Schaltbild erklärt alles, ohne dass komplizierte Schaltkreise erforderlich sind. Schließen Sie einfach ein 0-1 V FSD-Moving-Coil-Messgerät an die entsprechenden Pins des IC an, stellen Sie den Topf entsprechend ein und schon sind Sie mit Ihrem Raumtemperatursensor-Schaltkreis fertig .

Gerät einrichten

Nachdem Sie die Schaltung zusammengebaut und die gezeigten Verbindungen hergestellt haben, können Sie mit der Einstellung des Thermometers fortfahren, wie unten erläutert:

1. Stellen Sie das Preset in den mittleren Bereich.
2. Schalten Sie den Stromkreis ein.
3. Nehmen Sie eine Schüssel mit schmelzendem Eis und tauchen Sie den IC in das Eis.
4. Stellen Sie nun die Voreinstellung vorsichtig so ein, dass das Messgerät Null Volt anzeigt.
5. Der Einrichtungsvorgang dieses elektronischen Thermometers ist abgeschlossen.

Sobald Sie den Sensor vom Eis entfernt haben, wird innerhalb von Sekunden die aktuelle Raumtemperatur über dem Messgerät direkt in Celsius angezeigt.

2) Stromkreisüberwachungskreis

Das zweite elektronische Thermometerdesign unten ist eine weitere sehr einfache, aber hochpräzise Messschaltung für Lufttemperatursensoren, die hier vorgestellt wurde.

Durch die Verwendung des äußerst vielseitigen und genauen IC LM 308 reagiert die Schaltung hervorragend auf kleinste Temperaturänderungen in der Umgebung.

Verwendung der Gartendiode 1N4148 als Temperatursensor

Hier wird die Diode 1N4148 (D1) als aktiver Umgebungstemperatursensor verwendet. Der einzigartige Nachteil einer Halbleiterdiode wie einer 1N4148, die eine Änderung der Durchlassspannungskennlinie unter dem Einfluss einer Änderung der Umgebungstemperatur zeigt, wurde hier effektiv ausgenutzt, und dieses Gerät wird als effizienter, billiger Temperatursensor verwendet.

Die hier vorgestellte elektronische Lufttemperatursensor-Messschaltung ist aufgrund ihrer minimalen Hysterese in ihrer Funktion sehr genau.

Vollständige Schaltungsbeschreibung und Konstruktionshinweise.

Schaltungsbetrieb

Die vorliegende Schaltung einer elektronischen Lufttemperatursensor-Messschaltung ist außerordentlich genau und kann sehr effektiv zur Überwachung der atmosphärischen Temperaturschwankungen verwendet werden. Lassen Sie uns kurz die Funktionsweise der Schaltung untersuchen:

Hier verwenden wir wie üblich die sehr vielseitige „Gartendiode“ 1N4148 als Sensor, da sie den typischen Nachteil (oder vielmehr den Vorteil des vorliegenden Falles) hat, ihre Leitfähigkeitscharakteristik unter dem Einfluss einer variierenden Umgebungstemperatur zu ändern.

Die Diode 1N4148 ist bequem in der Lage, als Reaktion auf einen entsprechenden Anstieg der Umgebungstemperatur einen linearen und einen exponentiellen Spannungsabfall über sich selbst zu erzeugen.

Dieser Spannungsabfall beträgt bei jedem Temperaturanstieg um etwa 2 mV.

Diese Besonderheit von 1N4148 wird in vielen Niedrigtemperatur-Sensorschaltungen umfassend genutzt.

Unter Bezugnahme auf den vorgeschlagenen Raumtemperaturmonitor mit dem unten angegebenen Schaltplan sehen wir, dass IC1 als invertierender Verstärker verdrahtet ist und das Herzstück des Schaltkreises bildet.

Sein nichtinvertierender Pin # 3 wird mit Hilfe von Z1, R4, P1 und R6 auf einer bestimmten festen Referenzspannung gehalten.

Die Transistoren T1 und T2 werden als Konstantstromquelle verwendet und tragen zur Aufrechterhaltung einer höheren Genauigkeit der Schaltung bei.

Der invertierende Eingang des IC ist mit dem Sensor verbunden und überwacht selbst die geringste Änderung der Spannungsänderung über der Sensordiode D1. Diese Spannungsschwankungen sind, wie erläutert, direkt proportional zu den Änderungen der Umgebungstemperatur.

Die erfasste Temperaturänderung wird vom IC sofort auf einen entsprechenden Spannungspegel verstärkt und an seinem Ausgangspin Nr. 6 empfangen.

Die relevanten Messwerte werden über ein 0-1V FSD-Messgerät mit beweglicher Spule direkt in Grad Celsius umgerechnet.

Liste der Einzelteile

• R1, R4 = 12K,
• R2 = 100E,
• R3 = 1 M,
• R5 = 91 K,
• R6 = 510 K,
• P1 = 10K PRESET,
• P2 = 100K PRESET,
• C1 = 33 pF,
• C2, C3 = 0,0033 uF,
• T1, T2 = BC 557,
• Z1 = 4,7 V, 400 mW,
• D1 = 1N4148,
• IC1 = LM308,
• General Purpose Board nach Größe.
• B1 und B2 = 9V PP3 Batterie.
• M1 = 0 - 1 V, FSD-Voltmeter mit beweglicher Spule

Schaltung einrichten

Das Verfahren ist etwas kritisch und erfordert besondere Aufmerksamkeit. Um den Vorgang abzuschließen, benötigen Sie zwei genau bekannte Temperaturquellen (heiß und kalt) und ein genaues Quecksilber-in-Glas-Thermometer.

Die Kalibrierung kann durch die folgenden Punkte abgeschlossen werden:

Halten Sie die Voreinstellungen zunächst auf halbem Weg. Schließen Sie ein Voltmeter (1 V FSD) am Ausgang des Stromkreises an.

Für die Kalttemperaturquelle wird hier Wasser mit etwa Raumtemperatur verwendet.

Tauchen Sie den Sensor und das Glasthermometer in das Wasser und notieren Sie die Temperatur im Glasthermometer und das entsprechende Spannungsergebnis im Voltmeter.

Nehmen Sie eine Schüssel Öl, erhitzen Sie sie auf etwa 100 Grad Celsius und warten Sie, bis sich die Temperatur auf etwa 80 Grad Celsius stabilisiert hat.

Tauchen Sie die beiden Sensoren wie oben ein und vergleichen Sie sie mit dem obigen Ergebnis. Der Spannungswert sollte gleich der Temperaturänderung im Glasthermometer mal 10 Mill Volt sein. Hast du es nicht verstanden? Lesen wir das folgende Beispiel.

Angenommen, das Quellwasser mit kalter Temperatur liegt bei 25 Grad Celsius (Raumtemperatur), die heiße Quelle, wie wir wissen, bei 80 Grad Celsius. Somit beträgt die Differenz oder die Temperaturänderung zwischen ihnen 55 Grad Celsius. Daher sollte die Differenz der Spannungswerte 55 multipliziert mit 10 = 550 Mill Volt oder 0,55 Volt betragen.

Wenn Sie das Kriterium nicht ganz erfüllen, stellen Sie P2 ein und wiederholen Sie die Schritte, bis Sie es schließlich erreichen.
Sobald die oben angegebene Änderungsrate (10 mV pro 1 Grad Celsius) eingestellt ist, stellen Sie P1 einfach so ein, dass das Messgerät 0,25 Volt bei 25 Grad anzeigt (Sensor bei Raumtemperatur in Wasser gehalten).

Damit ist die Einstellung der Schaltung abgeschlossen.
Diese Lufttemperatursensor-Messschaltung kann auch effektiv als elektronische Raumthermometereinheit verwendet werden.

3) Raumthermometerschaltung mit LM324 IC

Das dritte Design ist wahrscheinlich das beste, was Kosten, einfache Konstruktion und Genauigkeit betrifft.

Ein einzelner LM324-IC, ein normaler 78L05 5-V-IC und einige passive Komponenten sind alles, was benötigt wird, um diese einfachste Raum-Celsius-Anzeigeschaltung herzustellen.

Von den 4 Operationsverstärkern des werden nur 3 Operationsverstärker verwendet LM324 .

Der Operationsverstärker A1 ist verdrahtet, um eine virtuelle Masse für die Schaltung zu schaffen, damit diese effektiv funktioniert. A2 ist als nicht invertierender Verstärker konfiguriert, bei dem der Rückkopplungswiderstand durch eine 1N4148-Diode ersetzt wird.

Diese Diode fungiert auch als Temperatursensor und fällt bei jedem Grad Anstieg der Umgebungstemperatur um etwa 2 mV ab.

Dieser 2-mV-Abfall wird von der A2-Schaltung erfasst und an Pin 1 in ein entsprechend variierendes Potential umgewandelt.

Dieses Potential wird durch einen invertierenden A3-Verstärker weiter verstärkt und gepuffert, um die angeschlossene 0 bis 1 V-Volmetereinheit zu speisen.

Das Voltmeter übersetzt die temperaturabhängig variierende Ausgabe in eine kalibrierte Temperaturskala, um die Raumtemperaturdaten schnell durch die relevanten Auslenkungen zu erzeugen.

Der gesamte Stromkreis wird von einem einzigen 9-V-PP3 gespeist.

Also Leute, das waren 3 coole, einfach zu bauende Raumtemperatur-Anzeigeschaltungen, die jeder Bastler bauen kann, um die Schwankungen der Umgebungstemperatur eines Gebäudes schnell und kostengünstig mit elektronischen Standardkomponenten und ohne komplexe Arduino-Geräte zu überwachen.

4) Elektronisches Thermometer mit IC 723

Ebenso wie das obige Design wird auch hier eine Siliziumdiode wie ein Temperatursensor eingesetzt. Das Übergangspotential einer Siliziumdiode sinkt für jeden Grad Celsius um ungefähr 1 Millivolt, wodurch die Temperatur der Diode durch Berechnung der Spannung darüber bestimmt werden kann. Bei der Konfiguration als Temperatursensor bietet eine Diode die Vorteile einer hohen Linearität bei niedriger Zeitkonstante.

Es könnte zusätzlich über einen weiten Temperaturbereich von -50 bis 200 ° C implementiert werden. Da die Diodenspannung ziemlich genau bewertet werden muss, ist eine zuverlässige Referenzversorgung erforderlich.

Eine gute Option ist der Spannungsstabilisator IC 723. Obwohl der absolute ti-Wert der Zenerspannung innerhalb dieses IC von IC zu IC unterschiedlich sein kann, ist der Temperaturkoeffizient extrem klein (typischerweise 0,003% pro Grad C).

In Ergänzung, Es ist bekannt, dass sich der 723 stabilisiert die 12 Volt Versorgung im gesamten Stromkreis. Beachten Sie, dass die Pin-Nummern im Schaltplan nur für die Dual-In-Line-Variante (DIL) des IC 723 geeignet sind.

Der andere IC, der 3900, enthält Quad-Verstärker, bei denen nur einige verwendet werden. Diese Operationsverstärker sind konzipiert Um etwas anders zu arbeiten, werden diese als stromgesteuerte Einheiten anstatt als spannungsgesteuerte Einheiten konfiguriert. Ein Eingang kann am besten als Transistorbasis in einer Konfiguration mit gemeinsamem Emitter betrachtet werden.

Infolgedessen liegt die Eingangsspannung häufig bei etwa 0,6 Volt. R1 ist an die Referenzspannung gekoppelt und ein konstanter Strom fließt daher durch diesen Widerstand. Aufgrund seiner großen Open-Loop-Verstärkung kann der Operationsverstärker seinen eigenen Ausgang so anpassen, dass genau der gleiche Strom in seinen invertierenden Eingang fließt und der Strom durch die Temperatursensordiode (D1) somit konstant bleibt.

Dieser Aufbau ist wichtig, da die Diode im Wesentlichen eine Spannungsquelle mit einem bestimmten Innenwiderstand ist und jede Art von Abweichung des über sie fließenden Stroms infolgedessen zu einer Änderung der Spannung führen kann, die am Ende auftreten kann fälschlicherweise als Temperaturschwankung übersetzt. Die Ausgangsspannung an Pin 4 ist daher dieselbe wie die Spannung am invertierenden Eingang sowie die Spannung um die Diode (letztere ändert sich mit der Temperatur).

C3 hemmt die Schwingung. Pin 1 des IC 2B ist an das feste Referenzpotential angeschlossen und folglich fließt ein konstanter Strom in den nicht invertierenden Eingang. Der invertierende Eingang des IC 2B wird über R2 mit dem Ausgang des IC 2A (Pin 4) verbunden, damit er mit einem temperaturabhängigen Strom betrieben wird. Der IC 2B verstärkt die Differenz zwischen seinen Eingangsströmen auf einen Wert, bei dem die Spannungsabweichung an seinem Ausgang (Pin 5) schnell mit 5 bis 10 Volt f.s.d abgelesen werden kann. Voltmeter.

Wenn ein Panel-Meter verwendet wird, muss möglicherweise das Ohmsche Gesetz konfiguriert werden, um den Serienwiderstand zu bestimmen. Wenn ein 100-uA f.s.d. Wenn ein Messgerät mit einem Innenwiderstand von 1200 verwendet wird, muss der Gesamtwiderstand für eine 10-V-Vollauslenkung gemäß der Berechnung sein:

10 / 100uA = 100K

R5 muss daher 100 k - 1 k2 = 98 k8 sein. Der nächste gemeinsame Wert (100 k) funktioniert gut. Die Kalibrierung kann wie folgt durchgeführt werden: Der Nullpunkt wird anfänglich durch P1 unter Verwendung des Temperatursensors festgelegt, der in eine Schüssel mit schmelzendem Eis eingetaucht ist. Danach kann die vollständige Durchbiegung mit P2 behoben werden. Dazu kann die Diode in heißes Wasser getaucht werden, dessen Temperatur identifiziert wird (sagen wir, kochendes Wasser, das mit einem Standardthermometer auf 50 ° getestet wurde).