Схема электронного термометра с выносным датчиком: принцип работы цифрового устройства, простые схемы — Концессии и государственно-частное партнерство в ЖКХ

Содержание

принцип работы цифрового устройства, простые схемы

На чтение 9 мин. Просмотров 12.4k. Опубликовано 21.02.2019

На замену не совсем удобным аналоговым измерителям температуры, в основе работы которых лежит свойство жидкости расширяться и сжиматься, промышленность предложила дискретные устройства. Эти совсем несложные приборы обладают рядом неоспоримых преимуществ. Купить измеритель можно практически в любом магазине бытовой или климатической техники, но гораздо интереснее изготовить электронный термометр с выносным датчиком своими руками.

Суть устройства

Термометр, разговорный аналог — градусник, предназначен для измерения температуры окружающей среды. Первое устройство было изобретено в 1714 году немецким физиком Д. Г. Фаренгейтом. В основе своей конструкции он использовал прозрачную запаянную колбу, внутри которой находился спирт. После в качестве жидкости учёный применил ртуть. Но шкала аналогового измерителя, существующая и по сей день, была разработана лишь только через 30 лет шведским астрономом и метеорологом Андерс Цельсием. За начальные точки он предложил взять температуру тающего льда и кипения воды.

Интересным фактом является то, что изначально числом 100 была отмечена температура таяния льда, а за ноль взята точка кипения. Впоследствии шкалу «перевернули». По некоторым мнениям это сделал сам Цельсий, по другим — его соотечественники ботаник Линней и астроном Штремер.

Вскоре изготовление ртутных измерителей было широко налажено производством в промышленных масштабах. Со временем ртуть из-за своей ядовитости была заменена на спирт, а затем и вовсе был предложен новый тип устройства — цифровой. Сегодня, пожалуй, градусник стал неотъемлемым атрибутом любого жилища. По совету Всемирной организации здравоохранения была принята Минаматская конвенция, направленная на постепенный вывод из обихода ртутных градусников. Согласно ей в 2022 году использование ртути в измерителях будет полностью прекращено.

Поэтому из-за своих отличных характеристик термометр с цифровой схемой практически не имеет конкурентов. Предлагаемые в продаже спиртовые приборы проигрывают ему по точности и удобству восприятия данных.

Электронные модели могут располагаться в любом месте, ведь в контролируемом помещении необходимо расположить только небольшой датчик, подключённый к устройству. Этот тип используется во многих технологических процессах промышленности, например, строительных, аграрных, энергетических. С их помощью контролируется:

температура воздуха в производственных и жилых зданиях;
проверка нагрева сыпучих продуктов;
состояние вязких материалов.

Принцип работы

Перед тем как непосредственно приступить к изготовлению электронного термометра, следует разобраться в принципе его действия и определиться, из каких узлов будет состоять конструкция. Промышленно выпускаемые электронные градусники различаются по своим размерам и назначению. Но все они построены на однотипном принципе действия.

Проводимость материала изменяется в зависимости от температуры окружающей среды. Основываясь на этом и проектируется схема электронного градусника. Так, чаще всего в конструкции применяется термопара. Это электронный прибор, стоящий из двух сваренных между собой металлов. На поверхности каждого из них имеется контактная площадка, подключённая к измерительной схеме. При нагревании или охлаждении контактов возникает термоэлектродвижущая сила, появление и изменение которой регистрируется платой электроники.

В устройствах нового поколения вместо термочувствительного элемента используется кремниевый диод. Полупроводниковый радиоэлемент, у которого наблюдается зависимость вольт-амперной характеристики от температурного воздействия. Иными словами, при прямом включении (направление тока от анода к катоду) значение падения напряжения на переходе изменяется в зависимости от нагрева полупроводника.

Обработанные данные выводятся на дисплей, с которого уже визуально снимаются пользователем. Цифровые градусники позволяют измерять изменения температуры в диапазоне от -50 ° С до 100 ° С.

Всего же в конструкции простого термометра можно выделить пять блоков:

Датчик — устройство, изменяющее свои параметры в зависимости от величины воздействующей на него температуры.
Измерительные провода — используются для выноса датчика и его расположения в различных местах, требующих контроля над температурой. Чаще всего это небольшого сечения в диаметре проводники, даже необязательно экранированные.
Плата электроники — содержит блок анализатора, фиксирующий изменения приходящего от датчика сигнала, а затем передающий его на экран.
Дисплей — монохромный или цветной экран, предназначенный для отображения данных об измеренной температуре.
Блок питания — собирается на типовых для радиоэлектроники интегральных микросхемах. Используется для стабилизации и преобразования питания, подающегося на все узлы платы.

Особенности изготовления

Человеку, увлекающемуся радиолюбительством, сделать электронный термометр своими руками по схеме не доставит трудностей, но в то же время обычному потребителю понадобится иметь хотя бы навыки паяния. Сегодня существует довольно много различных схем, отличающихся как сложностью повторения, так и дефицитностью радиодеталей.

При выборе схемы учитывают характеристики, которые она сможет обеспечить будущему измерительному устройству. В первую очередь — это диапазон измеряемых температур, а во вторую – погрешность. Конструктивно можно собрать проводную и беспроводную модель. При сборке второго типа используется радиомодуль, значительно удорожающий изделие.

Из-за использования чувствительных специализированных микросхем собирать навесным монтажом схему вряд ли получится. Поэтому предварительно изготавливается печатная плата. Делать её лучше из одностороннего фольгированного стеклотекстолита методом «лазерно-утюжной технологии».

Суть метода заключается в том, что с помощью, например, Sprint Layout, рисуется печатная схема устройства и распечатывается в зеркальном отображении в масштабе 1:1 на лазерном принтере. Затем, приложив отпечатанный рисунок изображением вниз к фольгированному слою, проглаживают чертёж разогретым утюгом. Из-за особенностей тонера изображение линий перенесётся на стеклотекстолит. Далее плата погружается в ванную с реактивом, например, FeCl3.

В качестве индикатора можно использовать светодиодную матрицу, но лучше приобрести любой монохромный экран. Простой экран можно взять буквально за «копейки», например, подойдёт от старых системных блоков, выполненных в форм-факторе АТ. Если планируется конструкция с выносным датчиком, то неплохим вариантом будет использование шлейфа с диаметром проводника от 0,3 мм2, но в принципе подойдёт любой провод. При этом чем вынос датчика больше, тем большего сечения нужен и провод.

В схемотехнике некоторых термометров используются микроконтроллеры. Их применение позволяет упростить электрическую схему и повысить функциональность, но при этом требует навыков программирования и умения загружать прошивку. Для этого понадобится программатор, который можно также спаять самостоятельно, например, для LPT из пяти проводов.

Простой термометр

Конструкция простого термометра состоит всего из трёх деталей и тестера. В качестве датчика температуры в схеме используется LM35. Это интегральный прибор с калиброванным выходом по напряжению. Амплитуда на выходе датчика пропорциональна температуре. Точность измерений составляет 0,75° C. Запитывать интегральную микросхему можно как от однополярного источника, так и двухполярного. Предел измерений от -55 ° до 150° C.

В качестве мультиметра можно использовать стрелочный или цифровой прибор. К датчику согласно схеме подключают источник питания. Например, КРОНу или три соединённых последовательно пальчиковых батарейки. Измеритель же подключают к клеммам V и COM и переводят в режим измерения температуры. Потребление датчика при работе не превышает 10 мкА.

Диапазон измерения мультиметра устанавливается на два вольта. Отображённый на экране результат и будет соответствовать измеряемой температуре. Последняя цифра в числе обозначает десятые доли градуса.

При желании устройство можно сделать двухканальным. Для этого дополнительно необходимо будет изготовить механический или электронный переключатель.

Цифровая схема

Одна из самых простых схем состоит всего из нескольких элементов. В основе конструкции лежит использование датчика, выдающего значение температуры в цифровом коде. Стоимость термодатчика LM 335 не превышает 50 центов, при этом после калибровки его точность измерения составляет от 0,3 ° до 1,5° C. Датчик может измерять температуру от — 40 ° до 100° C. Выпускается он в двух корпусах — TO-92 и SOIC. В качестве аналога можно использовать отечественную микросхему К1019ЕМ1.

При монтаже длина соединительных проводов может достигать пяти метров. Калибровка схемы осуществляется изменением напряжения, подаваемым на вывод один. Необходимое значение рассчитывается по формуле:

Uвых = Vвых1 * T / To, где:

Uвых – напряжение на выходе микросхемы;
Uвых1 – напряжение на выходе при эталонной температуре;
T и To – измеряемая и эталонная температура.

Напряжение, формирующее выходной сигнал, зависит от температуры, поэтому питание, подающееся на датчик, должно осуществляться от источника тока. Собирается он на двух транзисторах КТ209 и не требует дополнительных настроек. Максимальный ток питания не превышает 5 мА. Увеличение выходного напряжения на 10 мВ соответствует приросту температуры на один градус.

Использование микроконтроллера

Применение в схеме самодельного термометра микроконтроллера подразумевает использование программы, управляющей его работой. В качестве микросхемы применяется ATmega8, а датчика температуры — DS18B20.

В схеме используется небольшое число радиодеталей. Она несложная и не нуждается после сборки в какой-либо наладке. Напряжение питания микроконтроллера составляет пять вольт. Для его стабилизации используется микросхема L7805. Транзисторы можно использовать любые с NPN структурой. В качестве индикатора подойдёт трёхразрядный сегментный дисплей с общим катодом.

Температура устройством может изменяться в интервале от -55 ° до 125º С с шагом в 0,1º С. Погрешность измерения не превышает 0,5º С. Обмен данными между датчиком и микроконтроллером происходит по шине 1-Wire. При большом расстоянии выноса измерительной микросхемы DS18B20 от ATmega8 необходимо подобрать подтягивающее сопротивление. Распаять его лучше непосредственно на вывод датчика.

При программировании все установки микроконтроллера оставляются заводскими, и фьюзы не изменяются. Затем к собранному термометру можно добавить ещё один датчик, а также часы. Но для этого необходимо будет обладать знаниями в программировании, чтобы дописать программный код.

Точный термометр

Применение в качестве датчиков полупроводниковых диодов и транзисторов характеризуется сложностью калибровки показаний, что в итоге приводит к погрешности результата измерений. Поэтому для получения точного результата в качестве измерителя применяется бифилярно намотанная катушка из тонкого проводника, размещённая в цилиндре, имеющем размеры порядка 4х20 мм.

Основой конструкции является микросхема ICL707 и светящийся индикатор. Питание можно подавать от любого источника с выходной амплитудой 12 В. На DA3 собран нормирующий преобразователь, изменяющий своё выходное напряжение в зависимости от сигнала, поступаемого с датчика.

Настройка заключается в выставлении на 36 ноге микросхемы напряжения, равного одному вольту. Делается это с помощью резисторов R3 и R4. Вместо датчика подключают резистор на 100 Ом. Изменением сопротивления R14 устанавливают нули на цифровом индикаторе. После чего устройство готово к измерениям.

Электронный термометр с выносным датчиком: особенности и преимущества

ПОДЕЛИТЕСЬ
В СОЦСЕТЯХ

У каждого в жизни неоднократно возникала необходимость узнать температуру за окном. Многие интересуются данным показателем по нескольку раз за день, при этом целью может являться как бытовое желание понять, насколько тепло одеваться сегодня, так и производственная необходимость. Для этого и нужен электронный термометр с выносным датчиком.

Электронный термометр с выносным датчиком необходим для измерения температуры за окном

Сфера использования электронных термометров для измерения температуры воздуха

Данное цифровое устройство отличает практичность и удобство в использовании. Основное его назначение – измерение температурного режима как внутри помещения, так и за его пределами.

По сравнению с ртутными электронные термометры отличаются более высокой точностью показателей

Прежде всего, электронные термометры актуальны в быту: они позволяют легко и быстро узнать температуру на улице. Кроме того, современные оконные термометры для пластиковых окон отлично вписываются в дизайн сегодняшних квартир в отличие от старых дореволюционных термометров.

Помимо домашнего применения, такие термометры используются:

в технологических помещениях;
в аквариумах;
в резервуарах, где содержатся животные;
на складах;
для бани и сауны.

Одно из важных качеств электронных термометров с выносным датчиком для дома и производственных нужд – способность беспрерывного отслеживания температурного режима как в помещении, так и за его пределами, что особенно важно для сохранности продукции, поддержания жизнедеятельности некоторых животных и создания комфортного микроклимата.

Некоторые модели электронных термометров крепятся на оконное стекло

Полезный совет! Если вам необходимо измерить температуру не за окном или в пределах помещения, а конкретного объекта, обратите внимание на инфракрасные электронные термометры: они определяют температуру простым наведением на интересующий вас предмет.

Электронный термометр с выносным датчиком: устройство и принцип работы

Для того чтобы использование данного прибора было удобным и приносило максимум пользы, стоит разобраться в принципах его функционирования.

Как пользоваться электронными термометрами с выносным датчиком

В комплектацию устройства входит две части:

Основной блок. Он оснащен дисплеем и располагается в комнате.
Выносной датчик. Для эффективной работы его следует расположить на расстоянии не более чем 65 м от основного блока.

Электронный термометр достаточно простое устройство, которое не требовательно к условиям эксплуатации

Чувствительная термопара заключена в резиновую, пластиковую или металлическую оболочку. От нее температурные импульсы поступают на основной блок. В проводных моделях длина провода составляет 1-3 м, однако в последнее время все более популярными становятся беспроводные варианты, где на улице размещается радиопередатчик с термопарой.

Миниатюрный датчик просовывают на улицу, просверлив маленькое отверстие в деревянной оконной раме, или через резиновый прихлоп в случае пластиковых створок. Часто датчик выносят через резиновое уплотнение пластиковой створки и при помощи присоски закрепляют на оконном стекле. Основной датчик при этом легко и удобно разместить в комнате на подоконнике, столе, стеллаже или даже повесить на стену.

Аналогичен принцип размещения термометра на холодильной камере. Корпус прибора крепится на холодильник при помощи присоски или рядом с холодильником, в то время как датчик размещается внутри камеры.

Электронные термометры используются также для измерения температуры внутри холодильной камеры

Особенности работы электронных термометров с выносным датчиком

Благодаря высокой чувствительности оконных уличных термометров для пластиковых окон, погрешность результатов измерений минимальна. Данные измерений вы видите на дисплее основного блока. Таким образом, дополнительное удобство уличного цифрового термометра в отсутствии необходимости вглядываться в ртутный градусник, пытаясь различить показания по едва заметному столбику. На уличном оконном термометре с выносным датчиком вся информация четко и наглядно отображается на контрастном дисплее в вашей комнате.

Полезный совет! Покупая уличный электронный термометр с выносным датчиком, обратите внимание на модели, оснащенные датчиком влажности. Таким образом вы сможете отслеживать изменения данного показателя и будете предупреждены о вероятности осадков.

Автомобильный цифровой термометр с выносным датчиком

Особенности и полезные функции уличных оконных термометров

Приобретая термометр, обратите внимание на его характеристики и дополнительные возможности, делающие цифровые оконные термометры более удобными и функциональными.

Особенности и преимущества электронных уличных термометров

Благодаря достижениям современных технологий цифровые термометры способны работать при разных условиях и максимально удобны в быту:

бытовые электронные термометры функционируют при широком диапазоне температур.

Для внутреннего основного блока рабочий диапазон составляет от -10 до +50°C, наружный датчик сохраняет свои эксплуатационные характеристики при температурном режиме от -50 до +70°C. Это позволяет использовать термометры во всех климатических зонах России;
вы можете не переживать за сохранность и точность показаний устройства при любых погодных условиях: благодаря герметичному корпусу, датчику не страшны снег, ветер, дождь и палящее солнце;

Благодаря герметичному корпусу погодные условия не могут повлиять на показания прибора

интересно, что радиопередатчик с термопарой могут быть установлены не только на улице. При необходимости измерить температуру в помещении или внутри другого объекта, вы можете разместить капсулу с датчиком в теплице, гараже, погребе, мастерской и даже холодильной камере;

беспроводные электронные уличные термометры с выносным датчиком легко разместить в любом удобном месте, им не обязательно находиться возле окна;
современные приборы не просто фиксируют температуру, но осуществляют полноценный мониторинг и анализируют полученные данные.

Дополнительные функции электронных цифровых термометров с выносным датчиком

Современные устройства обладают различными дополнительными возможностями, расширяющими функционал термометра. При выборе термометра эти характеристики могут сыграть немаловажную роль.

Функция	Описание функции
Определение вероятности гололеда	При температурном режиме в пределах от -1 до -3°C устройство предупреждает вас о повышенной вероятности гололеда на улице.
Анализ данных	Термометр фиксирует максимальную и минимальную температуру и записывает эти данные в память.
Подключение в USB	Через USB порт вы можете подключить интерфейс к своему компьютеру, скопировать, проанализировать и обработать полученные данные и составить отчеты на основе информации в памяти устройства.
Дополнительные индикаторы	Термометр может оснащаться часами, встроенным будильником и календарем, сочетая в одном устройстве все полезные показатели, необходимые нам ежедневно. Среди лучших многофункциональных моделей – оконные термометры rst, оснащенные часами и умным будильником.
Определение уровня влажности	Показатель влажности позволяет предугадать вероятность осадков на улице.

Полезный совет! При покупке цифрового термометра обращайте внимание на полный функционал устройства и не берите слишком «умные» модели, если вам не нужны все их возможности. Так вы существенно сэкономите денежные средства, ведь более простые модели и стоят куда дешевле многофункциональных.

Если у вас есть необходимость в анализе данных, убедитесь, что выбранная модель оснащена USB портом и способностью обрабатывать зафиксированные показатели. Если же ваша единственная цель покупки – узнавать температуру на улице, выбирайте самую простую лаконичную модель термометра.

Кому полезно купить электронный термометр с выносным датчиком расширенного функционала

Купить оконный термометр, оснащенный дополнительными возможностями, может быть полезно для:

синоптиков-любителей: не выходя из дома, вы сможете следить за всеми погодными показателями и получать высокоточные данные;
метеозависимых людей: заблаговременное предсказание изменений погоды поможет спрогнозировать самочувствие и скорректировать планы или вовремя принять необходимые лекарства;

Многофункциональный электронный термометр необходим для решения многих бытовых задач

огородников: понимание нюансов погодных условий позволит вовремя позаботиться о растениях, выбрать лучшее время для посадки или собрать урожай;
экстремалов: понимание грядущих погодных условий поможет выбрать лучший день для парапланеризма, серфинга и других занятий, зависимых от силы ветра;
людей, чья работа и хобби зависит от погодных условий: вы сможете вовремя определиться с планами и выбрать удачный день для осуществления своих целей.

Разновидности электронных термометров с выносным датчиком

Одним из важных преимуществ таких термометров является их мобильность. Вы можете не только разместить основной дисплей в любой точке комнаты и менять расположение по настроению и необходимости, но даже носить его с собой.

Настольный беспроводной цифровой термометр

Наиболее популярные варианты:

Настольный электронный термометр. Вы ставите стильный дисплей на стол, подоконник или полку и всегда легко и быстро получаете необходимую информацию.
Настенный электронный термометр. В таком варианте вы можете повесить дисплей на стену. Современные модели хорошо вписываются в любой интерьер, особенно удобны в этом контексте варианты термометров с часами.
Переносной электронный термометр. Такие модели, в частности, есть в линейке цифровых термометров rst: по размеру они не больше обычного смартфона, легко помещаются в карман и при необходимости их удобно носить с собой.

Полезный совет! Помните, что даже переносные термометры ограничены радиусом 60 м от датчика – именно в пределах такого расстояния функционирует устройство.

Существуют современные беспроводные термометры, которые можно размещать в любом месте помещения

Использование электронных термометров с выносным датчиком для бани

Особенность бани или сауны в условиях повышенной температуры и влажности в пределах помещения. Поэтому крайне важно точно измерять и поддерживать заданный температурный режим. Для этой цели оптимально подходят электронные термометры для измерения температуры с выносным датчиком.

Преимущества термометров с выносными датчиками для бань

Идеальными для бань электронные термометры с выносными датчиками делают следующие характеристики:

устойчивость к температурным перепадам и воздействию очень высоких температур;
приспособленность к воздействию повышенной влажности;

Статья по теме:

Метеостанции для дома: возможности «умных синоптиков»
Виды и возможности устройств. Критерии выбора метеокомплексов. Рейтинг беспроводных моделей. Где купить метеостанцию.

высокая прочность, наличие защиты от механических повреждений;
при случайном прикосновении корпус прибора не оставит ожогов на коже – он не накаляется до такой степени;
минимальный показатель погрешности.

Особенности термометров с выносными датчиками для бань

Разнообразие моделей позволяет выбрать оптимальный для ваших целей вариант, но есть несколько общих рекомендаций, помогающих подобрать оптимальную модель:

выносной датчик термометра для бани может быть проводным или беспроводным: во втором случае информация с датчика поступает на основной блок при помощи радиоволн;
в бане важным показателем является не только температура, но и влажность воздуха – чтобы измерить и ее, обратите внимание на термометр-гигрометр;
обратите внимание на дополнительные функции термометров для бань: например, устройство может оповещать вас звуковым сигналом о достижении установленной температуры;
в случае с выносным датчиком сам датчик устанавливается в парной, а термометр с показателями монтируется на входе – в комнате для отдыха или предбаннике; таким образом, температуру внутри помещения можно узнать еще на входе в баню;

Электронный термометр с выносным датчиком для сауны и бани

электронные термометры способны выдерживать температуру от -50 до +200°C, что позволяет им без помех функционировать в условиях парной;
многие модели позволяют подключить к одному основному дисплею до трех беспроводных датчиков;
расстояние, на котором датчики передают информацию на основной корпус прибора – до 40 м;
термометры для бань делают из жаропрочного пластика и стали, поэтому они не боятся экстремальных условий парной;
погрешность показаний электронных термометров не превышает 0,5°C.

Для чего нужен датчик влажности

Для проведения банных процедур большое значение имеет не только температура, но и показатель влажности воздуха. Поэтому зная обе эти характеристики, вы можете создать в бане оптимальный микроклимат.

При высоком показателе влажности температура воздуха не должна превышать 40°C. В случае же низкого уровня влажности температура может достигать 80°C.

Для измерения и контроля температуры и влажности в саунах используются многофункциональные устройства

Термометры для бань: сравнение производителей и видов

У каждой из моделей есть свои особенности. Обращайте внимание на актуальные для работы в условиях повышенной температуры и влажности и удобные для использования в бане:

электронные модели RST обладают повышенной стойкостью к воздействию высоких температур;
термометры Sawo характеризуются разнообразием моделей и форм, при этом корпуса всех изделий изготовлены из качественной древесины – кедра, дуба, сосны и других пород;
при выборе между капиллярным, стрелочным и цифровым вариантами стоит предпочесть покупку цифрового термометра с выносным датчиком – они дороже других моделей, но отличаются безопасностью, наглядностью и наибольшей точностью показаний.

Электронные термометры для саун и бань имеют встроенный датчик и обладают устойчивостью к высоким температурам

Особенности установки термометров для бань

Чтобы термометр функционировал исправно, а показания отличались точностью, следуйте данным правилам:

Закрепляйте термометр на стене, на высоте около полутора метров.
Выберите место, равноудаленное как от источников тепла, так и дверей и окон, являющихся источниками холода.

Полезный совет! Для максимальной точности показаний установите несколько термометров на разной высоте – ведь в зависимости от высоты, температура воздуха отличается.

Как сделать электронный термометр своими руками

Если чувствуете в себе тягу к изобретательству, можно освоить создание цифрового термометра своими руками. В результате вы получите рабочий прибор, подключаемый к компьютеру через порт. Таким образом, вы сможете как поддерживать необходимый температурный режим в аквариуме, инкубаторе, хранилище и других помещения, так и отслеживать и в дальнейшем анализировать изменения погоды на улице.

Сделать электронный термометр своими руками гораздо проще, чем может показаться

Более того, создание цифрового термометра с выносным датчиком своими руками позволяет подключить к одной двух- или трехпроводной линии несколько датчиков. В результате вы минимизируете затраты и при этом можете отслеживать и регулировать температурный режим в нескольких местах сразу.

Что нужно для сборки электронного термометра с выносным датчиком своими руками

Для успешного создания прибора вам потребуется:

термодатчик – например, Dallas SD1820, один или несколько;
два диода Шоттки;
стабилитроны на 3,9 V, 6,2 V и 5,6V;
один диод 1N4148;
один конденсатор 10мкФ на 16V;
один резистор 1,5 кОм 0,25 Вт;
корпус для разъема;
девятиконтактный разъем СОМ-порта типа мама.

Полезный совет! Используйте стабилитроны минимальной мощности – они характеризуются максимальной компактностью.

Электрическая схема цифрового термометра

При должном умении монтаж деталей можно произвести прямо на разъеме – этот вариант является наиболее удобным и практичным.

В результате вы получаете термометр, работающий в температурном диапазоне от -55 до +125°C при абсолютной погрешности преобразования меньше 0,5°C. Максимальное время полного преобразования составляет приблизительно 750 мс.

Устройство узла 1-Wire-интерфейса позволяет адресовать на одной однопроводной линии неограниченное количество подобных устройств. Паразитное питание однопроводной линии позволяет прибору функционировать без внешнего источника питания.

Необходимое значение напряжения для питания устройства через отдельный внешний вывод составляет от 3 до 5,5 В. Размещается термометр в транзисторном корпусе ТО-92.

При самостоятельном изготовлении устройства вы можете установить два или более датчиков

Программное обеспечение для работы электронного термометра

Готовое устройство не требует калибровки сенсоров. Остается подключить датчик к компьютерному порту, после чего необходима программа измерения температуры. Подходящим вариантом является Temp.Keeper: она позволяет отслеживать температурный режим различных объектов и сред в зависимости от размещения датчиков.

Полезный совет! Изготовление такого устройства своими руками требует некоторого опыта в конструировании подобных механизмов, а также соответствующих запчастей. Поэтому при отсутствии соответствующего опыта, лучше будет купить уличный электронный термометр, в таком случае вы будете уверены в его исправности и эффективной работе.

Электронные термометры: отзывы о работе

Прежде чем покупать электронное устройство, важно взвесить все за и против. И тут следует обратить внимание на опыт реальных людей, пользующихся устройством долгое время.

Часто электронные градусники с выносным датчиком используют для измерения температуры воды в аквариуме

По отзывам пользователей, есть два основных аспекта, которые советуют учесть при покупке:

Убедитесь, что приобретаемый вами термометр влагостойкий. К сожалению, не все модели обладают данной характеристикой, которая имеет принципиальное значение, если вы собираетесь использовать электронный термометр для измерения температуры на улице.
При покупке спросите, на какой срок хватает работы батарейки. Научитесь доставать и вставлять батарейки обратно, чтобы легко заменить их в случае необходимости. О ней свидетельствует блеклость цифр дисплея. Если батарейки две, проверьте, какая их них подсела, и замените именно ее – часто бывает, что замены требует лишь одна из батареек, что позволяет сэкономить средства.

Некоторые модели термометров довольно компактны и позволяют носить устройство с собой

Из полезных функций по собственному опыту пользователи выделяют:

встроенный гигрометр для измерения влажности воздуха за окном, ведь без этого показателя сложно поддерживать комфортный микроклимат в помещении; однако, большинство термометров измеряют влажность воздуха только в помещении, поэтому вам актуален термометр с выносным датчиком;
бытовой домашний термометр с гигрометром позволяет куда точнее ориентироваться в погодных условиях и станет настоящей домашней метеостанцией, ведь показатели в вашей местности могут заметно отличаться от той, где делают замеры метеорологи;
наличие гигрометра позволяет отслеживать изменение климата на улице в течение дня и, например, выбрать удачный момент для проветривания помещения;
сравнивая показатели влажности, вы сможете определить источник сырости в помещении.

Таким образом, современные термометры с выносным датчиком не ограничиваются простым измерением температуры на улице или в помещении и позволяют анализировать погодные показатели в любых условиях.

Термометр своими руками для двигателя

Цифровой термометр в машину

Термометр для машины должен быть легок в изготовлении. У многих сейчас среди инструмента есть мультиметр, остается только приобрести интегральный датчик температуры. Кремниевый термоэлектрический элемент иформирователь сигнала в едином пластмассовом корпусе ТО-92, который внешне не отличишь от транзистора КТ-209.

С таким термоэлектрическим элементом очень просто собрать чувствительный и точный цифровой термометр, который может быть использован в домашней лаборатории или при ремонте автомобиля.

Есть два типа термоэлектрического датчика, который делает самоделку простой —LM34 и LM35. Первый откалиброван в Фаренгейтах, второй в градусах Цельсия, когда они в работе, то выдают 10 мВ на один градус своей шкалы. Так что, сделав замер напряжения в 1 мВ, можно узнать температуру с точностью до десятой доли градуса. А это прецизионная точность для данных о температуре в помещении или салоне автомобиля.

Интегральные полупроводниковые датчики могут замерять температуру в диапазонах:

от 0 до +100°C — LM35DZ;
от -40 до +110°C —LM35CZ;
некоторые производители указывают в техническом описании от -40 до +150°C — LM35B.

Для самодельного термометра понадобится:

Мультиметр. Цифровой мультиметр наиболее точный и удобный при замерах.
Один интегральный датчик LM34 в Фаренгейтах или LM35 в градусах Цельсия.
Один резистор 180 кОм. Такой элемент с цветовой маркировкой имеет четыре полосы коричневого, серого, желтого, золотистого цветов.
9-вольтовая батарейка Крона.
СоединительдлябатарейкиКрона.
Три длинных проводка.
Изоляционная лента, а лучше всеготермоусадочная трубка.
Два маломощных диода, КД509, КД512и т.п.

На схемах датчик температуры обозначается прямоугольником с указанием типа и цоколевкой выводов.

Назначение выводов у датчика никак не совпадает с транзисторами в таком же корпусе.

Термометр – пробник плюсовой температуры

В самом простом случае, для замеров только плюсовых температур, резистор и диоды не нужны.

Даже подключенный напрямую датчик потребляет от батарейки ток не больше 10 мкА, поэтому его можно оставить включенным надолго.

Для контроля температуры мультиметр переводится на измерение от 0 до 2000 мВ (0–2 В). Круглый переключатель в положении «2000 m».

Многофункциональный пробник минусовой температуры

Для измерения минусовой температуры от -40 до +150°C надобно купить правильный датчик — LM35CZ, LM35B.

Мультиметр ставиться на диапазон измерения 2000 мВ. Последнюю цифру, показывающую десятые доли градуса, можно отделить точкой, нарисованной черным маркером.

Для работы электронного термометра понадобится источник питания свыше 5 В, поскольку минимальное напряжение для датчика 4 В, а отрицательное смещение (запирание) каждого кремниевогодиода составляет 2 вольта.

Стабильный дистанционный термометр

Для сборки дистанционного термометра, припаиваем три длинных проводка (более 1.5 м будет достаточно) до датчика LM35. Используйте три разноцветных провода и запомните, к какому выводу датчика подключен каждый из них.

Намотайте немного изоляционной ленты на средний вывод, так чтобы другие два не могли коснуться до него. А затем полностью обмотайте изолентой места соединения проводков. Для лучшего результата засуньте замотанный датчик в кусочек термоусадочной трубки.

С длинными проводами можно будет измерять температуру в салоне и за бортом. Полтора метровые провода дадут возможность узнать температуру в автомобильном холодильнике или в подкапотном пространстве.

С противоположной стороны, к концам проводов нужно подсоединить соединитель батарейки Крона и резистор. Различные по цветам проводки как раз помогут не запутаться при подключении.

В приведенном примере белый провод используется для питания от батарейки, коричневый — общий «земля», синий — выход с датчика.

На фотографии можно увидеть герметичный температурный пробник, обернутый термоусадочной трубкой. Подключение «крокодильчиков» к резистору временное, для проверки её работоспособности.

Черный щуп от мультиметра подсоединяется к общему выводу «земле», красный щуп — к выходу датчика.

Многоканальный прибор

К мультиметру можно подключить несколько датчиков, только потребуется их включать по очереди.

По двум точкам переключаться можно перекидным тумблером.Для задействования большего количества датчиков потребуется многопозиционный галетный переключатель.

Миллиамперметр—показывающий прибор

Большую точность показаний с термоэлектрического датчика даст миллиамперметр. К тому же появится возможность удобной калибровки самодельного термометра.

Собранный прибор должен быть проверен на точность.

Поверка и калибровка в домашних условиях

Для поверки электрический датчик плотно приматывается изолентой к пробнику ртутного градусника, поверх для термоизоляции наматывается материя в несколько слоев. Для высокой точности лучше использовать лабораторный градусник с ценой деления 0.1 градус, диапазоном измерения от 0 до 50 °C.

Пока не выровняются температуры лабораторного градусника и пластмассового датчика, придется подождать полчаса, как известно, все температурные процессы инерционны.

При калибровке следует сравнять переменным резистором показания милливольтметра или миллиамперметра сданными на образцовом градуснике.

Только после поверки показаниям самодельного термометра, можно будет верить.

Автор: Виталий Петрович, Украина, Лисичанск.

Источник

Схема электронного термометра с выносным датчиком своими руками

Суть устройства

Поэтому из-за своих отличных характеристик термометр с цифровой схемой практически не имеет конкурентов. Предлагаемые в продаже спиртовые приборы проигрывают ему по точности и удобству восприятия данных.

температура воздуха в производственных и жилых зданиях;
проверка нагрева сыпучих продуктов;
состояние вязких материалов.

Принцип работы

Обработанные данные выводятся на дисплей, с которого уже визуально снимаются пользователем. Цифровые градусники позволяют измерять изменения температуры в диапазоне от -50 ° С до 100 ° С.

Всего же в конструкции простого термометра можно выделить пять блоков:

Датчик — устройство, изменяющее свои параметры в зависимости от величины воздействующей на него температуры.
Измерительные провода — используются для выноса датчика и его расположения в различных местах, требующих контроля над температурой. Чаще всего это небольшого сечения в диаметре проводники, даже необязательно экранированные.
Плата электроники — содержит блок анализатора, фиксирующий изменения приходящего от датчика сигнала, а затем передающий его на экран.
Дисплей — монохромный или цветной экран, предназначенный для отображения данных об измеренной температуре.
Блок питания — собирается на типовых для радиоэлектроники интегральных микросхемах. Используется для стабилизации и преобразования питания, подающегося на все узлы платы.

Особенности изготовления

Простой термометр

При желании устройство можно сделать двухканальным. Для этого дополнительно необходимо будет изготовить механический или электронный переключатель.

Цифровая схема

Uвых = Vвых1 * T / To, где:

Uвых – напряжение на выходе микросхемы;
Uвых1 – напряжение на выходе при эталонной температуре;
T и To – измеряемая и эталонная температура.

Использование микроконтроллера

Точный термометр

Источник

цифровые автомобильные для измерения температуры воздуха и другие термометры с дистанционным датчиком

Если внимательно изучить наши бытовые потребности, то можно убедиться в необходимости довольно частого измерения температурных режимов. В этом вам может помочь специальный электронный термометр, функционирующий по принципу воздействия окружающей среды на механизмы прибора. Полученные данные обрабатываются с помощью встроенной программы и выводятся на дисплей.

Особенности

Рассмотрим, какими особенностями обладает электронный термометр с выносным датчиком. В основе измерительного механизма такого прибора лежит термопара, которая состоит из термоэлектродов, горячего и холодного спая, термоэдс. Подобные изделия чаще всего создаются из железа, алюминия, хромеля и других металлов со схожими свойствами. В одном из концов механизма поддерживается постоянная температура, а на другом она меняется в зависимости от среды, так создается электродвижущая сила. Дальше она измеряется и выводится на ЖК-дисплей, выполняющий свои функции с минимально возможным потреблением энергии. Питается такой дисплей обычно от батареек.

Благодаря повышенному уровню чувствительности, погрешности в измерении мизерные. Поэтому большинство людей предпочитает использовать такие приборы для измерения температуры воздуха, а обычные ртутные градусники отодвигают на второй план. Удобство данных изделий также находится на высоком уровне — все данные выводятся на специальный цифровой дисплей, а сами вычисления производятся внутри прибора.

Запустить термометр также не составит труда — нужно лишь нажать кнопку и по желанию отрегулировать некоторые параметры. Также многие электронные термометры оснащаются специальными щупами, которые позволяют проникнуть в труднодоступные места, что является несомненным плюсом. Еще следует обратить внимание на наличие дополнительных функций, например, на встроенный датчик влажности, который также просто позволит измерить влажность окружающей вас среды.

Принцип работы

В целом принцип работы электронного термометра можно объяснить в нескольких словах, что мы и попытаемся сейчас сделать, а также рассмотрим схему устройства подобного механизма. Основная схема работы моделируется на основе проводимости материала и температуры среды, в которой будет применяться изделие. Как мы говорили выше, в основе конструкции лежит термопара. С одной ее стороны — постоянная нормальная температура, с другой — температура окружающей среды. После измерения рассчитывается их разность и формулируется показатель, который выводится на дисплей.

Но как мы знаем, технологии активно идут вперед, поэтому сейчас в электронных термометрах с датчиком стали использовать кремниевый диод. При попадании на один конец температурных лучей диод нагревается, тем самым измеряется напряжение на нем, полученный результат обрабатывается программой и выводится на дисплей.

Кстати, как показали опыты и как заверяют производители, такие цифровые термометры с выносным датчиком позволяют измерять температуры в пределах от -50 до 100 градусов по Цельсию.

Если полностью разобрать устройство, то можно увидеть его четкое разделение на пять блоков.

Датчик, на который воздействует окружающая среда.
Измерительные провода (щупы), используемые для проникновения в труднодоступных местах, а также повышения уровня точности.
Электронная плата, в которой записана программа, анализирующая данные с датчиков приема температур.
Дисплей, выполненный в виде цветного или монохромного. Предназначен, как ни странно, для вывода результатов работы измерительного устройства.
Питательный отсек, в котором находится сама батарея, заряжаемая от сети, или же обычные батарейки, которые нужно будет менять.

Обзор видов

Выполним небольшой обзор, который разделит все имеющиеся электронные термометры на отдельные виды, предназначенные для выполнения определенных задач. Для начала скажем то, что все изделия делятся на такие виды.

Проводные. Такие изделия имеют щуп, расположенный на проводе с двумя концами, который при монтаже выводится в то место, где происходит процесс измерения температуры. Данный принцип работы довольно-таки надежен и имеет меньшую погрешность, нежели второй способ. Единственный недостаток проводных моделей заключается в необходимости прокладки канала щупа.

Беспроводные. Электронный термометр беспроводного типа, как бы ни было странно, не имеет в своем арсенале никаких проводов. Блок с датчиком ставится в нужное место, где будет происходить замер, а обмен с выводом данных происходит по радиосвязи. Питаются такие приборы чаще всего от пальчиковых батареек или самой базы, подключенной к сети. Такие термометры широко распространены в наше время в бытовых условиях.

Дальше делить приборы можно по месту их использования.

Автомобильный. Такой электротермометр часто используется для замеров температур внутри салона машины, если, например, у вас отсутствует встраиваемый температурный датчик. Для авто подходит практически любой электронный термометр, так как перепады температур там не так высоки.

Бытовой. Как следовало догадаться, такое изделие находит свое применение в быту. Обычно им пользуются домохозяйки, чтобы узнать температуру в духовке, на кухне или просто дома. Как правило, такие приборы выпускаются в «мини-версиях», так как не предполагают постоянных перепадов температур в одну или другую сторону.

Уличный. Электронные уличные термометры на данный момент малого применяются нашими соотечественниками, так как они более предпочитают старый проверенный метод — ртутный градусник. Однако, технологии стремительно идут вперед, электронный вариант набирает все большую популярность. К тому же управлять таким чудом техники можно не выходя из дома, установив специальное приложение.

Именно дистанционная работа подталкивает покупателя на приобретение подобных изделий.

Лучшие модели

Безусловно, рынок данных аппаратов невероятно огромен, однако, и на нем можно выделить несколько устройств, успевших отличиться своим высоким качеством.

Airline ATD-01

Представляет собой мини-устройство, предназначенное для замеров температуры воздуха, с внешним и внутренним датчиками. Выполнено в обычном пластиковом корпусе и оснащено ЖК-дисплеем. Питание происходит от одной батарейки мощностью 3V. Это изделие компании AIRLINE послужит нужным и очень важным дополнением к автомобилям, в которых отсутствует функция измерения температуры воздуха. Диапазон этих температур колеблется от -50 до +50°С, а длина провода равна 3 метрам.

Rexant 70-0501

Термометр Rexant 70-0501 – довольно-таки удобное решение, которое можно использовать для замеров температуры на улице, в автомобиле или бытовых условиях. Корпус выполнен в черном цвете, материал — пластик. Дизайн невероятно простой, лишних элементов не наблюдается. Чтобы разместить прибор на улице, придется выполнить пару несложных действий — высверлить специальные отверстия под щуп и вывести его наружу.

Работает прибор в автономном режиме, питаясь от одной батарейки AG13. За такую сумму является вполне хорошим решением.

TFA Moxx 30-1043-02

Термометр TFA Moxx 30-1043-02 будет полезен вам, если вы хотите контролировать температуру не только в помещении, но и на улице. Последняя возможность обеспечивается за счет наличия проводного температурного датчика, который может быть установлен на расстоянии до 1.5 м от корпуса термометра. Диапазон измеряемых температур широк: минимальная и максимальная температуры равны -40 и 70°C соответственно. Дисплей довольно-таки крупный, а надписи понятные и хорошо читаемые. Питается от широко распространенной батарейки CR2032.

Ea2 AL802

Электронный термометр Ea2 AL802 предоставляет возможность проводить измерения температуры и влажности на улице и в помещении, но ключевой его особенностью является возможность применения трех специальных датчиков, которые позволяют измерять температуру и передавать информацию на главный прибор с расстояния до 30 метров. Полученная станцией информация обрабатывается и выводится на дисплей повышенной контрастности, который к тому же оборудован удобной подсветкой.

На контрастном дисплее информация читается легко, даже прямые лучи солнца не будут помехой.

TFA 14-6001

Электронный термометр TFA 14.6001 представлен в стильном дизайне с белым корпусом. Устройство предназначено для измерения температуры в доме или на улице. Достоверные данные определяются при температуре от -50 до +50 градусов по Цельсию, благодаря чему прибор можно монтировать как в доме, так и прямо за окном. Весит аппарат всего 28 граммов, что позволит вам с легкостью перемещать его куда угодно. Вложенные средства вполне оправдывает и рекомендуется многими покупателями.

Как выбрать?

Чтобы правильно выбрать электронный термометр, необходимо учесть несколько простых, но очень важных правил, о которых мы сейчас и расскажем.

Температурный режим. Как мы говорили ранее, самые мощные термометры рассчитаны на работу с температурами от -50 до +100 градусов Цельсия. Но у более бюджетных моделей эти показатели значительно скромнее. Именно поэтому перед покупкой обязательно обратите особое внимание на этот пункт.
Погрешность. Ни для кого не секрет, что все термометры (цифровые, градусные) имеют свой уровень погрешности. Обычно у всех приборов он примерно одинаков, но для ознакомления уточните характеристики у продавца.
Дополнительный функционал. Главная задача электронного термометра с выносным датчиком — измерение температуры окружающей среды/какого-либо предмета. Но чтобы заманить новых покупателей, продавец оснащает свои устройства сверхсовременными функциями — встроенный влагомер, барометр, гигрометр и даже часы. Следовательно, цена на такие приборы значительно выше стандартных.
Проводной или беспроводной. Данным вопросом задаются многие покупатели-новички, которые впервые приобретают похожий товар. Однозначно дать ответ сложно, поэтому тут все на любителя — следует разобраться в минусах первых и вторых.

Как пользоваться?

Не так много людей покупают какое-то подобное устройство, не зная как им пользоваться. Однако, как показывает практика, такие люди имеются. Сейчас мы вам расскажем, как правильно использовать электронный термометр с выносным датчиком. Для начала стоит определиться с предметом/местом измерений. Если вы хотите оставить устройство в одном месте и смотреть на нем каждый день температуру, то остерегайтесь попадания на него солнечных лучей и воды. Можно спрятать аппарат под козырьком крыши или около окна.

Если же прибор будет использоваться для измерения чего-либо и каждый раз перемещаться, то после использования желательно его выключать и убирать обратно в коробку или другое надежное место. При измерении необходимо приложить щупы к объекту и нажать определенные кнопки на приборе (зачастую они подписаны или о них рассказывается в инструкции).

Также нужно запомнить, что температуры ниже – 50 и выше 100 градусов Цельсия датчик не примет, возможно, даже сломается.

Дополнительный функционал

Как упоминалось выше, переплата за данные устройства идет из-за наличия определенных дополнительных функций, о которых мы сейчас расскажем.

Влажность. С помощью данной функции можно быстро получить результат об уровне влажности в помещении, а также узнать, возможны ли осадки в ближайшее время.
Гололедица. Данные устройства настолько умные, что при соотношении определенного уровня влаги и температуры термометр предупредит вас о надвигающейся опасности гололеда.
Дата и время. Также термометр, имея специальный дисплей, может выполнять роль наручных часов и даже будильника. Это хоть и небольшая мелочь, но выглядит интересно и приятно.
Анализ. Электронный прибор умеет выполнять анализ полученных данных. Происходит это так: данные собираются в памяти устройства, программа прогоняет их по определенным потокам (оперирует данными) и выводит готовый результат по запросу пользователя на дисплей.

Обзор электронного термометра с выносным датчиком смотрите далее.

STH0014 Термометр

Изделие предназначено для измерения температуры и состоит из модуля индикации и выносного датчика температуры DS18B20 на длинном кабеле, припаянном к модулю. Для подключения питания на модуле установлен клеммник под отвертку.

Для питания модуля необходим источник постоянного тока. Плюс питания подключается к контакту “+”, минус питания к контакту “-”. В модуле имеется защита от переполюсовки — при переполюсовке питания модуль не включится. Индикация температуры начинается через 2 секунды после включения термометра. Показания на индикаторе изменяются 1 раз в 2 секунды. При питании модуля напряжением более 20 В, рекомендуется установить радиатор площадью ~10 кв.см., прикрепив его к крепежным отверстиям модуля или наклеив герметиком на интегральный стабилизатор 78M05, так же радиатором будет являться металлическая часть конструкции, к которой закреплен модуль с использованием крепежных отверстий.

При отсутствии или неисправности датчика, на индикаторе отображается «—«.

Эксплуатация модуля или кабеля в непосредственной близости от источника сильных помех может привести к некорректной работе термометра.

Внимание! Датчик термометра не предназначен для измерения температуры токопроводящих жидкостей, агрессивных, взрывоопасных и горючих сред.

Модуль предназначен для использования вне сферы действия государственного регулирования обеспечения единства измерений.

Технические характеристики

Диапазон измеряемых температур

Датчик

Длина кабеля с датчиком

Напряжение питания (фильтрованное)

Потребляемый ток

Дискретность измерения в диапазоне -9,9°C..+99,9°C

Дискретность измерения в диапазоне в диапазоне -55°C..-10°C и +100°C..+125°C

Погрешность измерения в диапазоне -10°C..+85°C, не более

Погрешность измерения в диапазоне -55°C..125°C, не более

Температура эксплуатации индикатора

Температура эксплуатации датчика

Температура эксплуатации кабеля датчика

Высота символов индикатора

выносной, DS18B20

+7..+20 В (с радиатором до +35 В)

Цифровой комнатный термометр

Однажды мне попался на глаза электронный комнатный термометр и возникла идея сделать аналогичный цифровой термометр с выносным датчиком. Температура в помещении играет очень важную роль в определении человеческого теплового комфорта. Рассматриваемая схема цифрового термометра предназначена для измерения комнатной температуры и отображения ее значений на ЖК-экране в градусах Цельсия и Фаренгейта. В качестве главного контроллера электронного комнатного термометра используется микрочип PIC16F688, который считывает температуру с 3-контактного цифрового датчика температуры DS1820. Датчик такого типа предназначен для измерения температуры от -55 до +125 ° С с шагом в 0,5 ° C. Понятно, что температура в жилом помещении не выйдет за пределы его измерений, хотя прошивка написана с учетом всего температурного диапазона термодатчика DS1820. Испытания схемы проводились в диапазоне температур от -4,5 ° C (температура в морозильнике) до 105,5 ° C (температура паяльника рядом с жалом).

Если вы хотите использовать схему цифрового термометра для измерения отрицательных температур, обязательно учтите, что некоторые из компонентов, например ЖК-дисплей, не работоспособны при отрицательных температурах. Хотя можно вынести в зону отрицательной температуры только один датчик и соединить его с остальной схемой тремя проводами.

О датчике DS1820

Для лучшего понимания того, как работает датчик DS1820, рекомендую ознакомиться с его описанием, которое можно скачать по ссылке в конце статьи.

Обратите внимание, что датчики температуры DS1820 и DS18B20 имеют архитектурные различия, таким образом, DS18B20 не будет работать в данной схеме цифрового термометра с выносным датчиком. Этот электронный комнатный термометр разработан под датчик DS1820, но он будет работать и с DS18S20 (более поздней версией DS1820). Но для этого необходимо внести изменения в прошивку в части времени преобразования температуры.

Температура считывается с DS1820 в виде 9-бит микроконтроллером PIC16F688 по два байта (TempH и TempL), а затем объединяются в одно 2-байтное целое число. Для того чтобы избежать плавающей точки при преобразовании значения температуры градусов С в F, измеряемое значение сначала умножается на 10. Например, 24,5 C становится 245. Теперь довольно легко преобразовать С в F.

Температура в F = 9 * Температура в C / 5 + 320 = 761 (т.е. 76,1 F)

Отрицательная температура считывается по второй форме, так, если старший бит показаний температуры с датчика DS1820 равен 1, это означает, что измеряемая температура ниже 0° C. Прошивка позволяет просчитывать все отрицательные значения температур (как в ° C, так и F). Рассчитанная температура отображается на ЖК-дисплее, как 4-значное число с запятой строк, xxx.x (например, 24,5, 101,0, -12,5 и т.д.).

Схема

Микроконтроллер PIC16F688 считывает данные с датчика DS1820 через порт RA5, и через порты RC0-RC3 передает рассчитанную температуру на ЖК-дисплей. Это означает, что передача данных с PIC на ЖК происходит в 4-битном режиме. Регистр сигналов выбирается (RS) и включается (E) для ЖК-дисплея через порты RC4 и RC5. Контакты ЖК Чтение/Запись заземлены, так как не используются в данной схеме. Контрастность ЖК регулируется подстроечным резистором 10K показанным на схеме.

На схеме цифрового термометра присутствуют две кнопки, подключенные к входам микроконтроллера. Первая «Сброс», которая осуществляет сброс отображаемых данных. Вторая, предназначена для управления подсветкой электронного комнатного термометра. При недостаточном освещении можно включить подсветку ЖК-дисплея кнопкой «Подсветка». Программа микроконтроллера предусматривает, что при первом включении электронного комнатного термометра с выносным датчиком подсветка будет включена. Для отключения воспользуйтесь кнопкой «Подсветка».

Предварительно схема была собрана на макетной плате для проверки ее работоспособности и отладки.

Для питания схемы цифрового термометра с датчиком, при ее наладке, можно использовать телефонный аккумулятор или лабораторный блок питания. А при реализации конечной схемы можно воспользоваться следующей схемой.

Или более продвинутым вариантом этой схемы, о которой можно прочесть в статье: Схема простого блока питания 5В 1А

Микропрограмма

Микропрограмма была разработана для mikroC компилятора. Встроенные в DS1820 библиотеки значительно облегчают разработку прошивки. Приведенный в конце статьи код программы имеет достаточное количество комментариев, так что для читателя не будет особых трудностей в понимании логики работы электронного комнатного термометра.

Примеры работы электронного комнатного термометра

Подсветка включена:

Подсветка выключена:

Температура в холодильнике:

Температура паяльника:

Схема электронного термометра с датчиком проверена и признана вполне работоспособной. Все, что осталось — развести монтажную плату, изготовить ее и перенести на нее компоненты. Ну и конечно подобрать для электронного термометра соответствующий корпус. Датчик можно поместить в корпус, но лучше сделать его выносным, что позволит избежать погрешностей, вызванных нагревом элементов цифрового термометра, а также разместить дисплей в более удобном для мониторинга месте.

Ну а пока пользуемся электронным термометром с выносным датчиком в том виде в котором он собран.

Список файлов

ds1820.pdf

Описание датчика температуры DS1820

Загрузок: 288
Размер: 153 Kb

k_termometr.zip

Прошивка микроконтроллера электронного комнатного термометра

Загрузок: 203
Размер: 4 Kb

Сделай сам: электронный термометр своими руками

Автор статьи “Сделай сам: электронный термометр своими руками” Георгий Меньшиков

Смотрите так же:

Электронные схемы термометра

Цифровой дистанционный термометр — Эта схема предназначена для точного измерения температуры по шкале Цельсия, с секцией преобразователя, преобразующей в частоту выходное напряжение датчика, пропорционально измеренной температуре.Всплески выходной частоты передаются по кабелям сетевого питания. Секция приемника считает пакеты, исходящие от сети, и отображает счет на трех 7-сегментных светодиодных дисплеях. Наименьшая значащая цифра отображает десятые доли градуса, после чего получается диапазон от 00,0 до 99,9 ° C. Расстояние передатчик-приемник может достигать сотен метров при условии, что оба устройства подключены к сети под управлением одного и того же люксметра. __ Обучение электронике

— Эта схема предназначена для точного измерения температуры по шкале Цельсия, с секцией преобразователя, преобразующей в частоту выходное напряжение датчика, которое пропорционально измеренной температуре.Всплески выходной частоты передаются по кабелям сетевого питания. Секция приемника считает пакеты, исходящие от сети, и отображает счет на трех 7-сегментных светодиодных дисплеях. Наименьшая значащая цифра отображает десятые доли градуса, после чего получается диапазон от 00,0 до 99,9 ° C. Расстояние передатчик-приемник может достигать сотен метров при условии, что оба устройства подключены к сети под управлением одного и того же люксметра. __ Свяжитесь с Флавио Деллепиане, fladello @ tin.it

— Этот цифровой термометр может измерять температуру до 150C с точностью + _1C.Температура считывается с помощью вольтметра с подвижной катушкой с полным отклонением шкалы (FSD) 1 В или цифрового вольтметра. Операционный усилитель IC …__ Electronics Projects for You

отправляет данные по сети переменного тока. Эта схема предназначена для точного измерения температуры по шкале Цельсия, с секцией преобразователя, преобразующей выходное напряжение датчика в частоту, пропорциональную измеренной температуре. Всплески выходной частоты передаются по кабелям сетевого питания.Секция приемника считает пакеты, исходящие от сети, и отображает счет на трех 7-сегментных светодиодных дисплеях. Наименьшая значащая цифра отображает десятые доли градуса, после чего получается диапазон от 00,0 до 99,9 ° C. Расстояние передатчик-приемник может достигать сотен метров при условии, что оба устройства подключены к сети под управлением одного и того же люксметра. __ Свяжитесь с Флавио Деллепиане, fladello @ tin.it

— он охватывает диапазон от -55 C до 1200C и имеет сигнализацию превышения или понижения температуры и переключаемые выходы для термостатического контроля.__ SiliconChip

— Этот автономный цифровой термометр контролирует температуру устройства в соответствии с его требованиями. он также отображает температуру на четырех 7-сегментных дисплеях в диапазоне от 55 ° C до + 125 ° C. В …__ Проекты Электроники для Вас

Digithermo 0-100.0 C — Создайте собственный лабораторный прибор для измерения времени и температуры. DigiThermo демонстрирует использование языка «C», двухканального преобразователя, интерфейса с ЖК-дисплеем и цифровой фильтрации.__ Дизайн Wichit Sirichote

— это приложение показывает, как использовать PIC 16F877 для управления и взаимодействия с цифровым термометром Dallas DS1820 1-Wire. Если вы пропустили схему подключения ЖК-дисплея для этих экспериментов, __ Designed by Reynolds Electronics

8-разрядный светодиодный термометр с четырьмя температурами, использующий PIC16 и LM50B — С тех пор, как я начал свою предварительную работу с водяным охлаждением, меня очень интересовало, насколько хорошо он работает,
единственный способ — измерить все температуры до и после,
Температурные датчики материнской платы — это бесполезно неточно, поэтому я использую LM50B.Используя этот датчик LM50B, я получаю реальную точность 1 C Я использую PIC 16F876 для управления четырьмя двухразрядными светодиодными дисплеями, PIC 16 имеет 4 аналоговых входа с разрешением 10 бит, теперь я могу отображать 4 температуры одновременно для мониторинга производительность 🙂 Я слежу за процессором, набором микросхем, картой GFX, жесткими дисками. __ Разработан Томасом Шеррером OZ2CPU

Высокотемпературный термометр / термостат — Вам нужно измерять или контролировать температуру в очень широком диапазоне? Теперь вы можете сделать это с помощью этого компактного устройства, которое подключается к термопаре типа K.он управляет реле, которое можно использовать для точного контроля температуры в печах, обжиговых печах, автоклавах, паяльных ваннах или в холодном конце спектра, холодильниках и морозильниках. он основан на прецизионном инструментальном усилителе Analog Devices AD8495 с компенсацией холодного спая термопары .__ SiliconChip

ЖК-термометр — на этой странице я представляю ЖК-термометр, который продается «Акизуки Дэнши Цушо». В этом термометре в качестве термодатчика используется термодатчик IC (S8100) или диод (1S1588).При использовании термодатчика IC возможна термометрия до + 100C от -40C. Также при использовании диода возможно измерение до + 150C от -20C. Оба датчика входят в комплект. __ Дизайн Сейичи Иноуэ

с использованием PIC16F871 — Создайте свой собственный измеритель температуры для удовольствия. В этом проекте используются цифровой датчик температуры Microchip TC77, микроконтроллер PIC 16F871 и 7-сегментный 3-разрядный ЖК-дисплей. Вы можете изучить исходный код того, как управлять ЖК-дисплеем.__ Дизайн Питер Якаб

— этот светодиодный термометр разработан для домашнего использования и предназначен для измерения температуры от 60 до 78 градусов по Фаренгейту. он основан на ИС прецизионного датчика температуры LM34DZ. Этот датчик не требует калибровки и может измерять температуру от -50F до + 300F. Хотя показанная здесь схема не использует весь диапазон этого датчика, ее можно модифицировать для этого, просто изменив опорное напряжение на U2 в ущерб точности.__ Дизайн Аарона Торт

LTC1392: Измерение температуры и напряжения на одном кристалле — DN106 Примечания по конструкции__ Linear Technology / Analog Devices

Термометр MicroMinimal — ПРИМЕЧАНИЕ. Необходимо зарегистрироваться на этом сайте __ Разработано Опубликовано в Elecktor июль / август 2010 г.

PIC DS1820 Thermometer — это приложение показывает, как использовать PIC 16F877 для управления и взаимодействия с цифровым термометром Dallas DS1820 1-Wire. Если вы пропустили схему подключения ЖК-дисплея для этих экспериментов, __ Designed by Reynolds Electronics

PIC16F877A Термометр с датчиком MCP9700A — Вы уже знаете мой термометр с кремниевым диодом, на этот раз я использую аналоговый датчик температуры Microchip MCP9700A: дешевый и простой в использовании, откалиброванный на заводе, это plug and play.__ Дизайн Бруно Гаванда

— он программируется с помощью ПК и имеет три реле для управления внешним оборудованием .__ SiliconChip

Дистанционный термометр на основе кварцевого кристалла обеспечивает прямое считывание показаний по Цельсию — 17.03.05 Идеи дизайна EDN: хотя кристаллы кварца служат датчиками температуры, дизайнеры не воспользовались этой технологией, потому что немногие производители предлагают датчики в качестве стандартных продуктов (ссылки 1 и 2]. В отличие от обычных резистивных или полупроводниковых датчиков, кварцевый датчик по своей сути обеспечивает формирование цифрового сигнала, хорошую стабильность и прямое цифровое преобразование. Дизайн Джима Уильямса и Марка Торена, Linear Technology Корп.

Дистанционный цифровой термометр отправляет данные по сети переменного тока. Эта схема представляет собой простой генератор.его частота находится в диапазоне от 35 кГц до 60 кГц, и она регулируется. __ Дизайн Али Alipour.r — alipoor90 @ gmail.com

отправляет данные по сети переменного тока. Эта схема предназначена для точного измерения температуры по шкале Цельсия, при этом секция преобразователя преобразует выходное напряжение датчика в частоту, пропорциональную измеренной температуре. Всплески выходной частоты передаются по кабелям сетевого питания. Секция приемника считает пакеты, исходящие от сети, и отображает счет на трех 7-сегментных светодиодных дисплеях.Наименьшая значащая цифра отображает десятые доли градуса, после чего получается диапазон от 00,0 до 99,9 ° C. Расстояние передатчик-приемник может достигать сотен метров при условии, что оба устройства подключены к сети под управлением одного и того же люксметра. __ Свяжитесь с Флавио Деллепиане, fladello @ tin.it

Простая схема термометра LM335 — Схема состоит из двух частей: LM335 и его регулировка. Выходная мощность LM335 составляет 10 милливольт на градус Цельсия, 25 градусов Цельсия соответствуют 2.982 В постоянного тока. Схема опорного напряжения обеспечивает нулевое опорное напряжение. он настроен на (2,982 вольт — (25 градусов x 10 милливольт / градус) = 2,732 вольт. Чтобы считывать температуру LM335 непосредственно в градусах C, подключите + провод от DVM с высоким импедансом к выходному контакту, а отрицательный конец DVM к выводу 2,732 В. __ Дизайн Dick Cappels

TempBug — Термометр с подключением к Интернету — 26 июня 14 — Новости дизайна: В январе прошлого года у нас были проблемы с отоплением в моем офисе — в частности, проблема, при которой отопление не включено, вы включаете его , и он все еще не включен.Это продолжалось более нескольких дней и, наконец, закончилось через день или два после того, как мы получили электронное письмо, в котором сообщалось, что нагрев прекратился и __ Gadget Freak-Case # 257

Измерение температуры и напряжения на одном кристалле LTC1392 — DN106 Замечания по проектированию__ Linear Technology / Analog Devices

Регулятор температуры (AVR + DS1621) — Вино не любит минусовых температур, а зимой мой «винный погреб» сильно похолодал. Был ТЭН, но термостат был сломан, так что либо он полностью сгорел, либо ничего.Так появился монитор / контроллер температуры. это была очевидная задача для небольшого процессора, и я всегда хотел протестировать датчики температуры Далласа. Итак, я разработал это маленькое устройство, которое могло контролировать температуру и управлять нагревателем. он основан на AT90S2313 и цифровом термометре Dallas DS1621. Температура отображается на двойном 7-сегментном __

Измерение температуры — Измеряет температуру через SMT160-30, отображает ее на ЖК-дисплее и обменивается данными с RS232 (отправляет значения температуры на терминал __

Электронный термостат Tempmaster Mk.2 — Хотите превратить старую морозильную камеру в энергоэффективный холодильник? Или превратить запасной стандартный холодильник в отличный винный холодильник? Это всего лишь две задачи, для которых был разработан этот недорогой и простой в сборке электронный термостат. его также можно использовать для управления холодильниками или морозильниками на 12 В, а также нагревателями в инкубаториях и аквариумах. он управляет холодильником / морозильником или обогревателем напрямую через их силовые кабели, поэтому нет необходимости изменять их внутреннюю проводку .__ SiliconChip

к последовательному порту — 11.09.95 Идеи конструкции EDN: Схема на рисунке 1 получает данные о температуре через последовательный порт компьютера iBM с помощью датчика на основе термопары.Датчик представляет собой термопару типа K (хромель-алюмель). При контакте разнородные металлы создают разность потенциалов, зависящую от температуры. Дополнительные спая термопары __ Дизайн схемы Даниэль Сегарра, Sipex Corp Billerica, MA

с четырехзначным светодиодным дисплеем. До недавнего времени микросхема драйвера светодиода Philips SAA1064 была своего рода неофициальным стандартом для управления семисегментными светодиодными дисплеями. его можно использовать для реализации четырехзначных дисплеев, которые могут управляться по шине i2C.необходимо зарегистрироваться на этом сайте __ Разработано Опубликовано в Elecktor июль / август 2010 г.

Термометр-термостат — это простой термостат, который я разработал для использования с моей системой центрального отопления. Когда не используется, действует как термометр. В прототипе используется AT90S2313, но сейчас он устарел, поэтому я заменил его на совместимый с контактом ATtiny2313 (на фото показан мой первый прототип). __ AVR Projects Dim

Термостат с регулируемым гистерезисом — схемы переключения: этот небольшой термостат позволяет вам выбирать размер его гистерезиса.Вы можете установить как температуру, при которой реле будет срабатывать, так и температуру, при которой реле будет обесточено. Разница между этими двумя температурами и есть гистерезис. __ Дизайн Рона Дж.

Термостат со светодиодным дисплеем температуры — мне нужно было заменить два старых ненадежных термостата для управления обогревом и охлаждением в большом садовом сарае. Коммерческие базовые термостаты доступны довольно дешево, но некоторые из них не обладают способностью контролировать большие нагрузки или имеют дополнительные функции, которые мне нужны для экономии энергии, когда дверь часто остается открытой, или для индикации выхода температуры за допустимые пределы и т.Мне нравится микроконтроллер PIC 18F1320, который использовался в моем предыдущем проекте, поэтому я решил снова использовать его в очень похожей конструкции для управления тремя мультиплексированными светодиодными дисплеями и считывания температуры с датчика Dallas / DS18x20 «1-Wire». __ Дизайн Д. Торп, 2006

Transistor Forms Цифровой термометр RS-232C — 05/09/96 EDN Идеи конструкции: Обычный транзистор может служить неоткалиброванным датчиком температуры (рис. 1) для точного, совместимого с ПК термометра. Неустановленная точность более 0.5: C в диапазоне от -50 до + 50C, и единственное ограничение на разрешение — это время, затрачиваемое на получение результатов измерений __ Дизайн схемы — WS Woodward, University of North Carolina Chapel Hill

Беспроводной цифровой термометр для нескольких датчиков. Многие термометры с дистанционным зондированием не могут измерять одновременно более одной температуры. Чтобы решить эту проблему, здесь используется другой метод, который позволяет вам …__ Проекты электроники для вас

Схема простого электронного термометра с использованием одного LM324 IC

В сообщении объясняется, как сделать простой электронный термометр, используя один LM324. IC и некоторые другие пассивные компоненты.

Электронный термометр не зависит от какого-либо механического принципа, стекла или элементов на основе ртути, а измеряет температуру окружающей среды исключительно с помощью датчиков на основе полупроводников и усилителей на основе операционных усилителей.

Окончательное показание температуры достигается с помощью дешевого вольтметра.

Использование 1N4148 в качестве датчика температуры

Популярный садовый диод, такой как 1N4148, теоретически является фантастическим датчиком для довольно точного электронного термометра, поскольку падение напряжения на диоде уменьшается на 2 мВ на каждый градус повышения температуры по Цельсию.

Как видно на рисунке 1, фиксированное опорное напряжение подается на неинвертирующий вход операционного усилителя. Ток, протекающий через резистор и, следовательно, в диоде, также поддерживается на постоянном уровне.

Изменения выходного напряжения операционного усилителя могут происходить только из-за разницы в падении напряжения на диоде, которое, в свою очередь, может быть вызвано только разницей температур.

Описание схемы

По этой причине выходное напряжение прямо пропорционально температуре диода.На общей принципиальной схеме, показанной на рисунке 2 ниже, операционный усилитель — это A2, а диод — D1.

Все операционные усилители, показанные на приведенной выше схеме, сконфигурированы на основе одной ИС с четырьмя ОУ LM324. Подробную информацию о распиновке IC можно увидеть ниже:

Опорное напряжение поступает от IC1 через делитель напряжения R3 / P1 / R4. Выходное напряжение A2 усиливается операционным усилителем A3.

Неинвертирующий вход A3 дополнительно поддерживается на фиксированном уровне (снова получен из R3 / P1 / R41, и значения R6 и R8 фактически выбраны, чтобы гарантировать, что 0 В соответствует 0 ° C окружающей среды.

Как тестировать

Чтобы позволить этому электронному термометру проверять температуру выше и ниже нуля без использования источника питания с двойной регулировкой, была реализована несколько необычная альтернатива.

Первой необходимостью был стабилизатор IC1, который подает достаточно регулируемое и фиксированное опорное напряжение для A2 и A3. Дополнительный усилитель A1 вырабатывает вместе с R1 и R2 напряжение +2,5 В по отношению к отрицательному питанию цепи.

Это +2.Затем питание 5 В используется в качестве «земли» для всей остальной цепи. В результате на выводе 11 микросхемы IC2 напряжение составляет -2,5 В, а на выводе 4 — +6,5 В относительно этой «заземляющей» линии.

Таким образом, питание операционных усилителей «симметрично». Ток, потребляемый схемой, составляет примерно 5 мА, чтобы гарантировать, что для мгновенных показаний температуры будет достаточно батареи 9 В.

Если требуются длительные периоды использования, в качестве источника питания можно использовать простой адаптер переменного тока в постоянный; который не обязательно должен быть регулируемым, поскольку регулирование уже достигнуто с помощью IC1.

Большинство вольтметров, вероятно, будет приемлемым в качестве блока отображения индикатора температуры. В этом случае термометр будет обеспечивать диапазон от -9,99 до +99,9 градусов по Цельсию.

Как установить

Вышеупомянутая схема электронного термометра калибруется путем регулировки предварительно установленного P1 для достижения 0 В при 0 ° по Цельсию, а затем P2 может быть отрегулирован для получения 0,999 В при 99,9 ° по Цельсию.

Электронные схемы термометра

Цифровой дистанционный термометр — Эта схема предназначена для точного измерения температуры по шкале Цельсия, с секцией преобразователя, преобразующей в частоту выходное напряжение датчика, пропорционально измеренной температуре. Всплески выходной частоты передаются по кабелям сетевого питания. Секция приемника считает пакеты, исходящие от сети, и отображает счет на трех 7-сегментных светодиодных дисплеях.Наименьшая значащая цифра отображает десятые доли градуса, после чего получается диапазон от 00,0 до 99,9 ° C. Расстояние передатчик-приемник может достигать сотен метров при условии, что оба устройства подключены к сети под управлением одного и того же люксметра. __ Обучение электронике

— он программируется с помощью ПК и имеет три реле для управления внешним оборудованием .__ SiliconChip

Приборы для измерения температуры в самолетах | Авиационные системы

Для правильной эксплуатации самолета необходимо знать температуру многих предметов.Моторное масло, карбюраторная смесь, воздух на впуске, свободный воздух, головки цилиндров двигателя, воздуховоды нагревателя и температура выхлопных газов газотурбинных двигателей — все это элементы, требующие контроля температуры. Также необходимо знать многие другие температуры. Для сбора и представления информации о температуре используются различные типы термометров.

Неэлектрические указатели температуры

Рисунок 1. Биметаллический датчик температуры работает из-за разных коэффициентов расширения двух металлов, связанных вместе. При сгибании в змеевик охлаждение или нагревание заставляет катушку из разнородного металла затягиваться или раскручиваться, перемещая указатель по температурной шкале на лицевой стороне шкалы прибора

Рисунок 2. Биметаллический датчик температуры наружного воздуха и его установка на легком самолете

Трубка Бурдона также используется в качестве неэлектрического датчика температуры с прямым считыванием показаний в простых и легких самолетах. Калибровав циферблат манометра с трубкой Бурдона с помощью температурной шкалы, он может указывать температуру. Основой работы является постоянное расширение пара, производимого летучей жидкостью в замкнутом пространстве. Это давление пара напрямую зависит от температуры.Заполняя измерительную колбу такой летучей жидкостью и подсоединяя ее к трубке Бурдона, трубка вызывает индикацию повышения и понижения давления пара из-за изменения температуры. Калибровка циферблата в градусах Фаренгейта или Цельсия, а не в фунтах на квадратный дюйм, обеспечивает измерение температуры. В манометрах этого типа измерительная лампа помещается в область, где необходимо измерять температуру. Длинная капиллярная трубка соединяет колбу с трубкой Бурдона в корпусе прибора. Узкий диаметр капиллярной трубки гарантирует, что летучая жидкость будет легкой и останется в основном в колбе датчика.Иногда таким способом измеряют температуру масла.

Индикация измерения электрической температуры

Использование электричества для измерения температуры очень распространено в авиации. Следующие системы измерения и индикации можно найти на многих типах самолетов. Определенные диапазоны температур более целесообразно измерять с помощью систем того или иного типа.

Термометр электрического сопротивления

Основными частями электрического термометра сопротивления являются индикатор, термочувствительный элемент (или колба), а также соединительные провода и штекерные разъемы.Электрические термометры сопротивления широко используются во многих типах самолетов для измерения температуры воздуха в карбюраторе, масла, температуры наружного воздуха и т. Д. Они используются для измерения низких и средних температур в диапазоне от –70 ° C до 150 ° C.

Для большинства металлов электрическое сопротивление изменяется при изменении температуры металла. Это принцип работы термометра сопротивления. Обычно электрическое сопротивление металла увеличивается с повышением температуры. Различные сплавы имеют высокий коэффициент термостойкости, что означает, что их сопротивление значительно зависит от температуры.Это может сделать их пригодными для использования в устройствах измерения температуры. Металлический резистор подвергается воздействию жидкости или области, в которой необходимо измерить температуру. Он подключен проводами к устройству измерения сопротивления внутри индикатора кабины. Циферблат прибора откалиброван по желанию в градусах Фаренгейта или Цельсия, а не в омах. При изменении измеряемой температуры изменяется сопротивление металла, и индикатор измерения сопротивления показывает, в какой степени.

Типичный электрический термометр сопротивления выглядит как любой другой датчик температуры.Индикаторы доступны в двойной форме для использования в многомоторных самолетах. Большинство индикаторов самокомпенсируются при изменении температуры в кабине. Термочувствительный резистор изготовлен таким образом, что он имеет определенное сопротивление для каждого значения температуры в пределах своего рабочего диапазона. Термочувствительный резисторный элемент представляет собой отрезок или обмотку из никелево-марганцевой проволоки или другого подходящего сплава с изоляционным материалом. Резистор защищен закрытой металлической трубкой, прикрепленной к резьбовой пробке с шестигранной головкой.[Рис. 3] Два конца обмотки припаяны или приварены к электрической розетке, предназначенной для приема штырей вилки соединителя.

Рисунок 3. Колба электрического термометра сопротивления

Индикатор содержит измеритель сопротивления. Иногда используется модифицированная форма схемы Уитстонбриджа. Измеритель моста Уитстона работает по принципу уравновешивания одного неизвестного резистора с другими известными сопротивлениями.Упрощенная форма схемы моста Уитстона показана на рис. 4. Три равных значения сопротивления [рис. 4A, B и C] соединены в ромбовидную мостовую схему. Резистор с неизвестным значением [Рисунок 4D] также является частью схемы. Неизвестное сопротивление представляет собой сопротивление термометра системы электрического термометра сопротивления. Гальванометр прикреплен поперек цепи в точках X и Y.

Рисунок 4. Внутренняя структура индикатора электрического термометра сопротивления включает мостовую схему, гальванометр и переменный резистор, который находится вне индикатора в виде датчика температуры

Ратиометр Термометры электрического сопротивления

Другой способ индикации температуры при использовании электрического термометра сопротивления — использование логометра.Индикатор моста Уитстона подвержен ошибкам из-за колебаний напряжения в сети. Логометр более стабилен и обеспечивает более высокую точность. Как следует из названия, электрический термометр сопротивления ратиометра измеряет соотношение протекания тока.

Часть датчика электрического термометра сопротивления ратиометра, по существу, такая же, как описано выше. Схема содержит переменное сопротивление и фиксированное сопротивление для индикации. Он содержит две ветви для прохождения тока.У каждого есть катушка, установленная по обе стороны от узла указателя, который установлен в магнитном поле большого постоянного магнита. Изменяющийся ток, протекающий через катушки, вызывает формирование различных магнитных полей, которые вступают в реакцию с большим магнитным полем постоянного магнита. Это взаимодействие поворачивает указатель к циферблату, который откалиброван в градусах Фаренгейта или Цельсия, давая индикацию температуры. [Рисунок 5]

Рисунок 5. Радиометр для измерения температуры имеет две катушки. Поскольку сопротивление груши датчика изменяется в зависимости от температуры, через катушки протекает разное количество тока. Это создает переменные магнитные поля. Эти поля взаимодействуют с магнитным полем большого постоянного магнита, в результате чего отображается температура

Концы магнитных полюсов постоянного магнита расположены ближе вверху, чем внизу. Это приводит к тому, что силовые линии магнитного поля между полюсами более концентрируются вверху.Когда две катушки создают свои магнитные поля, более сильное поле взаимодействует и поворачивается вниз в более слабую, менее концентрированную часть поля постоянного магнита, в то время как более слабое магнитное поле катушки смещается вверх в сторону более концентрированного магнитного поля большого магнита. Это обеспечивает балансирующий эффект, который изменяется, но остается сбалансированным, поскольку напряженность поля катушки изменяется в зависимости от температуры и результирующего тока, протекающего через катушки.

Например, если сопротивление термобаллона равно значению фиксированного сопротивления (R), равны значения тока, протекающего через катушки.Вращающие моменты, создаваемые магнитным полем, создаваемым каждой катушкой, одинаковы и нейтрализуют любое движение в большем магнитном поле. Указатель индикатора переместится в вертикальное положение. Если температура колбы увеличивается, ее сопротивление также увеличивается. Это приводит к увеличению тока, протекающего через ветвь цепи катушки A. Это создает более сильное магнитное поле на катушке A, чем на катушке B. Следовательно, крутящий момент на катушке A увеличивается, и она тянется вниз в более слабую часть большого магнитного поля.В то же время через резистор колбы датчика и катушку B протекает меньший ток, в результате чего катушка B формирует более слабое магнитное поле, которое притягивается вверх в область более сильного магнитного поля постоянного магнита. Указатель перестает вращаться, когда поля достигают новой точки баланса, которая напрямую связана с сопротивлением в измерительной лампочке. Противоположное этому действие произойдет, если температура термочувствительной лампы снизится.

Системы измерения температуры Ratiometer используются для измерения температуры моторного масла, наружного воздуха, воздуха карбюратора и других температур во многих типах самолетов.Они особенно востребованы для измерения температурных условий, когда важна точность или когда встречаются большие колебания напряжения питания.

Индикаторы температуры термопары

Термопара — это цепь или соединение двух разнородных металлов. Металлы соприкасаются двумя отдельными стыками. Если один из контактов нагревается до более высокой температуры, чем другой, в цепи создается электродвижущая сила. Это напряжение прямо пропорционально температуре.Итак, измеряя величину электродвижущей силы, можно определить температуру. Вольтметр помещается поперек более холодного из двух спаев термопары. При необходимости он калибруется в градусах Фаренгейта или Цельсия. Чем горячее становится высокотемпературный спай (горячий спай), тем больше создается электродвижущая сила и тем выше показание температуры на измерителе. [Рисунок 6]

Рис. 6. Термопары объединяют два разных металла, которые вызывают протекание тока при нагревании

Рис. 7. Термопара головки блока цилиндров с горячим спаем прокладочного типа предназначена для установки под свечой зажигания или прижимной гайкой цилиндра самого горячего цилиндра (A). Термопара байонетного типа устанавливается в отверстие в стенке цилиндра (B).

Холодный спай цепи термопары находится внутри корпуса прибора. Поскольку электродвижущая сила, установленная в цепи, изменяется в зависимости от разницы температур между горячим и холодным спаем, необходимо компенсировать механизм индикатора для изменений температуры кабины, которые влияют на холодный спа. Это достигается с помощью биметаллической пружины, соединенной с механизмом индикатора. Фактически он работает так же, как биметаллический термометр, описанный ранее.Когда провода отсоединены от индикатора, температуру в зоне кабины вокруг приборной панели можно прочитать на шкале индикатора. [Рис. 8] Цифровые светодиодные индикаторы для CHT также широко распространены в современных самолетах.

Рисунок 8. Типовые индикаторы температуры термопары

Системы индикации температуры турбинного газа

EGT — критический параметр работы газотурбинного двигателя.Система индикации EGT обеспечивает визуальную индикацию температуры в кабине выхлопных газов турбины, когда они покидают турбоагрегат. В некоторых газотурбинных двигателях температура выхлопных газов измеряется на входе в турбоагрегат. Это называется системой индикации температуры на входе в турбину (TIT).

Несколько термопар используются для измерения EGT или TIT. Они расположены с интервалами по периметру кожуха турбины двигателя или выхлопного тракта. Крошечные напряжения термопары обычно усиливаются и используются для питания серводвигателя, который приводит в движение указатель индикатора.Распространено отключение цифровой индикации барабана от движения указателя. [Рис. 9] Показанный индикатор EGT представляет собой герметичный блок. Шкала прибора находится в диапазоне от 0 ° C до 1200 ° C, с нониусной шкалой в верхнем правом углу и флажком с предупреждением о выключении, расположенным в нижней части шкалы.

Рис. 9. Типичная система термопар для определения температуры выхлопных газов

Система индикации TIT обеспечивает визуальную индикацию на приборной панели температуры газов, поступающих в турбину.Можно использовать множество термопар со средним напряжением, представляющим TIT. Существуют двойные термопары, содержащие два электрически независимых спая в одном зонде. Один комплект этих термопар подключен параллельно для передачи сигналов на индикатор кабины. Другой набор параллельных термопар выдает температурные сигналы в системы контроля и управления двигателем. Каждая цепь электрически независима, что обеспечивает надежность двойной системы.

Схема системы температуры на входе в турбину для одного двигателя четырехмоторного газотурбинного самолета показана на рисунке 10.Схемы для трех других двигателей идентичны этой системе. Индикатор содержит мостовую схему, схему прерывателя, двухфазный двигатель для привода указателя и потенциометр обратной связи. Также включены схема опорного напряжения, усилитель, индикатор выключения питания, источник питания и сигнальная лампа перегрева. Выход усилителя возбуждает переменное поле двухфазного двигателя, которое позиционирует главный указатель индикатора и цифровой индикатор. Двигатель также управляет потенциометром обратной связи для подачи гудящего сигнала для остановки приводного двигателя при достижении правильного положения указателя относительно сигнала температуры.Схема опорного напряжения обеспечивает строго регулируемое опорное напряжение в мостовой схеме, чтобы предотвратить ошибку из-за изменения входного напряжения источника питания индикатора.

Рисунок 10. Типичная аналоговая система индикации температуры на входе в турбину

Контрольная лампа перегрева в индикаторе загорается, когда TIT достигает заданного предела.Внешний контрольный выключатель обычно устанавливается так, чтобы можно было одновременно проверять сигнальные лампы перегрева для всех двигателей. При срабатывании тестового переключателя сигнал перегрева моделируется в каждой цепи моста контроля температуры индикатора.

Цифровые приборные системы кабины не должны использовать индикаторы сопротивления и регулируемые датчики термопар с сервоприводом, чтобы предоставить пилоту информацию о температуре. Значения сопротивления и напряжения датчика вводятся в соответствующий компьютер, где они регулируются, обрабатываются, контролируются и выводятся для отображения на дисплейных панелях кабины.Они также отправляются для использования другими компьютерами, которым требуется информация о температуре для управления и мониторинга различных интегрированных систем.

Измерение общей температуры воздуха

Температура воздуха — ценный параметр, от которого зависят многие параметры мониторинга и управления. Во время полета статическая температура воздуха постоянно меняется, и точное измерение создает проблемы. Ниже 0,2 Маха простой резистивный или биметаллический датчик температуры может предоставить относительно точную информацию о температуре воздуха.На более высоких скоростях трение, сжимаемость воздуха и поведение пограничного слоя затрудняют точное определение температуры. Общая температура воздуха (TAT) — это статическая температура воздуха плюс любое повышение температуры, вызванное высокоскоростным движением летательного аппарата по воздуху. Повышение температуры известно как подъем плунжера. Зонды TAT-зондирования сконструированы специально для точного определения этого значения и передачи сигналов для индикации в кабине, а также для использования в различных системах двигателей и самолетов.

Простые системы ТАТ включают датчик и индикатор со встроенной схемой баланса сопротивлений. Воздушный поток через датчик рассчитан таким образом, что воздух с точной температурой воздействует на резистивный элемент из платинового сплава. Датчик спроектирован так, чтобы регистрировать изменения температуры с точки зрения изменения сопротивления элемента. При включении в мостовую схему указатель индикатора перемещается в ответ на дисбаланс, вызванный переменным резистором.

Более сложные системы используют технологию коррекции сигналов и усиленные сигналы, отправляемые на серводвигатель для регулировки индикатора в кабине.Эти системы включают строго регулируемое электропитание и мониторинг отказов. Они часто используют числовые показания барабанного типа, но также могут быть отправлены драйверу ЖК-дисплея для подсветки ЖК-дисплеев. Многие ЖК-дисплеи являются многофункциональными и могут отображать статическую температуру воздуха и истинную воздушную скорость. В полностью цифровых системах сигналы коррекции вводятся в АЦП. Там ими можно управлять соответствующим образом для отображения в кабине или для любой системы, требующей информации о температуре. [Рисунок 11]

Рисунок 11. Различные дисплеи ТАТ в кабине

Конструкция датчика / зонда ТАТ осложняется возможностью образования льда в условиях обледенения. Если датчик не нагревается, он может перестать нормально работать. Включение нагревательного элемента угрожает точному сбору данных. Нагрев зонда не должен влиять на сопротивление чувствительного элемента. [Рисунок 12]

Рис. 12. Датчики общей температуры воздуха (TAT)

— обзор

A.Температура

Наиболее распространенными устройствами измерения температуры являются: заполненные термометры, биметаллы, термопары, термометры сопротивления, термисторы и инфракрасные термометры.

Заполненные термометры измеряют температуру либо за счет теплового расширения жидкости, либо за счет изменения давления пара относительно летучего вещества. Термометры теплового расширения являются наиболее распространенным типом. Жидкость в термометре обычно представляет собой ртуть или цветной спирт.Хотя прочная конструкция промышленных заполненных термометров защищает продукт от загрязнения стеклом, ртутью или спиртом в случае поломки, заполненные термометры заменяются другими типами, которые не представляют такого рода риска. Однако по традиционным причинам использование стеклянных ртутных термометров в качестве эталона температуры при консервировании пищевых продуктов по-прежнему является обязательным.

Биметаллические термометры состоят из полос двух разных металлов, соединенных вместе.Из-за разницы в коэффициентах теплового расширения металлов изменение температуры приводит к изгибу или скручиванию полосы. Смещение обычно читается на циферблате. Они могут служить двухпозиционными исполнительными механизмами в простых термостатах в духовках, сковородках и т. Д. Биметаллические термометры неточны и им недостает стабильности.

Термопары (Reed, 1999) являются одними из наиболее распространенных промышленных устройств для измерения температуры. Они основаны на явлении, открытом немецким физиком Томасом Иоганном Зеебеком в 1821 году.Зеебек обнаружил, что в проводнике, подверженном разнице температур между его концами, возникает напряжение. Величина генерируемого напряжения варьируется от одного металла к другому. Следовательно, электрический ток течет в замкнутой цепи из двух разных металлов, когда их два соединения поддерживаются при разных температурах. Создаваемая ЭДС является мерой разницы температур между стыками. Таким образом, термопара измеряет разность температур, следовательно, температуру одного спая, если температура другого (эталонного) спая известна.

Напряжение V, возникающее в результате термоэлектрического эффекта, приблизительно определяется выражением:

(5,14) V = SΔT

, где S — коэффициент Зеебека материала. Коэффициент S зависит от температуры. Если два электротермически разнородных проводника A и B соединены в точках 1 и 2, то напряжение, генерируемое между 1 и 2, приблизительно равно:

(5,15) V1-2 = (SA-SB) (T1-T2)

Если Коэффициенты Зеебека не сильно меняются в рассматриваемом диапазоне температур, тогда:

(5.16) V1-2 = k.ΔT

Действительно, в пределах известного диапазона температур реакция термопары довольно линейна, т.е. генерируемая ЭДС пропорциональна разности температур. Эта ЭДС обычно составляет несколько мВ на 100 ° C. Чаще всего используются пары медь / константан и железо / константан (константан — медно-никелевый сплав). Коэффициенты Зеебека для меди, железа и константана равны +6,5, +19 и -35 мкВ / К соответственно. Измерительный спай термопары может быть очень маленьким, что позволяет измерять температуру в точном месте.Термопары с разными типами наконечников (измерительных переходов) доступны для различных применений (например, термопары для измерения температуры внутри банки).

Термометры сопротивления (Burns, 1999) или датчики температуры сопротивления (RTD) основаны на влиянии температуры на электрическое сопротивление металлов. Благодаря своей точности и надежности они широко используются в качестве проточных термометров в пищевой промышленности. В широком диапазоне температур сопротивление металлов линейно увеличивается с температурой.Измерительный элемент обычно изготавливается из платины. Сопротивление платины изменяется примерно на 0,4% на К. Поскольку электрический ток течет через измерительный элемент во время измерения, существует некоторая степень самонагрева термометра, вызывающая небольшую погрешность в показаниях.

Термисторы (Sapoff, 1999) также являются термометрами сопротивления, но сопротивление измерительного элемента, керамического полупроводника, уменьшается с температурой. Термисторы очень точны, но очень нелинейны.Они используются там, где требуется очень высокая точность.

Инфракрасная термометрия (Fraden, 1999) измеряет температуру путем измерения инфракрасного излучения объекта. Инфракрасные термометры могут быть выносными (бесконтактными) или оперативными (контактными). В контактном типе с объектом контактирует небольшая камера черного тела. Небольшой инфракрасный датчик, установленный внутри камеры, измеряет излучение стен черного тела. В бесконтактном типе линза направлена на объект.В инфракрасной термометрии важно учитывать коэффициент излучения объекта. Кроме того, в бесконтактных приложениях прибор считывает среднюю температуру того, что он видит, то есть объекта и его окружения. Чтобы решить эту проблему, инструменты могут «обрезать» изображение, чтобы рассмотреть только ту часть, где присутствует объект. Дистанционная инфракрасная термометрия чрезвычайно полезна при измерении объектов, недоступных для контакта (например, при микроволновом нагреве) и движущихся объектов.

Что такое инфракрасный термометр?

Эта конфигурация упрощает измерение температуры на расстоянии без контакта с измеряемым объектом (бесконтактное измерение температуры). Таким образом, инфракрасный термометр полезен для измерения температуры в условиях, когда термопары или другие датчики зондового типа не могут использоваться или не предоставлять точные данные по разным причинам.

Некоторые типичные обстоятельства — это когда объект измерения движется; где объект окружен электромагнитным полем, как при индукционном нагреве; где объект находится в вакууме или другой контролируемой атмосфере; или в приложения, где требуется быстрый ответ.

Если вам нужен сертификат калибровки для ваших инфракрасных устройств, Omega Calibration Services может предоставить вам его. Свяжитесь с нами.

Бесконтактное измерение температуры

В некоторых случаях это связано с тем, что само приложение буквально разрушает датчик контактного типа, например, при использовании термопары или резистивного датчика температуры для измерения расплавленного металла. Если электрические помехи сильны, например, при индукционном нагреве, электромагнитное поле, окружающее объект, приведет к неточным результатам в обычных датчиках. Удаленный инфракрасный термометр неуязвим для обеих проблем.

Для технического обслуживания ни один другой датчик не может обеспечивать бесконтактные измерения температуры на большом расстоянии, необходимые для обнаружения горячих точек или проблемных участков в дистилляционных колоннах, сосудах, изоляции, трубах, двигателях или трансформаторах.В качестве инструмента для обслуживания и поиска неисправностей трудно превзойти портативный лазерный термометр.

Инфракрасные датчики температуры варьируются от относительно недорогих инфракрасных термопар до сложных компьютерных сканеров линий. Между ними находится широкий спектр портативных и стационарных инфракрасных измерительных систем, которые удовлетворяют практически любые потребности в мониторинге температуры, которые только можно вообразить.

Инфракрасные термопары

Поскольку он имеет автономное питание, он полагается на входящее инфракрасное излучение для создания сигнала посредством термоэлектрических эффектов. Следовательно, его выходной сигнал соответствует правилам радиационной теплофизики и подвержен нелинейностям. Но в заданном диапазоне температур выходной сигнал достаточно линейен, чтобы сигнал можно было поменять местами с обычной термопарой.

Хотя каждая инфракрасная термопара предназначена для работы в определенной области, ее можно использовать за пределами этой области путем соответствующей калибровки считывающего устройства.

Пирометры или радиационные термометры

Эти устройства идеально подходят для точечных измерений температуры на печатных платах, подшипниках, двигателях, конденсатоотводчиках или любых других устройствах, к которым можно дотянуться с помощью зонда. Недорогие инфракрасные термометры автономны и работают от батареи.

Другие пирометры — это портативные или навесные устройства, которые имеют объектив, аналогичный 35-мм камере. Они могут быть сфокусированы на любом близком или удаленном объекте и будут измерять среднюю температуру лазерного «пятна» на цели, которая попадает в ее поле зрения.

Портативные пирометры широко используются для технического обслуживания и поиска неисправностей, поскольку технический специалист может легко носить их с собой, сфокусировать их на любом объекте на предприятии и мгновенно снимать показания температуры чего угодно, от расплавленных металлов до замороженных продуктов.

При установке в фиксированном положении эти инфракрасные термометры часто используются для контроля производства стекла, текстиля, тонкопленочного пластика и аналогичных продуктов, а также таких процессов, как закалка, отжиг, герметизация, гибка и ламинирование.

Расширения волоконной оптики

Двухцветные системы

Линейные сканеры

По мере вращения зеркала линейный сканер выполняет несколько измерений по всей поверхности, получая температурный профиль продукта по всей ширине. По мере того как продукт продвигается вперед под датчиком, последовательные сканирования обеспечивают профиль всего продукта от края до края и от начала до конца.

Компьютер преобразует профиль в термографическое изображение продукта, используя различные цвета для обозначения температуры, или может создать «карту» продукта.Примерно 50 точек измерения по ширине могут быть расположены в зонах, усреднены и использованы для управления устройствами, расположенными выше по потоку, такими как полотна, системы охлаждения, инжекторы или системы нанесения покрытий.

Линейные сканеры могут быть чрезвычайно дорогими, но они предлагают одно из немногих решений для получения полного температурного профиля или изображения движущегося продукта.

Навесной Vs. Портативная инфракрасная термопара

Системы с фиксированным креплением обычно состоят из корпуса, содержащего оптическую систему и ИК-детектор, подключенных кабелем к удаленному электронному блоку / дисплею.В некоторых конструкциях с питанием от контура все компоненты и электроника термометра содержатся в одном корпусе; те же два провода, которые используются для питания термометра, также передают выходной сигнал от 4 до 20 мА.

Ручной инфракрасный пистолет с батарейным питанием обычно имеет те же функции, что и стационарные устройства, но без возможности вывода сигнала. Переносные устройства обычно используются для технического обслуживания, диагностики, контроля качества и точечных измерений критических процессов.

Портативные устройства включают пирометры, инфракрасные термометры и двухцветные системы.Единственный предел их практического применения такой же, как у человека-оператора; то есть датчики будут работать при любой температуре окружающей среды или условиях окружающей среды, в которых может работать человек, обычно 32-120 ° F (0-50 ° C).

При экстремальных температурах, когда оператор носит защитную одежду, может быть целесообразно аналогичным образом защитить прибор. При производстве рубашек или в системах управления технологическим процессом можно использовать портативные лазерные термометры, не беспокоясь о температуре и влажности, но следует проявлять осторожность, чтобы избежать источников высоких электрических шумов.Индукционные печи, пускатели двигателей, большие реле и аналогичные устройства, генерирующие электромагнитные помехи, могут влиять на показания портативного датчика.

Портативные бесконтактные датчики широко используются для технического обслуживания и поиска неисправностей. Области применения варьируются от непосредственного тестирования печатных плат, двигателей, подшипников, конденсатоотводчиков и термопластавтоматов до удаленного контроля температуры в изоляции зданий, трубопроводах, электрических панелях, трансформаторах, печных трубах, а также на заводах по производству и управлению технологическими процессами.

Поскольку инфракрасный датчик измеряет температуру в «точке», определяемой его полем обзора, правильное наведение может стать критическим. Пирометры низкого уровня имеют дополнительные светодиодные прицельные лучи, а инфракрасные термометры более высокого уровня имеют дополнительные лазерные указательные устройства, которые помогают правильно позиционировать датчик.

Стационарные устройства, как правило, устанавливаются на производственной линии или линии управления технологическим процессом и выдают свои температурные сигналы в систему управления или сбора данных.Радиационные термометры, двухцветные датчики, волоконная оптика, инфракрасные термопары и линейные сканеры могут быть постоянно установлены.

При стационарной установке инструмент может быть очень тщательно наведен на цель, настроен на точную излучательную способность, настроен на время отклика и диапазон, подключен к удаленному устройству, например, индикатору, контроллеру, записывающему устройству или компьютеру, и защищен от среда. После установки и проверки такой прибор может работать бесконечно долго, требуя лишь периодического обслуживания для очистки линз.

Инфракрасные термометры, предназначенные для постоянной установки, обычно более прочны, чем лабораторные или портативные приборы, и имеют совершенно другие выходные параметры. Как правило, системы, которые работают рядом с технологическим процессом, являются прочными, имеют корпуса, соответствующие стандартам NEMA и ISO, и выдают стандартные сигналы управления технологическим процессом, такие как 4–20 мА постоянного тока, сигналы мВ термопары, 0–5 В постоянного тока или последовательный интерфейс RS232C.

Для очень жарких или грязных сред инструменты могут быть оборудованы водяным или термоэлектрическим охлаждением для охлаждения электроники, а также системами продувки азотом или магазинным воздухом для поддержания чистоты линз.

Почему мне следует использовать инфракрасный термометр для измерения температуры в моем приложении?

Как выбрать инфракрасный термометр

Определите поле зрения (размер цели и расстояние)
Учитывайте тип измеряемой поверхности и ее коэффициент излучения
Анализировать спектральный отклик на атмосферные эффекты или прохождение через поверхности
Укажите диапазон температур и монтажные потребности
Не забывайте: время отклика, окружающая среда, ограничения монтажа, порт просмотра или окна приложений, а также обработка желаемого сигнала

Что мне следует учитывать при выборе ИК-термометра?

Что подразумевается под полем зрения и почему это важно?

Что такое коэффициент излучения и как он связан с инфракрасными измерениями температуры?

Как установить инфракрасный пирометр?

Что еще мне следует учитывать при выборе и установке моей инфракрасной измерительной системы?

Я хочу измерить температуру через стеклянное или кварцевое окно; какие есть особые соображения?

Что такое спектральный отклик и как он повлияет на мои показания?

В некоторых приборах используются более широкие фильтры, например от 8 до 20 микрон, которые можно использовать для близких измерений, но они «чувствительны к расстоянию» на больших расстояниях. Для специальных целей могут быть выбраны очень узкие полосы. Их можно использовать при более высоких температурах, а также при проникновении в атмосферу, пламя и газы.Типичные фильтры нижних частот имеют толщину 2,2 или 3,8 микрона. Высокие температуры выше 1500 ° F обычно измеряются фильтрами от 2,1 до 2,3 микрон. Другие значения ширины полосы, которые можно использовать: от 0,78 до 1,06 для высоких температур, 7,9 или 3,43 для ограниченной передачи через тонкопленочный пластик и 3,8 микрон для проникновения через чистое пламя с минимальными помехами.

Если деталь движется, могу ли я еще измерить температуру?

Может двухцветная инфракрасная система использоваться для измерения низкого уровня излучательная способность поверхностей?

Какая ошибка будет, если спот размер инфракрасного пирометра составляет больше целевого размера?

Build «LIDITH» — 3½-значный цифровой термометр

Автор: TOM FOX

Измеряет от -13 ° до + 185 ° F с точностью 1 ° и разрешением 0,1 °.

ЗДЕСЬ НАХОДИТСЯ простой в установке 3 1/2 разрядный термометр с батарейным питанием, который мы называем «Lidith» для жидкокристаллического цифрового термометра.Может точно измерять температуру от -13 ° F до + 185 ° F. Базовая точность лучше ± 1 ° в этом диапазоне и в среднем лучше ± 0,5 ° от От 0 ° до 100 ° F. Каждый градус делится на 10 равных частей, что дает Лидит разрешение 0,1 ° F. Считывание производится на жидкокристаллическом экране 1/2 дюйма. отображать.

С некоторыми простыми модификациями схемы Lidith может выполнять другие функции, например, чтение температуры в ° C и отображение как в помещении, так и на улице температуры.

Работа цепи. На рис. 1 схематически изображена компания Lidith. (Подробную информацию о датчиках см. В рамке.) Резистор R11 является понижающим последовательным напряжением. для стабилитрона 6,8 В в датчике температуры (IC2). R12 / C6 сеть обеспечивает дополнительную стабильность, если датчик используется в качестве удаленного датчик. Резисторы R9 и R10 образуют прецизионный делитель напряжения для обеспечения что правильная пропорция выходного напряжения преобразователя идет на схема цифрового панельного измерителя (DPM).

Следует отметить несколько моментов относительно схемы IC2. При комнатной температуре (77 ° F) выходной сигнал преобразователя от контактов 1 и 2 до контакта 3 номинально 2,98 В и увеличивается на 10 мВ при повышении температуры на 1 ° C или 1,8 ° F.

Этот потенциал измеряется относительно +9 В, а не относительно земли. Это означает что при 77 ° F контакты 1 и 2 имеют значение -2,98 вольт по сравнению с +9 вольт.

Сердцем DPM является однокристальная 31/2-разрядная MOS Intersil ICL7106. A / D (аналого-цифровой) преобразователь, управляющий ЖК-дисплеем.7106 использует двойной наклон преобразование, при котором нелинейности имеют тенденцию к сокращению. Следовательно, схема не требует особо точных или стабильных (и дорогих) компонентов. Кроме того, пока он остается неизменным в течение одного цикла преобразования, тактовая частота не обязательно должна быть точной или чрезвычайно стабильной. Единственный реальное требование — это стабильный текущий эталон.

==========

Рис. 1. Большинство компонентов поставляются с оценочным комплектом расходомера. как показано пунктирными линиями.Датчик температуры и другие компоненты подключен к комплекту, как показано здесь.

ПЕРЕЧЕНЬ ДЕТАЛЕЙ

B1 — батарея 9 В

C1 — конденсатор 0,1 мкФ *

Конденсатор C2-0,47 мкФ *

Конденсатор C3-0,22 мкФ *

С4-100-пФ конденсатор *

Конденсатор С5-0.01-мкФ *

Конденсатор С6-0,1 мкФ

DISP1—3 1/2 цифры ЖК-дисплей *

IC1-7106 3 1/2-разрядный аналого-цифровой преобразователь (Intersil)

IC2 — LM3911 датчик температуры H-46 (национальный)

IC3—4001 четырехканальный вентиль ИЛИ-НЕ с 2 входами

Следующие резисторы составляют 5%, 1/4 Вт, если иначе указано:

R1 — 22 000 Ом

R2-47 000 Ом *

R3 — 100 000 Ом *

R4 — подстроечный потенциометр 1000 Ом *

R5-1 МОм *

R6-12,000 Ом

R7 — многооборотный подстроечный потенциометр на 5000 Ом

R8-62,000 Ом R9-10,000 Ом, 1%

R10-40,560 Ом, 1%

R11-2000 Ом

R12-47 Ом, 10%

Разное.- Держатель аккумулятора; Гнездо IC; трехжильный гибкий кабель; 3/16 дюйма до Тонкостенные латунные или медные трубки с внутренним диаметром 1/4 дюйма; изолированные трубки; E-PDX-E Лента; акриловый спрей; пластиковый корпус; Прозрачный пластиковый лист толщиной 1/6 дюйма; черная аэрозольная краска; клей; машинное оборудование; пр.

* Эти элементы входят в состав одночипового панельного измерителя 7106EV Intersil. Оценочный комплект доступен за 34,95 долларов США плюс 5% стоимости доставки и обработки от Jameco, 1355 Shoreway Rd., Belmont, CA 94002.

Примечание: следующие данные можно приобрести в Magicland, 4380 S.Гордон, Фремонт, MI 49412: Комплект, содержащий один LM3911 h56, R9 и R10 за 9,95 долларов США с оплатой по факту (запрос # ST2RB для обычного комплекта, # CT2RB для версии Celsius).

Также приобретается отдельно: датчик температуры LM3911 H-46 (с техпаспортом) за 6,50 долларов США; подобранная пара LM3911H-46 (± 1 ° C или лучше) за 20 долларов США; R9 и 10 рандов по 1,75 доллара каждый.

==========

Помимо простоты использования и относительно невысокой стоимости, 7106 имеет несколько другие функции, которые делают его идеальным для использования в Lidith.Поскольку термометр использует схему CMOS, потребляет небольшой ток (около 0,8 мА). Оно имеет истинное автоматическое обнуление, напрямую управляет ЖК-дисплеями и имеет гарантированный Погрешность ± 1 отсчет во всем диапазоне ± 2000 отсчетов.

RC-цепь для внутреннего генератора 7106 состоит из R3 и C4.

При указанных значениях частота генератора составляет около 48 кГц. Конденсатор C3 и резистор R2 — интегрирующие компоненты, а C1 — опорный. конденсатор, а C2 — конденсатор с автоматическим обнулением.

RC-фильтр нижних частот R5 / C5 используется для улучшенного подавления шума.

Стабильный опорный потенциал 2,8 В между контактом 1 (V +) и контактом 32 (ОБЩИЙ) обеспечивается микросхемой 7106. Резисторы R1 и R4 образуют регулируемый делитель напряжения. сеть, которая применяет соответствующую пропорцию этого опорного напряжения к контакт 36 (REF HI) и контакт 35 (REF LO). Регулировка R4 сделана на потенциальную 0,110 В (110 мВ) между REF HI и REF LO. В Lidith R4 в основном потенциометр подстроечного резистора с регулировкой масштаба.

Еще один регулируемый делитель напряжения, использующий опорное напряжение 2,8 В от 7106. состоит из R6, R7 и R8. Обратите внимание, что триммер регулировки температуры R7s Стеклоочиститель подключен через резистор фильтра R5 к контакту 31 (IN HI) 7106.

После калибровки термометра, когда R7 находится в фиксированном положении, IN HI находится при фиксированном напряжении. Чтобы DPM отображал 00.0, его IN LO (подключенный к сети делителя напряжения преобразователя) должен быть точно равен его IN HI point.Таким образом, после калибровки напряжение на дворнике R7s должно быть одинаковым. к тому, который исходит от сети делителя R9 / R10 преобразователя (и подключен до IN LO), когда температура преобразователя равна 0 °. Таким образом, мы можем заключить, что R7 можно рассматривать как триммерный горшок с углом 0 °. Однако, поскольку 0 ° F — это непросто для достижения R7 будет фактически настроен на отображение 32,1, когда датчик погружается в ледяную воду.

При повышении температуры преобразователя его выход на контактах 1 и 2 становится более отрицательный, относительно +9 вольт.Этот более отрицательный потенциал ощущается на входе IN LO 7106. Когда IN LO становится более отрицательным, относительно к IN HI (который устанавливается на постоянное напряжение после калибровки), 7106 воспринимает это как положительное напряжение на своем входе, поскольку IN HI теперь больше положительный или менее отрицательный, чем IN LO. Таким образом, DPM отображает положительный номер.

Когда температура преобразователя опускается ниже 00, IN LO менее отрицательный чем IN HI, а DPM указывает на отрицательную температуру.

7106 напрямую питает все сегменты ЖК-дисплея. Пин 21 идет к дисплею. объединительной платы, в то время как сегменты передней панели подключаются к контактам со 2 по 25, за исключением контакта 21, который соединяется с десятичной точкой между блоками и десятки десятков лет в экспозиции. Между десятичной запятой и выводом 21 это КМОП-инвертор, который обеспечивает правильное напряжение переменного тока с незначительной смещение постоянного тока. Использование всего 4001 для этой тривиальной задачи может показаться расточительным. когда один МОП-транзистор будет выполнять ту же работу, но 4001 дешевле и более доступный.

Рис. 2. Основным контуром здесь является оценочный комплект измерителя. Термометр компоненты могут быть добавлены в «открытую» область на созданной плате комплекта сняв аккумулятор.

———- ПОСТАВЩИКИ ДАТЧИКА ТЕМПЕРАТУРЫ

Есть ряд производителей, которые производят датчики температуры, подходящие для для использования с Лидит. Ниже приводится список нескольких таких производителей. с последующим кратким описанием подходящих датчиков.

Precision Monolithics Inc. (1500 Space Park Dr., Санта-Клара, Калифорния 95050) производит сверхсогласованные монолитные двойные транзисторы серии MAT-01, которые, с подходящим усилением может использоваться в электронном термометре. Для подробности см. в заявке компании №

AN-12 «Метод измерения температуры на основе согласованного транзистора». Пара не требует справки. «Analog Devices (Rte. 1, Industrial Park, P.O. Box 280, Norwood, MA 02062) недавно выпустила двухконтактный AD590. Датчик температуры.Он производит выходной ток, пропорциональный абсолютная температура. При комнатной температуре (77 F или 25 ° C) ток 298,2 мкА вывод доступен. Для каждого повышения или понижения на 1 ° C ток увеличивается или уменьшается на 1 мкА. Премиум-модель AD590M имеет гарантированную максимальную погрешность калибровки. ± 0,5 ° C при 25 ° C.Если вы предпочитаете иметь дело с напряжениями, а не с токами, просто добавьте прецизионный резистор последовательно с преобразователем.

National Semiconductor Corp. (2900 Semiconductor Dr., Санта-Клара, Калифорния 95051) производит датчик температуры LM3911 IC, указанный в Lidith’s Список деталей. Как показано на схеме в этом поле, преобразователь включает встроенный операционный усилитель, внутренний стабилитрон для обеспечения напряжения регулирования, и выходной транзистор, коллектор которого может быть возвращен в потенциал достигает 36 вольт.

превратился в потенциал до 36 вольт.

Несомненно, есть и другие производители полупроводников, которые производят датчики. и преобразователи, подобные упомянутым выше, и это не предназначено чтобы быть полным списком.

—————

Строительство. Если вы не можете получить подходящую 3 1/2-значную ЖК-дисплей по разумной цене, мы настоятельно рекомендуем Intersil ICL7106EV / KIT Single Оценочный комплект для измерителя чип-панели. Его можно приобрести в Jameco (см. Детали List) и других дистрибьюторов Intersil. Если вы настроены на создание термометра вместо этого с нуля следуйте рис. 1 и руководству по конфигурации штифтов для ЖК-дисплей, который вы покупаете.

За исключением датчика дистанционного зондирования, все компоненты термометра крепятся на печатной плате оценочного комплекта.Соберите комплект, следуя инструкциям поставляется с ним. Затем, как показано на рис. 2, замените R1, входящий в комплект поставки. Комплект с углеродным или металлопленочным резистором с сопротивлением 22000 Ом 5% (или лучше). (Если вы можете отрегулировать R4 на 0,115 В или более между TP2 и TP3, R1 потребуется не подлежит замене.) Удалите держатель батареи, указанную перемычку и банан домкраты. Просверлите отверстия и установите дополнительную схему, как показано. Вернуться Рис. 1 и соедините все бортовые компоненты между собой.

A от 1 дюйма до 2 дюймов (25.От 4 до 50,8 мм) длиной от 3/16 до 1/4 дюйма (от 4,8 до 6,4 мм) следует использовать тонкостенные латунные или медные трубки с внутренним диаметром. в качестве радиатора преобразователя, если вы планируете измерять температуру воздуха. Если вы планируете использовать Лидит в первую очередь для измерения температуры тела и жидкостей, вы можете опустить трубку. Используйте длинный гибкий трехжильный кабель. для соединения преобразователя и схемы в сборе. Кабель может быть до Длина 50 футов (15,2 м) без проблем.

Ссылаясь на рис.3, наденьте металлическую трубку на кабель, как показано. потом удалите примерно 1 дюйм внешней оболочки кабеля и подготовьте концы проводники.

Наденьте пластиковую трубку на каждый проводник. Использование радиатора между датчиком и точками крепления припаяйте жилы кабеля к провода на датчике. Затем нанесите несколько слоев пластиковой изоляции. (например, GC Koloid K-29 или прозрачный акриловый пластик) над соединениями и оголенные провода. Или окуните весь блок преобразователя в Жидкая лента GC.Когда покрытие высохнет, надавите на пластиковую трубку до тех пор, пока он контактирует с корпусом преобразователя и закрывает все оголенные провода.

Очистите датчик и металлическую трубку тонкой стальной мочалкой или наждачной бумагой. Как показано на рис. 4, припаяйте датчик к трубке, соблюдая осторожность. щадящий с жаром.

Наконец, используйте эпоксидную замазку, чтобы сделать водонепроницаемый датчик из преобразователя. сборка. Приготовьте замазку в соответствии с инструкциями, а затем намочите руки. и образуют грубый цилиндр вокруг узла преобразователя.Не беспокойся если ваша работа кажется беспорядочной. Просто убедитесь, что датчик и соединения полностью герметичны. Влажными руками перекатите грубый цилиндр между руками, пока он не станет гладким, почти идеально цилиндрическим и конус с тупым концом.

Установите схему термометра внутри корпуса, достаточно большого, чтобы это и его батарея.

Рис. 3. Конструкция датчика температуры. Убедитесь, что все паяные соединения хорошо утеплены.Тонкая металлическая трубка не является обязательной.

Рис. 4. Припаяйте дополнительный радиатор к тепловому датчику. Затем используйте эпоксидную смолу. замазка для образования водонепроницаемого зонда из узла преобразователя.

———— Фотография, показывающая заднюю часть запаса комплекта для оценки расходомера после просверлены дополнительные отверстия и установлены компоненты для датчика температуры. добавлено.

Рис. 5. На схеме показано, как подключить два датчика температуры к основному термометр.Для достижения наилучших результатов следует подбирать используемые датчики.

Калибровка. Если возможно, следует выполнить следующую регулировку опорного напряжения. выполняться с помощью цифрового мультиметра. Однако качественный аналоговый вольтметр можно использовать, если его входное сопротивление составляет 1 МОм или больше. Если у вас есть лабораторный термометр, вы можете избавиться от необходимости метр, но калибровка займет значительно больше времени. (Более об этом позже.) Включите питание и дайте термометру нагреться в течение минимум 2 минуты.

Затем, установив на измерителе самый низкий диапазон, подключите отрицательный провод. к TP3 (фактически перемычка) и положительный вывод к TP2. Ссылаясь на рис. 2, осторожно отрегулируйте R4 до 0,110 вольт.

Для калибровки термометра вам понадобится пластиковое ведро, наполненное примерно три четверти заполнены компактным чистым снегом, кусочками льда или кубиками льда. Налить в достаточно холодной воде, чтобы почти заполнить ведро. Поместите датчик преобразователя в центре смеси лед / вода и подождите несколько минут, пока ЖК-дисплей стабилизируется на некотором количестве.

Энергично перемешайте ледяную смесь и установите R7 на 32,1. Этот отображаемая цифра более желательна, чем обычная 32.0, потому что вы вероятно, будет выполнять калибровку в теплом помещении, где лед в воде будет тает.

В любом случае, вы действительно измеряете температуру воды, что не будет точно 32 ° F. Если Lidith откалиброван точно так, как описано выше, осталось только два возможных источника ошибки — датчик погрешности наклона и линейности.К счастью, указанный преобразователь почти идеально линейный. Согласно спецификациям преобразования, линейность LM3911 обычно составляет менее ± 0,05%. Единственно возможный значительный ошибка осталась тогда. небольшая погрешность наклона. С лабораторным термометром и немного терпения, даже эту ошибку можно убрать.

Чтобы устранить ошибку наклона, отрегулируйте R4 и R7 точно так, как описано выше. (Если цифровой мультиметр недоступен, сначала установите R4 на его среднюю точку.) Поместите зонд и лабораторный термометр в теплой (около 120 ° F) воде и при перемешивании воды, регулируйте R4 до тех пор, пока на дисплее Lidith не будет отображаться точно такая же температура. как лабораторный термометр.Затем поместите зонд в ведро со льдом / водой и при необходимости отрегулируйте R7 до значения 32,1. Верните зонд в теплой водой и при необходимости отрегулировать R4. Повторите погружение и регулировку до тех пор, пока нет необходимости в подстройке настроек потенциометров.

Использование термометра. В дополнение к очевидному использованию измерительной комнаты и температуры окружающей среды, Lidith идеально подходит для измерения температуры в бассейнах, для изоляции чрезмерно нагретых электронных компонентов в рабочей цепи, в качестве термометра для морозильной камеры или холодильника с дистанционной индикацией, а также в качестве медицинского термометр.(Если вы откалибруете точно на 98,6 ° F по сравнению с качественным оральный ртутный термометр, точность Лидита может приближаться к ± 0,1 ° F диапазон от 92 ° до 110 ° F.) Версия Celsius также может использоваться любителями автомобилей. как монитор температуры воды.

Для точного измерения температуры наружного воздуха необходимы оба точных термометр типа Лидита и подходящее укрытие для термометра. (Подробнее информацию об измерении температуры наружного воздуха см. на страницах 23 и 25 журнала Unique Electronic Погодные проекты, опубликованные Ховардом У.Sams & Co., или обратитесь к некоторым другая подходящая книжка по погодным приборам.) Если включить только Лидит когда вы хотите узнать температуру и оставить питание выключенным на всех остальных Иногда стандартная 9-вольтовая батарея должна работать более года. Для непрерывного дисплея, опустите S1 и используйте шесть щелочных ячеек D последовательно вместо 9-вольтовых аккумулятор. При непрерывном использовании D-клеток должно хватить примерно на год или больше.

Термометр можно использовать для измерения температуры в двух разных местах, например, в помещении и на улице, используя схему, показанную на рис.5.

Однако имейте в виду, что если вы выберете два датчика LM3911H-46 на случайным образом, одна из измеренных температур обычно отклоняется на 5 ° до 10 ° из-за погрешности смещения устройств. Однако если вы используете пара датчиков, подобранных по индивидуальному заказу (см. Список деталей), максимальная погрешность будет ± 2 ° F. После небольшого изменения значений компонентов вы можете сделать Lidith измерять температуру в градусах Цельсия в диапазоне от -25 ° до + 85 ° C. Следующие для версии Celsius требуются изменения.Сначала измените C2 на 1 мкФ Майларовый конденсатор, R2 — углеродно-пленочный резистор сопротивлением 220 000 Ом, допуск 5%, и R4 и R7 — потенциометры с сопротивлением 10 000 Ом, 15-оборотные подстроечные резисторы.

Затем отрегулируйте R4 так, чтобы потенциал между TP2 и TP3 составлял 0,500 вольт. Кроме того, измените R6 на 20000 Ом, R8 на 22000 Ом и R10 на 10000 Ом, Прецизионный резистор с допуском 1%.

Откалибруйте, отрегулировав R7 для показания 00,1 на ЖК-дисплее, когда датчик погружается в смесь льда и воды, как и раньше.

———- Вид спереди оценочного комплекта измерителя, показывающий компоненты для датчик температуры добавлен в том месте, где был держатель батареи.

Подведение итогов.