4 universele elektronische thermometercircuits

Hier leren we vier beste elektronische thermometerschakelingen die universeel kunnen worden gebruikt voor het meten van lichaamstemperaturen of atmosferische kamertemperaturen van nul graden tot 50 graden Celsius.

In het vorige bericht hebben we enkele van de kenmerken van de uitstekende temperatuursensorchip geleerd LM35 , die outputs geeft in verschillende voltages die direct equivalent zijn aan veranderingen in de omgevingstemperatuur, in graden Celsius.

Dit kenmerk maakt in het bijzonder de constructie van de voorgestelde kamertemperatuur thermometer circuit erg makkelijk.

1) Elektronische thermometer met een enkele IC LM35

Het vereist slechts een enkele IC om te worden aangesloten op een geschikte meter met bewegende spoel, en u begint vrijwel onmiddellijk de metingen te krijgen.

De IC LM35 toont u een stijging van 10 mv in de uitgangsvoltage als reactie op elke graad stijging van de temperatuur van de atmosfeer eromheen.

Het hieronder getoonde schakelschema legt het allemaal uit, geen ingewikkelde schakelingen nodig, sluit gewoon een 0-1 V FSD moving coil meter aan over de relevante pinnen van het IC, stel de pot op de juiste manier in en je bent klaar met je kamertemperatuursensorcircuit .

Het apparaat opstellen

Nadat u de schakeling heeft gemonteerd en klaar bent met het maken van de getoonde aansluitingen, kunt u doorgaan met het instellen van de thermometer zoals hieronder wordt uitgelegd:

1. Zet de preset in het middenbereik.
2. Schakel de stroom naar het circuit in.
3. Neem een ​​kom met smeltend ijs en dompel de IC onder in het ijs.
4. Begin nu voorzichtig met het aanpassen van de preset, zodat de meter een nul volt aangeeft.
5. De installatieprocedure van deze elektronische thermometer is voltooid.

Nadat u de sensor uit het ijs heeft gehaald, zal deze binnen enkele seconden de huidige kamertemperatuur direct in graden Celsius over de meter weergeven.

2) Circuit voor bewaking van de kamertemperatuur

Het tweede elektronische thermometerontwerp hieronder is een ander zeer eenvoudig maar zeer nauwkeurig meetcircuit voor de luchttemperatuursensor dat hier is gepresenteerd.

Het gebruik van de zeer veelzijdige en nauwkeurige IC LM 308 zorgt ervoor dat het circuit uitstekend reageert en reageert op de kleinste temperatuurveranderingen die plaatsvinden in de omringende atmosfeer.

De tuindiode 1N4148 gebruiken als temperatuursensor

Diode 1N4148 (D1) wordt hier als actieve omgevingstemperatuursensor gebruikt. Het unieke nadeel van een halfgeleiderdiode zoals een 1N4148 die voorwaartse spanningskarakteristiekveranderingen vertoont onder invloed van verandering van de omgevingstemperatuur, is hier effectief benut en dit apparaat wordt gebruikt als een efficiënte, goedkope temperatuursensor.

Het elektronische meetcircuit van de luchttemperatuursensor dat hier wordt gepresenteerd, is zeer nauwkeurig in zijn functie, categorisch vanwege zijn minimale hysterese.

Volledige beschrijving van het circuit en aanwijzingen voor de constructie hierin opgenomen.

Circuit werking

Het huidige circuit van een elektronisch meetcircuit voor de luchttemperatuursensor is buitengewoon nauwkeurig en kan zeer effectief worden gebruikt om de atmosferische temperatuurschommelingen te volgen. Laten we kort de werking van het circuit bekijken:

Hier gebruiken we zoals gewoonlijk de zeer veelzijdige “tuindiode” 1N4148 als sensor vanwege het typische nadeel (of liever een voordeel voor het onderhavige geval) van het veranderen van de geleidingskarakteristiek onder invloed van een variërende omgevingstemperatuur.

De diode 1N4148 is comfortabel in staat om een ​​lineaire en een exponentiële spanningsval over zichzelf te produceren als reactie op een overeenkomstige stijging van de omgevingstemperatuur.

Deze spanningsval is ongeveer 2mV voor elke graad temperatuurstijging.

Dit specifieke kenmerk van 1N4148 wordt uitgebreid benut in veel temperatuursensorcircuits met een laag bereik.

Verwijzend naar de voorgestelde kamertemperatuurmonitor met indicatorcircuitschema hieronder, zien we dat IC1 is bedraad als een inverterende versterker en het hart van het circuit vormt.

Zijn niet-inverterende pin # 3 wordt op een bepaalde vaste referentiespanning gehouden met behulp van Z1, R4, P1 en R6.

Transistor T1 en T2 worden gebruikt als een constante stroombron en helpen bij het handhaven van een hogere nauwkeurigheid van het circuit.

De inverterende ingang van het IC is verbonden met de sensor en bewaakt zelfs de kleinste verandering in de spanningsvariatie over de sensordiode D1. Deze spanningsvariaties, zoals uitgelegd, zijn recht evenredig met de veranderingen in de omgevingstemperatuur.

De waargenomen temperatuurvariatie wordt onmiddellijk versterkt tot een overeenkomstig spanningsniveau door de IC en wordt ontvangen op zijn uitgangspen # 6.

De relevante metingen worden direct vertaald in graden Celsius via een 0-1V FSD moving coil-type meter.

Onderdelen lijst

• R1, R4 = 12K,
• R2 = 100E,
• R3 = 1 miljoen,
• R5 = 91K,
• R6 = 510K,
• P1 = 10K PRESET,
• P2 = 100K VOORINSTELLING,
• C1 = 33 pF,
• C2, C3 = 0.0033 uF,
• T1, T2 = BC 557,
• Z1 = 4,7 V, 400 mW,
• D1 = 1N4148,
• IC1 = LM308,
• Board voor algemeen gebruik per maat.
• B1 en B2 = 9V PP3-batterij.
• M1 = 0-1 V, FSD voltmeter met bewegende spoel

Het circuit opzetten

De procedure is een beetje kritisch en vereist speciale aandacht. Om de procedure te voltooien, hebt u twee nauwkeurig bekende temperatuurbronnen (warm en koud) en een nauwkeurige kwik-in-glas thermometer nodig.

De kalibratie kan worden voltooid via de volgende punten:

Houd de voorinstellingen in eerste instantie halverwege. Sluit een voltmeter (1 V FSD) aan op de uitgang van het circuit.

Voor de koude temperatuurbron wordt hier water van ongeveer kamertemperatuur gebruikt.

Dompel de sensor en de glazen thermometer in het water en noteer de temperatuur in de glazen thermometer en het equivalente spanningsresultaat in de voltmeter.

Neem een ​​kom met olie, verwarm deze tot ongeveer 100 graden Celsius en wacht tot de temperatuur is gestabiliseerd tot ongeveer 80 graden Celsius.

Dompel, zoals hierboven, de twee sensoren onder en vergelijk ze met het bovenstaande resultaat. De spanningswaarde moet gelijk zijn aan de temperatuurverandering in de glazen thermometer maal 10 mill volt. Snap je het niet? Laten we het volgende voorbeeld eens lezen.

Stel dat het koude bronwater 25 graden Celsius is (kamertemperatuur), de hete bron, zoals we weten, 80 graden Celsius is. Het verschil of de temperatuurverandering tussen hen is dus gelijk aan 55 graden Celsius. Daarom moet het verschil in de spanningsuitlezingen 55 vermenigvuldigd worden met 10 = 550 mill volt, of 0,55 volt.

Als u niet helemaal aan het criterium voldoet, past u P2 aan en blijft u de stappen herhalen totdat u het uiteindelijk bereikt.
Zodra de bovenstaande veranderingssnelheid (10 mV per 1 graad Celsius) is ingesteld, past u P1 aan zodat de meter 0,25 volt weergeeft bij 25 graden (sensor wordt bij kamertemperatuur in water gehouden).

Hiermee is de instelling van het circuit voltooid.
Dit meetcircuit voor de luchttemperatuursensor kan ook effectief worden gebruikt als een elektronische thermometer in de kamer.

3) Kamerthermometerschakeling met behulp van LM324 IC

Het derde ontwerp is waarschijnlijk het beste wat betreft kosten, constructiegemak en nauwkeurigheid.

Een enkele LM324 IC, een 78L05 5V reguliere IC en een paar passieve componenten zijn alles wat nodig is om dit gemakkelijkste kamer Celsius indicatorcircuit te maken.

Er worden slechts 3 op amps gebruikt van de 4 op amps van de LM324 ​

Op amp A1 is bedraad om een ​​virtuele aarde voor het circuit te creëren, voor zijn effectieve werking. A2 is geconfigureerd als een niet-inverterende versterker waarbij de feedbackweerstand is vervangen door een 1N4148-diode.

Deze diode fungeert ook als temperatuursensor en daalt met ongeveer 2 mV bij elke stijging van de omgevingstemperatuur.

Deze daling van 2 mV wordt gedetecteerd door het A2-circuit en wordt omgezet in een overeenkomstig variërend potentieel op pin # 1.

Dit potentieel wordt verder versterkt en gebufferd door een A3 inverterende versterker voor het voeden van de aangesloten 0 tot 1V volmetereenheid.

De voltmeter vertaalt de temperatuurafhankelijke variërende output in een gekalibreerde temperatuurschaal om de kamertemperatuurgegevens snel door de relevante deflecties te produceren.

Het hele circuit wordt gevoed door een enkele 9 V PP3.

Dus mensen, dit waren 3 coole, eenvoudig te bouwen indicatorcircuits voor kamertemperatuur, die elke hobbyist kan bouwen om de omgevingstemperatuurvariaties van een gebouw snel en goedkoop te bewaken met behulp van standaard elektronische componenten en zonder complexe Arduino-apparaten te gebruiken.

4) Elektronische thermometer met IC 723

Net als bij het bovenstaande ontwerp wordt hier ook een siliciumdiode gebruikt als een temperatuursensor. De junctiepotentiaal van een siliciumdiode daalt met ongeveer 1 millivolt voor elke graad Celsius, waardoor de temperatuur van de diode kan worden bepaald door de spanning erover te berekenen. Als een diode is geconfigureerd als temperatuursensor, biedt deze de voordelen van een hoge lineariteit met een lage tijdconstante.

Het kan bovendien worden geïmplementeerd over een breed temperatuurbereik, van -50 tot 200 C. Aangezien de diodespanning vrij nauwkeurig moet worden beoordeeld, is een betrouwbare referentievoeding noodzakelijk.

Een goede optie is de spanningsstabilisator IC 723. Hoewel de absolute ti-waarde van de zenerspanning binnen dit IC kan verschillen van IC tot een ander, is de temperatuurcoëfficiënt extreem klein (typisch 0,003% per graad C).

In aanvulling op, het is bekend dat de 723 stabiliseert de 12 volt voeding door het hele circuit. Merk op dat de pinnummers in het schakelschema alleen geschikt zijn voor de dual-in-line (DIL) variant van de IC 723.

Het andere IC, de 3900, bevat quad-versterkers waarvan er slechts een paar worden gebruikt. Deze opamps zijn ontworpen om een ​​beetje anders te werken, zijn deze geconfigureerd als stroomgestuurde eenheden in plaats van als spanningsgestuurd. Een ingang kan het beste worden beschouwd als de transistorbasis in een common-emitter-configuratie.

Hierdoor ligt de ingangsspanning vaak rond de 0,6 volt. R1 is gekoppeld met de referentiespanning en daardoor beweegt een constante stroom door deze weerstand. Door zijn grote open-lusversterking is de opamp in staat zijn eigen output aan te passen zodat exact dezelfde stroom in zijn inverterende input loopt en de stroom door de temperatuurdetectiediode (D1) dus constant blijft.

Deze opstelling is belangrijk omdat de diode in wezen een spanningsbron is met een specifieke interne weerstand, en elke vorm van afwijking in de stroom die erdoorheen beweegt, kan als resultaat een variatie in de spanning veroorzaken die uiteindelijk zou kunnen worden ten onrechte vertaald als een variatie in temperatuur. De uitgangsspanning op pin 4 is dus gelijk aan de spanning op de inverterende ingang en de spanning rond de diode (deze verandert met de temperatuur).

C3 remt oscillatie. Pin 1 van IC 2B is verbonden met het vaste referentiepotentiaal en een constante stroom gaat bijgevolg naar de niet-inverterende ingang. De inverterende ingang van IC 2B wordt door middel van R2 aangesloten op de uitgang van IC 2A (pin 4), zodat deze wordt aangestuurd door een temperatuurafhankelijke stroom. IC 2B versterkt het verschil tussen zijn ingangsstromen tot een waarde die de spanningsafwijking aan zijn uitgang (pin 5) snel kon worden afgelezen met een 5 tot 10 volt f.s.d. voltmeter.

Als een paneelmeter wordt gebruikt, moet de wet van Ohm mogelijk worden geconfigureerd om de serieweerstand te bepalen. Als een 100-uA f.s.d. meter met een interne weerstand van 1200 wordt gebruikt, de totale weerstand voor 10 V volledige doorbuiging moet zijn volgens de berekening:

10 / 100uA = 100K

R5 moet dus 100 k - 1k2 = 98k8 zijn. De dichtstbijzijnde gemeenschappelijke waarde (100 k) zal goed werken. Kalibratie kan worden gedaan zoals hieronder uitgelegd: het nulpunt wordt aanvankelijk vastgesteld door P1 met behulp van de temperatuursensor ondergedompeld in een kom met smeltend ijs. Volledige afbuiging kan daarna worden vastgesteld met P2, hiervoor kan de diode worden ondergedompeld in heet water waarvan de temperatuur wordt geïdentificeerd (laten we zeggen dat kokend water getest is met een standaardthermometer op 50 °).