На рис. 4.7 приведена принципова електрична схема побутового електронного термометра з прямим відліком за показаннями стрілочного ІП РА /. В основу принципу дії термометра закладений ефект зміни падіння прямої напруги в залежності від температури на випрямних діодах, який носить лінійний характер. Точно такий же ефект виникає на переходах між емітерний та базової областями транзисторів, що дозволяє замість діода використовувати як температурного датчика кремнієвий транзистор. Якщо взяти звичайний діод і пропустити через нього невеликий постійний струм, то на ньому можна виявити невелике падіння напруги. Якщо діод трохи нагріти, то це напруга знизиться.

У побутових умовах найчастіше використовуються ртутні і рідше біметалічні термометри, які за своїми характеристиками поступаються електронним термометрам, зокрема по точності вимірювання. Електронні термометри мають широкий діапазон температур, підвищену чутливість, широку область застосування, легко градуюються. Наприклад, аналізований термометр можна використовувати для вимірювання температури рідин та розчинів, всередині холодильників, духовок, теплиць і парників, для визначення відносної вологості повітря, прогнозування весняних заморозків і т. д. Вихідний сигнал електронного термометра можна використовувати в різних побутових системах управління.

Рис. 4.7. Схема електронного термометра побутового призначення на трьох ІМС.

Працює електронний термометр від мережі змінного струму напругою 220 В частотою 50 Гц, а застосований в ньому мережевий трансформатор живлення 77 дозволяє підключати його і до напруги 127 В.

Розглянуте Пристрій сконструйовано таким чином, що може бути використано також для електроживлення різних електронних конструкцій. На виході випрямляча щодо спільного висновку діє напруга постійного струму 15 В, а на виході стабілізатора – 5,6 В. Від нього можна також живити портативну приемопередающих апаратуру з вихідною потужністю до 75 Вт.

Як випливає з принципової електричної схеми, електронний термометр включає до свого складу вхідні і вихідні ланцюги, мережевий понижуючий трансформатор харчування 77, джерело опорної стабілізованої напруги, схему порівняння, датчик температури та ВП.

Підключається пристрій до мережі змінного струму за допомогою електричного з'єднувача XI і стандартною штепсельної розетки. Включаетсй і вимикається термометр кнопковим перемикачем S1. На вході пристрою встановлено ємнісний фільтр, що захищає від перешкод, які проникають в мережу живлення. На вихідний вторинної обмотці трансформатора зібраний світловий індикатор на світлодіоді VD6, Який спалахує при включенні термометра в мережу. Яскравість світіння світлодіода регулюється підбором опору резистора /? /. Плавкий запобіжник F1 захищає вхідні кола термометра від коротких замикань і перевантажень.

Мережевий понижуючий трансформатор живлення 77 виготовляється на броньовий магнітопроводі типу ШЛ уніфікованої конструкції з однією котушкою, на яку намотано шість обмоток проводу марки ПЕВ-2. До мережі змінного струму напругою 220 В трансформатор підключається відповідно до схеми. Для підключення до мережі з напругою 127 В необхідно з'єднати між собою висновки / і 4, 3 і 6, а напруга живлення подати на висновки / і 3. На вторинних обмотках трансформатора діє змінна напруга наступних значень: на висновках 7 і 8 – 6,3 В, на висновках 9 і 10 – 6,3 В, на висновках 11 і 12 (13) – 5,0 В (6,3 В), на висновках 14 і 15 (16) – 5,0 В (6,3 В). Номінальний струм, що діє на вторинних обмотках, може досягати 6,1 А при повному навантаженні.

Обмотки з висновками 7 і 8, з'єднані послідовно обмотки 9 і 10, 11 і 13, 14 і 16 мережевого понижуючого трансформатора Т1 і чотири діода VDI—VD4 утворюють двухполуперіодний випрямляч напруги. Для зменшення внутрішнього опору випрямляча діоди VD1 і VD2, VD3 і VD4 включені паралельно. Для згладжування пульсацій випрямленої напруги на виході включений оксидний конденсатор СЗ великої місткості. Однополуперіодний випрямляч, зібраний на діод VD5 і конденсаторі С4 і підключений до висновків 14 і 16 трансформатора, призначений для живлення індикатора, що показує підключення термометра до мережі.

Для стійкої роботи термометра потрібно точний джерело опорної напруги, який будується, як правило, на операційних підсилювачах серії К140 (вони роблять схему найбільш простий). Мікросхеми DA1 і DA2 забезпечують створення стабілізованої напруги. Опорна напруга, яка виробляється стабілітроном VD7, подається на ІМС DA2і дорівнює 5,6 В. Мікросхема DA2включена таким чином, що виробляються напруги +5,6 В і подвоєне напруга-f-11, 2 В порівнюються мікросхемою DA1 і керують транзистором VT1.

Активним чутливим елементом електронного термометра в даному випадку є діод VD8, Який з'єднується з приладом екранованим кабелем з допомогою з'єднувачів Х2 і ХЗ. Електроживлення на термодатчик надходить через резистор /? 6, він входить в дільник напруги і включений послідовно з резисторами R11 і R12. Змінний підлаштування резистор R11 служить для зсуву стабілізованого опорного напруги не більш ніж на 1 В і забезпечує установку нуля схеми. Як інвертора – пристрої, що перетворює сигнал низького рівня на вході в сигнал високого рівня на виході і навпаки, застосована ІМС DA3. Змінний резистор R7 регулює посилення постійного струму на інвертується підсилювачі DA3, Резистор R10 служить для забезпечення вимірювання напруги в межах від 0 до 1 В.

При виготовленні електронного термометра використані наступні комплектуючі ЕРЕ: мережний понижуючий трансформатор 77 типу ТН61-127/220-50 або саморобної конструкції поданим, наведеними в табл. 4.6; транзистори VT1 типу КТ3107Б, VT2 типу КТ3102Д; ІМС DA1 типу К140УД7, DA2 типу К140УД7, DA3 – К140УД7; випрямні діоди VD1—VD4 типу КД204В, VD5 типу КДЮЗА, VD8 —

КД521А; стабілітрон vd7 типу КС456А; світлодіод vd6 типу АЛ307Б; конденсатори С / типу МБМ-П-500В-0, 05 мкФ, с2 – МБМ-П-500В-0, 05 мкФ, сз – К50-6-25В-500 мкФ, с4 – К50-6-16В-10 мкФ, С5 – К50-6-25В-10 мкФ, С6 – К50-6-25В-100 мкФ, с7 – К50-6-25В-100 мкФ; резистори r1 тина МЛТ-0 ,25-680 Ом, r2 – МЛТ-0 ,25-10 кОм, r3 — МЛТ-0 ,25-10 кОм, r4 – МЛТ-0 ,25-2, 7 кОм, r5 – МЛТ-0 ,25-4, 7 кОм, r6 – МЛТ-0 ,25-10 кОм, r7 – СП3 38-0,125 Вт-А-220 кОм, r8 — МЛТ-0,25-2,2 кОм, r9 – МЛТ-0 ,25-3, 3 кОм, r10 – МЛТ-0 ,25-820 кОм, r11 — СПЗ-38-0, 125Вт-1 кОм, ri2 — МЛТ-0 ,25-2, 2 кОм; ІП РА1 типу М4222; плавкий запобіжник f1 типу ПМ-1-0, 5 А з утримувачем; перемикач s1 типу П2К або П1Т-1-1; електричні з'єднувачі xi типу «вилка», Х2 і ХЗ типу КМЗ-1 приладові на одне з'єднання.

Таблиця 4.6. Моточні дані мережевого понижуючого трансформатора живлення, застосованого в електронному термометрі побутового призначення на трьох інтегральних схемах

Позначення трансформатора на схемі і тип конструкції

Магніто-

провід, марка сталі і товщина, мм

Обмотка

Висновки

Марка і діаметр проводу, мм

Число витків

Опір постійному струму, Ом (граничне відхилення ± 15%)

77, бро

Ш Л25X25;

I

1—2

ПЕВ-2; 0,21

1420

48

Невою, з

3312;

4—5

ПЕВ-2; 0,21

1420

48

однієї ка

0,35; ві

 

 

 

 

тушкою

тієї льон

Екран

0

ПЕВ-2; 0,21

1 шар

 

точний

II

11 — 12

ПЕВ-2; 0,51

90

0,2

 

 

 

12—13

ПЕВ-2; 0,51

90

0,2

 

 

III

14—16

ПЕВ-2; 0,51

180

0,35

 

 

 

14—15

ПЕВ-2; 0,51

80

0,1

При складанні та монтажі можуть бути застосовані інші комплектуючі ЕРЕ, не погіршують основні електричні характеристики електронного термометра. Резистори типу МЛТ можна замінити на резистори типів ПС, ВСА, МТ, OMJIT, С1-4, резистори типу C3-38 – на СПЗ-26, СПЗ-29М, СП5-16ВА; конденсатори типу К50-6 – на К50-3, К50-12, К50-16, К50- 20, конденсатори типу МБМ – на К40У-9, К40У-2, К40П-2, К75-12; діоди типу КД204В – на Д105, Д105А, Д223, Д237А, КД202А, Д305; транзистор КТ3107Б – на КТ3109В, транзистор типу КТ3102Д – на КТ3102А, Б; ІП РА! типу М4222 – на міліамперметри типів М494, М906, М24, М1792.

Регулювання електронного термометра полягає в перевірці працездатності окремих вузлів та блоків і градуюванні шкали ВП. Як правило, шкали таких приладів градуюються на межі вимірювань від 0 до 100 або 125 ° С. Перед тим як приступити до градуюванні шкали, необхідно виготовити конструкцію термодатчика, яка повинна відповідати призначенню термометра. Для градуювання шкали в межах від 0 до 100 ° С треба мати термостат, що дозволяє регулювати температуру в широких межах і точно фіксувати її по окремих точках. Спочатку термодатчик поміщається в середу з температурою 0 ° С, і змінним резистором R11 стрілку приладу встановлюють на початок відліку шкали. Потім вибирається проміжна температура, наприклад 30 ° С, і на шкалі приладу фіксується це положення. Далі температура всередині термостата піднімається до 100 ° С, і на шкалі ВП РА / фіксується положення стрілки відповідною позначкою.

Для зменшення похибок у свідченнях електронного термометра градуювання шкали приладу повторюють кілька разів.

Технічна характеристика

електронного термометра побутового призначення

на трьох інтегральних мікросхемах

Номінальна напруга мережі живлення

змінного струму, В ………………………………… 220

Номінальна частота живильної мережі

змінного струму, Гц ………………………………. 50

Межі зміни напруги мережі живлення, при яких забезпечується нормальна робота

електронного термометра, В. ……………………… 180-240

Межі зміни частоти живильної мережі

змінного струму, Гц ………………………………. 49-51

Коефіцієнт нелінійних спотворень живильної мережі

змінного струму,%, не більше …………………… 10

Напруга автономного джерела живлення

постійного струму, В ………………………………… 12-16

Межі виміру температури, ° С ……………….. 0-100

Похибка виміру температури, ° С, не більше. .2 Максимальна потужність пристрою при харчуванні

додаткових РЕУ і приладів, Вт …………… 100

Струм, споживаний електронним термометром

в режимі вимірювання температури, мА, не більше. . 10

Напруга на виході випрямляча, В ……………. 15

Напруга на вході плюсовому ІП РА /, В. ……….. 5,6

Робоча температура датчика, ° С ……………………. – 60 … +125

Загальна ємність датчика, пФ ………………………….. 4

Максимально допустимий постійний прямий струм датчика, мА 50

Перешкодозахищеність термометра при впливі

зовнішнього електромагнітного поля, дБ, не менш. . .100 Опір ізоляції струмоведучих провідників

між собою і корпусом приладу, МОм, не менше. 15-20 Термін служби електронного термометра

за орієнтовними розрахунками, ч, не менш ……. 10 ТОВ

Ймовірність безвідмовної роботи

термометра при р = 0,9 ………………………………. 0,95

Ккд,%, не менше …………………………………….. . 92

Література:

Сидоров І. Н. С34 Саморобні електронні пристрої для будинку: Довідник домашнього майстра .- СПб.: Лениздат, 1996 .- 352 е.. мул.