На рис. 4.4 приведена принципова електрична схема термометра прямого відліку з напівпровідниковим датчиком, призначеного для вимірювання температури як в закритих приміщеннях та обсягах, так і на відкритому повітрі. Термометр може знайти широке застосування в побуті для вимірювання температури в парниках, теплицях, житлових приміщеннях, в зерносховищах, лазнях, саунах і т. д. Для електроживлення портативних транзисторних термометрів від мережі змінного струму в стаціонарних умовах найчастіше використовуються стабілізовані випрямлячі, які забезпечують сталий харчування і споживають струм не більше 50 мА. Для більшості тер-

Рис. 4.4. Схема електронного широкодиапазонного термометра для сауни.

мометров даного класу величина споживаного струму лежить в межах від 10 до 20 мА.

Як, випливає з схеми, електронний термометр складається з вхідних і вихідних електричних ланцюгів, мережевого понижуючого трансформатора живлення 77 і власне термометра, зібраного на напівпровідниковому датчику.

У мережу змінного струму термометр вмикається за допомогою електричного з'єднувача XI типу «вилка» і штепсельної розетки. На вході пристрою встановлений плавкий запобіжник F1, захищає пристрій і його вхідні кола від коротких замикань і перевантажень. Вхідний пристрій являє собою поєднання випрямляча і діодного параметричного стабілізатора напруги, що працюють безпосередньо від мережі змінного струму напругою 220 В частотою 50 Г або від мережі напругою 127 В. Вихідна напруга постійного струму при струмі навантаження до 20 м А забезпечують постійні конденсатори С / і С2, які включаються в різних поєднаннях електричним перемикачем S1. У положенні перемикача, зазначеному на схемі, конденсатор С / включений паралельно резистору /? /. У цьому випадку конденсатор С / виконує функцію обмежувача струму. При харчуванні напругою 127 В перемикачем S1 конденсатори С / і С2 включаються паралельно один одному. Якщо передбачається використовувати термометр тільки для роботи від мережі напругою 220 В, то перемикач S1 і конденсатор С2 зі схеми можна виключити.

Випрямляч зібраний на діодах VD1—VD4 за однофазною двухполуперіодної мостовою схемою, працює на ємнісний фільтр. Схема випрямляча характеризується підвищеною частотою пульсацій випрямленої напруги в порівнянні з іншими випрямними схемами, зниженим зворотною напругою на комплекті випрямних діодів, можливістю застосування випрямляча без понижувального мережного трансформатора. Конденсатор СЗ, встановлений на виході випрямляча, служить для згладжування пульсацій постійного струму. Резистор R2 і стабілітрон VD5 утворюють параметричний стабілізатор напруги (ПСН).

Для стабілізації постійної напруги в ПСН застосовуються елементи з нелінійної вольт-амперної характеристикою, одним з яких є кремнієвий стабілітрон VD6. У цій схемі при зміні вхідного випрямленої напруги на певну величину струм через стабілітрон змінюється, що приводить до незначних змін напруги на стабілітрон, а отже, і на навантаженні. Внутрішній опір стабілізатора визначається в основному диференціальним опором стабилитрона. Якщо при монтажі вхідних ланцюгів не допущено помилок і всі деталі справні, пристрій не вимагає налагодження. Однак слід переконатися, що без навантаження струм, що протікає через стабілітрон VD5, Не перевищує гранично допустимого значення. При необхідності необхідне значення струму встановлюють підбором опору резистора R2.

Активним елементом електронного термометра є транзистор VT4. Тут використовується залежність зміни падіння напруги на р-я-переході від температури при фіксованому значенні струму в області позитивних значень вольт-амперної характеристики, яка лінійна і для кремнієвих діодів, і для переходу база-емітер транзистора в температурному діапазоні від -25 до-f-125 ° С. Струм через цей транзистор можна регулювати підлаштування резистором R12.

До складу електронного термометра крім датчика температури – транзистора VT4 включені також транзистори VT1—VT3. На базу транзистора VT3 подається сигнал безпосередньо із датчика температури. Транзистор VT2 включений в схему як підсилювач струму, який забезпечує стійку роботу термометра в сільській місцевості, коли мають місце значні коливання мережевої напруги. Падіння напруги на переходах база-емітер, пропорційне зміні температури, подається на вольтметр постійного струму, зібраний на двох транзисторах VT1 і VT3 і міліамперметр РА!, Виконаному з диференціальної схемою. На базу транзистора 1 / 77 подається постійна напруга 5 В з дільника, зібраного на резисторах R3 і R4.

При складанні та монтажі термометра використані наступні комплектуючі ЕРЕ: транзистори VT1 типу КТ349Б, VT2 – КТ349Б, VT3 – КТ349Б, VT4 – KT342B; випрямні діоди VDI типу Д226Д, VD2, VD3, VD4 – Д226Д, VD7 – КД521; стабілітрони VD5 типу Д814Б, VD6 – КС156А; конденсатори С / типу МБМ-П-500В-0,6 мкФ, С2 – МБМ-П-500В-0, 5 мкФ, СЗ – K50-6-25B-100 мкФ; резистори R1 типу МЛТ-0 ,5-510 кОм, R2 – МЛТ-2-200 Ом, R3 — СПЗ-38-0, 25Вт-1, 5 кОм, R4 – МЛТ-0 ,25-3, 9 кОм, R5 — МЛТ-0 ,25-3, 9 кОм, R6 — МЛТ-0 ,25-7, 5 кОм, R7 — МЛТ-0 ,25-91 кОм, R8 — МЛТ .- 0,25-56 Ом, R9 — С113-38-0, 25Вт-33 кОм, R10 — МЛТ-0 ,25-33 кОм, RH — МЛТ-0 ,25-47 кОм, R12 — СГ13-38-0, 25Вт-33 кОм; перемикачі SI типу П1Т-1-1, S2 – I11T-1-1; плавкий запобіжник F1 типу ПМ-1-0, 25 А; електричні з'єднувачі XI типу «вилка», Х2, ХЗ – КМЗ-1 приладові.

Датчик термометра встановлюється в тому приміщенні, де буде постійно вимірюватися температура, закривається спеціальною кришкою з отворами, а ізольовані провідники виводяться до ІП, який може бути встановлено на відстані до 10 м від датчика. При вимірі температури процес забезпечується зняттям показань зі шкали міліамперметра, яка має лінійну залежність. Зміна температури навколишнього середовища викликає зміну температури транзистора VT4, і при цьому виникає напруга розбалансу, яке передається на стрілочний прилад РА1 зі шкалою 100 мкА.

Електронний термометр вимагає простий регулювання. За зразковому термометру при температурі 0 ° С стрілку приладу встановлюють на нульовий розподіл шкали, застосовуючи підлаштування резистор R3. Після цього при температурі 100 ° С підлаштування резистором R9 стрілку приладу встановлюють на відповідне поділ шкали. При регулюванні термометра точність показань досягається навіть при калібруванні шкали по цим двом точкам показань температур.

Деякі комплектуючі ЕРЕ в процесі виготовлення термометра можуть бути замінені аналогічними і не погіршують основні електричні параметри і технічні характеристики електронного термометра, які наведені нижче.

Технічна характеристика

електронного дистанційного термометра для сауни

Номінальна напруга мережі живлення

змінного струму, В ……………………………….. 220 або 127

Номінальна частота живильної мережі

змінного струму, Гц …….. '…………………….. 50

Межі зміни напруги мережі живлення

змінного струму, В ……………………………….. 170-240

Межі зміни частоти живильної мережі

змінного струму, Гц ……………………………… 48-52

Коефіцієнт нелінійних спотворень живильної мережі

змінного струму,%, не менше ………………….. 12

Стабілізована напруга живлення

електронного термометра, В. ……………………… 9

Межі виміру температури, ° С …………….. 0-125

Похибка вимірювання, ° С, не більше ……………. 0,6

Струм, що протікає через транзистор VT4, мкА … 100

Перешкодозахищеність пристрою при впливі

зовнішнього електромагнітного поля, дБ, не менш. . . 122 Опір ізоляції струмовідних

провідників, МОм, не менш …………………………. 20

Ккд,%, не менше …………………………………….. . 96

Література:

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