4 universella elektroniska termometerkretsar

Här lär vi oss de bästa elektroniska termometerkretsarna som universellt kan användas för att mäta kroppstemperaturer eller atmosfäriska rumstemperaturer från 0 till 50 grader Celsius.

I föregående inlägg lärde vi oss några av funktionerna i det enastående temperaturgivarchipet LM35 , som ger utgångar i varierande spänningar som motsvarar direkt temperaturförändringar i Celsius.

Denna funktion gör särskilt konstruktionen av den föreslagna rumstemperaturen termometerkrets väldigt enkelt.

1) Elektronisk termometer med en enda IC LM35

Det kräver bara en enda IC för att anslutas till en lämplig rörlig spolmätare, och du börjar få avläsningarna nästan omedelbart.

IC LM35 visar dig en 10 mv ökning av dess uteffekter som svar på varje gradstegring av temperaturen i atmosfären som omger den.

Kretsschemat som visas nedan förklarar allt, inget behov av några komplicerade kretsar, anslut bara en 0-1 V FSD rörlig spolmätare över relevanta stift på IC, ställ in potten på rätt sätt och du är redo med din rumstemperatur sensorkrets .

Ställa in enheten

När du har monterat kretsen och gjort de anslutningar som visas kan du fortsätta med inställningen av termometern enligt nedan:

1. Sätt förinställningen i mittområdet.
2. Slå på strömmen till kretsen.
3. Ta en skål med smältande is och sänk ner IC i isen.
4. Börja nu noga med att justera förinställningen så att mätaren läser noll volt.
5. Inställningen av denna elektroniska termometer är klar.

När du har tagit bort sensorn från isen, kommer den inom några sekunder att visa den aktuella rumstemperaturen över mätaren direkt i Celsius.

2) Krets för rumstemperaturövervakare

Den andra elektroniska termometerdesignen nedan är en annan mycket enkel men ändå mycket exakt mätkrets för lufttemperaturgivare har presenterats här.

Användningen av den mycket mångsidiga och exakta IC LM 308 gör att kretsen reagerar och reagerar utmärkt på de minsta temperaturförändringar som sker över dess omgivande atmosfär.

Använda trädgårdsdioden 1N4148 som temperatursensor

Diod 1N4148 (D1) används här som en aktiv omgivningstemperaturgivare. Den unika nackdelen med en halvledardiod, såsom en 1N4148, som visar framåtspänningskaraktäristiska förändringar med inverkan av omgivningstemperaturförändring har utnyttjats här, och denna enhet används som en effektiv, billig temperatursensor.

Den elektroniska mätkrets för lufttemperaturgivare som presenteras här är mycket exakt i sin funktion, kategoriskt på grund av dess minimala hysteresnivå.

Komplett kretsbeskrivning och ledtrådar för konstruktion ingår här.

Kretsdrift

Den nuvarande kretsen för en elektronisk mätkrets för lufttemperatursensor är utomordentligt exakt och kan mycket effektivt användas för att övervaka variationerna i atmosfärstemperaturen. Låt oss kort studera dess kretsfunktion:

Här använder vi som vanligt den mycket mångsidiga 'trädgårdsdioden' 1N4148 som sensor på grund av dess typiska nackdel (eller snarare en fördel för det aktuella fallet) att ändra dess ledningskaraktäristiska påverkan av en varierande omgivningstemperatur.

Dioden 1N4148 kan bekvämt producera ett linjärt och ett exponentiellt spänningsfall över sig själv som svar på en motsvarande ökning av omgivningstemperaturen.

Detta spänningsfall är cirka 2 mV för varje grad av temperaturökning.

Denna speciella egenskap hos 1N4148 utnyttjas i stor utsträckning i många sensorkretsar med låg temperatur.

Med hänvisning till den föreslagna rumstemperaturövervakaren med indikatorkretsschemat nedan, ser vi att IC1 är ansluten som en inverterande förstärkare och utgör kretsens hjärta.

Dess icke inverterande stift nr 3 hålls vid en viss fast referensspänning med hjälp av Z1, R4, P1 och R6.

Transistorn T1 och T2 används som en konstant strömkälla och hjälper till att upprätthålla högre noggrannhet i kretsen.

IC: ns inverterande ingång är ansluten till sensorn och övervakar även den minsta förändringen i spänningsvariationen över sensordioden D1. Dessa spänningsvariationer är som förklarade direkt proportionella mot förändringarna i omgivningstemperaturen.

Den avkända temperaturvariationen förstärks omedelbart till en motsvarande spänningsnivå av IC och tas emot vid dess utgångsstift # 6.

De relevanta avläsningarna översätts direkt till grader Celsius via en 0-1V FSD rörlig spolmätare.

Dellista

• R1, R4 = 12K,
• R2 = 100E,
• R3 = 1 M,
• R5 = 91K,
• R6 = 510K,
• P1 = 10K PRESET,
• P2 = 100K PRESET,
• C1 = 33pF,
• C2, C3 = 0,0033uF,
• T1, T2 = BC 557,
• Z1 = 4.7V, 400mW,
• D1 = 1N4148,
• IC1 = LM308,
• Board för allmänt ändamål enligt storlek.
• B1 och B2 = 9V PP3-batteri.
• M1 = 0 - 1 V, FSD rörlig spole typ voltmeter

Ställa in kretsen

Förfarandet är lite kritiskt och kräver särskild uppmärksamhet. För att slutföra proceduren behöver du två exakt kända temperaturkällor (varm och kall) och en exakt termometer för kvicksilver i glas.

Kalibreringen kan genomföras genom följande punkter:

Ursprungligen hålla förinställningarna inställda vid deras mittvägar. Anslut en voltmeter (1 V FSD) vid kretsutgången.

För den kalla temperaturkällan används här vatten vid ungefär rumstemperatur.

Doppa sensorn och glastermometern i vattnet och registrera temperaturen i glastermometern och motsvarande spänningsresultat i voltmätaren.

Ta en skål olja, värm den till cirka 100 grader Celsius och vänta tills temperaturen stabiliseras ner till cirka 80 grader Celsius.

Som ovan, sänk ner de två sensorerna och jämför dem med ovanstående resultat. Spänningsavläsningen ska vara lika med temperaturförändringen i glastermometern gånger 10 mill volt. Fick du inte det? Låt oss läsa följande exempel.

Antag att kallt källvatten är vid 25 grader Celsius (rumstemperatur), och den heta källan, som vi vet, är vid 80 grader Celsius. Således är skillnaden eller temperaturförändringen mellan dem lika med 55 grader Celsius. Därför bör skillnaden i spänningsavläsningarna vara 55 multiplicerat med 10 = 550 mill volt eller 0,55 volt.

Om du inte riktigt uppfyller kriteriet, justerar du P2 och fortsätter att upprepa stegen tills du äntligen uppnår det.
När ovanstående förändringshastighet (10 mV per 1 grad Celsius) har ställts in, justerar du bara P1 så att mätaren visar 0,25 volt vid 25 grader (sensorn hålls i vatten vid rumstemperatur).

Detta avslutar inställningen av kretsen.
Denna mätkrets för lufttemperatursensor kan också användas effektivt som en rums elektronisk termometerenhet.

3) Rumstermometerkrets med LM324 IC

Den tredje designen är förmodligen den bästa när det gäller kostnad, enkel konstruktion och noggrannhet.

En enda LM324 IC, en 78L05 5V vanlig IC och några passiva komponenter är allt som behövs för att göra det här enklaste Celsius-indikatorkretsen.

Endast 3 op-förstärkare används från de 4 op-förstärkarna på LM324 .

Op amp A1 är kopplad för att skapa en virtuell mark för kretsen, för dess effektiva arbete. A2 är konfigurerad som en icke-inverterande förstärkare där återkopplingsmotståndet ersätts med en 1N4148-diod.

Denna diod fungerar också som temperatursensor och sjunker runt 2 mV från varje enskild grad ökning av omgivningstemperaturen.

Detta 2 mV-fall detekteras av A2-kretsen och omvandlas till en motsvarande varierande potential vid stift nr 1.

Denna potential förstärks och buffras ytterligare av A3-inverterande förstärkare för matning av den anslutna 0 till 1V-volumenheten.

Voltmetern översätter den temperaturberoende varierande utgången till en kalibrerad temperaturskala för att producera rumstemperaturdata snabbt genom relevanta avböjningar.

Hela kretsen drivs av en enda 9 V PP3.

Så folkens, dessa var tre coola, enkla att bygga rumstemperaturindikatorkretsar, som alla hobbyister kan bygga för att övervaka omgivningstemperaturvariationerna i en lokal snabbt och billigt med hjälp av standardelektroniska komponenter och utan att involvera komplexa Arduino-enheter.

4) Elektronisk termometer med hjälp av IC 723

Precis som ovanstående design också här används en kiseldiod som en temperatursensor. Kopplingspotentialen för en kiseldiod minskar med ungefär 1 millivolt för varje grad Celsius, vilket gör att diodens temperatur kan bestämmas genom att beräkna spänningen över den. När en diod är konfigurerad som temperatursensor erbjuder den fördelarna med hög linjäritet med låg tidskonstant.

Det kan dessutom implementeras över ett brett temperaturintervall, från -50 till 200 C. Eftersom diodspänningen måste bedömas ganska exakt, är en tillförlitlig referensförsörjning nödvändig.

Ett anständigt alternativ är IC 723 spänningsstabilisator. Även om absolut ti-värde för zenerspänningen inom denna IC kan skilja sig från IC till en annan, är temperaturkoefficienten extremt liten (vanligtvis 0,003% per grad C).

För övrigt, 723 är känd för att stabilisera sig 12-voltsförsörjningen i hela kretsen Observera att stiftnumren i kretsschemat endast är lämpliga för dual-in-line (DIL) -varianten av IC 723.

Den andra IC, 3900, inkluderar fyrförstärkare där bara ett par används. Dessa op förstärkare är designade för att fungera lite annorlunda är dessa konfigurerade som strömdrivna enheter istället för som spänningsdrivna. En ingång kan bäst betraktas som transistorbasen i en gemensam emitterkonfiguration.

Som ett resultat är ingångsspänningen ofta cirka 0,6 volt. R1 är kopplad till referensspänningen och en konstant ström rör sig därför genom detta motstånd. På grund av sin stora öppna slingförstärkning kan op-förstärkaren anpassa sin egen utgång så att exakt samma ström går in i dess inverterande ingång och strömmen genom temperaturkänslig diod (D1) därmed förblir konstant.

Denna inställning är viktig på grund av det faktum att dioden i huvudsak är en spänningskälla med ett specifikt inre motstånd, och någon form av avvikelse i strömmen som rör sig via den kan som ett resultat skapa en variation i spänningen som kan sluta bli felaktigt översatt som en variation i temperaturen. Utgångsspänningen vid stift 4 är därför densamma som spänningen vid den inverterande ingången såväl som spänningen runt dioden (den senare ändras med temperaturen).

C3 hämmar svängning. Stift 1 på IC 2B är fäst vid den fasta referenspotentialen och en konstant ström rör sig följaktligen in i den icke-inverterande ingången. Den inverterande ingången på IC 2B är ansluten med hjälp av R2 till utgången från IC 2A (stift 4), så att den drivs av en temperaturberoende ström. IC 2B förstärker skillnaden mellan dess ingångsströmmar till ett värde som spänningsavvikelsen vid dess utgång (stift 5) snabbt kunde avläsas med en 5 till 10 volt f.s.d. voltmeter.

Om en panelmätare används kan Ohms lag behöva konfigureras för att bestämma seriemotståndet. Om en 100-uA f.s.d. mätare med ett internt motstånd på 1200 används, måste den totala motståndet för 10 V fullskaleböjning vara enligt beräkningen:

10 / 100uA = 100K

R5 måste därför vara 100 k - 1k2 = 98k8. Det närmaste vanliga värdet (100 k) fungerar bra. Kalibrering kan göras enligt nedan: nollpunkten fixas initialt av P1 med hjälp av temperatursensorn nedsänkt i en skål med smältande is. Fullskalig avböjning kan därefter fixeras med P2 för detta kan dioden sänkas ner i varmt vatten vars temperatur identifieras (låt oss säga kokande vatten testat med vilken standardtermometer som helst vid 50 °).