4 circuits universals de termòmetre electrònic

Aquí aprenem quatre millors circuits de termòmetres electrònics que es poden utilitzar universalment per mesurar la temperatura corporal o la temperatura atmosfèrica de la sala que oscil·la entre zero graus i 50 graus centígrads.

A la publicació anterior vam conèixer algunes de les característiques del xip del sensor de temperatura excepcional LM35 , que proporciona sortides en tensions variables que són directament equivalents als canvis de temperatura ambient, en centígrads.

Aquesta característica fa en particular la construcció de la temperatura ambient proposada circuit de termòmetre molt simple.

1) Termòmetre electrònic amb un únic IC LM35

Només cal que es connecti un únic CI amb un tipus de mesurador de bobina mòbil adequat i comenceu a obtenir les lectures gairebé immediatament.

L'IC LM35 us mostrarà un augment de 10 mv en els volts de sortida en resposta a cada augment de la temperatura de l'atmosfera que l'envolta.

El diagrama del circuit que es mostra a continuació ho explica tot, no cal cap circuit complicat, només cal que connecteu un bobímetre mòbil FSD de 0-1 V a través dels pins corresponents de l’IC, que configureu l’olla adequadament i que estigueu preparat amb el circuit del sensor de temperatura ambient. .

Configuració de la unitat

Després de muntar el circuit i acabar de fer les connexions mostrades, podeu procedir a la configuració del termòmetre tal com s'explica a continuació:

1. Col·loqueu el valor predeterminat al rang mitjà.
2. Enceneu l’alimentació del circuit.
3. Agafeu un bol de gel que es fon i submergeix el CI dins del gel.
4. Ara comenceu a ajustar amb cura el valor predefinit, de manera que el mesurador llegeixi zero volts.
5. Es realitza el procediment de configuració d’aquest termòmetre electrònic.

Un cop traieu el sensor del gel, en qüestió de segons començarà a mostrar la temperatura ambient actual al mesurador directament en centígrads.

2) Circuit de monitorització de temperatura ambient

El segon disseny del termòmetre electrònic que es presenta a continuació és un altre circuit d’indicador de sensor de temperatura de l’aire molt senzill però molt precís que s’ha presentat aquí.

L'ús de l'IC LM 308, altament versàtil i precís, fa que el circuit respongui i reaccioni magníficament als canvis de temperatura més petits que es produeixen a l'atmosfera circumdant.

Utilitzant el díode de jardí 1N4148 com a sensor de temperatura

El díode 1N4148 (D1) s’utilitza aquí com a sensor de temperatura ambient actiu. Aquí s’ha aprofitat eficaçment l’inconvenient únic d’un díode semiconductor com un 1N4148 que mostra un canvi característic de la tensió directa amb la influència del canvi de temperatura ambient, i aquest dispositiu s’utilitza com a sensor de temperatura eficient i econòmic.

El circuit d'indicador electrònic del sensor de temperatura de l'aire presentat aquí és molt precís en la seva funció, categòricament a causa del seu nivell mínim d'histèresi.

Descripció completa del circuit i pistes de construcció incloses en aquest document.

Funcionament del circuit

El circuit actual d’un circuit d’indicador electrònic de sensor de temperatura de l’aire és extraordinàriament precís i es pot utilitzar amb molta eficàcia per controlar les variacions de temperatura atmosfèrica. Estudiem breument el seu funcionament del circuit:

Aquí, com de costum, fem servir el molt versàtil 'díode de jardí' 1N4148 com a sensor pel seu típic inconvenient (o més aviat un avantatge per al cas actual) de canviar la seva característica de conducció en la influència d'una temperatura ambiental variable.

El díode 1N4148 és capaç de produir còmodament una caiguda de tensió lineal i exponencial a través de si mateix en resposta a un augment corresponent de la temperatura ambient.

Aquesta caiguda de voltatge és d’uns 2 mV per cada augment de temperatura de grau.

Aquesta característica particular de l'1N4148 és àmpliament explotada en molts circuits de sensors de temperatura de rang baix.

Referint-nos al monitor de temperatura ambient proposat amb el diagrama del circuit indicador que es mostra a continuació, veiem que IC1 es connecta com a amplificador inversor i forma el cor del circuit.

El seu pin no inversor # 3 es manté a una tensió de referència fixa particular amb l'ajut de Z1, R4, P1 i R6.

Els transistors T1 i T2 s’utilitzen com a font de corrent constant i ajuden a mantenir una major precisió del circuit.

L’entrada inversora de l’IC està connectada al sensor i controla fins i tot el més mínim canvi en la variació de tensió del díode del sensor D1. Aquestes variacions de voltatge, tal com s’explica, són directament proporcionals als canvis en la temperatura ambient.

La variació de temperatura detectada s’amplifica instantàniament a un nivell de voltatge corresponent mitjançant l’IC i es rep al seu pin de sortida # 6.

Les lectures pertinents es tradueixen directament a graus centígrads mitjançant un mesurador de bobina mòbil FSD de 0-1V.

Llista de peces

• R1, R4 = 12K,
• R2 = 100E,
• R3 = 1 M,
• R5 = 91.000,
• R6 = 510 K,
• P1 = 10K PRESET,
• P2 = 100K PRESET,
• C1 = 33pF,
• C2, C3 = 0,0033uF,
• T1, T2 = BC 557,
• Z1 = 4,7 V, 400 mW,
• D1 = 1N4148,
• IC1 = LM308,
• Taula d’ús general segons la mida.
• B1 i B2 = bateria PP3 de 9V.
• M1 = 0 - 1 V, voltímetre tipus bobina mòbil FSD

Configuració del circuit

El procediment és una mica crític i requereix una atenció especial. Per completar el procediment necessitareu dues fonts de temperatura conegudes amb precisió (freda i calenta) i un termòmetre de mercuri en vidre precís.

El calibratge es pot completar a través dels punts següents:

Mantingueu inicialment els ajustaments predefinits a mig camí. Connecteu un voltímetre (1 V FSD) a la sortida del circuit.

Per a la font de temperatura freda, aquí s’utilitza aigua a temperatura ambient aproximadament.

Immergiu el sensor i el termòmetre de vidre a l’aigua i anoteu la temperatura al termòmetre de vidre i el resultat de voltatge equivalent al voltímetre.

Agafeu un bol d’oli, escalfeu-lo a uns 100 graus centígrads i espereu fins que la seva temperatura s’estabilitzi a uns 80 graus centígrads.

Com a l’anterior, submergeix els dos sensors i compara’ls amb el resultat anterior. La lectura de la tensió ha de ser igual al canvi de temperatura del termòmetre de vidre per 10 mil volts. No ho he entès? Bé, llegim l’exemple següent.

Suposem que la font d’aigua de la temperatura freda es troba a 25 graus Celsius (temperatura ambient), la font calenta, com sabem, és a 80 graus Celsius. Per tant, la diferència o el canvi de temperatura entre ells és igual a 55 graus centígrads. Per tant, la diferència en les lectures de tensió hauria de ser 55 multiplicada per 10 = 550 mill volts, o 0,55 volts.

Si no acabeu de complir el criteri, ajusteu P2 i continueu repetint els passos fins que finalment ho assoliu.
Un cop establerta la velocitat de canvi anterior (10 mV per 1 grau centígrad), només cal ajustar P1 de manera que el mesurador mostri 0,25 volts a 25 graus (sensor que es manté a l'aigua a temperatura ambient).

Això conclou la configuració del circuit.
Aquest circuit de mesurament del sensor de temperatura de l’aire també es pot utilitzar eficaçment com a unitat de termòmetre electrònic d’ambient.

3) Circuit de termòmetre d’habitació mitjançant IC LM324

El tercer disseny és probablement el millor pel que fa a costos, facilitat de construcció i precisió.

Es necessita un únic IC LM324, un IC regular de 5V de 78L05 i uns quants components passius per fer aquest circuit indicador Celsius d’habitació més senzill.

Només s'utilitzen 3 amplificadors operatius dels 4 amplificadors operatius del LM324 .

L'amplificador Op A1 està connectat per crear una terra virtual per al circuit, per al seu funcionament efectiu. A2 es configura com un amplificador sense inversió on es substitueix la resistència de retroalimentació per un díode 1N4148.

Aquest díode també actua com a sensor de temperatura i cau al voltant de 2 mV per cada augment de grau de la temperatura ambient.

Aquesta caiguda de 2 mV és detectada pel circuit A2 i es converteix en un potencial variable corresponent al pin # 1.

Aquest potencial s’amplifica i es buffera encara més mitjançant un amplificador inversor A3 per alimentar la unitat de 0 a 1 V de voltímetre connectada.

El voltímetre tradueix la sortida variable dependent de la temperatura en una escala de temperatura calibrada per produir ràpidament les dades de temperatura ambient a través de les deflexions pertinents.

Tot el circuit està alimentat per un sol PP3 de 9 V.

Així doncs, gent, es tractava de 3 circuits indicadors de temperatura ambient frescos i fàcils de construir, que qualsevol aficionat pot construir per controlar les variacions de temperatura ambient d’una premissa de manera ràpida i econòmica mitjançant components electrònics estàndard i sense implicar dispositius Arduino complexos.

4) Termòmetre electrònic mitjançant IC 723

De la mateixa manera que en el disseny anterior, també es fa servir un díode de silici com un sensor de temperatura. El potencial d’unió d’un díode de silici baixa aproximadament 1 milivolt per cada grau centígrad, cosa que permet determinar la temperatura del díode calculant la tensió sobre aquest. Quan es configura com a sensor de temperatura, un díode ofereix els avantatges d’una elevada linealitat amb una constant de temps baixa.

A més, es podria implementar en un ampli rang de temperatura, des de -50 fins a 200 C. Com que la tensió del díode s'ha d'avaluar amb molta precisió, és necessària una font de referència fiable.

Una opció decent és l’estabilitzador de voltatge IC 723. Tot i que el valor de ti absolut del voltatge zener dins d’aquest CI pot ser diferent d’un IC a un altre, el coeficient de temperatura és extremadament petit (normalment un 0,003% per grau C).

A més, se sap que el 723 s'estabilitza l'alimentació de 12 volts a tot el circuit. Tingueu en compte que els números de pin del diagrama de circuits només són adequats per a la variant dual-in-line (DIL) de l'IC 723.

L’altre CI, el 3900, inclou amplificadors de quatre quadres on només s’utilitzen un parell. Aquests estan dissenyats amplificadors operatius per funcionar una mica diferent, es configuren com a unitats accionades per corrent en lloc de com accionades per tensió. Una entrada es podria considerar millor com la base del transistor en una configuració d’emissor comú.

Com a resultat, la tensió d’entrada sovint ronda els 0,6 volts. R1 està acoblat a la tensió de referència i, per tant, es mou un corrent constant per aquesta resistència. A causa del seu gran guany de bucle obert, l’amplificador operatiu és capaç d’adaptar la seva pròpia sortida per tal que el mateix corrent passi exactament a la seva entrada inversora i el corrent a través del díode de detecció de temperatura (D1) es mantingui constant.

Aquesta configuració és important a causa del fet que el díode és, essencialment, una font de tensió que té una resistència interna específica, i que qualsevol tipus de desviació en el corrent que es mou a través d'ella podria resultar en una variació del voltatge que podria acabar sent traduït erròniament com una variació de temperatura. El voltatge de sortida al pin 4 és, per tant, el mateix que el voltatge a l'entrada d'inversió, així com el voltatge al voltant del díode (aquest últim canvia amb la temperatura).

C3 inhibeix l’oscil·lació. El pin 1 de l'IC 2B està unit al potencial de referència fix i, per tant, un corrent constant es mou cap a l'entrada que no inverteix. L'entrada inversora d'IC ​​2B està connectada mitjançant R2 a la sortida d'IC ​​2A (pin 4), per tal que sigui operada per un corrent dependent de la temperatura. IC 2B amplifica la diferència entre els seus corrents d'entrada a un valor que la desviació de tensió a la seva sortida (pin 5) es podria llegir ràpidament amb una velocitat de 5 a 10 volts. voltímetre.

En cas que s’utilitzi un mesurador de panells, és possible que s’hagi de configurar la llei d’Ohm per determinar la resistència de la sèrie. Si un f.s.d de 100-uA amb una resistència interna de 1200, la resistència total per a la deflexió a gran escala de 10 V ha de ser segons el càlcul:

10 / 100uA = 100K

Com a resultat, R5 ha de ser de 100 k - 1k2 = 98k8. El valor comú més proper (100 k) funcionarà bé. La calibració es pot fer tal com s’explica a continuació: el punt zero es fixa inicialment mitjançant P1 mitjançant el sensor de temperatura immers en un bol de gel que es fon. Després es pot fixar la deflexió a gran escala amb P2, per la qual cosa el díode es pot submergir dins d’aigua calenta la temperatura de la qual s’identifica (posem per cas que l’aigua bullent provada amb qualsevol termòmetre estàndard estigui a 50 °).