4 mạch nhiệt kế điện tử đa năng

Sau đây chúng ta cùng tìm hiểu 4 mạch nhiệt kế điện tử tốt nhất có thể được sử dụng phổ biến để đo nhiệt độ cơ thể hoặc nhiệt độ phòng trong khí quyển từ 0 độ đến 50 độ C.

Ở bài trước chúng ta đã tìm hiểu một số tính năng nổi bật của chip cảm biến nhiệt độ LM35 , cung cấp đầu ra ở các điện áp khác nhau tương đương trực tiếp với sự thay đổi nhiệt độ môi trường xung quanh, tính bằng độ C.

Đặc biệt, tính năng này làm cho việc xây dựng nhiệt độ phòng được đề xuất mạch nhiệt kế rất đơn giản.

1) Nhiệt kế điện tử sử dụng IC đơn LM35

Nó chỉ yêu cầu một vi mạch duy nhất được kết nối với loại cuộn dây chuyển động phù hợp của đồng hồ và bạn bắt đầu nhận được các kết quả gần như ngay lập tức.

IC LM35 sẽ hiển thị cho bạn mức tăng 10mv trong vôn đầu ra của nó để đáp ứng với mọi mức tăng nhiệt độ của bầu khí quyển xung quanh nó.

Sơ đồ mạch hiển thị bên dưới giải thích tất cả, không cần bất kỳ mạch phức tạp nào, chỉ cần kết nối đồng hồ đo cuộn dây chuyển động 0-1 V FSD qua các chân có liên quan của IC, đặt nồi thích hợp và bạn đã sẵn sàng với mạch cảm biến nhiệt độ phòng của mình .

Thiết lập đơn vị

Sau khi bạn đã lắp ráp mạch và hoàn thành các kết nối được hiển thị, bạn có thể tiến hành cài đặt nhiệt kế như được giải thích bên dưới:

1. Đặt giá trị đặt trước ở khoảng giữa.
2. BẬT nguồn cho mạch.
3. Lấy một bát nước đá đang tan và nhúng vi mạch vào bên trong nước đá.
4. Bây giờ cẩn thận bắt đầu điều chỉnh giá trị đặt trước, sao cho đồng hồ đọc chỉ số 0 vôn.
5. Quá trình cài đặt nhiệt kế điện tử này đã xong.

Sau khi bạn tháo cảm biến khỏi băng, trong vài giây, nó sẽ bắt đầu hiển thị nhiệt độ phòng hiện tại trên đồng hồ trực tiếp theo độ C.

2) Mạch theo dõi nhiệt độ phòng

Thiết kế nhiệt kế điện tử thứ hai dưới đây là một mạch đo cảm biến nhiệt độ không khí rất đơn giản nhưng có độ chính xác cao đã được trình bày ở đây.

Việc sử dụng IC LM 308 rất linh hoạt và chính xác làm cho mạch phản hồi và phản ứng tuyệt vời với những thay đổi nhiệt độ nhỏ nhất xảy ra trong bầu khí quyển xung quanh nó.

Sử dụng Garden Diode 1N4148 làm cảm biến nhiệt độ

Diode 1N4148 (D1) được sử dụng như một cảm biến nhiệt độ môi trường hoạt động ở đây. Hạn chế duy nhất của điốt bán dẫn như 1N4148 cho thấy sự thay đổi đặc tính điện áp thuận với ảnh hưởng của sự thay đổi nhiệt độ môi trường xung quanh đã được khai thác hiệu quả ở đây và thiết bị này được sử dụng như một cảm biến nhiệt độ hiệu quả, giá rẻ.

Mạch đo cảm biến nhiệt độ không khí điện tử được trình bày ở đây rất chính xác về chức năng của nó, đặc biệt là do độ trễ tối thiểu của nó.

Mô tả mạch hoàn chỉnh và manh mối xây dựng được bao gồm ở đây.

Hoạt động mạch

Mạch hiện tại của mạch đo cảm biến nhiệt độ không khí điện tử có độ chính xác vượt trội và có thể được sử dụng rất hiệu quả để theo dõi các biến đổi nhiệt độ khí quyển. Chúng ta hãy nghiên cứu ngắn gọn về hoạt động của mạch:

Ở đây, như thường lệ, chúng tôi sử dụng “điốt vườn” 1N4148 rất linh hoạt làm cảm biến do nhược điểm điển hình của nó (hay đúng hơn là một lợi thế đối với trường hợp hiện tại) là thay đổi đặc tính dẫn của nó do ảnh hưởng của nhiệt độ môi trường thay đổi.

Diode 1N4148 có thể thoải mái tạo ra điện áp tuyến tính và điện áp hàm mũ trên chính nó để đáp ứng với sự gia tăng tương ứng của nhiệt độ môi trường xung quanh.

Điện áp giảm này là khoảng 2mV cho mỗi độ tăng nhiệt độ.

Tính năng đặc biệt này của 1N4148 được khai thác rộng rãi trong nhiều mạch cảm biến nhiệt độ dải thấp.

Đề cập đến bộ theo dõi nhiệt độ phòng được đề xuất với sơ đồ mạch chỉ báo dưới đây, chúng ta thấy rằng, IC1 được nối dây như một bộ khuếch đại đảo và tạo thành trái tim của mạch.

Chân số 3 không đảo ngược của nó được giữ ở một điện áp tham chiếu cố định cụ thể với sự trợ giúp của Z1, R4, P1 và R6.

Transistor T1 và T2 được sử dụng như một nguồn dòng điện không đổi và giúp duy trì độ chính xác cao hơn của mạch.

Đầu vào đảo ngược của IC được kết nối với cảm biến và giám sát ngay cả sự thay đổi nhỏ nhất của sự biến đổi điện áp trên diode cảm biến D1. Những thay đổi điện áp này như đã giải thích, tỷ lệ thuận với sự thay đổi của nhiệt độ môi trường xung quanh.

Sự thay đổi nhiệt độ cảm nhận được ngay lập tức được khuếch đại thành một mức điện áp tương ứng bởi vi mạch và được nhận tại chân đầu ra số 6 của nó.

Các giá trị đọc liên quan được chuyển trực tiếp sang độ C thông qua đồng hồ loại cuộn dây chuyển động 0-1V FSD.

Danh sách các bộ phận

• R1, R4 = 12K,
• R2 = 100E,
• R3 = 1 triệu,
• 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,
• Ban Mục đích Chung theo kích thước.
• B1 và ​​B2 = pin PP3 9V.
• M1 = 0 - 1 V, vôn kế loại cuộn dây chuyển động FSD

Thiết lập mạch

Thủ tục này là một chút quan trọng và cần chú ý đặc biệt. Để hoàn tất quy trình, bạn sẽ cần hai nguồn nhiệt độ đã biết chính xác (nóng và lạnh) và một nhiệt kế thủy ngân trong thủy tinh chính xác.

Việc hiệu chuẩn có thể được hoàn thành thông qua các điểm sau:

Ban đầu hãy giữ các giá trị đặt trước được đặt ở giữa chúng. Kết nối vôn kế (1 V FSD) ở đầu ra của mạch.

Đối với nguồn nhiệt độ lạnh, nước ở nhiệt độ phòng được sử dụng ở đây.

Nhúng cảm biến và nhiệt kế thủy tinh vào nước và ghi lại nhiệt độ trong nhiệt kế thủy tinh và kết quả điện áp tương đương trên vôn kế.

Lấy một tô dầu, đun nóng khoảng 100 độ C và đợi cho đến khi nhiệt độ ổn định xuống khoảng 80 độ C.

Như trên, nhúng hai cảm biến vào và so sánh với kết quả trên. Số đọc điện áp phải bằng với sự thay đổi nhiệt độ của nhiệt kế thủy tinh lần 10 mili vôn. Bạn không hiểu? Chúng ta hãy đọc ví dụ sau.

Giả sử, nước nguồn có nhiệt độ lạnh là 25 độ C (nhiệt độ phòng), nguồn nóng, như chúng ta đã biết là 80 độ C. Do đó, sự chênh lệch hoặc thay đổi nhiệt độ giữa chúng bằng 55 độ C. Do đó, sự khác biệt trong số đọc điện áp phải được nhân với 55 nhân với 10 = 550 mili vôn, hoặc 0,55 vôn.

Nếu bạn không hoàn toàn đáp ứng được tiêu chí, hãy điều chỉnh P2 và tiếp tục lặp lại các bước cho đến khi bạn đạt được nó.
Sau khi tốc độ thay đổi ở trên (10 mV trên 1 độ C) được đặt, chỉ cần điều chỉnh P1 để đồng hồ hiển thị 0,25 vôn ở 25 độ (cảm biến được giữ trong nước ở nhiệt độ phòng).

Điều này kết thúc cài đặt của mạch.
Mạch đo cảm biến nhiệt độ không khí này cũng có thể được sử dụng hiệu quả như một đơn vị nhiệt kế điện tử trong phòng.

3) Mạch nhiệt kế phòng sử dụng IC LM324

Thiết kế thứ 3 có lẽ là thiết kế tốt nhất xét về chi phí, dễ xây dựng và độ chính xác.

Một IC LM324 duy nhất, một IC thông thường 78L05 5V và một vài linh kiện thụ động là tất cả những gì cần thiết để tạo nên mạch chỉ báo độ C trong phòng dễ dàng nhất này.

Chỉ có 3 op amps được sử dụng từ 4 op amps của LM324 .

Op amp A1 được nối dây để tạo ra một mặt đất ảo cho mạch, cho nó hoạt động hiệu quả. A2 được cấu hình như một bộ khuếch đại không đảo, trong đó điện trở phản hồi được thay thế bằng một diode 1N4148.

Diode này cũng hoạt động như cảm biến nhiệt độ và giảm khoảng 2 mV từ mỗi lần tăng một độ trong nhiệt độ môi trường.

Sự sụt giảm 2 mV này được phát hiện bởi mạch A2 và được chuyển đổi thành một điện thế thay đổi tương ứng tại chân # 1.

Điện thế này được khuếch đại thêm và được đệm bởi bộ khuếch đại đảo A3 để cấp nguồn cho đơn vị vôn kế 0 đến 1V kèm theo.

Vôn kế chuyển đầu ra thay đổi phụ thuộc vào nhiệt độ thành thang nhiệt độ đã hiệu chuẩn để tạo ra dữ liệu nhiệt độ phòng một cách nhanh chóng thông qua các độ lệch có liên quan.

Toàn bộ mạch được cung cấp bởi một PP3 9 V duy nhất.

Vì vậy, các bạn, đây là 3 mạch chỉ thị nhiệt độ phòng dễ dàng, dễ xây dựng mà bất kỳ người yêu thích nào cũng có thể xây dựng để theo dõi các biến thể nhiệt độ xung quanh của một tiền đề một cách nhanh chóng và rẻ tiền bằng cách sử dụng các linh kiện điện tử tiêu chuẩn và không liên quan đến các thiết bị Arduino phức tạp.

4) Nhiệt kế điện tử sử dụng IC 723

Cũng giống như thiết kế ở trên, một diode silicon cũng được sử dụng như một cảm biến nhiệt độ. Điện thế tiếp giáp của một diode silicon giảm đi khoảng 1 milivolt cho mỗi độ C., điều này cho phép xác định nhiệt độ của diode bằng cách tính toán điện áp trên nó. Khi được cấu hình như một cảm biến nhiệt độ, một diode mang lại lợi ích của độ tuyến tính cao với hằng số thời gian thấp.

Nó cũng có thể được thực hiện trong một phạm vi nhiệt độ rộng, từ -50 đến 200 C. Vì điện áp diode cần được đánh giá khá chính xác, nên cần phải có nguồn cung cấp tham chiếu đáng tin cậy.

Một lựa chọn khá phù hợp là ổn áp IC 723. Mặc dù giá trị ti tuyệt đối của điện áp zener trong IC này có thể khác với IC khác, hệ số nhiệt độ là cực kỳ nhỏ (thường là 0,003% trên độ C).

Ngoài ra, 723 được biết là ổn định nguồn cung cấp 12 volt trên toàn mạch. Quan sát rằng các số chân trong sơ đồ mạch chỉ phù hợp với biến thể dòng kép (DIL) của IC 723.

IC khác, 3900, bao gồm bốn bộ khuếch đại, chỉ một vài trong số đó được sử dụng. Những op amps được thiết kế để hoạt động hơi khác một chút, chúng được cấu hình như các đơn vị được điều khiển hiện tại thay vì dưới dạng điều khiển điện áp. Một đầu vào tốt nhất có thể được coi là cơ sở bóng bán dẫn trong cấu hình bộ phát chung.

Kết quả là, điện áp đầu vào thường vào khoảng 0,6 volt. R1 được ghép với điện áp tham chiếu và do đó dòng điện không đổi di chuyển qua điện trở này. Do độ lợi vòng hở lớn của nó, amp op có thể điều chỉnh đầu ra của chính nó để dòng điện giống hệt nhau chạy vào đầu vào đảo ngược của nó và dòng điện qua điốt cảm biến nhiệt độ (D1) do đó không đổi.

Việc thiết lập này rất quan trọng do thực tế, về cơ bản, diode là một nguồn điện áp có điện trở bên trong cụ thể và bất kỳ loại sai lệch nào trong dòng điện di chuyển qua nó có thể tạo ra sự thay đổi trong điện áp mà cuối cùng có thể là được dịch một cách sai lầm là sự thay đổi của nhiệt độ. Do đó, điện áp đầu ra tại chân 4 giống với điện áp tại đầu vào đảo ngược cũng như điện áp xung quanh diode (sau này thay đổi theo nhiệt độ).

C3 ức chế dao động. Chân 1 của IC 2B được gắn vào điện thế tham chiếu cố định và do đó một dòng điện không đổi di chuyển vào đầu vào không đảo. Đầu vào đảo ngược của IC 2B được nối bằng R2 với đầu ra của IC 2A (chân 4), để nó hoạt động bằng dòng phụ thuộc nhiệt độ. IC 2B khuếch đại sự khác biệt giữa các dòng điện đầu vào của nó đến một giá trị mà độ lệch điện áp tại đầu ra của nó (chân 5) có thể nhanh chóng được đọc với điện áp f.s.d từ 5 đến 10 volt. vôn kế.

Trong trường hợp sử dụng đồng hồ bảng, định luật Ohm có thể cần được định cấu hình để xác định điện trở nối tiếp. Nếu 100-uA f.s.d. Đồng hồ có điện trở bên trong 1200 được sử dụng, tổng trở kháng đối với độ lệch toàn quy mô 10 V phải theo tính toán:

10 / 100uA = 100K

Kết quả là R5 phải là 100 k - 1k2 = 98k8. Giá trị chung gần nhất (100 k) sẽ hoạt động tốt. Hiệu chuẩn có thể được thực hiện như giải thích bên dưới: điểm 0 ban đầu được cố định bởi P1 bằng cách sử dụng cảm biến nhiệt độ nhúng trong một bát nước đá đang tan chảy. Sau đó, độ lệch toàn quy mô có thể được cố định bằng P2 cho điều này, đi-ốt có thể ngập trong nước nóng có nhiệt độ được xác định (giả sử nước sôi được kiểm tra bằng bất kỳ nhiệt kế tiêu chuẩn nào ở 50 °).