Транзистор вместо терморезистора схема – 4apple – взгляд на Apple глазами Гика

Датчики температуры для микроконтроллера

На данный момент многие схемы построены на микроконтроллерах, сюда же входят различные измерители температуры, в которых могут использоваться полупроводниковые датчики, при условии, что температура при их работе не превышает 125 ° C.

Поскольку датчики температуры откалиброваны на заводе-изготовителе, нет необходимости калибровать и настраивать датчики. Полученные от них результаты в виде цифровых данных отправляются в микроконтроллер.

Использование полученной информации зависит от содержимого программного обеспечения контроллера.

Помимо прочего, такие датчики могут работать в режиме термостата, то есть (по заданной программе) они включаются или выключаются при достижении определенной температуры.

Однако, если другие температурные индикаторы станут эталонными значениями, программу придется переписать.

Простой электронный термометр на однопереходном транзисторе

категория

Радиосхемы для дома

И. Нечаев. Радио Курск, 1992, вып. 8, стр. 17–18

В этой статье речь пойдет о возможности конструирования приборов для измерения температуры на расстоянии — за переделом дома или, например, в балконном «овощехранилище». Существует множество схем, позволяющих это выполнить функции, но есть некоторые особенности при выборе термочувствительного датчика.

Как правило, в большинстве случаев при проектировании таких устройств термисторы часто используют радиолюбители. У них достаточно большой коэффициент термического сопротивления (далее ТКС) — до 8% на градус. Однако он сильно варьируется в диапазоне измеряемых температур. Если для бытовых термометров на этот факт можно закрыть глаза, то если речь идет о широком диапазоне температур (например, как в нашем случае, от — 40 градусов С до + 40 градусов С), то возникают некоторые проблемы с калибровка измерительной шкалы прибора — она ​​просто потеряет линейность.

Мы также знаем, что самый распространенный pn переход любого полупроводникового прибора может выступать в роли термодатчика, однако TKN простого перехода очень мала — не более 0,3% на градус, а это требует введения схем дополнительного усиления, что сильно усложняет конструкцию.

Практика показала, что однопереходные транзисторы типа КТ117 больше подходят для использования в качестве датчика температуры (они использовались в блоках питания ТВ 2 3УСТСТ и найти их не составит труда), если подключить как показано на фото

В результате такого включения мы получим термистор сопротивлением 5… 10 кОм с КТК около 0,7… 0,9% на градус С. В этом случае шкала прибора будет линейной по весь температурный диапазон. Это свойство однопереходного транзистора позволило использовать его в качестве датчика температуры в устройстве, схема которого представлена ​​на рисунке

Основой рассматриваемого электронного термометра является измерительный мост на резисторах R2-R5, в одно плечо которого включен однопереходный транзистор VT1. В диагонали моста установлен микроамперметр PA1 с нулем в центре. Источником питания может служить двухполупериодный выпрямитель: для этого в схему вводится параметрический стабилизатор на транзисторе VT2 и стабилитроне VD1. Если прибор будет использоваться непродолжительное время (включили, посмотрели, выключили), также можно использовать 9-вольтовый аккумулятор типа «Крона», в этом случае цепи стабилизации могут быть исключены из схемы.

Суть устройства такова: все резисторы в цепи устанавливаются постоянными, изменяемым является только сопротивление датчика температуры, роль которого играет транзистор. При изменении температуры окружающей среды изменяется ток через датчик температуры. Кроме того, ток будет изменяться как в сторону увеличения при повышении температуры, так и в сторону уменьшения при понижении температуры. Оказывается, остается только подбором сопротивлений измерительного моста и регулировкой подстроечного резистора R1 сбросить показания стрелки положения прибора на 0 градусов С.

При настройке прибора можно руководствоваться следующими рекомендациями: растаявший лед из холодильника можно использовать как ориентир для «нулевой» температуры. Получить температуру 40… 50 градусов С тоже несложно — можно просто разогреть духовку до нужной температуры. Следовательно, можно установить нулевое положение устройства, а положительный максимум, поставив соответствующий знак, можно сделать на том же расстоянии, что и «плюс», потому что шкала измерения будет линейной.

Все части термометра смонтированы на печатной плате с односторонним покрытием PCB, эскиз которой показан на рисунке

Примерный внешний вид устройства показан на следующем рисунке

Для этого термометра больше подходит микроамперметр типа М4206 на ток 50 мкА с нулем в центре шкалы. Если вдруг это устройство окажется недоступным, можно использовать любой другой микроамперметр на указанный ток (желательно с широкой шкалой измерения), но необходимо будет ввести дополнительную кнопку в схему, чтобы иметь возможность контролировать положительный и отрицательный температуры отдельно, как показано на рисунке

И напоследок: при необходимости устройство можно оснастить несколькими датчиками температуры, включив их по следующей схеме

Таким образом, мы сможем контролировать температуру различных объектов, например дома и на улице.

Диод как датчик температуры- функция полупроводника

Диод — это простейший по своей конфигурации прибор, обладающий свойствами полупроводника.

Между двумя крайними точками диода (донором и акцептором) находится область пространственного заряда, другими словами: pn переход. Этот «мостик» гарантирует проникновение электронов с одной стороны на другую, поэтому из-за разницы в зарядах, составляющих его, довольно небольшой ток, но в любом случае возникает внутри диода. Движение электронов по диоду происходит только в одном направлении. Есть, конечно, обратный ход, но совершенно незначительный, и при попытке подключить источник питания в этом направлении диод заклинивает обратным напряжением. Это увеличивает плотность вещества и происходит диффузия. Кстати, именно по этой причине диод называют полупроводниковым вентилем (движение идет в одну сторону, а в другую нет).

Если вы попытаетесь повысить температуру диода, количество неосновных носителей (электронов, движущихся в направлении, противоположном основному) увеличится, и pn-переход начнет разрушаться.

Вот почему рабочая температура полупроводников имеет некоторые ограничения

Принцип взаимодействия между падением напряжения на pn переходе диода и температурой самого диода был выявлен практически сразу после его создания.

Следовательно, pn переход кремниевого диода является простейшим датчиком температуры. Его TKN (температурный коэффициент напряжения) составляет 3 милливольта на градус Цельсия, а точка падения напряжения в прямом направлении составляет примерно 0,7 В.

Для нормальной работы этот уровень напряжения излишне мал, поэтому чаще всего используется не сам диод, а pn-переходы транзистора в комплекте с базовым делителем напряжения.

В результате конструкция по качеству аналогична всей диодной последовательности. В результате показатель падения напряжения может быть намного выше 0,7 В.

Поскольку TCR (температурный коэффициент сопротивления) диода отрицательный (- 2 мВ / ° C), он оказался очень актуальным для использования в варикапах, где ему отводится роль стабилизатора резонансной частоты генератора контура. Контроль осуществляется по температуре.

Данные по падению напряжения на диодах

При анализе показаний цифрового мультиметра видно, что данные о падении напряжения на pn переходе для кремниевых диодов составляют 690-700 мВ, а для германиевых — 400-450 мВ (хотя этот тип диодов практически не используется) на данный момент не используется). Если во время измерения температура диода повысится, данные мультиметра, наоборот, уменьшатся. Чем больше сила нагрева, тем больше уменьшаются цифровые данные.

Обычно это свойство используется для стабилизации рабочего процесса в электронной системе (например, для аудиоусилителей).

Схема диодного термометра.

Датчики температуры для микроконтроллера

На данный момент многие схемы построены на микроконтроллерах, сюда же входят различные измерители температуры, в которых могут использоваться полупроводниковые датчики, при условии, что температура при их работе не превышает 125 ° C.

Поскольку датчики температуры откалиброваны на заводе-изготовителе, нет необходимости калибровать и настраивать датчики. Полученные от них результаты в виде цифровых данных отправляются в микроконтроллер.

Использование полученной информации зависит от содержимого программного обеспечения контроллера.

Помимо прочего, такие датчики могут работать в режиме термостата, то есть (по заданной программе) они включаются или выключаются при достижении определенной температуры.

Однако, если другие температурные индикаторы станут эталонными значениями, программу придется переписать.

Прочие сферы применения

Хотя выбор датчиков температуры сегодня очень широк, никто не забывает об их диодной версии, которая часто используется в электрических утюгах, электрокаминах и электронике в самом широком смысле.

Несмотря на ограничения по температурному режиму, диодные датчики имеют свои существенные преимущества:

— относительная дешевизна;

— скромные габариты;

— легко смонтировать огромное количество электронных устройств;

— отличная чувствительность и точность.

Благодаря всем этим качествам область применения этого типа датчика с каждым годом расширяется.

Пишите комментарии, дополнения к статье, может я что-то упустил. Взгляните на карту сайта, я буду рад, если вы найдете еще что-нибудь полезное на моем сайте.

elektronchic.ru

Микросхемы с локальным (интегрированным) термодатчиком и цифровым выходом

Они представляют собой разработку аналоговых датчиков с интеграцией АЦП на кристалле, цифровым интерфейсом и, в некоторых случаях, цифровым ядром, обеспечивающим программное управление параметрами датчика, организацию формирования сигналов управления и сигнализации. Важным преимуществом этого класса микросхем является возможность программной компенсации отдельных погрешностей передаточной характеристики на этапе производства, что позволяет добиться большей гарантированной точности. Кроме того, в максимальном значении погрешности уже учтено влияние всех возможных источников погрешности (собственно преобразователь температуры-напряжения, усилитель нормализации, АЦП, ИОН), что выгодно отличает его от простых микросхем с аналоговым выходом. Maxim Integrated предлагает широкий выбор ИС с локальным термодатчиком и цифровым интерфейсом (Таблица 2). Хорошим примером точного цифрового датчика является MAX31725, который обеспечивает абсолютную погрешность не более 0,5 ° C в широком диапазоне температур -40… 105 ° C и поддерживает ее в пределах ± 0,7 ° C в расширенном диапазоне от -55… 125 ° С. Кроме того, MAX31725 обеспечивает необычно высокое температурное разрешение 0,004 ° C, что может быть полезно для относительных измерений. Другие интересные особенности микросхем с локальным термодатчиком и цифровым выходом:

• Наличие одного или нескольких выходов, указывающих на то, что контролируемая температура превысила установленные пределы (эти пределы обычно доступны для программирования пользователем).
• Возможность программной фильтрации сигнала при превышении заданного порога температуры. Если по системным причинам ущерб от ложного срабатывания тепловой защиты превышает опасность быстрого увеличения перегрева, пользователь может запрограммировать продолжительность временного интервала, в течение которого должно быть зарегистрировано превышение температуры, перед подачей внешнего сигнала тревоги.
• Сохранение в памяти пользовательских настроек порогов срабатывания, которые не удаляются при отключении блока питания (EEPROM). Это особенно полезно для термодатчиков, используемых для защиты системы от перегрева. Сразу после восстановления питания микросхема готова к работе с текущими значениями температурных порогов срабатывания.
• Наличие на выбор всего спектра современных цифровых интерфейсов.

Таблица 2. Микросхемы с локальным термодатчиком на основе PN перехода и цифрового выходного сигнала

Имя	Абсолютный погрешность, ° С, не более	Интерфейс	Напряжение напряжение питания, В	Характеристики микросхемы
DS1620	0,5	3 провода	2,7… 5,5	Термометр и термостат с EEPROM
DS1621	0,5	2 провода	2,7… 5,5	Термометр и термостат с EEPROM
DS1624	0,5	3 провода	2,7… 5,5	Термометр с EEPROM
DS1626	0,5	3 провода	2,7… 5,5	Прецизионный термометр и термостат с EEPROM
DS1629	2	2 провода	2,7… 5,5	Термометр и часы с EEPROM
DS1631	0,5	2 провода	2,7… 5,5	Прецизионный термометр и термостат с EEPROM
DS1721	1	2 провода	2,7… 5,5	Термометр и термостат с EEPROM
DS1722	2	3 провода	2,65… 5,5	Термометр
DS1726	1	3 провода	2,7… 5,5	Прецизионный термометр и термостат с EEPROM
DS1731	1	2 провода	2,2… 5,5	Прецизионный термометр и термостат с EEPROM
DS1775	2	2 провода	2,7… 5,5	Термометр и термостат
DS1821	1	1 провод	2,7… 5,5	Термометр и термостат с EEPROM
DS1822	2	1 провод	3,0… 5,5	Экономичный термометр с EEPROM
DS1825	0,5	1 провод	3,0… 3,7	Термометр с 4-битным идентификатором и EEPROM
DS18B20	0,5	1 провод	3,0… 5,5	Термометр с EEPROM
DS18S20	0,5	1 провод	3,0… 5,5	Прецизионный термометр с EEPROM
DS28	0,5	1 провод	3,0… 5,5	Термометр с EEPROM
DS620	0,5	2 провода	1,7… 3,5	Прецизионный термометр с источником питания низкого напряжения и EEPROM
DS75	2	2 провода	2,7… 5,5	Термометр и термостат
DS75LV	2	2 провода	1,7… 3,7	Термометр и термостат низкого напряжения
DS75LX	2	2 провода	1,7… 3,7	Термометр и термостат с низковольтным питанием и расширенной адресацией
DS7505	0,5	2 провода	1,7… 3,7	Прецизионный термометр и термостат с EEPROM
LM75	2	2 провода	3,0… 5,5	Термодатчик и «стражник»
MAX6575	4.5	1 провод	2,7… 5,5	Термодатчик
MAX6576	4.5	1 провод	2,7… 5,5	Термодатчик
MAX6577	3.5	1 провод	2,7… 5,5	Термодатчик
MAX6625	2	2 провода	3,0… 5,5	9-битный термодатчик; I2C
MAX6626	2	2 провода	3,0… 5,5	12-битный термодатчик; I2C
MAX6629	1	3 провода	3,0… 5,5	12 бит + знак термодатчика
MAX6630	1	3 провода	3,0… 5,5	12 бит + знак термодатчика
MAX6631	1	3 провода	3,0… 5,5	12 бит + знак термодатчика
MAX6632	1	3 провода	3,0… 5,5	12 бит + знак термодатчика
MAX6633	1.5	2 провода	3,0… 5,5	12 бит + знак термодатчика; I2C с 4-битным адресом
MAX6634	1.5	2 провода	3,0… 5,5	12 бит + знак термодатчика; I2C с 3-битным адресом; программируемые пороги
MAX6635	1.5	2 провода	3,0… 5,5	12 бит + знак термодатчика; I2C с 2-битным адресом; программируемые пороги
MAX6652	3	2 провода	2,7… 5,5	4-канальный термодатчик и монитор напряжения
MAX6662	2,5	3 провода	3,0… 5,5	12-битный термодатчик; SPI
MAX6683	4	2 провода	2,7… 5,5	4-канальный термодатчик и монитор напряжения
MAX7500	2	2 провода	3,0… 5,5	Термодатчик и «стражник»; совместим с LM75
MAX7501	2	2 провода	3,0… 5,5	Термодатчик и «стражник»; I2C с таймаутом и сбросом
MAX7502	2	2 провода	3,0… 5,5	Термодатчик и «стражник»; I2C с таймаутом и сбросом
MAX7503	2	2 провода	3,0… 5,5	Термодатчик и «стражник»; I2C со сбросом
MAX7504	2	2 провода	3,0… 5,5	Термодатчик и «стражник»; I2C со сбросом
MAX31722	2	3-проводный / SPI	1,7… 3,7	Термометр и термостат с EEPROM и SPI
MAX31723	0,5	3-проводный / SPI	1,7… 3,7	Термометр и термостат с EEPROM и SPI
MAX31725	0,5	2 провода	2,5… 3,7	Точный термодатчик
MAX31820	0,5	1 провод	3,0… 3,7	Датчик температуры воздуха с EEPROM
MAX31826	0,5	1 провод	3,0… 3,7	Температурный датчик с индивидуальной EEPROM емкостью 1 кБ

Термодатчики на транзисторах в схемах на МК

Физическая природа полупроводниковых материалов такова, что их параметры довольно сильно зависят от температуры. В обычных схемах усиления с этим явлением борются, а в измерителях температуры, наоборот, поощряются. Например, в кремниевых транзисторах с постоянным током коллектора при повышении температуры напряжение база-эмиттер U ^^ ^ уменьшается с теоретическим коэффициентом 2,1 мВ / ° C. Фактическое изменение пропорционально соотношению 1000 | мВ | / Гх1 К, где — температура среды по шкале Кельвина.

Пример расчета. Пусть напряжение между базой и эмиттером стандартного кремниевого транзистора при температуре 7;) = 20 ° C равно ^^^

При повышении температуры его тела до G = 35 ° C это напряжение уменьшается на 49 мВ: i

Фактическое напряжение может незначительно отличаться от расчетного, что зависит от расположения рабочей точки транзистора и его типа. В любом случае рекомендуется уменьшить и стабилизировать ток, протекающий через переход /? — / 7 для устранения эффекта саморазогрева кристалла.

Рис. 3.67.

Схема подключения транзисторных датчиков температуры МК:

а) измерение температуры в диапазоне -30… + 150 °. Датчик температуры представляет собой транзистор VTI, напряжение которого (/ ^ e «дрейфует» с коэффициентом около 2 мВ / ° С. Резисторы R4 и 7 задают температурный диапазон и калибровочное напряжение +3 В на входе МК при температура окружающей среды + 25 ° С. Транзистор VTI имеет металлический корпус, конец которого можно запрессовать в термостойкую пластиковую трубку и использовать всю конструкцию как пробник или выносной пробник;

б) термодатчик на однопереходном транзисторе VTI обеспечивает линейность измерения температуры в диапазоне 0… + 100;

c) Транзистор VTI специально используется для поверхностного монтажа на малых площадях (SMD). Это необходимо для уменьшения тепловой инерции датчика. Например, SMD-транзистор переходит в стабильный тепловой режим через одну минуту после скачка температуры на 10 ° C (нормальному «большому» транзистору требуется во много раз больше времени). Резистор / ^ / уравновешивает дифференциальную схему, состоящую из транзисторов VTI, VT2

На рис. 3.67, а . г приведены схемы подключения транзисторных датчиков температуры к МК.

г) транзистор VT1 имеет в корпусе отверстие, через которое он может быть закреплен винтом на поверхности измеряемого объекта. Коллектор транзистора электрически связан с его корпусом, что необходимо учитывать при установке. Коэффициент температурного преобразования прямо пропорционален соотношению резисторов R3 / R2 (в этой схеме около 20 мВ / ° C).

Как использовать диоды и транзисторы для измерения температуры

Для измерения температуры в качестве термопреобразователей можно использовать полупроводниковые диоды и транзисторы. Это объясняется тем, что при постоянном значении тока, протекающего вперед, например, через диодный переход, напряжение на переходе фактически изменяется линейно с температурной конфигурацией.

Для того, чтобы значение тока было постоянным, достаточно активировать поочередно диоду огромное активное сопротивление. При этом ток, проходящий через диод, не должен вызывать его перегрев.

можно построить калибровочную характеристику такого двухточечного датчика температуры: в начале и в конце спектра измеряемой температуры. На рис. 1, а показана схема измерения температуры с помощью диода ВД. Аккумулятор можно использовать как источник питания.

Рис. 1. Схема измерения температуры с помощью диода (а) и транзистора (б, в). Мостовые соединители позволяют повысить относительную чувствительность устройства за счет компенсации начального значения сопротивления датчика.

Аналогичным образом температура влияет на сопротивление перехода эмиттер-база транзисторов. При этом транзистор может сразу выступать как датчиком температуры, так и усилителем собственного сигнала. Следовательно, использование транзисторов в качестве датчиков температуры имеет преимущество перед диодами.

На рис.1, б представлена ​​схема индикатора температуры, в котором в качестве преобразователя температуры используется транзистор (германий или кремний).

При изготовлении термометров как на диодах, так и на транзисторах необходимо построить калибровочную характеристику, при этом индикатор температуры ртути можно использовать как примерный измеритель.

Инерционность термометров на диодах и транзисторах невелика: на диоде — 30 с, на транзисторе — 60 с.

Практическое увлечение представлено мостовой схемой с транзистором в одном из плеч (рис. 1, в). В этой схеме спай эмиттера подключен к одному из плеч моста R4, на коллектор подается небольшое запирающее напряжение.

Школа электриков

Устройство и виды

Термистор — это полупроводниковый прибор, сопротивление которого зависит от его температуры. В зависимости от типа элемента сопротивление может увеличиваться или уменьшаться при нагревании. Термисторы бывают двух типов:

• NTC (Negative Temperature Coefficient) — с отрицательным температурным коэффициентом сопротивления (TCR). Их часто называют «термисторами».
• PTC (Positive Temperature Coefficient) — с положительным TCS. Их еще называют «постояльцами».

Важно! Температурный коэффициент электрического сопротивления — это отношение сопротивления к температуре. Он описывает, сколько Ом или процентов от номинального значения изменяет сопротивление элемента при повышении его температуры на 1 градус Цельсия

Например, у обычных резисторов ТКС положительный (при нагреве сопротивление проводников увеличивается).

Термисторы бывают низкотемпературные (до 170К), среднетемпературные (170-510К) и высокотемпературные (900-1300К). Корпус ячейки может быть изготовлен из пластика, стекла, металла или керамики.

Условное графическое обозначение термисторов на схеме напоминает обычные резисторы, с той лишь разницей, что они перечеркнуты полосой и рядом с ней указана буква t.

Кстати, именно так обозначаются резисторы, сопротивление которых меняется под воздействием окружающей среды, а тип величины, на которую они влияют, обозначается буквой, t — температура.

Основные особенности:

• Номинальное сопротивление при 25 градусах Цельсия.
• Максимальный ток или рассеиваемая мощность.
• Диапазон рабочих температур.
• TCS.

Интересный факт: термистор был изобретен в 1930 году ученым Сэмюэлем Рубеном.

Рассмотрим подробнее, как устроен каждый из них и что для этого нужно.

Датчик температуры | Все своими руками

Температурная зависимость падения напряжения на pn-переходе была отмечена вскоре после его создания. Это свойство полупроводника используется в электронных термометрах, датчиках температуры, тепловых реле и т.д.

Самым простым датчиком температуры является pn переход кремниевого диода, температурный коэффициент напряжения которого составляет около 3 мВ / ° C, а прямое падение напряжения находится в районе 0,7 В. Работать с таким малым напряжением неудобно, поэтому pn переходы транзистора лучше использовать как температурно-зависимый элемент, добавив к ним базовый делитель напряжения. Полученная двухполюсная сеть имеет свойства диодной цепи, т.е падение напряжения на ней можно установить намного больше 0,7 В. Это зависит от соотношения базовых резисторов R1 и R2, см. Рис. 1.

Обладая отрицательным температурным коэффициентом сопротивления, это биполярное устройство нашло применение в цепи питания варикапов. При повышении температуры емкость варикапов начинает увеличиваться, но при этом падает падение напряжения на двух выводах VT1, R1, R2, что приводит к увеличению напряжения на переменном резисторе и, как следствие, на варикап, снижая его емкость. Таким образом достигается температурная стабилизация резонансной частоты колебательного контура. На рисунке 2 показана схема двухконтактного устройства, которое может использоваться в качестве датчика температуры в схемах электронного теплового реле и термометра. Здесь есть недостаток, кристалл транзистора КТ315 помещен в пластиковый корпус, что увеличивает инерционность измерения температуры или срабатывания реле. А во-вторых, это неудобство крепления к объекту, температуру которого нужно контролировать. Например, для контроля температуры радиаторов мощных печатных плат в качестве датчика температуры лучше использовать транзистор КТ814. Конструкция этого транзистора позволяет подключать его непосредственно к заземленному радиатору всего одним винтом. Этот датчик используется в цепи термостата вентилятора, расположенной по адресу www ixbt.com/spu/fan-thermal-control.shtml

На рисунке 4 показана практическая схема охлаждающего вентилятора блока питания. Использование в качестве компаратора операционного усилителя средней мощности К157УД1 позволило подключить пару вентиляторов от блока питания компьютера непосредственно к выходу микросхемы, выходной ток которой составляет 0,3 А. Температура воспламенения вентилятора устанавливается сопротивлением R5. Схема работает следующим образом. При нормальной температуре радиатора напряжение на выводе 9 микросхемы DA1 должно быть выше, чем на выводе 8. При этом на выходе DA1, вывод 6, будет потенциал, близкий к напряжению питания схемы. Напряжение на вентиляторах в этих условиях будет практически равно «0». Поклонники выключены. С повышением температуры радиаторов будет увеличиваться и температура транзистора VT1, что в свою очередь вызовет снижение напряжения на неинвертирующем входе 8 микросхемы DA1. Как только это напряжение станет ниже, чем напряжение, установленное резистором R5, состояние компаратора изменится, и напряжение на его выходе упадет примерно до потенциала земли. Поклонники загорятся. Резистор R7 обеспечивает небольшой гистерезис цепи, который устраняет неопределенное состояние выходного напряжения на выходе DA1, когда входные напряжения равны. Плату термостата лучше всего установить прямо на управляемый радиатор, чтобы его микросхема тоже обдувалась вентилятором. Транзистор VT1 подключается к плате тремя проводами и устанавливается в непосредственной близости от мощных плат.

Простой датчик температуры с аналоговым выходом 0-10В

Датчик температуры можно использовать в различных условиях окружающей среды. Датчик предназначен для измерения температуры в градусах Цельсия и преобразования ее в напряжение. Датчик температуры подходит для работы в общепромышленных помещениях и на открытых площадках. Датчик содержит термометр типа LM35, который гарантирует надежность и точность измерения температуры. Благодаря герметизации датчика с измерительным элементом обеспечивается высокая устойчивость к вибрациям и влажности. Основные технические характеристики: • Подходит для использования в газовых средах, а также для измерения температуры окружающей среды и температуры объектов и испытательной поверхности • Возможность фиксации с помощью болтового соединения непосредственно на поверхности измеряемой температуры • Защита от обратного питание • Рабочая температура достигает +100 ° C • Диапазон измеряемых температур: -50… +80 • Напряжение питания: 12 В постоянного тока • Потребляемый ток: 10 мА • Напряжение выходного сигнала: 0-10 В • Выходной ток: 20 мА Конструкция датчик позволяет закрепить его непосредственно на поверхности для измерения температуры его поверхности или компенсации температурных колебаний (для лучшего эффекта нанесите на точку небольшой слой теплопроводной пасты, например КПТ-8 или КПТ-19 контакта), датчик температуры также можно закрепить таким образом на пластике, поливинилхлориде и других поверхностях из их с низкой теплопроводностью.
Фон:

Однажды ко мне подошел мой друг, который работал инженером в компании интегратора оборудования GPS / Глонасс. Один из их клиентов хотел измерить температуру окружающей среды за пределами другого трактора. Этой техникой уже оснащались GPS-терминалы, бытовые, ADM600, из какого-то офиса в Перми. Он спросил меня, какой датчик лучше использовать, дешевый. Сразу подумал, а почему бы не использовать DS18B20, на что мой коллега ответил: «у трекера нет 1 провода», есть всего 2 АЦП, один канал от 0-13, второй от 0-36, ну в плюс все виды дискретных входов и протокольных интерфейсов. Странная мысль, как это? В общем, его проблему нужно было решать срочно и тоже, как обычно, недорого. Вернувшись домой, он сразу же открыл ящик. В кассетодержателе было около дюжины DS18b20 и LM35. Откуда взялся LM 35, даже не вспомнил. Никогда не использовался. Открыв LH на GPS-трекере, я толком не нашел на нем автобус Dallas. Было решено сделать датчик на каком он есть — LM35. В ДС написано, что при базовом подключении цена деления 10 мВ на 1 градус С. А отрицательную температуру замерить нет.

Исходя из этого, необходимо усилить сигнал и сделать смещение на датчике, чтобы можно было измерять отрицательные температуры. Полазав по инету, нашел цепь смещения на двух диодах. Решил поставить транзистор. В качестве усилителя используется низковольтный операционный усилитель LM358:Тогда я решил смоделировать схему со смещением:Как видно из рисунка, выходной сигнал измеряется (с помощью вольтметра) относительно общего провода. Резистор R1 и транзистор Q1 (включенный как диод) образуют цепь смещения уровня для вывода GND датчика температуры. В этом случае потенциал нижнего вывода резистора R4 отрицательный по отношению к GND LM35, и датчик может работать как при положительных, так и при отрицательных температурах. Измерение выходного сигнала, как указывалось выше, проводится относительно общего провода питания. При нулевой температуре выходное напряжение составляет 0,6 В (при использовании транзистора MMBT3906). Падение температуры ниже нуля вызывает падение выходного напряжения (10 мВ на 1C на выходе LM35). Повышение температуры выше нуля приводит к увеличению выходного напряжения. Тогда вопрос стал о конструктивности. Я набросал 3D в Proteus, чтобы визуально оценить размеры (решил объединить плату усилителя с головкой датчика в одну конструкцию, потому что линии на этом тракторе могут достигать длины и более 2 метров).ДИПе сразу не понравился, он был громоздким. Решил использовать плоские элементы. В качестве элемента головки датчика температуры использовал медный наконечник с отверстием под болт, решил выжать LM35, предварительно потеряв КПТ-8. Обжимал специальным обжимом от Phoenix Contact, достал от коллеги, так что сфотографировать не удалось. Потом аккуратно обработал простыми плоскогубцами.

Нарисовал плату в sLayot, получилось довольно компактно: Ну, дальше сборки, решил создать сразу 10 штук:
После сборки аккуратно прижал наконечником корпус термодатчика и хорошо припаял его к обратной стороне печатной платы… Конечно, лучше было сделать прорези и припайки с двух сторон, но не было времени. Плату осторожно окунули в казанский герметик и поместили в термоусадочную трубку с клеем, провода датчика подали в гофрированную пластиковую трубку автомобильного рынка диаметром 6мм.

Датчик питается от отдельного параметрического регулятора на транзисторах TL431 и MIS и в данном случае не рассматривается. Пробовал откалибровать датчик. Откалибровано с помощью спиртового термометра и моего самодельного термометра на DS18B20:

Калибровано по следующей схеме: холодильник, улица, фен. Хотя можно было использовать чашку льда и удобство плиты. Но так как термодатчик линейный, особо не переживал и сделал несколько замеров: сравнив данные с разных термометров, сделал вывод: датчик оказался достаточно точным. Схема подключения датчика к прибору ADM600:

Датчики сдал другу. Которая через неделю после установки градусников скинула мне отчет из сложного ПО Fort Monitor, все заработало =)
PS: ось Y показывает температуру, а не напряжение. Вот как работает программный комплекс…

Простой термостат на компараторе

Идея такого устройства возникла в процессе модернизации усилителя до 4 TDA2030A. Шум вентилятора мне не очень понравился. Конечно, вы не могли слышать музыку за ним, но когда музыка была выключена, вы могли слышать довольно громкий гул от вентилятора, дующего на радиатор. В итоге такая схема родилась на компараторе LM311.

Во-первых, вспомним, что есть компаратор. Компаратор (от англ. Compare — сравнивать) — устройство сравнения.

Сравните напряжение на прямом входе (у компаратора их два: прямое и обратное) с напряжением на обратном входе (триггерное напряжение). Резисторы R1 и R2 образуют делитель напряжения. С их помощью регулируется пороговое напряжение срабатывания компаратора. Если напряжение на прямом входе превышает напряжение на обратном входе, компаратор выдает высокий уровень, равный напряжению питания компаратора.

Резистор R3 используется для создания положительной обратной связи для формирования гистерезисной передаточной характеристики. Эта мера позволяет избежать быстрого и нежелательного переключения состояния выхода, вызванного шумом во входном сигнале.

Можно даже построить простейший АЦП на компараторе, если установить порог срабатывания и напряжение питания компаратора на логическом блоке!

Потом термостат.

Принцип его работы следующий: радиатор не остывает, пока его температура не достигнет 40-50 градусов (в зависимости от сопротивления резисторов RV1 и RT1). При достижении необходимой температуры чиллер включается, охлаждает радиатор и снова выключается. Такая схема снизит шум вентилятора в тех режимах работы усилителя, когда нагрев микросхем УМЗЧ незначителен, и тем самым снизит уровень шума.

Здесь компаратор управляет полевым транзистором, который может переключать нагрузку (охладитель, светодиод, реле и т.д.). Видно, что напряжение на прямом входе (12,7В) ниже, чем на обратном (12,8В). На выходе компаратора 0В, значит, контроллер поля замкнут, ток через него не течет и двигатель не вращается.

Немного изменим сопротивление RV1.

Напряжение на входе превысило порог, компаратор открыл транзистор, через него прошел ток, мотор начал вращаться. В реальных условиях сопротивление RT1 должно измениться из-за нагрева (если это NCT) или охлаждения (если это PCT).

Теперь посмотрим, как это будет выглядеть «в железе».

Показания температуры снимаются с помощью термистора NTC 1 кОм.

Мой выбор пал на монтаж SMD, т.к. Передо мной стояла задача сделать устройство как можно меньше. Такой шарф можно просто прикрепить горячим клеем или двусторонним скотчем к стене корпуса радиатора или усилителя.

Настройка довольно проста: термистор должен измерять температуру окружающей среды. Затем выполняется калибровка, поворачивая триммер до тех пор, пока он не перестанет работать при комнатной температуре. Затем термистор нагревается до требуемой расчетной температуры (я откалибровал примерно до 50 * C. Я прикрепил термистор к настольной лампе с лампой накаливания мощностью 100 Вт и отрегулировал его в соответствии с теплом, излучаемым лампой). И я настроил резистор пока не будет активирована необходимая температура.

И не забудьте про теплопроводящую пасту между термистором и радиатором.

Список радиоэлементов

Обозначение	Вид	Имя	Количество	Примечание	Магазин	Мой блокнот
DA1	Компаратор	LM311	1	Искать в магазине Otron	В блокноте
VT1	МОП-транзисторы	IRLML2502	1	Искать в магазине Otron	В блокноте
R1, R3	Резистор	1 кОм	2	Искать в магазине Otron	В блокноте
R2	Сопротивление триммера	1 кОм	1	Искать в магазине Otron	В блокноте
R5	Резистор	100 кОм	1	Искать в магазине Otron	В блокноте
R4	Термистор	1 кОм	1	NTC	Искать в магазине Otron	В блокноте
	Добавить все

Датчик температуры | Все своими руками

Автор: admin | Дата 9 июня 2014 г
Температурная зависимость падения напряжения на pn-переходе была отмечена вскоре после его создания. Это свойство полупроводника используется в электронных термометрах, датчиках температуры, тепловых реле и т.д.

Самым простым датчиком температуры является pn переход кремниевого диода, температурный коэффициент напряжения которого составляет около 3 мВ / ° C, а прямое падение напряжения находится в районе 0,7 В. Работать с таким малым напряжением неудобно, поэтому pn переходы транзистора лучше использовать как температурно-зависимый элемент, добавив к ним базовый делитель напряжения. Полученная двухполюсная сеть имеет свойства диодной цепи, т.е падение напряжения на ней можно установить намного больше 0,7 В. Это зависит от соотношения базовых резисторов R1 и R2, см. Рис. 1.

Обладая отрицательным температурным коэффициентом сопротивления, это биполярное устройство нашло применение в цепи питания варикапов. При повышении температуры емкость варикапов начинает увеличиваться, но при этом падает падение напряжения на двух выводах VT1, R1, R2, что приводит к увеличению напряжения на переменном резисторе и, как следствие, на варикап, снижая его емкость. Таким образом достигается температурная стабилизация резонансной частоты колебательного контура. На рисунке 2 показана схема двухконтактного устройства, которое может использоваться в качестве датчика температуры в схемах электронного теплового реле и термометра. Здесь есть недостаток, кристалл транзистора КТ315 помещен в пластиковый корпус, что увеличивает инерционность измерения температуры или срабатывания реле. А во-вторых, это неудобство крепления к объекту, температуру которого нужно контролировать. Например, для контроля температуры радиаторов мощных печатных плат в качестве датчика температуры лучше использовать транзистор КТ814. Конструкция этого транзистора позволяет подключать его непосредственно к заземленному радиатору всего одним винтом. Этот датчик используется в цепи термостата вентилятора, расположенной по адресу www ixbt.com/spu/fan-thermal-control.shtml

На рисунке 4 показана практическая схема охлаждающего вентилятора блока питания. Использование в качестве компаратора операционного усилителя средней мощности К157УД1 позволило подключить пару вентиляторов от блока питания компьютера непосредственно к выходу микросхемы, выходной ток которой составляет 0,3 А. Температура воспламенения вентилятора устанавливается сопротивлением R5. Схема работает следующим образом. При нормальной температуре радиатора напряжение на выводе 9 микросхемы DA1 должно быть выше, чем на выводе 8. При этом на выходе DA1, вывод 6, будет потенциал, близкий к напряжению питания схемы. Напряжение на вентиляторах в этих условиях будет практически равно «0». Поклонники выключены. С повышением температуры радиаторов будет увеличиваться и температура транзистора VT1, что в свою очередь вызовет снижение напряжения на неинвертирующем входе 8 микросхемы DA1. Как только это напряжение станет ниже, чем напряжение, установленное резистором R5, состояние компаратора изменится, и напряжение на его выходе упадет примерно до потенциала земли. Поклонники загорятся. Резистор R7 обеспечивает небольшой гистерезис цепи, который устраняет неопределенное состояние выходного напряжения на выходе DA1, когда входные напряжения равны. Плату термостата лучше всего установить прямо на управляемый радиатор, чтобы его микросхема тоже обдувалась вентилятором. Транзистор VT1 подключается к плате тремя проводами и устанавливается в непосредственной близости от мощных плат.