1. Введення
Повсюдне використання АЦП (Аналогово-цифрових перетворювачів) дозволило оцифрувати також і прилади для вимірювання температури. Цифровий термометр складається з наступних частин:
1 Тепловий чутливий елемент (як правили це - терморезистор, через який протікає струм);
2 АЦП;
Дисплей;
Схема включення, налаштування і формування вихідних сигналів для передачі на інші (виконавчі) пристрою;
Елемент живлення.
Діапазон цифрових термометрів простягається від мінусових температур (- 100 ° С) до тисячі градусів вище 0 raquo ;. Точність від 0,01 градуса - визначається тільки якістю термочутливого елемента. У чому ж полягають основні відмінності цифрового термометра від рідинного? У багатьох сферах діяльності раніше використовувалися рідинні термометри на ртутної або спиртовій основі. Вони мали масу недоліків:
· крихкість (колба, що містить рідину, складалася з скла, щоб користувач міг бачити показання);
· відносна шкідливість вмісту колби (особливо ртуті);
· недостатня точність показань і складність градуювання.
Цифровий термометр позбавлений від всіх цих недоліків. До того ж використання цифрових електричних схем дозволило проводити комп'ютерну обробку результатів вимірювання та (або) передавати дані результати на будь-які відстані (наприклад, через Інтернет або навіть з космосу). Відносним недоліком цифрового термометра може служити його залежність від харчування, але споживання цифрових термометрів (особливо з ЖК-дисплеєм) настільки мало (та до того ж є моделі з живленням від сонячних батарей), що цим можна знехтувати.
У даному курсовому проекті, ми розробляємо систему вимірювання температури складається з перетворювача температура-частота, генератора прямокутних імпульсів, лічильника імпульсів з дешифратором, блоку живлення і індикатора.
2. Структурна схема
Рисунок 1 - Структурна схема цифрового термометра
Структурна схема термометра показана на малюнку 1. Прилад складається з п'яти основних блоків: перетворювача температура-частота (блок 1), генератора прямокутних імпульсів (блок 2), лічильника імпульсів з дешифратором (блок 3), блоку харчування (4) і індикатора (блок 5).
Блок 1 перетворює пряме падіння напруги на датчику (діоді) в частоту. Імпульси з виходу перетворювача-інтегратора заповнюють прямокутні імпульси, що йдуть з генератора, і далі надходять на лічильник - блок 3, який перетворює ці пакети імпульсів в код управління семисегментний індикаторами. Під час рахунку імпульсів індикатори не горять - вони замкнені сигналом, що приходять з генератора, який також виробляє сигнал скидання показань в кінці циклу індикації. Блок живлення 4 виробляє всі необхідні напруги для живлення блоків термометра.
3. Перетворювач температура-частота
Малюнок 2 - Перетворювач температура-частота
Температурна залежність падіння напруги на р-п переході при фіксованому струмі через нього і мала нелінійність характеристики температура - напруга дозволяють застосовувати напівпровідникові діоди в якості датчиків температури. З такими датчиками можна виготовляти електронні термометри, не вводячи в прилади спеціальні лінеарізующіе пристрою. У перетворювачі використовується датчик - діод VD5, PTS 61 резистивний датчик температурний, падіння напруги на якому необхідно для роботи інтегратора. Інтегратор зібраний на операційному підсилювачі DA2 К574УД1Б, що має велику швидкість наростання вихідної напруги, чим забезпечується висока швидкість відстеження та досягається точність перетворення, рівна 0,1 ° С. Коли інтегруючий конденсатор С3 заряджається до напруги - 10 В, інтегратор скидається одноперехідного транзистора VT2. Опорна напруга, що задає поріг відмикання одноперехідного транзистора і стабілізуючий струм через датчик R13, забезпечується термостабілізірованньй стабілізатором VD1, VD2. Вихідна напруга інтегратора через диференціюються ланцюжок C4R16 надходить на струмовий ключ-транзистор VT3, що формує пакети імпульсів. На базу VT3 приходять сигнали перетворювача і генератора прямокутних імпульсов.61 резистивний датчик температури:
Діапазон температур клас Б: - 50 + 4003mA
Робоча температура - 50 + 75
Операційний підсилювач К574УД1Б:
Кількість ОУ в одному корпусі 1
Мінімальна напруга живлення, В 13.5
Максимальна напруга живлення, В 16.5
Струм живлення в перерахунк...
