05.04.21

[Домашняя]

Сейчас подобные устройства все больше делают на микроконтроллерах, но вот эта схема, такая архаичная, что ли, собрана на популярной микросхеме КР572ПВ2А (АЦП с выводом на светодиодный дисплей). Обычно данная микросхема используется в электро­измерительных приборах вроде мультиметров, но в качестве основы термометра может работать неплохо, - ведь и здесь фактически нужно измерять напряжение. Этот термометр предназначен для измерения температуры в двух разных местах, например, в разных помещениях. Индикация результата измерения, - на 3-х разрядном светодиодном дисплее. Индикация температуры в двух разных местах осуществляется попеременно, с периодом примерно в пять секунд. То есть, пять секунд на табло температура от одного датчика, а потом пять секунд - от другого: Так периодически меняется. То, в какой зоне в данный момент показываемая на дисплее температура индицируется двумя светодиодами. Их можно сделать разного цвета или пронумеровать, например, «1» и «2». По ним можно определить, в каком помещении в данный момент температура измерена. Температурных датчика два, - F1 и F2. Это отечественные термодатчики типа К1019ЕМ1. Они физически представляют собой стабилитроны, напряжение стабилизации которых точно и линейно зависит от температуры. Коэффициент преобразования в шкале Кельвина, - одному градусу соответствует 0,01V напряжения стабилизации. Таким образом, например, нулю по Цельсию будет равно 2,73V. В принципе уже это напряжение, непосредственно с датчика, можно подать на измеритель напряжения и проиндицировать его. Но проблема в том, что при этом покажет прибор температуру в градусах Кельвина, а не в привычной для нас шкале Цельсия. Чтобы перевести Кельвина в Цельсия нужно из показаний вычесть 273, то есть 2.73V. Для этого в схеме есть источник данного напряжения 2,73V, которое здесь принимается за ноль шкалы отсчета. Таким образом, измерение напряжения происходит не от нуля, а от 2,73V. То есть, практически 2,73V вычитается из напряжения на датчике. А вычитание происходит мостовым включением входа измерителя.

Датчики F1 и F2 с резистором R12 образуют параметрические стабилизаторы. Для переключения датчиков служат транзисторные ключи VT1 и VT2. Управляются они импульсами, поступающими от мультивибратора на элементах микросхемы D1. Частота их следования около 0,1 Гц, - что является частотой переключения индикации зон. При желании можно выбрать любую другую частоту переключения подбором сопротивления R13 или емкости СЗ. Импульсы от мультивибратора поступают на базы транзисторов VT1 и VT2 в противофазе, поэтому датчики попеременно переключаются. Микросхема КР572ПВ2А, по сути, является цифровым вольтметром. Его входы – выводы 30 и 31. Если на них подать напряжение с датчика, то прибор покажет значение температуры в градусах Кельвина. Для перевода в градусы Цельсия в схеме есть стабилизатор на микросхеме А1. Это регулируемый стабилизатор, величину напряжения, на выходе которого можно регулировать подстроечным резистором R5. Его настраивают так, чтобы между выводами + и - А1 было напряжение 2,73V + напряжение падения на открытых транзисторах VT1 и VT2. При налаживании данную величину нужно установить точнее, измерив, напряжение падения на участке «эмиттер - коллектор» транзистора и прибавив эту величину к 2,73V. Величина падения напряжения на открытом транзисторе у КГ3102 довольно стабильна. Но если попадутся экземпляры транзисторов с большим различием данного напряжения, нужно будет подобрать транзисторы по наиболее близким величинам падения напряжения эмиттер - коллектор в открытом состоянии. Измерять это напряжение нужно непосредственно в данной схеме, так как оно зависит еще и от протекающего тока. В результате, температуре 0°С соответствует напряжение 0V между входами D2 (выводами 30 и 31), а 100°С равно 1V. При отрицательной температуре, соответственно, и напряжение на входе будет отрицательным (относительно нуля, установленного стабилизатором А1). Для того чтобы ИМС КР572ПВ2 измеряла напряжение нужно на её вывод 36 подать опорное напряжение между выводами 36 и 35. Обычно выбирают два варианта 0,1V и 1V. Это напряжение равно половине максимального измеряемого напряжения. То есть, если выбрать 1V как в этой схеме, то максимальное измеряемое напряжение будет равно 1,999V. Напряжение 1V между выво­дами 35 и 36 устанавливается подстроечным резистором R9. Измеряемое напряжение, поступающее от датчиков температуры, в этой схеме подается на вход D2 в обратной полярности. Сегменты HL3 включены так, что постоянно высвечивается сегмент минуса. А к выходу D2, который должен включать минус, при измерении отрицательного напряжения подключены два средних вертикальных сегмента индикатора HL3 (АЛС324В - это индикатор знака и единицы, а не цифр от 0 до 9 как индикаторы АЛС324Б). Поэтому, при измерении положительной температуры, то есть, когда на вход D2 поступает отрицательное напряжение, высвечивается символ «+», а при измерении отрицательной температуры, то есть, когда на вход D2 поступает положительное напряжение, высвечивается знак «-». Ток на сегмент «-» поступает постоянно через резистор R17, независимо от работы микросхемы. R22 - питает децимальную запятую. Микросхема КР572ПВ2 согласно типовой схеме требует двуполярное напряжение питания +5V, -3V. При этом источник +5V должен быть более мощным, так как от него питаются светодиоды дисплея. Здесь ставилась задача организовать однополярное питание от источника напряжением 9V. На первый вывод D2 подается положительное напряжение 9V, на 26-й вывод, - отрицательное 9V. Для получения напряжения 5V (относительно плюса 9V) используется микросхема А2, - интегральный стабилизатор отрицательного напряжения 5V (так как за общий минус принято -9V, то на вход А2 поступает напряжение от общего минуса). В качестве индикаторов HL4-HL6 можно использовать любые доступные светодиодные семисегментные индикаторы с общим анодом. Индикатор HL3 должен быть с сегментами для отображения знака и цифры «1». Вместо датчиков К1019М1 можно использовать зарубежные LM335. Налаживание прибора следует начать с установки напряжения 1V между выводами 35 и 36, при помощи подстроечного резистора R9. Резисторы R2 и R3 нужны для калибровки датчиков, ими нужно подстроить датчики так, чтобы при одинаковой температуре они давали одинаковое напряжение при открытых транзисторах VT1 и VT2 (транзисторы нужно открывать поочередно). Затем нужно измерить постоянное напряжение на открытых транзисторах и прибавить его к 2,73. Далее подстроить резистор R5 так чтобы между выводами 30 и 1 D2 было постоянное напряжение, равное полученному результату. Теперь остается откалибровать термометр, измеряя температуру и контролируя результат измерения по образцовому точному термометру. Калибровку производят небольшой подстройкой R9. Желательно чтобы резисторы R5 и R9 были многооборотными, это позволит получить большую точность подстройки. Здесь используются три обычных семисегментных индикатора с общим анодом - HL4, HL5, HL6 и один индикатор HL3, который отображает цифру «1» и знаки «+» и «-». В принципе, можно здесь поставить обычный семисегментный индикатор согласно типовой схеме включения микросхемы КР572ПВ2, то есть, для отображения цифры «1» и знака минуса. И поменять местами подключение выводов 30 и 31 D2. Теперь при измерении положительной температуры знак не будет отображаться, а при измерении отрицательной будет появляться знак минуса. Частоту переключения датчиков можно от­регулировать подбором сопротивления R13 или емкости СЗ. Напряжение питания 9V, которым питается данный прибор, должно быть стабилизированным.

Радиоконструктор №12 2010г стр. 19