Принципиальная и функциональная схема прибора для точного измерения в широких температурных пределах (термодатчик, операционный усилитель, АЦП, блок питания, семисегментный индикатор). Принцип работы устройства. Чертежы основной и дополнительной плат.
Аннотация к работе
В настоящее время происходит интенсивное развитие рынка информационно-измерительных систем, выпускается множество, как совершенно новых, так и модернизированных приборов. На рынке информационно-измерительных систем существует довольно жесткая конкуренция, что побуждает производителей измерительного оборудования применять в своих разработках прогрессивные конструкторские идеи и современные электронные компоненты.Разработать прибор, предназначенный для точного измерения в широких пределах температуры различных объектов для использования как в быту, так и в технике.Дополнительные погрешности, °С: от изменения температуры окружающей среды в пределах от 0 до 40 °С ±0,05 от смены датчиков ±0,1 Наибольшая длина экранированного кабеля для соединения датчиков с прибором (при сопротивлении каждого провода в кабеле не более 5 Ом), м 300Изменение температуры объекта, в котором размещен термодатчик, вызывает изменение сопротивления датчика, которое в блоке Е1 преобразуется в соответствующее изменение напряжения.Терморезистором называется измерительный преобразователь, активное сопротивление которого изменяется при изменении температуры. В качестве терморезистора может использоваться металлический или полупроводниковый резистор. Датчики температуры с терморезисторами называются термометрами сопротивления. Указанным свойством обладает множество материалов, но лишь немногие из них удовлетворяют вторичным эксплуатационным требованиям, связанным со стабильностью свойств и нечувствительностью к внешним воздействиям по другим физическим параметрам (давление, плотность магнитного потока, потока нейтронов и т.п.). Всему комплексу метрологических и эксплуатационных требований удовлетворяет относительно узкая номенклатура материалов, предоставленных разными видами веществ, способных проводить электрический ток: металлами, полупроводниками, электролитами.Напряжение на выходе может превышать разность напряжений на входах в сотни или даже тысячи раз. Стабилизатор тока питания моста выполнен на операционном усилителе (DA1.2) К157УД2. Микросхема К157УД2 - универсального назначения, обладающий низким уровнем собственных шумов (типовое шачение напряжения шумов, приведенных ко входу ОУ, составляет 1,6 МКВ в полосе частот 20...20 000 Гц при нулевом сопротивлении источника сигнала). Операционный усилитель К157УД2 допускает большой диапазон входных дифференциальных напряжений, имеет защиту от коротких замыканий на выходе. 3 - вход инвертирующий 1-го канала (-);АЦП реализован на БИС К572ПВ2А и работает по принципу двойного интегрирования с автокорректировкой "нуля" и автоматическим определением, полярности входного сигнала. Микросхемы К572ПВ2А представляют собой интегрирующий АЦП на 3 1/2 десятичных разряда с выходом на семисегментный светодиодный индикатор. ИС предназначены для применения в измерительных приборах напряжения, тока, сопротивления, температуры и веса с выводом информации на семисегментные светодиодные индикаторы. Микросхема имеет дифференциальные входы для измеряемого и образцового напряжений. Это позволяет измерять «плавающие» напряжения и подавлять синфазные помехи, возникающие в цепях входного сигнала и образцового источника.Питается термометр от сети переменного тока напряжением 220 В через трансформатор Т1. Для стабилизации питающего двуполярного напряжения предусмотрены параметрические стабилизаторы VD1,R18 и VD2,R19.Сигнал с АЦП поступает на табло состоящее из трех светодиодных индикаторов HG1 - HG3 и светодиода HL1. Семисегментный индикатор выполнен на АЛС324Б (рис.4). Индикаторы имеют семь сегментов и децимальную точку, излучающих свет при воздействии прямого тока. Различные комбинации элементов, обеспечиваемые внешней коммутацией, позволяют воспроизвести цифры от 0 до 9 и децимальную точку. У индикаторов АЛС324А-1 элементы имеют общий катод, у АЛС324Б-1 - общий анод.Переключателем SB1 выбирают один из термодатчиков RK1, RK2, установленных на объекте, температуру которого надобно измерить. Точность и линейность показаний индикатора в пределах измеряемой температуры определяется в основном стабильностью тока, питающего измерительный мост. Стабилизатор тока питания моста выполнен на операционном усилителе DA1.2. Подстроечный резистор R11 позволяет в небольших пределах изменять роль выходного тока, что дает вероятность изменять крутизну преобразования сопротивления термодатчика в напряжение и обеспечивает установку верхней границы измеряемой температуры. Напряжение с диагонали измерительного моста, пропорциональное температуре, усиливается дифференциальным усилителем, выполненным на операционном усилителе DA1.1, и с его выхода подается на вход АЦП.Рис.6Рис.7Для этого надобно отмерить 619 см провода ПЭТВ диаметром 0,05 мм намотать его бифилярно на изоляционную оправку, к одному концу провода датчика припаять один гибкий вывод, ко второму - два таких же вывода. Можно припаять датчик прямо к проводникам подводящего кабеля. На каждый датчик потребуется три проводника в кабеле.