Projekty AVT
Czterokanałowy
C
z
t
e
r
o
k
a
n
a
Å‚
o
w
y
Czterokanałowy
C
z
t
e
r
o
k
a
n
a
Å‚
o
w
y
termometr
t
e
r
m
o
m
e
t
r
termometr
t
e
r
m
o
m
e
t
r
cyfrowy
c
y
f
r
o
w
y
cyfrowy
c
y
f
r
o
w
y
2389
2
3
8
9
2389
2
3
8
9
Ze wszystkich pomiarów wartości nieelek-
czujnika we wrzącej wodzie i topniejącym jest twierdząca, przeprowadziłem stosowne
trycznych pomiar temperatury jest dokony-
lodzie. Obliczanie poprawki na aktualne ci- próby i po dodatkowej kalibracji przyrządu
wany najczęściej. Jednocześnie, w żadnej
śnienie powietrza podczas regulacji wskaza- uzyskałem dokładność 0,1OC na zakresie
chyba technice pomiarowej cyfrowe obrazo-
nia 100OC także do przyjemności nie należy, 36& 42OC. Jest to dokładność znacznie lepsza
wanie wyników pomiarów nie ma takiej
a ponadto sam układ wzmacniacza pomiaro- od dokładności tanich, elektronicznych termo-
przewagi nad analogowym. Odczytywanie
wego jest najczęściej dość rozbudowany. Ta- metrów lekarskich. Przebadałem trzy egzem-
zmierzonej temperatury przez obserwacjÄ™
kie kłopoty występowały przy budowie ter- plarze takich termometrów produkcji firmy
słupka rtęci lub alkoholu w klasycznym ter-
mometrów wykorzystujących jako czujniki  Krzak z Tajwanu. Różnice wskazań docho-
mometrze analogowym to prawdziwe utra-
diody krzemowe i należą już dzisiaj do prze- dziły do& 0,5OC, czyli że nasz termometr oka-
pienie, które znają wszyscy ci, którzy kiedy-
szłości. W naszym przyrządzie wykorzysta- zał się znacznie lepszy. Szerzej poruszymy ten
kolwiek próbowali odczytać w nocy tempe-
my gotowy element pomiarowy, który należy temat w części artykułu poświęconej montażo-
raturÄ™ na zaokiennym termometrze. Odczyt
jedynie dołączyć do miliwoltomierza usta- wi i uruchamianiu termometru.
wskazań termometru lekarskiego także do ła-
wionego na zakres 1,999V. Element ten, Kolejnym atutem przemawiajÄ…cym za
twych nie należy, a ponadto zawsze może
którym jest dobrze znany już naszym Czytel- wykonaniem proponowanego układu jest je-
być obarczony pewnym błędem wynikają-
nikom układ LM35C, pozwala na pomiar go niezwykła prostota oraz taniość i łatwa
cym z paralaksy. Jeżeli dwie osoby obserwu-
temperatury w zakresie od -40 do +110OC. dostępność zastosowanych do jego budowy
jÄ… jeden termometr wskazujÄ…cy np. 20OC, to
Zastosowanie czujnika typu LM35 może roz- elementów. Wystarczy chyba wspomnieć, że
jedna odczyta 19,5O, a druga 20,5O. Tych wad
szerzyć ten zakres do -55 & +150OC. Do-  sercem układu i jego najważniejszym ele-
nie posiadajÄ… elektroniczne termometry z od-
kładność pomiaru jest dość dobra, a w każ- mentem jest znana chyba nawet  elektronicz-
czytem cyfrowym, a ponadto charakteryzujÄ…
dym razie zupełnie wystarczająca do zastoso- nym przedszkolakom popularna  ajsielka -
się wieloma innymi zaletami. Należy do nich
wań amatorskich i wynosi ą 0,25OC w zakre- ICL7107.
krótki czas pomiaru, z zasady znacznie krót-
sie temperatur zbliżonych do pokojowej.
szy od pomiaru dokonywanego za pomocÄ…
Zastosowanie zbudowanego przyrządu mo- Jak to działa?
termometrów cieczowych i przy zastosowa-
że być bardzo szerokie. Najprostszym będzie Schemat elektryczny termometru pokaza-
niu nowoczesnych podzespołów, znacznie
z pewnością pomiar temperatury na użytek ny został na rysunku 1. Układ możemy
większa dokładność i powtarzalność wska-
 domowy , kiedy to jeden czujnik może być podzielić na następujące bloki funkcjonalne:
zań. Wszystko to powoduje, że elektroniczne
umieszczony na zewnątrz pomieszczenia, 1. Blok wyświetlaczy, który zmontowany zo-
termometry, obecnie praktycznie wyłącznie
a pozostałe wewnątrz niego. Układ może oka- stanie na osobnej płytce obwodu drukowanego.
z odczytem cyfrowym, sÄ… jednymi z najczÄ™-
zać się użyteczny dla akwarystów, którzy za je- 2. Blok miliwoltomierza i układów go
ściej budowanych przez hobbystów urządzeń
go pomocą będą mogli monitorować tempera- wspomagających.
elektronicznych.
turę w czterech akwariach jednocześnie. Kolej- 3. Blok przełącznika kanałów pomiarowych.
Układ, który mam nadzieję znajdzie uznanie nym zastosowaniem może być pomiar tempe- Wyjaśnianie zasady działania bloku mili-
Czytelników Elektroniki dla Wszystkich, jest ratury w naszym laboratorium elektronicznym. woltomierza byłoby chyba obrazą dla więk-
elektronicznym termometrem cyfrowym, do Skończy się ocena temperatury radiatora prze- szości Czytelników EdW. Zasadę działania
którego możemy dołączyć jednocześnie cztery prowadzona na zasadzie:  Można go jeszcze popularnej  ajsielki zna każdy elektronik
czujniki pomiarowe. Czujniki mogą być przełą- dotknąć palcem, czy już parzy? Możliwość i wystarczy powiedzieć, że w naszym ukła-
czane ręcznie, za naciśnięciem odpowiedniego szybkiego i dokładnego pomiaru temperatury dzie pracuje ona w typowej konfiguracji wol-
przycisku. Informacja o tym, który z czujników elementów konstruowanego urządzenia i jego tomierza o zakresie pomiarowym do
jest aktualnie dołączony do układu pomiarowe- otoczenia może w znacznym stopniu polep- 1,999VDC. Jako z
ródło napięcia ujemnego,
go, jest wyświetlana na polu odczytowym za szyć jego parametry i pozwolić na optymalne potrzebnego do poprawnego funkcjonowania
pomocą jednej z czterech diod LED. dobranie elementów chłodzących podzespoły ICL7107 zastosowano scaloną przetwornicę
Wielu konstruktorów z pewną obawą my- elektroniczne. Należy jeszcze postawić sobie napięcia +5VDC& -5VDC - ICL7660, układ
śli o budowie termometrów cyfrowych. Znie- pytanie, czy nasz termometr można wykorzy- także wyprodukowany przez firmę HARRIS.
chęca ich do niej kłopotliwa procedura kali- stywać do pomiaru temperatury ciała człowie- ICL7660 jest prawdziwym skarbem dla kon-
bracji przyrządu, konieczność umieszczania ka, czyli do celów medycznych. Odpowiedz
struktora, ponieważ potrzebuje do prawidło-
Elektronika dla Wszystkich
Grudzień 2000
15
Projekty AVT
wego działania tylko jednego kondensatora Pozostała nam jeszcze nie wykorzystana rek, od których wlutowania rozpoczniemy te-
(w naszym układzie jest to C6). Ujemne  połówka układu IC3. Wykorzystując fakt, raz montaż układu.
względem masy układu napięcie okaże się je- że obydwa multipleksery zawarte w struktu- Po zmontowaniu płytek należy je ze sobą
szcze potrzebne do dodatkowego spolaryzo- rze tego układu są symultanicznie adresowa- połączyć za pomocą szeregu kątowych gold-
wania wejścia układu pomiarowego. W pod- ne, postanowiłem wykorzystać ją do sygnali- pinów. Taki sposób montażu gwarantuje usta-
stawowej konfiguracji, z przyczyn oczywi- zacji aktualnie włączonego kanału pomiaro- wienie płytek idealnie pod kątem prostym
stych LM35 nadaje się jedynie do pomiarów wego, zrealizowanej z wykorzystaniem czte- względem siebie i mocne, pewne połączenie.
temperatur większych od 0OC. Zastosowali- rech diod LED - D2 ... D5. Jedyną czynnością regulacyjną, jaką mu-
śmy więc prosty chwyt, zalecany także przez simy wykonać, będzie ustawienie za pomocą
producenta: dodatkowe spolaryzowanie wyj- Montaż i uruchomienie potencjometru montażowego PR1 napięcia
ścia układu ujemnym napięciem za pośre- Na rysunku 2 przedstawiono mozaikę 1000mV pomiędzy wyprowadzeniami REF
dnictwem rezystora R5. ścieżek dwóch płytek obwodów drukowa- HI i REF LO IC1.
Ważną rolę w układzie spełnia blok prze- nych oraz rozmieszczenie na nich elemen- Sposób dołączenia czujników pomiaro-
łączania kanałów pomiarowych. Zbudowany tów. Płytka wyświetlaczy została wykonana wych do wykonanego układu termometru
został z dwóch przerzutników typu D - na laminacie dwustronnym z metalizacją, pokazany został na rysunku 3.
IC4A i IC4B pracujących jako licznik dwubi- a płytkę, na której umieścimy pozostałą część Warto jeszcze zająć się przez chwilę spra-
towy, oraz ze scalonego multipleksera - de- układu, udało się zaprojektować na laminacie wą obudowania czujników pomiarowych -
multipleksera cyfrowo- analogowego typu jednowarstwowym, co jednak pociągnęło za
4051 - IC3. IC3 zawiera w swojej strukturze sobą konieczność zastosowania trzech zwo- Rys. 1
dwa multipleksery,
z których jeden -  Y ,
został wykorzystany
do przełączania kana-
łów pomiarowych.
Czujniki pomiarowe -
układy LM35 podłą-
czone są do wejścia
CON1 układu termo-
metru. W zależności
od stanu wejść adreso-
wych A i B IC3 wej-
ście woltomierza dołą-
czane jest do wyjścia
jednego z czujników.
Ważną dla nas cechą
układu 4051 jest to, że
umożliwia on także
przenoszenie sygna-
łów ujemnych wzglę-
dem zasilania, pod
warunkiem, że jego
wejście V- dołączone
jest do potencjału rów-
nego lub mniejszego
od minimalnego po-
ziomu tego sygnału.
Wejście V- nie jest po-
kazane na schemacie
(podobnie jak inne
wejścia zasilania ukła-
dów cyfrowych), ale
patrzÄ…c na rysunek
płytki obwodu druko-
wanego z pewnością
zauważymy, że wy-
prowadzenie 7 IC3 zo-
stało tam połączone
z wyjściem przetwor-
nicy napięcia ujemne-
go - IC2.
Dioda LED D1
swoim włączeniem
wskazuje pomiar tem-
peratury mniejszej od
0OC.
Elektronika dla Wszystkich
16 Grudzień 2000
Projekty AVT
układów LM35. Układ ten produkowany jest przewodami wypełniłem, podgrzewając Warto jeszcze wspomnieć parę słów o do-
w dwóch rodzajach obudów: plastykowych w gotującej się wodzie, stopem Wooda. Być datkowej kalibracji termometru przy wyko-
TO-92 i metalowych TO-46. Ze względu na może niektórzy Czytelnicy nie znają tego rzystywaniu go jako np. termometru lekar-
znacznie lepszą przewodność cieplną do na- wielce użytecznego w wielu sytuacjach meta- skiego. Kalibrację taką wykonałem posługu-
szych celów zdecydowanie bardziej nadają lu, a właściwie, jak sama nazwa wskazuje - jąc się pożyczonym, bardzo dokładnym ter-
się te ostatnie. Jeżeli będziemy dokonywać stopu metali. Jego szczególną cechą, jedyną mometrem laboratoryjnym. Czujniki oby-
pomiarów temperatury powietrza, to wystar- dwu termometrów umie-
czy czujnik zasłonić przed ewentualnymi szczone zostały w wodzie
wpływami czynników atmosferycznych lub o dokładnie stabilizowanej
uszkodzeniem mechanicznym. Sprawa kom- temperaturze 38OC. PokrÄ™-
plikuje siÄ™ jednak w przypadku pomiaru tem- cajÄ…c potencjometrem mon-
peratury płynów lub przedmiotów, np. radia- tażowym PR uzyskałem
torów. Udało mi się opracować prosty sposób idealną zgodność odczytu.
obudowania czujników, zapewniający wy- Po wyłączeniu stabilizacji
godny pomiar temperatury przedmiotów temperatury woda zaczęła
i nieagresywnych chemicznie płynów. Obu- stygnąć i okazało się, że
dowa wykonana została z kawałka chromo- dokładność wskazań nasze-
wanej rurki, odciętej z uszkodzonej anteny go termometru była lepsza
teleskopowej. Jeden z jej końców został za- niż 0,1OC. Jednak stosując
mknięty za pomocą warstwy cyny. Zamknię- wykonany termometr do
cie rurki najlepiej wykonać w następujący Rys. 3 pomiaru temperatury ciała człowieka musi-
sposób: odcinek rurki, dokładnie oczyszczo- my pamiętać, że w żadnym wypadku nie
ny wewnątrz papierem ściernym stawiamy na Rys. 4
kawałku blachy duralowej i całość umie-
Wykaz elementów
szczamy na palniku kuchenki gazowej. Do
rurki wrzucamy parę kawałków cyny do luto-
Kondensatory
wania i całość podgrzewamy do momentu
C1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .220nF
C
1
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
2
2
0
n
F
stopienie się cyny, a następnie nie poruszając
C2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .47nF
C
2
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
4
7
n
F
z miejsca, studzimy. Stopiona cyna powinna
C3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .10nF
C
3
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
1
0
n
F
utworzyć w rurce warstwę o grubości ok.
C4, C8, C10 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .100nF
C
4
,
C
8
,
C
1
0
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
1
0
0
n
F
2& 3 mm. Można teraz umieścić już czujnik
C5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .100pF
C
5
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
1
0
0
p
F
w rurce i zalać klejem Distal. Takie rozwiąza-
C6, C7 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .10µF/10 V
C
6
,
C
7
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
1
0
F
/
1
0
V
nie nie jest jednak najlepsze ze względu na
C9 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .470µF/10V
C
9
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
4
7
0
F
/
1
0
V
słabą przewodność cieplną zastygniętego kle-
Rezystory
ju. Ja wybrałem inne rozwiązanie, chyba
PR1 . . . . . . . . . . . . . . . . . .potencjometr montażowy
P
R
1
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
p
o
t
e
n
c
j
o
m
e
t
r
m
o
n
t
a
ż
o
w
y
optymalne. Wnętrze rurki z umieszczonym
miniaturowy1k&! - helitrim
m
i
n
i
a
t
u
r
o
w
y
1
k
-
h
e
l
i
t
r
i
m
w niej czujnikiem i dobrze zaizolowanymi
R1, R8 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .100k&!
R
1
,
R
8
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
1
0
0
k
wyróżniającą go spośród innych stopów jest
R2, R7 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1M&!
R
2
,
R
7
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
1
M
Rys. 2 temperatura topnienia wynoszÄ…ca& 96OC. Po-
R3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .470k&!
R
3
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
4
7
0
k
za tym stop Wooda po-
R4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1k&!
R
4
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
1
k
siada wszystkie cechy
R5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .10k&!
R
5
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
1
0
k
metali, w tym bardzo do-
R6, R9 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .560&!
R
6
,
R
9
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
5
6
0
brą przewodność cieplną
Półprzewodniki
i elektrycznÄ…. Natomiast
DP1, DP2, DP3, DP4 . . . . . . . . . . . . . . .wyświetlacz
D
P
1
,
D
P
2
,
D
P
3
,
D
P
4
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
w
y
Å›
w
i
e
t
l
a
c
z
kontakt z roztopionym
siedmiosegmentowy LED, wsp. anoda - SA52-11 EWA
s
i
e
d
m
i
o
s
e
g
m
e
n
t
o
w
y
L
E
D
,
w
s
p
.
a
n
o
d
a
-
S
A
5
2
-
1
1
E
W
A
stopem nie grozi uszko-
D1, D2, D3, D4, D5 . . . . . . . . . .dioda LED czerwona
D
1
,
D
2
,
D
3
,
D
4
,
D
5
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
d
i
o
d
a
L
E
D
c
z
e
r
w
o
n
a
dzeniem elementów pół-
IC1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .ICL7107
I
C
1
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
I
C
L
7
1
0
7
przewodnikowych. Tak
IC2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .ICL7660
I
C
2
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
I
C
L
7
6
6
0
więc zastosowane roz-
IC3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4052
I
C
3
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
4
0
5
2
wiązanie można uznać
IC4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4013
I
C
4
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
4
0
1
3
za idealne, czujnik
IC5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4093
I
C
5
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
4
0
9
3
LM35 ma doskonały
LM35 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2 szt
L
M
3
5
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
2
s
z
t
kontakt termiczny z oto-
Pozostałe
czeniem. Pamiętajcie
CON2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .ARK2 (3,5mm)
C
O
N
2
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
A
R
K
2
(
3
,
5
m
m
)
tylko o wypełnieniu po-
S1 . . . . . . . . . . . . . . . . . .przycisk typu microswitch
S
1
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
p
r
z
y
c
i
s
k
t
y
p
u
m
i
c
r
o
s
w
i
t
c
h
zostałej części rurki kle-
1 kątowa listwa goldpinów 30 pin
1
k
Ä…
t
o
w
a
l
i
s
t
w
a
g
o
l
d
p
i
n
ó
w
3
0
p
i
n
jem Distal lub innym
CON1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .6 x 1 goldpin
C
O
N
1
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
6
x
1
g
o
l
d
p
i
n
podobnym, ponieważ
P
o
d
s
t
a
w
k
i
p
o
d
I
C
bez tego zabezpieczenia Podstawki pod IC
przy pomiarze tempera-
tur większych od 96OC
stop mógłby po prostu
Komplet podzespołów z płytką jest
wypłynąć z rurki. Budo-
dostępny w sieci handlowej AVT jako
wÄ™ opisanego czujnika
kit szkolny AVT-2389
przedstawia rysunek 4.
Elektronika dla Wszystkich
Grudzień 2000
17
Projekty AVT
może on służyć stawianiu diagnozy lekar-
skiej, ale jedynie celom doświadczalnym.
Przez cały czas mówiliśmy o budowa-
nym układzie jako o termometrze czteroka-
nałowym. Nie zawsze jednak potrzebna bę-
dzie taka liczba kanałów pomiarowych
i nasz termometr z łatwością możemy prze-
robić na dwukanałowy. Przeróbka taka po-
kazana jest na rysunku 5.
Zbigniew Raabe
Rys. 5
Elektronika dla Wszystkich
18 Grudzień 2000