NE 088 DWUPUNKTOWY TERMOMETR LCD

Zestaw NE 088 służy do zmontowania cyfrowego termometru umożliwiającego pomiar temperatur w dwóch punktach z zakresu ok. -20° +120°C z rozdzielczością 0,1°C. Jako przetwornik temperatura - napięcie wykorzystano przewodzące złącze krzemowe p-n (diodę) zasilane ze źródła stałoprądowego, zaś jako konwerter analogowo-cyfrowy układ scalony ICL 7106 firmy Intersil (lub ścisły zamiennik). Układ charakteryzuje się niewielkim poborem prądu (ok. 10mA), wymaga pojedynczego napięcia zasilania oraz współpracuje bezpośrednio z wyświetlaczem ciekłokrystalicznym (LCD). Wszystko to sprawia, że urządzenie to dobrze nadaje się do zasilania bateryjnego i przy swoich niewielkich wymiarach może służyć jako urządzenie przenośne. W termometrach tego typu wykorzystuje się znany fakt , iż przewodzące złącze p-n wykazuje liniową zależność napięcia w funkcji temperatury (przy stabilizowanym prądzie). W proponowanym układzie rolę źródła prądowego spełnia układ TL082 sterowany napięciem odniesienia pobieranym z ICL 7106. Takie rozwiązanie zapewnia stabilizację temperaturową urządzenia przy zachowaniu prostoty układowej. Napięcie proporcjonalne do temperatury czujnika zostaje przez układ ICL 7106 przetworzone na sygnał cyfrowy sterujący bezpośrednio wyświetlaczem LCD. W układzie znajdują się cztery potencjometry wieloobrotowe służące do kalibrowania układu (dokładny opis - dalej). Urządzenie zawiera dwa niezależnie działające kanały pomiarowe (CH1 oraz CH2) współpracujące z czujnikami temperatury w postaci złącz krzemowych p-n (diody D3 i D4 typu 1N4148). Napięcia występujące na nich (liniowo zależne od temperatury otoczenia) podane zostają do wejść jednego z trzech analogowych multiplekserów znajdujących się w strukturze układu 4053 (US3), z jego wyjścia zaś do wejścia <IN_LO> układu ICL7106 (US5). Do wejść oznaczonych <IN_HI> oraz <REF_HI> podawane są za pośrednictwem dwóch multiplekserów z 4053 napięcia z potencjometrów regulacyjnych P1..P4 umożliwiające zerowanie i kalibrację obu kanałów. Układ przetwornika A/C ICL7106 pracuje w swym typowym układzie aplikacyjnym. Układ sterujący stałym przełączaniem kanałów pomiarowych zbudowano w oparciu o układ NE555 (Us2). Przed przystąpieniem do uruchomienia zmontowanego układu należy wyjąć z podstawki obwód US2, natomiast punkt, z którym łączy się jego wypr. 3 powinien zostać zwarty do masy i przystępujemy do kalibrowania pierwszego kanału (CH1). W tym celu czujnik D3 umieszczamy w temp. 0°C. (mieszanina wody z lodem) po czym przy pomocy P2 (oznaczenie "0-CH1", czyli zerowanie kanału 1) doprowadzamy wskazanie do <00,0>. Następnie umieszczamy czujnik w temp. 100°C. (wrząca woda) i przy pomocy P1 ("100-CH1") doprowadzamy wskazanie do <100,0>. Powyższe dwie czynności należy kilkakrotnie powtórzyć. Następnie odłączamy wypr. 3 podstawki US2 od masy i łączymy z wypr. 8 US2 (sam układ US2 NE555 jest ciągle wyjęty z podstawki). Kalibrację drugiego kanału (CH2) przeprowadzamy teraz identycznie jak pierwszego z tym, że zerowania dokonujemy przy pomocy P4 (0-CH2) a ustawienie 100°C. - przy pomocy P3 (100-CH2). Ostatnią czynnością jest rozłączenie wyprowadzeń 3 i 8 US2 oraz wstawienie US2 w podstawkę. Odczyt temperatur powinien odbywać się teraz naprzemiennie co ok. 7sek., zaś odczytowi z konkretnego kanału powinno towarzyszyć świecenie odpowiedniej diody LED D1 lub D2. Podczas przeprowadzanych testów urządzenie przy zasilaniu bateryjnym pracowało bez przerwy przez ~10 godzin. W celu przedłużenia żywotności baterii 6F22 (9V) wskazane jest, aby układ NE555 wymienić na timer wykonany w technologii CEMOS np. TLC555 oraz układ TL082 wymienić na energooszczędny typu TL062. Wymiana dokonana w/g powyższych wskazówek umożliwia eksploatację urządzenia dłużej bez konieczności wymiany źródła zasilania. Elementy C1÷C3 oraz układ Us1 stanowią elementy zasilacza. W przypadku zasilania urządzenia ze źródła napięcia stabilizowanego o nap. 9V staje się zbędne wlutowywanie Us1. Należy zewrzeć zewnętrzne otwory Us1 (punkt IN z punktem OUT).

Wskazówki dotyczące montażu: Należy pamiętać, że wyświetlacze LCD mogą zostać trwale uszkodzone pod wpływem podwyższonej temperatury ( powyżej 40°C) lub przykładania do nich napięć stałych (już rzędu 100mV). Dlatego należy przestrzegać poniższych zasad:

• przechowywać je ze zwartymi końcówkami (stosować gąbkę lub folię przewodzącą)

• nie dotykać wolnych końcówek palcami

• podczas montażu unikać ubrań gromadzących ładunek elektrostatyczny

• montować je w podstawki jako ostatnie, zawsze przy odłączonym zasilaniu.

Przed montażem należy zwrócić uwagę na możliwość wystąpienia na płytce otworów zalanych cyną. Należy je udrożnić przekłuwając je od strony druku . Montaż przeprowadzić starannie używając lutownicy z precyzyjnym grotem. W pierwszej kolejności wlutować: zwory, oraz wszystkie kondensatory, rezystory i podstawki pod układy scalone. Teraz korzystając z dowolnego próbnika (najlepiej akustycznego) należy sprawdzić czy między ścieżkami nie ma zwarć. Pominięcie tego etapu może prowadzić do sporych trudności w późniejszym zlokalizowaniu usterek. W ostateczności (z braku próbnika) można poprzestać na dokładnych oględzinach płytki. Następnie w otwory oznaczone +Uc, GND, A, K należy przyłączyć przewód zasilania, czujniki oraz zamontować na płytce pozostałe elementy. Czujnik temperatury należy zabezpieczyć przed wpływami mechanicznymi i wilgocią. Obudowa czujnika powinna być możliwie lekka i dobrze przewodząca ciepło, co ma duży wpływ na czas pomiaru. Diodę dobrze jest zalać lakierem dielektrycznym.

Wybrane parametry użytkowe:

Napięcie zasilania (Uc) 11÷15V lub stab. 9V

Pobór prądu zasilania ok.10mA

Zakres mierzonych temperatur -50°C..+150°C

Rozdzielczość odczytu 0,1°C

Cykl odczytu (kanał_1/kanał_2) ok. 7s./7s.

Wymiary zmontowanego układu 77 x 85 x 17mm

Spis elementów:

R1	33k
R2	470k
R3,4	1,2k
R5,9	w/g tabeli
R6,7,10,11	w/g tabeli
R8,12	2,7k
R13	1M
R14,15	100k
R16	10M
P1÷4	w/g tabeli
C1	220μ/16
C2	47μ/10
C3	15n
C4	22μ/10
C5	15n KC
C6	10n KC
C7	100p KC
C8	100n MKT
C9,10	220n MKT
D1	LED φ3R
D2	LED φ3G
D3,4	1N4148
Us1	μA7809
Us2	NE555
Us3	CD4053
Us4	TL082
Us5	ICL7106
Wyświetlacz	LCD
płytka	NE088

P1...P4	R5,R9	R6,R7,R10,R11
2,2k	20k	2,2k
4,7k	39k	4,7k
10k	75k	10k
15k	100k	15k
20k	120k	20k

---