Projekty AVT
Precyzyjny
P
r
e
c
y
z
y
j
n
y
Precyzyjny
P
r
e
c
y
z
y
j
n
y
2410
2
4
1
0
2410
2
4
1
0
termometr
t
e
r
m
o
m
e
t
r
termometr
t
e
r
m
o
m
e
t
r
dwukanałowy
d
w
u
k
a
n
a
Å‚
o
w
y
dwukanałowy
d
w
u
k
a
n
a
Å‚
o
w
y
Każdy współczesny elektronik-praktyk wych wynosi 0,1°C, prawie nigdy nie udaje która za pomocÄ… potencjometru 10k&! pozwala
w swej karierze wykonuje co najmniej jeden siÄ™ uzyskać dokÅ‚adnoÅ›ci Ä…0,1°C w caÅ‚ym za- precyzyjnie skalibrować czujnik.
termometr elektroniczny. Dla wielu posiada- kresie spodziewanych temperatur otoczenia. W układzie celowo nie zastosowano znacz-
nie w mieszkaniu własnej roboty termometru Składa się na to wiele czynników. Za znako- nie droższych kostek LM35, które tylko teore-
cyfrowego to wrÄ™cz punkt honoru. mitÄ… należy uznać dokÅ‚adność Ä…0,3°C. Za tycznie nie wymagajÄ… kalibracji. W rzeczywi-
Opisany w artykule precyzyjny termometr bardzo dobrÄ… Ä…0,5°C. Opisywany przyrzÄ…d, stoÅ›ci bÅ‚Ä…d najtaÅ„szej wersji LM35D może
dwukanałowy, o rozdzielczości 0,1oC zapro- dzięki zastosowaniu zewnętrznego z
ródÅ‚a na- wynosić Ä…2°C, czyli w skrajnym przypadku
jektowano z myślą o tych wszystkich, którzy pięcia odniesienia oraz precyzyjnych rezy- dwa czujniki umieszczone w tej samej tempe-
chcą wykonać elegancki termometr domowy, storów, umożliwia uzyskanie takiej dokład- raturze mogą dawać wskazania różniące się aż
pokazujÄ…cy temperaturÄ™ w mieszkaniu i na ze- noÅ›ci w zakresie mierzonych temperatur - o 4°C. Obecnie praktycznie nie ma na rynku
wnÄ…trz. W prostej wersji termometr ma jeden 30...+30°C. W caÅ‚ym zakresie mierzonych czujników temperatury, które bez kalibracji
wyÅ›wietlacz, a przeÅ‚Ä…cznik pozwala wybrać temperatur -40...+100°C dokÅ‚adność nie po- dawaÅ‚yby precyzyjne wskazania temperatury
czujnik, którego temperatura pokazywana jest winna być gorsza niż Ä…1°C. z dokÅ‚adnoÅ›ciÄ… przynajmniej 0,5°C.
na wyświetlaczu. Niewielkie wymiary, prosto- Starsze rozwiązania termometrów elektro-
ta i niewygórowana cena spowodują, że nie- Opis układu nicznych z diodą w roli czujnika wymagały
którzy będą chcieli zastosować w jednej obu- Schemat ideowy urządzenia pokazany jest regulacji dwupunktowej, zazwyczaj przepro-
dowie dwa takie ukÅ‚ady, by jednoczeÅ›nie, na na rysunku 1. Popularny ukÅ‚ad scalony wadzanej w temperaturach 0°C i +100°C. Wy-
dwóch wyświetlaczach obserwować tempera- ICL7107 (U1) zasilany jest nietypowo - poje- korzystanie scalonych czujników LM335 do
turę w mieszkaniu i na zewnątrz. Układ może dynczym napięciem +5V. Układ może praco- precyzyjnych pomiarów też wymaga kalibra-
być wykorzystany nie tylko jako termometr wać w takich warunkach (nóżki 21, 26 zwarte cji, jednak całkowicie wystarczy kalibracja
domowy, ponieważ zakres mierzonych tempe- do masy), jednak musi być zastosowane ze- jednopunktowa. Najłatwiej przeprowadzić ją
ratur to -40°C...+100°C (okresowo do +125°C). wnÄ™trzne z
ródÅ‚o napiÄ™cia odniesienia i speÅ‚nio- w temperaturze 0°C, używajÄ…c mieszaniny
W układzie celowo zastosowano wyświe- ne muszą być podane przez producenta warun- wody z lodem. Temperatura mieszaniny na
tlacze LED, które zdaniem wielu osób sÄ… ki na zakres wspólnych napięć wejÅ›ciowych. pewno ma temperaturÄ™ 0°C z dokÅ‚adnoÅ›ciÄ…
znacznie atrakcyjniejsze od szarych wyświe- Zewnętrzne z
ródÅ‚o napiÄ™cia odniesienia lepszÄ… niż Ä…0,1°C. Kalibracja we wrzÄ…cej wo-
tlaczy LCD. Ze wzglÄ™du na znaczny pobór w precyzyjnym termometrze i tak jest po- dzie dla temperatury +100°C jest zdecydowa-
prądu przez wyświetlacze LED układ jest za- trzebne ze względu na zmiany temperaturo- nie mniej precyzyjna, ponieważ, jak wiado-
silany z typowego zasilacza o napięciu we wewnętrznego wzorca w zależności od mo, temperatura wrzenia wody znacząco za-
5V i prądzie 150...200mA. poboru prądu przez układ U1 (w praktyce od leży od ciśnienia (atmosferycznego).
Bardzo ważną zaletą układu jest wyjątko- ilości zaświeconych segmentów). W układzie termometru przewidziano
wo prosta procedura kalibracji. W wersji pod- W układzie zastosowano czujniki tempera- dwa potencjometry PR1, PR2 typu helitrim,
stawowej polega ona na ustawieniu dwóch tury w postaci układów scalonych LM335, które mogą służyć do wyrównania parame-
napięć za pomocą jakiegokolwiek miernika oznaczone na schemacie U4, U5. Układ trów obu czujników. Gdyby się okazało, że
cyfrowego. Można też w prosty sposób skali- LM335 jest czujnikiem działającym bardzo zastosowane układy LM335 dają wskazania
brować przyrzÄ…d na podstawie wskazaÅ„ jakie- podobnie, jak znany Czytelnikom EdW LM35 różniÄ…ce siÄ™ mniej niż o 0,5°C, nie trzeba sto-
gokolwiek godnego zaufania termometru (np. - napięcie na nim jest proporcjonalne do tempe- sować tych potencjometrów.
laboratoryjnego). A kto chce uzyskać jeszcze ratury, a czułość też wynosi 10mV na stopień. Napięcie jednego z czujników U4, U5 jest
większą dokładność, może przeprowadzić do- Napięcie proporcjonalne jest do temperatury podawane przez przełącznik S1 na wejście
datkową nieskomplikowaną kalibrację z wy- bezwzględnej (wyrażonej w kelwinach), czyli INHI układu ICL7107. Wejście INLO oraz
korzystaniem topniejÄ…cego lodu (Å›niegu). w temperaturze 0°C napiÄ™cie wynosi 2,73V, REFHI poÅ‚Ä…czone sÄ… do napiÄ™cia odniesienia,
Dla Å›cisÅ‚oÅ›ci należy wspomnieć, że choć a przy +100°C napiÄ™cie wynosi 3,73V. UkÅ‚ad wytwarzanego przez z
ródło napięcia wzorco-
rozdzielczość wskazań termometrów cyfro- LM335 ma dodatkową końcówkę korekcyjną, wego LM385 1,2V (U3) oraz wzmacniacz
Elektronika dla Wszystkich
15
Projekty AVT
Rys. 1
Ponieważ układ ma być precyzyjny, ko- wilgocią czujników, a właściwie przewodów
U2A. Aby wskazania miernika w temperatu- nieczne jest zastosowanie (cermetowych) he- prowadzących do czujników. W układzie mode-
rze 0C były równe zeru, napięcie na wyjściu litrimów oraz stabilnych rezystorów metali- lowym czujniki przylutowano do końcówek
U2A musi być równe 2,73V, bo takie napięcie zowanych R7, R8. Pozostałe elementy mogą przewodu i zalano zalewą silikonową wewnątrz
daje czujnik LM335 w temperaturze 0oC, mieć tolerancję 5...10%. mosiężnych rurek. Zamiast silikonu można wy-
czyli 273,15K. Do regulacji tego napięcia słu- korzystać żywicę epoksydową (klej dwuskła-
ży potencjometr PR4. Aby z kolei wskazania Montaż i uruchomienie dnikowy), a w ostateczności nawet stearynę ze
wyświetlacza w temperaturze +100oC wyno- Termometr można zmontować na małej świeczki lub podobną substancję o właściwo-
siły 100,0, różnica napięć między REFLO dwustronnej płytce drukowanej, pokazanej ściach izolacyjnych.
a REFHI powinna wynosić 1,0000V (bo na rysunku 2. Montaż wymaga staranności, Skuteczne zabezpieczenie przed wilgocią
współczynnik przetwarzania układu LM335 i głównie ze względu na montaż stopień trud- czujnika umieszczonego na zewnątrz ma
wynosi 10mV/oC). Napięcie to jest ustawiane ności projektu wyceniono na dwie gwiazdki. ogromne znaczenie. Początkujący elektroni-
za pomocą potencjometru PR3. Pomocą w montażu będą fotografie modelu. cy nie doceniają wagi problemu. Tymczasem
Kostka ICL7107 pracuje z typowymi ele- Uwaga! W pierwszej fazie nie należy duże zmiany temperatury w zakresie co naj-
mentami zewnÄ™trznymi. W obwodach anod montować potencjometrów PR1, PR2! Jak mniej -20...+30°C, tworzenie siÄ™ lodu, wci-
wyświetlaczy włączono diody D1...D3, które zaznaczono na schemacie ideowym, najpierw skająca się wszędzie wilgoć oraz korodujące
zmniejszają moc strat układu scalonego. We- należy wlutować podstawkę pod U1 od strony zanieczyszczenia zawarte w deszczu po pew-
dług katalogu, prąd segmentu wskaz
nika lutowania, a potem podstawkę pod wyświetla- nym czasie osłabią izolację. Każda niestaran-
LED powinien wynosić około 8mA. W opi- cze od strony elementów. Obie są typowymi ność w wykonaniu czujnika spo-
sywanym układzie przy zasilaniu pojedyn- podstawkami 40-nóżkowymi. woduje powstanie nieszczel-
czym napięciem 5V prąd jest trochę mniej- Do punktów A1, A, A2 oraz B1, B, B2 nale- ności, co z czasem zao-
szy. W układzie modelowym z trzema dioda- ży dołączyć układy LM335. Przewód do czujki wocuje błędnymi
mi D1...D3 prąd segmentu wynosi 4,1mA. zewnętrznej powinien być znacznie dłuższy. wskazaniami.
Niektóre wskaz
niki dają przy takim prądzie Uwaga! Nie należy umieszczać żadnego Co gorsze,
zbyt mało światła. W takim przypadku diody czujnika wewnątrz obudowy termome- te błę-
D1...D3 należy zewrzeć, co zwiększy prąd. tru, ponieważ wydzielające się tam
Rezystor R9 wyznacza jasność punktu ciepło podniesie temperaturę o co
dziesiętnego po trzeciej cyfrze. Gdyby oka- najmniej kilka stopni.
zało się, że jasność tego punktu rażąco odbie- Układ wyprowadzeń i sposób
ga od jasności cyfr, wartość R9 można śmia- podłączenia dwużyłowego przewodu
ło zmienić (100&!...1k&!). w ekranie pokazany jest na rysunku 3. Bar-
dzo ważną sprawą jest zabezpieczenie przed
Elektronika dla Wszystkich
16
Projekty AVT
dy mogą występować okresowo, na przykład precyzja, wystarczy ustawienie napięć Na koniec za pomocą PR3 ustawić napięcie
tylko przy wyjątkowo dużej wilgotności, 2,73V oraz 1,000V, jak podano wyżej. W mo- między punktami X, Y równe 1,000V. Również
a wtedy użytkownik nie będzie wiedział, że delu, bez potencjometrów PR1, PR2, różnica w tym wypadku dokładność w zakresie tempe-
wskazania są błędne. Dlatego czujnikom wskazań obu czujników w tej samej tempera- ratur występujących w naszej strefie klimatycz-
trzeba poÅ›wiÄ™cić szczególnÄ… uwagÄ™. turze 20°C wynosiÅ‚a tylko 0,2°C. Zrezygno- nej bÄ™dzie znakomita, nie gorsza niż 0,5oC.
Po zmontowaniu elementów biernych, wano więc z potencjometrów PR1, PR2. 3. KALIBRACJA NA PODSTAWIE TERMOME-
podstawek i drobnych elementów aktyw- Kalibracja precyzyjna. Dla uzyskania TRU WZORCOWEGO. Zamiast wzorca w posta-
nych, należy starannie skontrolować popraw- wysokiej precyzji wskazań zaleca się przepro- ci topniejącego lodu można wykorzystać ja-
ność montażu, a na koniec włożyć w pod- wadzenie kalibracji w znanej temperaturze. kikolwiek dobry termometr. W takim wypad-
stawki wyświetlacze oraz układ U2. Nie Dalej opisano cztery sposoby przeprowadze- ku należy się jednak liczyć z faktem, że ten
wkładać układu U1 (ICL7107)! nia takiej regulacji. Najprościej wykonać ją termometr również obarczony jest jakimś
w temperaturze 0°C, przy wykorzystaniu mie- bÅ‚Ä™dem wskazaÅ„. WczeÅ›niej trzeba ustawić
Kalibracja szaniny wody z lodem (lub topniejącego śnie- za pomocą PR3 napięcie 1,000V między
Po zasileniu modułu napięciem 5V należy gu). Oba czujniki należy włożyć do długiej fo- punktami X, Y. Procedura kalibracji wygląda
dokonać kalibracji (bez układu U1). liowej torebki i włożyć do naczynia z topnie- następująco. Oba czujniki i termometr wzor-
Używając jakiegokolwiek woltomierza cy- jącym lodem. Po kilku minutach wskazania na cowy należy umieścić razem, by miały jedna-
wyświetlaczu powinny kową temperaturę. Jeśli na przykład termo-
siÄ™ ustalić. metr wzorcowy wskaże 21,2°C, należy za po-
1. POSIADACZE PRECY- mocą PR4 należy ustawić wskazanie na wy-
ZYJNYCH MULTIMETRÓW świetlaczu równe 21,2. Wskazania na wy-
4,5-CYFROWYCH wlutują świetlaczu z obu czujników powinny być
wcześniej PR1, PR2 jednakowe. Jeśli występuje istotna różnica,
i ustawią w punktach A1, należy ją usunąć wlutowując jeden z poten-
B1 napięcia równe cjometrów PR1, PR2. Także w tym wypadku
2,7315V, odpowiadające uzyskana dokładność będzie dobra, ale nie
temperaturze zera Celsju- lepsza niż termometru wzorcowego.
sza. Następnie ustawią 4. POSIADACZE PRECYZYJNEGO MULTIME-
z pomocÄ… PR4 wskazanie TRU 4,5-CYFROWEGO I DOKA
ADNEGO TERMO-
wyświetlacza równe 00,0,
Rys. 2 a na koniec napięcie mię-
Wykaz elementów
dzy punktami X, Y równe 1,0000V. Taka pro-
cedura zapewni wysoką dokładność kali- Kondensatory
C1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .100nF ceramiczny
C
1
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
1
0
0
n
F
c
e
r
a
m
i
c
z
n
y
bracji, a błąd w całym zakresie spodzie-
C2,C3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .100nF
C
2
,
C
3
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
1
0
0
n
F
wanych temperatur otoczenia powinien
C4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .47nF
C
4
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
4
7
n
F
być mniejszy niż 0,3oC. (Dla ścisłości na-
C5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .220nF
C
5
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
2
2
0
n
F
leżałoby dodać, że jeśli woltomierz ma re-
C6 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .120pF
C
6
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
1
2
0
p
F
zystancję wewnętrzną równą 10M&!, a re-
C7 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .220µF/25V
C
7
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
2
2
0
µ
F
/
2
5
V
zystancja między wspomnianymi punkta- Rezystory
R1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4,7k&!
R
1
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
4
,
7
k
&!
mi wynosi 2k&! (R7 + część PR3), to po
R2,R3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2,2k&!
R
2
,
R
3
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
2
,
2
k
&!
Rys. 3 Sposób podłączenia dwużyło- odłączeniu woltomierza napięcie nieco wzro-
R4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1M&!
R
4
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
1
M
&!
wego przewodu w ekranie śnie. Dlatego w zasadzie należałoby ustawiać
R5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .470k&!
R
5
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
4
7
0
k
&!
frowego trzeba ustawić za pomocą PR4 mię- napięcie na woltomierzu równe 0,9998V. Nie
R6 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .100k&!
R
6
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
1
0
0
k
&!
dzy masą a punktem X napięcie równe ma to jednak sensu, bo nawet woltomierze 4,5-
R7 . . . . . . . . . . . . . .1,47k&! 1% (1,33k...1,54k 1%)
R
7
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
1
,
4
7
k
&!
1
%
(
1
,
3
3
k
.
.
.
1
,
5
4
k
1
%
)
2,7315V, a następnie za pomocą PR3 między cyfrowe mają dokładność nie lepszą niż
R8 . . . . . . . . . . . . . .1,96k&! 1% (1,87k...2,05k 1%)
R
8
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
1
,
9
6
k
&!
1
%
(
1
,
8
7
k
.
.
.
2
,
0
5
k
1
%
)
punktami X, Y (nóżki 35, 36 U1) napięcie 0,05%.)
R9 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .470&! (330...1k&!)
R
9
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
4
7
0
&!
(
3
3
0
.
.
.
1
k
&!
)
równe 1,000V. Dla ułatwienia na płytce dru- 2. KTO NIE MA WOLTOMIERZA 4,5-CYFROWE- PR1,PR2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .10k&! helitrim
P
R
1
,
P
R
2
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
1
0
k
&!
h
e
l
i
t
r
i
m
PR3,PR4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1k&! helitrim
P
R
3
,
P
R
4
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
1
k
&!
h
e
l
i
t
r
i
m
kowanej dodano punkty X, Y oraz odpowie- GO, A TYLKO ZWYKłY 3,5-CYFROWY, również
Półprzewodniki
dnie napisy. Napięcia te można z łatwością może precyzyjnie wyregulować układ wyko-
D1-D3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1N4001
D
1
D
3
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
1
N
4
0
0
1
ustawić, dotykając końcówkami pomiarowy- rzystując PR1, PR2. Ponieważ dokładność po-
DL1,DL2 . . . . . . . . . . . . . . . . wyświetlacz podwójny
D
L
1
,
D
L
2
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
w
y
Å›
w
i
e
t
l
a
c
z
p
o
d
w
ó
j
n
y
mi do odpowiednich kontaktów (pustej pularnego, taniego multimetru zazwyczaj wy-
U1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .ICL7107
U
1
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
I
C
L
7
1
0
7
w tym czasie) podstawki pod U1. nosi 0,5%, nie ma sensu próba precyzyjnego
U2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .LM358
U
2
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
L
M
3
5
8
Po ustawieniu napięć należy wyłączyć za- ustawiania napięcia 2,7315V w punktach A1,
U3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .LM385
U
3
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
L
M
3
8
5
silanie i włożyć do podstawki układ U1. Ta- B1. Po włożeniu zabezpieczonych czujników
U4,U5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .LM335
U
4
,
U
5
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
L
M
3
3
5
ka kolejność jeszcze bardziej zabezpieczy do topniejącego lodu i ustaleniu wskazań, na- Pozostałe
S1 . . . . . .przełącznik dwupozycyjny jednoobwodowy
S
1
.
.
.
.
.
.
p
r
z
e
Å‚
Ä…
c
z
n
i
k
d
w
u
p
o
z
y
c
y
j
n
y
j
e
d
n
o
o
b
w
o
d
o
w
y
przed uszkodzeniem delikatny układ scalony leży za pomocą PR4 z grubsza doprowadzić
Obudowa KM42
O
b
u
d
o
w
a
K
M
4
2
ICL7107. W zasadzie ustawienie napięć do wskazania zera na wyświetlaczu. Zapewne
podstawka 40pin pod wyświetlacz
p
o
d
s
t
a
w
k
a
4
0
p
i
n
p
o
d
w
y
Å›
w
i
e
t
l
a
c
z
można również przeprowadzić przy włożo- wystąpi różnica wskazań obu czujników.
podstawki pod układy scalone
p
o
d
s
t
a
w
k
i
p
o
d
u
k
Å‚
a
d
y
s
c
a
l
o
n
e
nym układzie U1. Jednak podczas kalibracji Dopiero wtedy należy wlutować potencjo-
przewód dwużyłowy ekranowany długość 2m
p
r
z
e
w
ó
d
d
w
u
ż
y
Å‚
o
w
y
e
k
r
a
n
o
w
a
n
y
d
Å‚
u
g
o
Å›
ć
2
m
modelu z niewiadomych przyczyn uległ metr PR1 i za jego pomocą zredukować różni-
Uwaga! Zasilacz 5V 200mA nie wchodzi w skład zesta-
U
w
a
g
a
!
Z
a
s
i
l
a
c
z
5
V
2
0
0
m
A
n
i
e
w
c
h
o
d
z
i
w
s
k
Å‚
a
d
z
e
s
t
a
uszkodzeniu właśnie układ U1 - stąd powyż- cę wskazań do połowy. Następnie włączyć
wu AVT-2410 i należy go zamówić oddzielnie.
w
u
A
V
T
2
4
1
0
i
n
a
l
e
ż
y
g
o
z
a
m
ó
w
i
ć
o
d
d
z
i
e
l
n
i
e
.
sze zalecenia. Po włożeniu U1 na wyświetla- z pomocą S1 czujnik U4, który współpracuje
czu pokazana będzie aktualna temperatura. z PR1, i za pomocą PR4 ustawić na wyświetla-
Kalibracja uproszczona. W wersji pod- czu wskazanie 00,0. Potem należy wlutować
Komplet podzespołów z płytką jest
stawowej potencjometry PR1, PR2 nie będą potencjometr PR2 i po przełączeniu S1 ustawić
dostępny w sieci handlowej AVT jako
montowane. Jeśli nie jest wymagana wysoka wskazanie drugiego czujnika także równe 00,0.
kit szkolny AVT-2410
Elektronika dla Wszystkich
17
Projekty AVT
METRU mogą skalibrować układ dokładniej. w szerszym zakresie temperatur, odpowiednio - turach. Ustawienie takiego napięcia nie tylko
WlutujÄ… PR1 i PR2. OdczytajÄ… z termometru 40...+125°C (+150°C), -55...+150C (+200°C). kalibruje wskazanie dla 0°C, ale (uwaga!) jed-
wzorcowego temperaturę Tc i wyrażą ją Mają też mniejszy błąd początkowy bez kalibra- nocześnie powoduje, że współczynnik prze-
w kelwinach (dodajÄ…c do temperatury cji, typowo 1°C i 0,5°C w temperaturze pokojo- twarzania niejako automatycznie przyjmuje
w stopniach Celsjusza 273,15). JeÅ›li na przy- wej oraz lepszÄ… gwarantowanÄ… liniowość. Kilka wartość dokÅ‚adnie 10,00mV/K = 10,00mV/°C.
kÅ‚ad termometr wzorcowy wskaże 21,2°C, przykÅ‚adów zastosowania ukÅ‚adów rodziny Taka kalibracja wcale nie musi być przepro-
temperatura bezwzglÄ™dna wynosi LM135...335 można zobaczyć na rysunku 4. wadzona w temperaturze 0°C, tylko w jakiejkol-
21,2 + 273,15 = 294,35K Szczegółowe dane można znalez
ć w kar- wiek innej, dokładnie określonej. Zawsze za po-
Ponieważ współczynnik przetwarzania cie katalogowej w katalogach i na interneto- mocą potencjometru należy tak wyregulować
wynosi 10mV/K, za pomocą potencjometrów napięcie na czujniku, by by-
PR1, PR2 w punktach A1, B1 ustawią napię- ło równe tej temperaturze
cia jak najbardziej zbliżone do wartości w kelwinach pomnożonej
2,9435V. Następnie za pomocą PR4 uzyskają przez 10mV. Taka pojedyn-
wskazanie na wyświetlaczu 21,2. Następnie cza regulacja zawsze w peł-
za pomocą PR3 ustawią napięcie równe ni kalibruje czujnik, by pre-
1,0000V miedzy punktami X, Y. Jeśli po ta- cyzyjnie wskazywał on
kiej regulacji wskazanie wyświetlacza się temperaturę w kelwinach
zmieni, skorygują nieco położenie PR4, by (oczywiście przy założeniu,
powrócić do wskazania 21,2. że zmiany napięcia w funk-
Po dokonaniu kalibracji dobrze byłoby za- cji temperatury są liniowe).
bezpieczyć płytkę dobrym lakierem izolacyj- Aby zapewnić odczyt
nym. Choć nie jest to konieczne, taki zabieg temperatury w stopniach
znacznie zwiększy odporność na wilgoć. Mo- Celsjusza, trzeba wpro-
że to mieć znaczenie, gdy termometr zainsta- wadzić stabilne napięcie
lowany będzie w kuchni, gdzie podczas goto- przesunięcia, tak zwany
wania posiłków wilgotność bardzo wzrasta. offset, o 2,7315V. Dodat-
kowo we współpracują-
LM335 Rys. 4 cym mierniku trzeba usta-
Użyty czujnik LM335 jest układem scalo- wić napięcie odniesienia równe 1,0000V, ale
nym zawierającym 15 tranzystorów. Zacho- wych stronach m.in. National Semiconductor to żaden problem.
wuje się jak dioda Zenera o napięciu wprost oraz ST-Microelectronic
proporcjonalnym do temperatury bezwzględ- http://eu.st.com/stonline/books/pdf/ Możliwości zmian
nej, wyrażonej w kelwinach. Ze względu na docs/2158.pdf Jak wspomniano, można zastosować dwa
bardzo małą oporność dynamiczną (<1&!), http://www.national.com/ jednakowe wskaz
niki, by jednocześnie pokazy-
czujnik może pracować w szerokim zakresie ds/LM/LM135.pdf wały temperatury wewnątrz i na zewnątrz.
prądów. Producent zaleca pracę przy prądzie Karta katalogowa układów LM135...335 do- W drugim układzie nie trzeba stosować od-
polaryzującym o wartości 0,4...5mA. Przy ta- stępna jest również na stronie internetowej EdW dzielnego z
ródła napięcia wzorcowego U3 oraz
kich zmianach prądu wskazania będą się www.avt.com.pl wzmacniacza operacyjnego U2, a także ele-
zmieniać typowo tylko o 0,3°C. Stabilność Dalszych informacji, w tym not aplikacyj- mentów R1, R7, R8, PR3, PR4. Oznacza to, że
długoczasowa jest dobra - po 1000h pracy nych można szukać pod adresami drugi moduł nie wymaga kalibracji. Aby do
w maksymalnej temperaturze, zmiana wska- http://eu.st.com/stonline drugiego układu doprowadzić odpowiednie na-
zaÅ„ wynosi typowo tylko 0,2°C. http://www.national.com/ piÄ™cia, wystarczy zewrzeć punkty X-X oraz Y-
Produkowane są różne wersje czujnika. pf/LM/LM335.html Y obu płytek, oraz oczywiście obwody masy.
Układ LM335 umieszczony w plastikowej Nie ma potrzeby przeprowadzania innych
obudowie TO-92 jest najtańszy, ale ma naj- Dla dociekliwych modyfikacji w zaproponowanym układzie.
słabsze parametry. Może pracować w tempe- Bardziej dociekliwi Czytelnicy mogą się Jedynie, jeśli ktoś chce, może zamiast zwy-
raturach -40...+100°C (chwilowo do +125°C), zastanawiać, czy podana procedura kalibracji kÅ‚ego przeÅ‚Ä…cznika S1 zastosować przeÅ‚Ä…cz-
a błąd początkowy w temperaturze pokojowej da zadowalające rezultaty. Wiedzą oni zapew- nik lepszej jakości, przekaz
nik albo we wła-
bez kalibracji może siÄ™gnąć 2°C, w skrajnych ne, że ukÅ‚ady pomiaru temperatury, zwÅ‚aszcza snym zakresie dobudować ukÅ‚ad z kluczami
przypadkach nawet 6°C. z czujnikami diodowymi, wymagajÄ… kalibracji elektronicznymi (np. 4066, 4052, 4053).
Lepsze wersje LM235 i LM135 w obudo- dwupunktowej. Najpierw w temperaturze Oczywiście zamiast dwóch czujników tem-
wach metalowych TO-46 mogą pracować 0oC ustawia się wskazanie równe zeru, a potem peratury można ich zastosować więcej. Trze-
reguluje się współczynnik przetwarzania, by ba jednak pamiętać, że na płytce są tylko dwa
na przykład w temperaturze +100oC wskazanie potencjometry kalibracyjne, PR1, PR2.
wynosiło 100,0. W omawianym układzie kali- Kto chciałby wykorzystywać termometr
bracja w dwóch różnych temperaturach abso- w warunkach przemysłowych, powinien za-
lutnie nie jest konieczna, a nawet nie ma więk- dbać o staranne zabezpieczenie płytki przed
szego sensu, a to dzięki użyciu kostki LM335. wilgocią dobrym lakierem izolacyjnym.
Układ scalony LM335 jest w założeniu
miernikiem temperatury bezwzględnej, wyra-
żonej w kelwinach. Jeśli, za pomocą współpra-
cującego potencjometru, czujnik zostanie tak Piotr Górecki
wyregulowany, by na przykład w temperaturze Zbigniew Orłowski
0°C miaÅ‚ napiÄ™cie 2,7315V, to wskazania bÄ™dÄ…
prawidłowe przy wszystkich innych tempera-
Elektronika dla Wszystkich
18