Этот цифровой прибор имеет два
переключаемых датчика и позволяет поочередно
контролировать температуру воздуха в помещении
и за его пределами. Крупные яркие светодиодные
индикаторы дают возможность пользователю
получать информацию о температуре как днем, так и
ночью.
Прибор (рис. 1) выполнен на базе аналого-цифрового
преобразователя (АЦП) КР572ПВ2А — DD3 [1] Датчики
температуры — специально предназначенные для
этой цели микросхемы К1019ЕМ1 —DA1,DA2(2] Эти
микросхемы могут рассматриваться как
стабилитроны с малым дифференциальным
сопротивлением (менее 1 Ом) и напряжением
стабилизации, пропорциональным абсолютной
температуре Рабочий ток
через них (около 1 мА) определяется резисторами R1
и R2.
Датчики выбираются ключами на
элементах DD2 1 и DD2 3, которыми управляют
мультивибратор на микросхеме DD1 и переключатель
SA1 В положении "П" (помещение) этого
переключателя на входе элемента DD1 1 присутствует
низкий логический уровень, на выходе элемента DD1 3
— высокий Последний открывает ключ DD2 3, и на вход
31 АЦП DD3 поступает сигнал с установленного в
корпусе термометра датчика DA2. В этом случае
термометр индицирует температуру внутри
помещения.
Высокий логический уровень с выхода
элемента DD 1 3 открывает также ключ DD2 4 и
напряжение, поступающее на выв 2 и б индикатора HG1,
зажигает его сегменты а и е Вместе с постоянно
включенными сегментами b, с и f они высвечивают на
индикаторе букву "П".
Если переключатель SA1 находится в
положении "У" (улица), открыты ключи на
элементах DD2 1, DD2 2 и напряжение на АЦП подается с
датчика DA1, установленного на улице На индикаторе
HG1 высвечивается при этом буква "У".
В среднем положении переключателя SA1
работает мультивибратор DD1 и к входу 31 АЦП
поочередно на 2 Зс подключаются датчики DA1 и DA2.
Синхронно с их подключением на индикаторе HG1
высвечиваются буквы "У" и"П".
Чтобы при температуре 0°С показания
термометра были нулевыми, на вход АЦП следует
подать сигнал, уровень которого был бы равен
разности напряжения на датчике и образцового
напряжения 2,732 В [2] Это напряжение должно
поддерживаться с высокой стабильностью, а
температурный коэффициент напряжения (ТКН)
встроенного в микросхему КР572ПВ2А источника
слишком велик По этой причине в описываемом
приборе в качестве источника образцового
напряжения используется микросхема DA5 КР142ЕН19 [З],
обладающая весьма малым ТКН.
Эта микросхема выполняет функции
регулируемого прецизионного стабилитрона
Необходимое напряжение 2,732 В устанавливается
подстроечным резистором R10, а рабочий ток через
микросхему и делитель R10R11 (около 6 мА) задается
резистором R12. Измеряемой температуре 100"С
соответствует напряжение между входами +Uвх
(выв 31)и-Uвх(выв 30) АЦП DD3, равное 1 В. А
чтобы на индикаторах HG2 — HG5 высвечивались при
этом знаки 100,0 на входы +Uoep (выв 36) и -Uoбp
(выв 35) АЦП DD3 необходимо подать образцовое
напряжение 1 В Оно снимается с движка
подстроечного резистора R14.
Частота работы генератора АЦП 50 кГц
выбрана из стандартного ряда [ 1 ] и задана
элементами С 12 и R16 Номиналы элементов
интегратора R17 и С13 и конденсатора автокоррекции
нуля С14 соответствуют приведенной частоте
генератора и величине образцового напряжения 1 В
Конденсаторы С1 и С2 защищают датчики от наводок,
а С4 исключает генерацию внутреннего источника
опорного напряжения -2,9 В.
Для указания знака измеряемой
температуры (а при необходимости и первой ее
цифры "1") установлен индикатор HG2 Через его
горизонтальный элемент с постоянно течет ток,
заданный резистором R18 В результате этот элемент
светится и формирует знак "-" Полярность
напряжения, поступающего на входы +Uвх,
и -Uвх АЦП, противоположна обычной,
поэтому при плюсовой температуре на выходе g
первого разряда АЦП присутствует низкий
логический уровень, включающий дополнительно
два вертикальных элемента d и е индикатора HG2,
которые и формируют знак "+" Цифра "1"
включается на индикаторе HG2 лишь тогда, когда
измеряемая температура равна или превышает 100°С
Напряжение питания всего прибора (-9 В)
стабилизировано стабилизатором на микросхеме DA4
[4] Для питания индикаторов HG1 — HG5 используется
напряжение -5 В сформированное стабилизатором DA3
На рис 1 указаны напряжения
относительно верхнего по схеме провода питания.
Все детали устройства, кроме датчика DA1
переключателя SA1 и трансформатора питания (на
схеме не показан) установлены на односторонней
печатной плате размерами 85х105 мм из
фольгированного стеклотекстолита толщиной 1 мм (рис.
2) Штриховыми линиями показаны навесные
проводники их можно выполнить и в виде печатных
дорожек на второй стороне платы.
При монтаже в основном использованы
резисторы МТ и МЛТ R13, R15 —С2-29В, но и их можно
подобрать из числа МТ или МЛТ с погрешностью 1 2 %.
В качестве оксидных конденсаторов
применены малогабаритные зарубежные аналоги
отечественных К50-35, С5, С13, С14 — К73-17, остальные —
КМ-5 и КМ-б Подстроечные резисторы —СПЗ-19а
Переключатель SA1—малогабаритный тумблер со
средним положением ПТ23-2Б Микросхему К1019ЕМ1 (DA1, DA2)
можно заменить на LM335, а КР142ЕН19 (DA5) — на TL431 или LM431
Микросхемы DA3 и DA4—любые интегральные
стабилизаторы на напряжения соответственно -5 В (например,
КР1162ЕН5Б, КР1179ЕН5 или импортные — 79М05, 7905 с любыми
префиксами и суффиксами) и -9 В (например, КР1168ЕН9,
КР1162ЕН9А, КР1162ЕН9Б, KP1179EH9,79L05 79M09, 7909 [4]) Микросхема
DA3 установлена на ребристый теплоотвод размерами
25х25х10 мм.
Индикаторы — импортные с высотой
знаков 20 мм и большой яркостью свечения при токе
через элемент 5 мА — именно такой ток
обеспечивает микросхема КР572ПВ5А В качестве HG1, HG3
— HG5 подойдут индикаторы HDSP-3901 фирмы Хьюлетт
Паккард, единообразные по оформлению с HDSP-3906(HG2)
Можно также применить и любые индикаторы с общим
анодом и достаточной яркостью свечения при
указанном токе Из отечественных — это
индикаторы красного свечения с высотой знаков не
более 7,5 мм - АЛ305А-АЛ305Г, АЛ309А-АЛ309Е, АЛС312А, АЛС312Б,
АЛС324А, АЛС324Б На место HG2 допустимо установить
индикатор АЛС326А. При отсутствии
специализированного индикатора для указания
знака температуры и первой цифры '±1" можно
использовать обычный семиэлементный индикатор.
В этом случае знак "+" не индицируют, а для
знака - используют элемент д индикатора.
Подключение входов +ивх
и -Uвх микросхемы DD3 (выводы 31 и 30) к остальной
части устройства надо будет поменять местами.
Плата помещена в корпус, склеенный из
органического стекла, передняя стенка — цветная
прозрачная. В верхней и нижней стенках
просверлено максимально возможное число
вентиляционных отверстий диаметром 6 мм.
Датчик DA1 подключен к термометру
экранированным проводом (экран должен быть
соединен с плюсовым выводом конденсатора С1)длинной
до 5 м Его необходимо загерметизировать
эпоксидной смолой, поместив в отрезок
металлической трубки и установить на северной
наружной стороне дома под свесом крыши так, чтобы
на него не попадали прямые солнечные лучи.
В качестве трансформатора питания
использован сетевой адаптер RW900 [5], из которого
удалены все лишние элементы Последовательно с
первичной обмоткой трансформатора включен
резистор МЛТ-2 сопротивлением 1 кОм Его
сопротивление уточняют с тем, чтобы напряжение
на конденсаторе С9 составляло 20 22 В Можно также
использовать любой трансфер матор с напряжением
на вторичной обмотке 7,5 8В при токе 150 мА.
Регулировка термометра несложна.
Поместив датчик DA1 в тающий снег или лед (но не в
воду со льдом), подстроечным резистором R10 нужно
добиться нулевых показаний на индикаторах при
установке переключателя SA1 в положение "У"
Далее датчик опускают в воду нагретую до 30 40°С,
температура воды должна при этом
контролироваться точным термометром Затем
подстроечным резистором R14 необходимо
установить соответствующие показания на
индикаторах.
В заключение следует перевести
переключатель SA1 в положение "П", рядом с
настраиваемым термометром в корпусе на стену
помещения повесить образцовый термометр и
спустя 20 30 мин подстроечным резистором R3
добиться равенства их показаний.
Диапазон измеряемых температур -40 +40°С,точность
в основном определяется калибровкой,
максимально достижимое значение порядка ±0,2°С
ЛИТЕРАТУРА
1 Федорков Б. Г., Телец В. А., ДегтяренкоВ. П.
Микроэлектронные цифро-аналоговые и аналого-цифровые
преобразователи — М Радио и связь 1984
2 Бирюков С. Микросхемы-термодатчики К1019ЕМ1 К1019ЕМ1А
- Радио 1996 № 7,с 59,60
3 Янушенко Е. Микросхема КР142ЕН19—Радио 1994 Ns 4 с 45 46
4 Бирюков С. Микросхемные стабилизаторы
напряжения широкого применения —Радио 1999 № 2 с 69—71
5 Бирюков С. Сетевые адаптеры — Радио,1998 Ns 6,с 66,67
