Каталог радиолюбительских схем

1.6 ИЗМЕРЕНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ.

Если использовать в генераторе времязадающие элементы с известной зависимостью от температуры, то можно с помощью компьютера измерять и температуру. На рис. 1 7 изображена схема очень простого термометра.

На рис. 1.8 приведена калибровочная кривая использованного термистора в диапазоне температур -20 С + 100 С. Сигнал, поступающий на вход преобразователя напряжение - частота, изменяется от почти 0 В (термистор имеет при температуре -20 С сопротивление в несколько МОм) до почти +5 В при температуре +100 С. Термистор при комнатной температуре должен иметь сопротивление около 10 кОм. Термистор и резистор 10 кОм для надежности лучше поместить в капельку эпоксидной смолы. Такая конструкция позволит погружать термометр в различные газы, жидкости и другие среды для измерения их температуры.

Для измерения температуры используется программа 1.5. Таккактермсрезисторы имеют большой разброс в температурных коэффициентах, то приведем формулу, по которой вычисляется температура, можно записать в общем виде:

t = to + U*K

где U - измеренное напряжение на терморезисторе, К - коэффициент, определяемый экспериментально.

В программу 1.5 можно добавить включение звукового сигнала при выходе температуры из заданного диапазона:

176 IF F<1000 OR F>3000 THEN BEEP 1,10

В качестве термочувствительного элемента можно использовать катушку медного провода, например обмотку реле с сопротивлением в несколько сот Ом и больше. Схема подключения аналогична подключению терморезистора. Недостатком такого датчика является большая инерционность и невысокое значение температурного коэффициента. Достоинством - стабильность температурного коэффициента в широком диапазоне температур. Температурный коэффициент меди известен и составляет 0.0039. Сопротивление медного проводника в зависимости от температуры вычисляется по формуле:

Rt = Ко + Ro*0.0039*t

где t - температура в градусах Цельсия, Ro - сопротивление при 0 градусов Цельсия, Rt - сопротивление при температуре t. Измеренное напряжение на Rt записывается так:

Ut = Rt*U/(R +Rt) тогда

t = (Ut*R/(U-Ut) - Ro)/(Ro*0.0039) Добавив в программу 1.5 строки:

17 INPUT "R- ";R

18 INPUT "Ro=";E

19 INPUT "U= ";U

176 LET X = (388 - INT(F*K*KD)/0.951)*0.0519

177 LET t = (U"R/(U-X) - E)/(E*0.0039)

178 PRINT AT 12,6;"TEMP (C):"AT 12,16;" ";AT 12,16,t

и получаем программу измерения температуры.

В качестве термочувстительного элемента можно использовать также включенные в прямом направлении кремниевые диоды. Диоды включаются по схеме изображенной на рисунке 1.7 вместо терморезистора. Для повышения чувствительности входной делитель не используется (закорачивается резистор R1). Достоинством такого датчика является то, что его показания слабо зависят от напряжения источника питания и стабильности резистора R. Температурный коэффициент прямого напряжения на кремниевом диоде известен и составляет 0.002 вольта на градус. С повышением температуры напряжение на диоде падает. Температура в этом случае вычисляется по формуле:

t=(Ut- Uo)/0.002

В программу 1.5 нужно внести изменения:

19 INPUT "Uo = ";Y176 LET U=(388 - INT(F*K*KD)/0.951)*0.00686

177LET t=(U-Y)/0.002

178 PRINT AT 14,6;"TEMP (C)";AT 14,16;" ";AT 14,16,t

Для повышения чувствительности можно включить 2-3 диода последовательно. Температурный коэффициент, который нужно подставить в строку 177, соответственно будет 0.004 и 0.006. Предварительно необходимо произвести калибровку и определить величину Uo при нуле градусов Цельсия.

В качестве датчика температуры можно использовать и конденсаторы, некоторые из которых имеют достаточно большие температурные коэффициенты емкости. Для этой цели подходят конденсаторы типа КМ5 или КМ6 с температурной группой Н90. Поэкспериментировать с такими датчиками предоставим заинтересованному читателю.