Самодельный датчик температуры

Мостовой датчик температуры для паяльника

Как учил нас ЮХа, то, что не снабжено стабилизатором температуры, недостойно называться паяльником. Проникшись этим манифестом, решил я проапгрейдить свой самодельный инструмент. Но упёрся в датчик температуры.

Терморезисторный? Были при Софье Власьевне миниатюрные остеклованные, скорее всего способные терпеть нужную т-ру, но сейчас мне таких раздобыть не удалось (тем более подходящего номинала). А если брать широко распространённые (скажем, с материнок), то чтобы не выгорели, их придётся отдалять от места действия - возникнет большое запаздывание и т-ра пойдёт враскачку.

Термопара? Но к ней нужен усилитель (а усложнять схему ох как не хочется), да и непонятно, куда девать вторые спаи, которые к тому же, если по науке, термостабилизировать полагается.

Так пришёл к идее использовать в качестве терморезистора сам нагреватель, а информацию о т-ре снимать с помощью моста (см. схему). Прикидочный расчёт показал, что на Тмакс получится в измерительной диагонали десятки милливольт, и на выходе - до полувольта, что достаточно для управления ШИ-модулятором. Итак, внимание, вопрос: какие тут можно ожидать подводные камни? А может, кто уже делал такое или знает ссылку?

ГРАДУСНИК ДЛЯ МОТОЦИКЛЕТНОГО ДВИГАТЕЛЯ

Нередко двигатели мотоциклов перегреваются (особенно в жаркое летнее время). Избежать этого и не дать двигателю «застучать» от перегрева поможет устройство для контроля за температурой. Разумеется, выполняется оно не на основе бытового градусника. Температурными датчиками в технике служат в большинстве случаев специальные полупроводниковые приборы — терморезисторы.

Они имеют форму стержней, пластинок, дисков, шайб, бусинок (табл. 1), изготовляемых из смесей окислов металлов или титаната бария со специальными «добавками». Выпускаются такие приборы с отрицательным температурным коэффициентом сопротивления (сокращенно ТКС).

Что же характеризует этот параметр? ТКС показывает, на сколько изменяется в процентах сопротивление терморезистора при отклонении температуры на 1 °С, отнесенное к величине его сопротивления при 20 °С, и выражается в %/°С, то есть:

где AR — абсолютное изменение сопротивления (Ом) терморезистора в интервале температур At (°С), Rо — сопротивление (Ом) терморезистора при 20 градусов С. Терморезисторы, изготовленные на основе окислов металлов, имеют отрицательный ТКС.

Эти полупроводниковые приборы (называемые еще в обиходе и «минус-термисторами») используют для температурной стабилизации электрических цепей и контуров, режимов транзисторных каскадов для термокомпенсации электроизмерительных приборов, в качестве датчиков в устройствах измерения и регулирования температуры, в системах пожарной сигнализации и другой автоматике.

Необходимые справочные данные по наиболее распространенным приборам такого рода сведены в таблицу 1, которая приводится ниже. Изготовленные на основе титаната бария терморезисторы имеют положительный ТКС. Их также называют позисторами.

Они предназначены для работы в термостатах кварцевых резонаторов в качестве регуляторов температуры нагревательных элементов, могут также осуществлять термостабилизацию режимов работы транзисторов (совместно с терморезисторами с отрицательным ТКС и резисторами), защищать элементы электронных аппаратов от перегрузки по току.

На корпусах терморезисторов с отрицательным ТКС цифрами обозначают величину номинального сопротивления при строго определённой температуре окружающей среды. Для большинства из них эта температура установлена 20 °С. (У терморезисторов, предназначенных для измерения высоких температур, величина номинального сопротивления указана при t = 150 °С.)

Сопротивления позисторов строго не нормируют, поскольку различные экземпляры одного и того же типа могут значительно отличаться своими значениями. Важный параметр этих приборов — кратность изменения сопротивления в области температур, при которых ТКС имеет положительные значения, то есть отношения максимального сопротивления к его минимальному значению в данной области (табл. 2).

Среди других параметров терморезисторов, встречающихся в справочной литературе — максимальная мощность рассеяния, при которой терморезистор, находящийся в спокойном воздухе при t = 20 °С. разогревается протекающим током до максимальной рабочей температуры, допустимой для данного типа, и постоянная В, зависящая от физических свойств полупроводникового термочувствительного материала.

Тепловая постоянная времени характеризует тепловую инерционность терморезистора, то есть насколько быстро он приобретает окружающую температуру при ее изменениях. Этот параметр измеряют следующим образом. После длительной выдержки терморезистора в воздушной среде с t = 0 °С его быстро переносят в атмосферу, где поддерживается 100 °С.

Время, в течение которого температура полупроводника возрастет в е раз (основание натуральных логарифмов е = 2,718), или на 63 процента и принимают за величину постоянной времени терморезистора. Она тем больше, чем массивнее полупроводниковый прибор.

На принципиальных схемах терморезисторы обозначаются символом постоянного сопротивления, который пересекает наклонная линия с изломом внизу — знак нелинейного саморегулирования. Для указания внешнего фактора используют общепринятое буквенное обозначение t° (температура). Знак температурного коэффициента сопротивления указывают только в том случае, если он отрицательный. Буквенное обозначение терморезистора — RK.

Но, как говорится, вернемся к нашим делам: устройству «градусника» для мотоцикла. Шкала самодельного термометра нелинейна, так как он рассчитан на измерение «предела», то есть максимальной температуры двигателя (100. 120 °С). Схема устройства с терморезистором показана на рисунке 1а. Измерительная головка РА1 может быть любой.

Можно, например, использовать в качестве РА1 микроамперметр М1131. Он имеет небольшие размеры и к тому же вибростойкий. Ну а если под руками термистора не оказалось, то на роль термодатчика вполне подойдет. диод Д2В. Правда, принципиальную электрическую схему придется несколько подкорректировать (рис. 1 б). А сам диодный термодатчик следует обмотать фторопластовой лентой и поместить между ребрами радиатора охлаждения цилиндра (лучше всего в головку цилиндра).

Подстроечным резистором R1 устанавливаются максимальные показания РА1 при температуре датчика 110. 120 градусов С. Теперь о подробностях. Начнем с термометра. Схема его проста, поэтому нет никакого смысла делать печатную плату. Описывать конструкцию «в объеме» тоже нет надобности: любой начинающий радиолюбитель может собрать ее за 5 минут.

Правильно собранный «градусник с термодиодом» для мотоцикла заработает сразу, необходимо только подстроечником R1 (см. схему) установить стрелку РА1 на 100. 120 °С при t о двиг = 120 °С. При использовании крупногабаритного микроамперметра схему можно расположить внутри его и вывести три провода: 1 — « масса», 2 — «+», 3 — «датчик» Д2В (рис. 2).

Если в мотоцикле (мотоблоке) напряжение стабилизируется с помощью реле-регуляторов или других электронных (механических) стабилизаторов, то схема упрощается. Шкалу микроамперметра можно отградуировать и примерно оценивать температуру двигателя, который часто перегревается (особенно в жару). Контролируя с помощью «полупроводникового термометра» температуру двигателя на моем «двухколесном агрегате», я ни разу не позволил мотору заклинить.

Рис. 1. Схема «градусника» для мотоцикла, выполненная на базе стандартного термистора (а) и полупроводникового диода Д2В в качестве датчика температуры (б).

Рис. 2. Конструкция прибора, «электроника» которого почти вся умещается в корпусе микроамперметра.

ДАТЧИК ТЕМПЕРАТУРЫ НА СКУТЕР

Мы продолжаем работу по тюнингу и усовершенствования скутера. и на этот раз соберём LED термодатчик двигателя. Этот датчик предназначен для контроля температуры скутера. Датчик применим к любому двигателю внутреннего сгорания (автомобили, моторные лодки), рабочая температура которых лежит в пределах около 100 градусов. Благодаря микроконтроллеру конструктивно прибор имеет очень простую схему. Простота схемы - это залог безотказной работы прибора.

Схема светодиодного термометра для скутера

Датчик температуры TMP36 имеет собственный стабилизатор, диапазон погрешности не превышает один градус по цельсию. Фото его в самодельном корпусе с проводом на картинке ниже:

Информирование о температуре происходит через светодиоды. Зелёные светодиоды информируют о нормальной температуре, о повышенной температуре сигнализируют яркие красные светодиоды. Микроконтроллер играет роль преобразователя аналогового сигнала датчика температуры в светоиндицируемую информацию о температуре двигателя.

Программа термометра с выводом информации на светодиоды.

; Контроллер PIC12F675

; Кварц - внутренний, 4 МГц

; GP0 - вход с датчика температуры TMP36

; GP1 - выход для первого зелёного светодиода

; GP2 - выход для второго зелёного светодиода

; GP3 - не используется, настроен входом

; GP4 - выход для первого яркого светодиода

; GP5 - выход для второго красного светодиода

; Датчик-TMP36

Стратегия программы:

; при включении питания - тест светодиодов (поочерёдное загорание светодиодов)

; температура < 30град. - мигают зелёные

; зелёный1 работает от 60град.

; зелёный2 работает от 80град.

При включении питания происходит тест прибора, который заключается в поочерёдном зажигании всех светодиодов. Если температура ниже 30 градусов - мигают оба зелёных светодиода, при достижении 60 градусов загорается первый зелёный светодиод, при достижении 80 градусов загорается второй зелёный светодиод, при достижении 100 градусов загорается первый яркий красный светодиод, при достижении 110 градусов загорается второй яркий красный светодиод, при достижении 120 градусов - красные светодиоды начинают мигать, если цепь датчика находится в обрыве, тогда мигают все светодиоды вместе. Все необходимые файлы и прошивка в архиве .