Электрическая схема датчика температуры

Цифровой термометр с полупроводниковым датчиком (диапазон -50. +110 0 C. разрешение 0.1 0 C )

Прямое напряжение на полупроводниковом диоде линейно уменьшается с повышением температуры p-n перехода [1]. Степень зависимости (коэффициент пропорциональности) определяется материалом, образующим p-n переход. Эту особенность полупроводниковых диодов можно использовать при конструировании датчиков температуры в диапазоне примерно -50. +150 0 C (для случая кремниевого диода) и даже более широком. Ниже приведен график зависимости напряжения на кремниевом диоде (тип КД522) от его температуры при постоянном протекающем через диод токе.

Рис. 1. Зависимость прямого напряжения на кремниевом диоде КД522 от температуры при протекающем токе 100 мкА.

Линейная зависимость для данного конкретного диода в диапазоне температур 0. +75 0 C описывается уравнением U _{VD 1} = -2.43046 ∙ ( T – T ₀ ) + 529.09 (напряжение в милливольтах). Коэффициент пропорциональности -2.43046 мВ/ 0 C. Среднеквадратичное отклонение равно 0.77424 мВ. Для других диодов значения числовых коэффициентов могут отличаться. Техническими проблемами при разработке электронной схемы термометра являются необходимость достаточно точного и стабильного сдвига прямого падения напряжения на диоде (примерно 530 мВ в соответствии с рис. 1), чтобы обеспечить нулевые показания при температуре 0 0 C. и достаточная стабильность усилителя сигнала для получения точности измерений в 0.1 0 C. Кроме того, может потребоваться подбор типа диода с достаточно линейной вольт-температурной характеристикой в требуемом диапазоне измерения температуры.

Назначение

Цифровой термометр с полупроводниковым (диодным) датчиком предназначен для оперативного измерения или контроля температуры различных объектов контактным способом. Наличие аналогового выхода с сигналами, соответствующими измеряемой и опорной температуры, позволяет использовать прибор для совместной работы в составе различных установок (например, для термостатирования).

Технические данные

• Рабочая температура окружающей среды без ухудшения точности +15. +25 0 C. с ухудшением точности примерно вдвое 0. +35 0 C
• Диапазон индикации электронного блока -199.9. +199.9 0 C. показания цифровые, разрешение 0.1 0 C
• Диапазон измерения температуры -50. +110 0 C (зависит от типа применяемого в качестве датчика диода), показания цифровые, разрешение 0.1 0 C
• Время релаксации датчика к измеряемой температуре не более 1 минуты (зависит от конструкции датчика)
• Точность измерения температуры + 0.1 0 C + 1 единица счета в диапазоне -20. +50 0 C и не хуже + 0.5 0 C + 1 единица счета в остальном диапазоне
• Диапазон установки опорной температуры -50. +110 0 C. показания цифровые, разрешение 0.1 0 C
• Точность установки опорной температуры + 0.1 0 C + 1 единица счета, стабильность опорной температуры не хуже + 0.2 0 C
• Имеется выход измеренной и опорной температуры на внешний разъем с коэффициентом преобразования 10 мВ/ 0 C
• Питание: однофазная сеть переменного тока напряжением 220 В частотой 50 Гц
• Потребляемая мощность не более 10 В ∙ А
• Габариты прибора не более 150 х 105 х 200 мм 3 (без учета органов управления и подключения)
• Длина кабеля датчика температуры до 5 м
• Масса прибора не более 1.5 кг

Конструкция

Электрическая принципиальная схема цифрового термометра приведена на рис. 1.

Рис. 1. Схема электрическая принципиальная цифрового термометра с полупроводниковым датчиком.

В качестве датчика цифрового термометра используется полупроводниковый кремниевый диод, сигнал с которого поступает на электронный преобразователь. С выхода электронного преобразователя сигнал, приведенный к уровню 10 мВ/ 0 C. поступает на вход вольтметра, а также на внешний разъем XS1 " ВЫХОД " для связи с другими приборами. С помощью переменных резисторов R1R2 устанавливается сигнал, который может выполнять функцию опорной температуры при работе термометра в составе термостата. Питание термометра производится от сети переменного тока (разъем XP2 " 220 В 50 ГЦ " ) через сетевой трансформатор T1. Требуемые для питания узлов термометра напряжения (-5 В, +5 В, -12 В, +12 В) вырабатываются стабилизатором напряжения.

Электрическая принципиальная схема электронного преобразователя приведена на рис. 2.

Рис. 2. Схема электрическая принципиальная электронного преобразователя сигнала полупроводникового датчика температуры.

На операционном усилителе (ОУ) DA1 (К140УД6) и полевом транзисторе VT1 ( КП103) построен источник тока 100 мкА для питания диодного датчика температуры. Узел на ОУ DA 5 (К140УД6) служит для получения стабилизированного напряжения величиной +5 В. Усиленное прецизионным ОУ DA2 (К140УД17) примерно в 10 раз напряжение датчика подается на вычитатель DA3 (К140УД6), к выходу которого подключен буфер DA4 (К140УД6). Каскады на ОУ DA6DA7 (К140УД6) служат для создания опорного выходного сигнала (задатчик температуры для внешних приборов). Все детали электронного преобразователя размещены на одной печатной плате (рис. 3).

Рис. 3. Печатная плата электронного преобразователя (размер платы 100 х 75 мм 2 ).

На рис. 4 изображена электрическая принципиальная схема цифрового вольтметра с диапазоном измерения 0. + 1999 мВ.

Рис. 4. Схема электрическая принципиальная цифрового вольтметра на диапазон 0. + 1999 мВ.

Вольтметр собран по типовой схеме [ 2 ] на микросхеме DA1 ICL7107 (аналог КР572ПВ2А), которая выполняет функцию аналого-цифрового преобразователя (АЦП) с двойным интегрированием, автоматической коррекцией нуля и определением полярности входного сигнала. К выходу микросхемы непосредственно подключается 3.5-декадное цифровое табло с 7-сегментными светодиодными индикаторами HL1-HL4 типа АЛС321Б (АЛС324Б). Источник опорного напряжения (ИОН) +1000 мВ собран по схеме резистивного делителя R1R2 R3. подключаемого к высокостабильному источнику опорного напряжения +5 В СТ. которое поступает с платы электронного преобразователя. Режим работы АЦП определяется параметрами навесных элементов R5, R6, C5 - C8. Измеряемое напряжение подается на контакты ВХОД+, ВХОД- вольтметра. Синфазный потенциал этих контактов может быть произвольным в пределах диапазона питающих напряжений. Цепочка R4C9 образует фильтр нижних частот. Конструктивно вольтметр состоит из двух печатных плат, на одной из которых собран АЦП с навесными элементами (рис. 5), а на другой - цифровое табло (рис. 6). Платы соединяются между собой с помощью кабеля или пайкой в зависимости от конструктивных особенностей прибора, в котором используется вольтметр.

Рис. 5. Печатная плата АЦП цифрового вольтметра (размер платы 100 х 75 мм 2 ).

Рис. 6. Печатная плата индикатора цифрового вольтметра (размер платы 65 х 35 мм 2 ).

Для питания электронных узлов прибора служит линейный стабилизатор напряжения (рис. 7), подключаемый к силовому трансформатору с выходным напряжением 2 х 15 В ( T1 на рис. 1). Транзисторы VT1 (КТ815). VT2 (КТ814) включены по схеме параметрического стабилизатора и обеспечивают на выходе напряжения +15 и -15 вольт соответственно. Для получения напряжений +5 и -5 вольт используются линейные интегральные стабилизаторы напряжения DA1 ( 7805), DA2 (7905).

Рис. 7. Схема электрическая принципиальная стабилизатора напряжения.

Печатная плата стабилизатора напряжения показана на рис. 8.

Рис. 8. Печатная плата стабилизатора напряжения (размер платы 100 х 75 мм 2 ).

В качестве датчика температуры (рис. 9, 10) используется кремниевый диод, припаянный к печатным дорожкам на верхней стороне печатной платы размером 15 х 4 мм 2 из двухстороннего фольгированного стеклотекстолита. Медная фольга на нижней стороне платы выполняет функцию теплопроводящего электромагнитного экрана, имеющего гальваническую связь с корпусом прибора. Сверху диод защищен эпоксидной смолой с наполнителем, имеющем высокую теплопроводность. Плата соединяется с термометром с помощью кабеля с разъемом.

Рис. 9. Схема электрическая принципиальная датчика температуры.

Рис. 10. Внешний вид датчика температуры.

Все узлы термометра смонтированы на плоском основании, органы управления и подключения расположены на передней и задней панелях (рис. 11, 11, 13). Сверху прибор закрывается П-образным кожухом.

Рис. 11. Термометр (вид со стороны передней панели).

Рис. 12. Термометр (вид со стороны задней панели).

Рис. 13. Термометр (вид сверху со снятым кожухом).

Калибровка термометра

Вначале калибруется цифровой вольтметр термометра (схема рис. 4). Для этого к его входу подключается образцовый вольтметр и источник постоянного напряжения примерно 1.5 В. С помощью потенциометра R2 (рис. 4) показания цифрового вольтметра устанавливаются равными показаниям образцового вольтметра. Для калибровки термометра по температуре используются две температурных точки - опорная и калибровочная. Опорная - точка таяния водяного льда (0 0 C ). Она используется в самом начале калибровки для установки нулевых показаний термометра. Датчик термометра помещается в термос с тающим водяным льдом, с помощью потенциометра R22 " УСТ. НУЛЯ " электронного преобразователя (рис. 2) устанавливаются нулевые показания прибора. Калибровочная точка выбирается в зависимости от диапазона температур, измерения в котором должны производиться с наилучшей точностью. Например, если наиболее точные измерения нужны в диапазоне температур -20. +50 0 C. то в качестве калибровочной выбирается точка теплового равновесия вблизи температуры 50 0 C. Датчик цифрового термометра помещается совместно с образцовым термометром (с точностью не хуже 0.1 0 C ) в термос с горячей (около 70 0 C ) водой. После того, как температура воды по образцовому термометру опустится примерно до 50 0 C. с помощью переменного резистора R18 " КАЛИБР " электронного преобразователя (рис. 2) производится установка показаний прибора в соответствии с показаниями образцового термометра.

Примечание

Термометр может использоваться для температурных измерений и в более широком диапазоне температур (в максимальных пределах -199.9. +199.9 0 C ) при использовании кремниевого диода с подходящими свойствами и соответствующей конструкции датчика.

1. Безверхняя Н. С. Васильев Л. М. Дмитревский Ю. П. Мельник Ю. М. Термометрические характеристики кремниевых полупроводниковых диодов. - ПТЭ, 1976, № 5, 278.
2. Встраиваемый цифровой вольтметр с диапазоном измерения -199.9. +199.9 мВ

• Термометр - прибор для измерения температуры.

ДТКБ Датчики температуры камерные биметаллические

Артикул. 03705. Минимальный заказ - от 2 шт. Цена грн с НДС/шт. От 14.04.2015

ДТКБ-42, ДТКБ-43, ДТКБ-45, ДТКБ-49 300,00 грн. ДТКБ-44, ДТКБ-46, ДТКБ-48, ДТКБ-50, ДТКБ-51, ДТКБ-52, ДТКБ-53, ДТКБ-54, ДТКБ-55, ДТКБ-56, ДТКБ-57 290,00 грн. В корзину! Удалить из корзины

Двухпозиционное регулирование температуры в камерах с неагрессивной газообразной средой.

Датчики температуры (Датчик-реле температуры камерный биметаллический ДТКБ)

Предназначение

Датчики ДТКБ чаще всего используются при двухпозиционном регулировании температуры в различных камерах с неагрессивными газообразными средами, при отсутствии магнитных электрических полей (которые имеют влияние на магниты изделия).

ДТКБ имеют широкую сферу применения:

1) в промышленности,

2) в быту при решении задач автоматического регулирования температур в различных системах отопления, вентилирования и кондиционирования воздуха в любых производственных, жилых, складских помещениях,

3) в электронных устройствах в приборостроении.

4) в овощехранилищах, теплицах, гаражах, инкубаторах, холодильных камерах, подогреваемых зданиях.

5) в тепловозостроении.

Многолетняя практика использования датчиков ДТКБ доказала высокую надежность прибора. На многих системах обогрева можно увидеть экземпляры термореле ДТКБ, которые работают с 70-х годов; отказы в работе, при правильной регулировке и эксплуатации, крайне редки.

Датчики ДТКБ за видом работы можно разделить на:

а) Приборы прямого действия - с замыканием контактов при повышении t контролируемой среды относительно уставки.

б) Приборы обратного действия - с замыканием контактов при повышении t контролируемой среды относительно уставки.

ООО "ФИРМА КОНТРАГЕНТ" имеет возможность поставить 16 модификаций датчика-реле ДТКБ.

Перед заказом следует обратить особое внимание на структуру условного обозначения датчиков ДТКБ-ХХ:

Электрическая схема подключения терморегулятора

Терморегулятор - это устройство коммутации электрической цепи, которое используется для включения и выключения нагревательных приборов, таких как радиаторы отопления, греющие кабели в системе тёплого пола или в антиобледенительных системах. В этой статье будут рассмотрены варианты подключения термостата к однофазной электрической сети с напряжением 220 В. Принципиально схема подключения одинакова для всех терморегуляторов, но в зависимости от модели могут быть незначительные отличия.

Все терморегуляторы имеют клеммные разъёмы, через которые можно подключить входящие и выходящие провода питания и кабели для выносного датчика (если таковой предусмотрен).

Схема подключения

Клеммы для подключения на термостате либо пронумерованы и в инструкции к ним указано, под каким номером какая клемма, либо (и чаще всего) обозначены буквами и/или специальными обозначениями.