Датчик температуры на диоде

Содержание
  1. Термодатчики на диодах в схемах на МК
  2. Digitrode
  3. цифровая электроника вычислительная техника встраиваемого типа системы
  4. Германиевый диод как температурный датчик
  5. rcl-radio.ru
  6. Температурный датчик на 1N4148 (Arduino)
  7. Терморезистор
  8. Устройство и виды
  9. Измерения
  10. Диод как температурный датчик- функция полупроводника
  11. Простой электронный термометр на однопереходном транзисторе
  12. Термодатчики на транзисторах в схемах на МК
  13. Термодатчик на транзисторе E-core

Термодатчики на диодах в схемах на МК

Измерение температуры при помощи полупроводниковых диодов представляет особенный интерес для широкого использования, тк. они дешевле и доступнее остальных датчиков и имеют хорошую повторяемость показателей.
Для измерений применяется прямая ветвь ВАХ диодов, так как обратная ветвь менее стабильна.

Нелинейность показаний легко принимается во внимание 2-мя программными методами. Во-первых, можно медленно аппроксимировать температурную характеристику эмпирической формулой, второе, можно применить дискретную таблицу поправок со сбережением коэффициентов в ПЗУ МК.
В термодатчиках выгодно использовать германиевые (а не кремниевые) диоды, так как у них сильнее вырисовывается зависимость показателей от температуры.

Впрочем старые германиевые диоды типа Д2Б, Д7Ж, выпущенные 40…50 лет тому назад, уже не обладают заявленными техническими параметрами. Сточки зрения надёжности они давно выработали ресурс хранения и эксплуатации, что практически в любое время грозит выходом элемента из строя.
Считается, что термодатчики на диодах предоставляют подходящую линейность измерения температуры в диапазоне 0…+ 100°С (по некоторым оценкам -60…+ 150°С).

Для достоверности достаточно откалиброваться в 2-ух крайних точках диапазона по образцовому термометру ТЛ-4 ГОСТ 28498-90. Если такой отсутствует, то применяют … обыкновенную чистую воду.

Известно, что температуру 0°С можно получить в момент образования льда (смесь воды с льдинками в морозилке холодильника). Температура +100°С отвечает бурлящей воде в кухонном чайнике.

Контрольная проверка — температура человеческого тела.
Электрический рабочий режим диодов должен быть стабильным во времени и максимально не нагруженным по току (Рис.

3.66, а…д), в связи с чем становятся меньше ошибки измерений, которые связаны с саморазогревом кристалла.

а) высокоомный резистор /?/служит своеобразным генератором стабильного тока для термодатчика VD1.

Напряжение при входе МК пропорционально температуре воздуха в диапазоне-50…+100°С. Показатель изменения составляет 2…2.5 мВ/°С, погрешность меньше 1%. Конденсатор С/уменьшает уровень помех при большом удалении диода VD1 от МК;
б) к двум каналам АЦП МК подключаются одинаковые цепи, но измеряемые напряжения будут разнообразными, так как VD1 служит термодатчиком, а VD2 — обыкновенным диодом.

Применяется дифференциальный рабочий режим АЦП. Закрепляются не полные температуры, а их разница в 2-ух удалённых местах, к примеру, в помещении

Их можно зашунтировать конденсаторами 0.1 мкФ;

Рис.

3.66. Схемы подсоединения диодных термодатчиков к МК <окончание)’.

в) усилитель DA1 расширяет динамический диапазон сигнала, поступающего от термодатчика на диоде VD1. Резистором R2 калибруется первое значение, резистором R6 — температурный диапазон. Чтобы увеличить линейность по краешкам, ОУ Z)/l/следует применить «rail-to-rail»;
г) «нижнее» включение диодов Шоттки VDI…VD4, выступающих в качестве термодатчиков.

Их методичное соединение увеличивает чувствительность в 4-ре раза. Температура определяется табличным методом по замерам стрессов АЦП МК. Резистор RI имеет высокое сопротивление, что уменьшает текущий через термодатчики ток и ликвидирует их саморазогрев.

Резистор обеспечивает идеальное входное сопротивление для АЦП МК;
д) «верхнее» включение кремниевых диодов VDI, VD2, выступающих в качестве термодатчиков. Для правильной работы АЦП МК требуется, чтобы на вход подавалось напряжение, близкое к питанию +5 В. Чтобы сравнить, в схемах с «нижним» включением диодов можно подать на вход намного ниже (а это означает и более стабильное) напряжение +1.2…+2.5 В от внешнего ИОН.

Потенциальная замена диодов VD1, VD2— 1N4148.

Digitrode

цифровая электроника вычислительная техника встраиваемого типа системы

Как применять диод в качестве термометра

Если вы когда-нибудь убивали время за анализом графиков и кривых самых разных показателей диодов, вы, возможно, увидели интересную деталь: обыкновенный кремниевый диод имеет линейную зависимость между прямым напряжением и температурой. К примеру, ниже приведен график из документации на диод 1N4148 компании Vishay.

Датчик температуры на диоде

Если прямой ток остается постоянным, прямое напряжение линейно снижается с возрастанием температуры. Если даже прямой ток чуть-чуть изменится, вы все равно можете сделать довольно точный термометр, но соотношение между напряжением и температурой будет менее линейно. Еще одна примечательная деталь состоит в том, что величина наклона возрастает по мере уменьшения прямого тока; иначе говоря прямое напряжение более чувствительно к температурным изменениям при более невысоких прямых токах.

Например, у вас есть диод, подключенный подобным образом, что его прямой ток не очень меняется. Предположим также, что схема имеет активный элемент, который может усиливать маленькие отклонения зависящего от температуры прямого напряжения диода. Давайте даже представим, что вы подключаете эту схему к чему-то, что может изменить эти усиленные изменяющиеся сигналы прямого напряжения в какое-то видимое изменение (на ум приходит мультиметр).

Если все это на самом деле осуществить, что бы у вас вышло? Термометр.

А если быть точным диодный термометр. Вот схема данного устройства:

Датчик температуры на диоде

В общем это хрестоматийная схема из одного старого учебника по электронике, имеющая определенные изменения если сравнивать с оригиналом. Так, резистор R4 тут повышает напряжение на аноде диода до отметки, который более продуктивен для смещенного в прямом направлении перехода база-эмиттер транзистора.

Целью считается схема, которая увеличивает изменения напряжения диода и, подобным образом, создаёт сигнал термометра, который может конкретно управлять каким-либо индикатором.
Итак, сначала давайте взглянем на график зависимости напряжения диода от температуры.

Датчик температуры на диоде

Как вы можете увидеть, у нас есть хорошая линейная зависимость между напряжением и температурой.

Впрочем амплитуда отклика напряжения очень невелика. В диапазоне 60 °C напряжение меняется только приблизительно на 70 мВ.

Сопоставьте это с графиком анодного напряжения относительно температуры.

Датчик температуры на диоде

Анодное напряжение меняется приблизительно на 1.7 В в том же диапазоне, что считается значительным улучшением.

На другом графике показан ток коллектора транзистора Q1 относительно температуры.

Датчик температуры на диоде

Если у вас есть желание оценить трудоспособность данной схемы, то тут ее можно взять в реализации симулятора LTspice.

Германиевый диод как температурный датчик

Спецификой германиевых полупроводниковых диодов считается большая чувствительность к изменению температуры воздуха. По этой причине, довольно часто германиевые диоды можно применить как термопреобразователи при их обратном включении. Германиевые диоды имеют сильную зависимость обратного тока от температуры .

rcl-radio.ru

Сайт для радиолюбителей

Температурный датчик на 1N4148 (Arduino)

Датчик температуры на диоде

Кремниевый диод в прямом включении — это фактически линейный датчик температуры, падение напряжения на кремниевом диоде линейно зависит от температуры, причем температурный показатель фактически одинаков для любых типов диодов и будет примерно ?2 мВ/°С (т. е. с ростом температуры напряжение уменьшается).

Диапазон измерения температуры с помощью кремниевого диода может располагаться в границах от -30 до 120 ?С.

Схема термопреобразователя очень проста, на понадобится плата Arduino Nano (UNO), указатель для вывода информации и кремниевый диод 1N4148.

Микроконтроллер ATmega в Arduino имеет внутренние подтягивающие резисторы (резисторы, подключенные к питанию в середине микросхемы), которыми можно управлять. В скетче активируется такой режим и диод питается от напряжения 5 В через внутренний подтягивающий резистор 20 кОм, одновременно на этом же аналоговом входе измеряем прямое напряжение диода, которое будет чуть-чуть меняться от температуры.
Так как диоды имеют разброс в параметрах, то нужна калибровка.

Чтобы это сделать нужно иметь правильные данные о температуре, для этого может пригодится точный термометр, чтобы измерить температуру внешней среды или лед с растаявшей водой для калибровки по 0 гр. Цельсия. Можно тоже произвести калибровку по температуре бурлящей воды.

В моем случае я поступил просто, померяв окружающую температуру ртутным лабораторным термометром (погрешность 0,1?С), я указал ее в скетче (сначала нужно загрузить скетч, а потом калибровать), а еще указал цифровое значение напряжения при этой температуре (см.дисплей порта). Дополнительно (что было необязательно) диод был погружен в лед с растаявшей водой и показания температуры были около нуля градусов.

Тестируя несколько диодов 1N4148, я убедился, что температурные значения отличались от калиброванного диода не больше чем на 0,5 ?С, но все диоды были с одной партии, по этой причине возможно мои калибровочные числа Вам не подходят.

Датчик температуры на диоде
Датчик температуры на диоде
Датчик температуры на диоде

На основе термопреобразователя, можно собрать простой термостат, схема которого показана на рисунке:

Датчик температуры на диоде

Регулировочными кнопками можно поставить нужную температуру, как только температура датчика превысит температуру регулировки на цифровом выходе 13 возникнет лог. ноль.

Также в код добавлен гистерезис в 0,2 градуса.

Терморезистор

Устройство и виды

Терморезистор – это полупроводниковый прибор, сопротивление которого зависит от его температуры. В зависимости от типа элемента сопротивление может увеличиваться или падать при нагревании.

Есть несколько видов терморезисторов:

  • NTC (Negative Temperature Coefficient) – с негативным температурным показателем сопротивления (ТКС). Часто их именуют «Термисторы».
  • PTC (Positive Temperature Coefficient) – с позитивным ТКС. Их также именуют «Позисторы».

Важно! Температурный показатель электрического сопротивления – это зависимость сопротивления от температуры. Описывает, на сколько Ом или процентов от номинальной величины меняется сопротивление элемента при повышении его температуры на 1 градус Цельсия

Допустим, у обыкновенных резисторов позитивный ТКС (при нагревании сопротивление проводников увеличивается).
Терморезисторы бывают низкотемпературными (до 170К), среднетемпературными (170-510К) и высокотемпературными (900-1300К).

Корпус элемента может быть сделан из пластика, стекла, металла или керамики.
Относительное графическое обозначение терморезисторов на схеме напоминает обыкновенные резисторы, а отличием считается только то, что они перечеркнуты полосой и рядом указывается буква t.

Датчик температуры на диоде

Кстати, так обозначаются любые резисторы, сопротивление которых меняется под воздействием внешней среды, а род воздействующих величин и указывается буквой, t – температура.

  • Номинальное сопротивление при 25 градусах Цельсия.
  • Самый большой ток или мощность рассеяния.
  • Интервал рабочих температур.
  • ТКС.

Любопытный факт: Терморезистор изобретен в первой половине 30-ых годов двадцатого века ученым Самюэлем Рубеном.
Давайте детальнее рассмотрим, как устроен и зачем нужен любой из них.

Измерения

Чтобы провести измерения температуры в качестве датчиков температуры можно применить полупроводниковые диоды и транзисторы. Это можно объяснить тем, что при регулярном значении тока, протекающего в прямом направлении, к примеру через переход диода, напряжение на переходе фактически линейно меняется с изменением температуры.
Для того чтобы значение тока было регулярно, постепенно с диодом достаточно включить большое активное сопротивление. При этом ток, который проходит через диод, не должен вызывать его нагрева.
Построить градуировочную характеристику такого термодатчика можно по двум точкам — перед началом и в конце измеряемого диапазона температур. На рисунке 1, а показана схема измерения температуры с помощью диода VD. Источником питания послужит батарейка.

Датчик температуры на диоде

Рис. 1. Схема измерения температуры с помощью диода (а) и транзисторов (б, в). Мостовые съемы дают возможность повышать относительную чувствительность устройства, возмещая первое значение сопротивления датчика.
Точно также оказывает влияние температура на сопротивление перехода эмиттер — база транзисторов. При этом транзистор может одновременно действовать и как температурный датчик, и как усилитель своего сигнала. По этой причине использование транзисторов в качестве термодатчиков имеет превосходство перед диодами.
На рисунке 1, б показана схема термометра, в которой в качестве преобразователя температуры применяется транзистор (германиевый или кремниевый).
Во время изготовления термометров как на диодах, так и на транзисторах требуется построить градуировочную характеристику, при этом в качестве образцового средства измерений можно применить ртутный термометр.
Инерционность термометров на диодах и транзисторах маленькая: на диоде — 30 с, на транзисторе — 60 с.
Фактический интерес представляет мостовая схема с транзистором в одном из плеч (рис. 1, в). В данной схеме эмиттерный переход включен в одно из плеч моста R4, на коллектор подано маленькое запирающее напряжение.
Тут Ваше мнение имеет большое значение

выставьте вашу оценку (оценили — 6 раз)
Основные теги: диод, транзистор, температура

Смотри также:
  • Простой термостат для строительного вагона или аквариума
  • Источник питания для приборов на ОУ
  • Миниатюрный прибор для выбора пары мощных транзисторов KB усилителя мощнос …
  • Простой цифровой термометр на КР572ПВ5
  • Цифровой термометр с полупроводниковым датчиком
  • Термометр для водогрея газового типа
  • Обычные полупроводниковые термометры
  • Частотомер с линейной шкалой
  • Вольтметры переменного и постоянного тока
  • Ультралинейный бестрансформаторный усилитель НЧ на 10 вт
  • Простой электротермометр
  • Эфирная радиоточка на 2-ух транзисторах
  • Вольтметры-индикаторы на светоизлучающих диодах
  • Электронный термометр на аналоговой микросхеме
  • Компания National Semiconductor представила цифровой температурный датчик, ко …

Диод как температурный датчик– функция полупроводника

Диод — простейший по собственной комплектации прибор, который обладает качествами полупроводника.
Между 2-мя крайностями диода (донорной и акцепторной) лежит область пространственного заряда, иначе: p-n-переход.

Этот «мост» обеспечивает проникновение электронов из одной части в иную, по этой причине, в силу разноимённости составляющих его зарядов, в середине диода появляется чрезвычайно малого по силе, но всё-таки ток. Движение электронов по диоду происходит исключительно в одну сторону.

Обратный ход разумеется есть, но абсолютно малозаметный, а при попытке подключить в этом направлении источник питания диод запирается обратным напряжением. Это повышает плотность вещества и появляется диффузия.

Кстати, собственно из-за этой причины диод называется полупроводникового вентиля (в одну сторону движение есть, в иную — нет).
Если попытаться увеличить температуру диода, то кол-во неосновных носителей (электронов двигающихся в обратном ключевому направлении) становится больше, а p-n-переход начнёт разрушаться.

Принцип взаимные действия между падением напряжения на диодном p-n-переходе и температурой самого диода была выявлена фактически сразу же после того, как он был создан.
В результате p-n-переход диода из кремния — это самый простой датчик температуры.

Его ТКН (температурный показатель напряжения) составляет 3 милливольта на градус цельсия, а точка прямого падения напряжения — около 0,7В.
Для правильной работы данный уровень напряжения излишне мало, по этой причине чаще применяется не сам диод, а транзисторные p-n-переходы в комплекте с базовым делителем напряжения.

В результате, конструкция по собственным качествам отвечает целой очередности диодов. Как итог, критерий по падению напряжения может быть намного большим, чем 0,7В.
Так как ТКС (температурный показатель сопротивления) диода считается негативным (- 2mV/°C), то он оказался очень важным для применения в варикапах, где ему отводится роль стабилизатора резонансной частоты колебательного контура.

Контроль выполняется с помощью температуры.

Данные по падению напряжения на диодах

При анализе показаний цифрового мультиметра можно подчеркнуть, что данные по падению напряжения на p-n-переходе для кремниевых диодов составляют 690-700 мВ, а у германиевых — 400-450 мВ (хотя данный вариант диодов на данный момент как правило не применяется). Если во время замера температура диода подымается, то данные мультиметра напротив снизятся.

Чем значительнее сила нагрева, тем значительнее падают цифровые данные.
В большинстве случаев данное свойство применяется для стабилизации рабочего процесса в электронной системе (допустим, для усилителей звуковых частот).

Датчик температуры на диоде

Схема термометра на диоде.

Термопреобразователи для микроконтроллера

Сегодня же многие схемы сооружаются на микроконтроллерах, сюда относят и разные измерители температуры, в которых могут быть использованы полупроводниковые датчики при условиях, что температура при их эксплуатации не превысит 125°C.
Так как градуирование температурных измерителей происходит ещё на предприятии, калибровать и настраивать датчики нет никакой надобности.

Получаемые от них результаты в виде цифровых данных поступают в микроконтроллер.
Использование получившейся информации зависит от программного наполнения контроллера.
Кроме всего другого, такие датчики как правило будут работать в термостатном режиме, другими словами (при заблаговременно заданной программе) включаться или выключаться по достижении конкретной температуры.

Но, если опорными станут иные показатели температуры, программу нужно будет переписывать.

Другие области использования

Хотя сегодня ассортимент температурных датчиков очень широк, никто не забывает про их диодный вариант, который довольно практически всегда используется в электроутюгах, электрических каминах и электронике в самом широком её смысле.
Не обращая внимания на ограничения по режиму температур диодные датчики имеют собственные существенные преимущества:
— легко подходят к большому числу электронных приборов;
— отличная чувствительность и точность.

Благодаря этим всем качествам сфера использования датчиков такого типа растёт постоянно.
Пишите комментарии, дополнения к статье, может я что-то пропустил.

Загляните на карту сайта, буду рад если вы сможете найти на моем сайте еще что-то полезное.

Простой электронный термометр на однопереходном транзисторе

Радиосхемы для дома

И. Нечаев. г. КурскРадио, 1992 год, № 8, стр 17- 18
В данной публикации разговор пойдёт о возможности конструировать приборы чтобы провести измерения температуры на расстоянии- за переделами дома или, скажем, в балконном «овощехранилище».Схем, разрешающих исполнять данную функцию, слишком много, однако существуют некоторые характерности при подборе термочувствительного датчика.

В основном во многих случаях на конструкторском уровне аналогичных устройств очень часто радиолюбителями используются терморезисторы. Они обладают очень широким тепловым показателем сопротивления (дальше ТКС)- до 8% на градус. Но он сильно меняется в зоне измеряемых температур.

Если для бытовых термометров на данный факт можно и закрыть глаза, то если речь идет о большом температурном диапазоне (к примеру как в нашем случае- от — 40 град. С, до +40 град.С.) то появляются некоторые сложности с калибровкой измерительной шкалы прибора- она просто утратит собственную линейность.

Мы знаем также что и очень обыкновенных p-n переход любого полупроводникового прибора послужит в качестве термодатчика, впрочем ТКН обычного перехода чрезвычайно мал- не больше 0,3% на градус, и это просит введение дополнительных усилительных цепей, существенно что затрудняет конструкцию.
Как показал опыт, для применения в качестве термодатчика намного лучше подойдут однопереходные транзисторы типа КТ117 (они использовались в блоках питания телевизоров 2\3УСЦТ и найти их большого труда не будет составлять) если его объединить как показано на картинке
В результате такого включения получаем терморезистор сопротивлением 5… 10 кОм с КТС приблизительно 0,7…0,9% на градус С. При этом во всем температурном диапазоне шкала прибора будет линейной.

Данное свойство однопереходного транзистора и дало возможность применять его в качестве термодатчика в приборе, схема которого показана на рисунке

Датчик температуры на диоде

Основой рассматриваемого электронного термометра служит измерительный мост на резисторах R2- R5 в одно плечо которого включен однопереходный транзистор VT1.

В диагональ моста поставлен микроамперметр PA1 с нулем в середине. Источником питания послужит двухполупериодный выпрямитель- для данной цели в схему введен параметрический стабилизатор на транзисторе VT2 и стабилитроне VD1.

Если прибор будет использоваться небольшое время (включил, посмотрел, выключил) то то допускается применение и 9- ти Вольтовую батарею типа «Крона», в данном варианте цепи стабилизации можно из схемы убрать.
Суть прибора состоит в следующем: все резисторы в схеме установлены частые, изменяемым считается всего лишь сопротивление термодатчика роль которого играет транзистор. При изменении температуры воздуха ток через термодатчик будет меняться.

Причем меняться ток будет как в сторону увеличения как только температура увеличивается, так и в сторону уменьшения при уменьшении температуры.Выходит что остается всего лишь с помощью выбора резисторов измерительного моста и регулировкой подстроечного резистора R1 установить показания стрелки прибора в нулевое положение при 0 градусов С.
При настройке прибора воспользуйтесь следующими рекомендациями- в качестве эталона «нулевой» температуры можно применить тающий лед из холодильника. Получить температуру в 40… 50 градусов С. также труда не будет составлять- можно просто подогреть духовку до необходимой температуры.

Подобным образом можно поставить нулевое положение прибора и максимальное положительное сделав подходящие метки на шкале. «Минусовую» отметку можно создать на таком-же расстоянии как и «плюсовую» так как шкала измерений будет линейна.
Все детали термометра устанавливаются на монтажной плате из одностороннего фольгированного текстолита, эскиз которой показан на рисунке

Датчик температуры на диоде

Примерный внешний вид устройства показан ни следующем рисунке

Датчик температуры на диоде

Для этого термометра больше всего будет подходить микроамперметр типа М4206 на ток 50 мкА с нулем в середине шкалы.

Если вдруг этого прибора в наличии не оказалось, тогда можно применить любой иной микроамперметр на указанный ток (было бы неплохо с большой измерительной шкалой), но тогда в схему нужно будет ввести дополнительную кнопку чтобы имелась возможность контролировать позитивные и негативные температуры по отдельности как показано на рисунке
Ну и По завершении: если необходимо прибор можно снабдить несколькими термодатчиками, включив из по следующей схеме

Датчик температуры на диоде

Подобным образом мы получаем возможность контролировать температуру на нескольких объектах- к примеру дома и на улице.

Термодатчики на транзисторах в схемах на МК

Физическая природа полупроводниковых материалов такая, что их параметры очень сильно зависят от температуры. В традиционных усилительных схемах с этим событием борются, а в измерителях температуры, наоборот, поощряют Допустим, у кремниевых транзисторов при регулярном токе коллектора с увеличением температуры напряжение «база — эмиттер» U^^^ уменьшается с теоретическим показателем 2.1 мВ/°С. Практическое же изменение пропорционально отношению 1000|мВ|/Гх1 К], где Гх — температура среды по шкале Кельвина.

Пример расчёта. Пускай напряжение между базой и эмиттером типового кремниевого транзистора при температуре 7;)= 20°С составляет ^^^

С увеличением температуры его корпуса до Г, = 35°С это напряжение станет меньше на 49м В: i
Реальное напряжение может немного разниться от расчётного, что зависит от положения рабочей точки транзистора и его типа. Во всяком случае рекомендуется уменьшать и стабилизовать ток, текущий через /?—/7-переход, чтобы убрать эффект саморазогрева кристалла.

Датчик температуры на диоде

Рис. 3.67.

Схемы подсоединения транзисторных термодатчиков к МК:
а) измерение температуры в диапазоне —30…+150°С. Термодатчиком выступает транзистор VTI, у которого напряжение (/[^э «дрейфует» с показателем около 2 мВ/°С.

Резисторами R4 и 7 выставляется температурный диапазон и калибровочное напряжение +3 В при входе МК при температуре 20 градусов +25°С. Транзистор VTI имеет корпус из металла, торец какого можно запрессовать в термостойкую трубку из пластика и применять всю конструкцию как выносной щуп или зонд;
б) термодатчик на однопереходном транзисторе VTI обеспечивает линейность измерения температуры в диапазоне 0…+ 100°С;
в) транзистор VTI собственно применяется маленький поверхностно монтируемый (SMD). Это нужно Для снижения тепловой инерционности датчика.

Например, SMD- транзистор входит в стабильный режим тепла через одну минутку после скачка температуры на 10°С (обыкновенному «большому» транзистору требуется больше во много раз времени). Резистор /^/балансирует дифференциальную схему, которая состоит из транзисторов VTI, VT2\
На Рис.

3.67, а…г показаны схемы подсоединения транзисторных термодатчиков к МК.
г) транзистор VT1 имеет в собственном корпусе отверстие, через какое может крепиться винтом на поверхности измеряемого объекта.

Коллектор транзистора электрически соединяется с собственным корпусом, что нужно предусматривать при установке. Температурный показатель изменения прямо пропорционален отношению резисторов R3/R2 (в этой схеме около 20 мВ/°С).

Термодатчик на транзисторе E-core

В данной публикации я расскажу об применении биполярного транзистора в качестве термопреобразователя. Описание приводится в контексте применения его чтобы провести измерения температуры отопительного прибора (теплоотвода).
Важное преимущество термопреобразователя на транзисторе в том, что он обеспечивает неплохой тепловой контакт с отопительным прибором и его относительно просто на нем зафиксировать и стоит биполярный транзистор не дорого.

Ниже показана схема включения транзистора и узел обработки сигнала на ОУ. VT1 это и есть транзистор-термодатчик, который фиксируется на отопительный прибор.

Датчик температуры на диоде

Транзистор намеренно применяется p-n-p структуры т.к. отопительный прибор практически всегда совмещается с общим проводом схемы, а коллектор транзистора в корпусе TO-220 соединен с теплоотводной пластиной и при крепеже транзистора нет надобности электрически изолировать его от отопительного прибора, что дополнительно облегчает конструкцию.
Падение напряжения на p-n переходе меняется при увеличении его температуры с крутизной приблизительно -2 мВ/градус (т.е. уменьшается с ростом температуры).

Такое небольшое колебание напряжения не слишком удобно обрабатывать АЦП, к тому же удобнее когда зависимость прямая т.е. при увеличении температуры сигнал температуры растет.
Приведенная схема смещает, инвертирует и увеличивает сигнал с транзистора, обеспечивая увеличение анодного напряжения с ростом температуры, и работает так.
Из опорного напряжения, формируемого делителем R1R2, вычитается падение напряжения на транзисторе и результат вычитания увеличивается.

Опорное напряжения подбирается немного выше падения напряжения на транзисторе при температуре 25 градусов, чем обеспечивается измерение напряжения ниже 25 градусов.
Показатель усиления схемы определяется соотношением R5/R4 + 1 и для этой схемы равён 11.

Итоговая крутизна сигнала температуры выходит 2*11=22мВ/градус. Подобным образом для обеспечения измерения температуры от 0 градусов выходной сигнал при 25 градусах должен быть не менее 25*0,022=0,55В.

Превышение напряжения смещения над падением на транзисторе при 25 градусах должно быть не менее 0,05В.
Падение напряжения на транзисторе при 25 градусах составляет 0,5-0,6В и зависит от определенного типа транзистора и тока через него и наверное выбрать опорное напряжение «с ходу» не выйдет, по этой причине на шаге отладки требуется выбор резисторов R1R2 для определенного типа транзистора и тока через него, от одного транзистора к иному это значение может изменяться, однако это уже может быть скорректировано программными методами.

Ток через транзистор определяется сопротивлением резистора R3, в этой схеме ток приблизительно равён 15мА. Предлагаемое значение тока через транзистор 10-20мА.
Приведенная схема приспособлена под АЦП с опорным напряжением 3,3В, но может быть применена и для 5В опорного напряжения, чтобы это сделать нужно расширить показатель усиления схемы, исходя из необходимого диапазона температур.

На элементах R6VD1 собрана схема ограничения анодного напряжения на случай нештатных ситуаций, к примеру обрыва провода к транзистору. Если напряжение питания ОУ не будет больше опорное напряжение АЦП, то их можно убрать.

В качестве DA1 может применять любой ОУ, обеспечивающий работу при однополярном питании и входном напряжение от 0В. К примеру недорогой и популярный LM358.

В качестве транзистора может применяться любой не составной транзистор p-n-p структуры.

Как конопатить дом
Вопросы о ремонте
0 0
Как выбрать банную печь
Вопросы о ремонте
0 0
Как клеить пенопластовую плитку на потолок
Комментариев нет, будьте первым кто его оставит

пятнадцать − 7 =