Изображение к книге В помощь радиолюбителю. Выпуск 1

Рис. 25.Печатная плата и расположение деталей

Глава 6
ЭЛЕКТРОННЫЕ ТЕРМОМЕТРЫ

6.1. Медицинский электротермометр

Новиков Р. [18]


С помощью предлагаемого электрического термометра можно измерить температуру в любой точке тела с погрешностью ±0,1 °C. В качестве чувствительного элемента выбран термистор КМТ-14, включенный в одно из плеч моста постоянного тока (см. рис. 26). К диагонали моста подключен микроамперметр М-130 с током полного отклонения -5…0…+5 мкА. Для измерении температуры переменным резистором R7, который снабжен шкалой, устанавливают баланс моста, и по шкале производят отсчет. Время измерения не превышает 5 с. Термистор подключают к прибору свитой парой проводов. Питание моста осуществляется двумя батареями 3336, соединенными последовательно.

При градуировке термометра сначала переменными резисторами R5 и R8 устанавливают пределы измерения от 34,5 до 42 °C для крайних положений потенциометра R7, после чего наносят деления шкалы. При этом пользуются лабораторным термометром с пределами измерения 0-50 °C и ценой деления 0,1 °C.


Изображение к книге В помощь радиолюбителю. Выпуск 1

Рис. 26.Принципиальная схема медицинского термометра

6.2. Термометр с линейной шкалой

Коноплев П., Мартынюк А. [19]


Электронные термометры, использующие термисторные датчики, обычно обладают нелинейной шкалой, градуировка которой весьма трудоемка. Линейную шкалу термометра можно получить, используя в качестве датчика полупроводниковый диод.

Схема такого термометра показана на рис. 27. Пределы измерения температуры прибора от 0 до +50 °C с погрешностью не более ±0,3 °C.


Изображение к книге В помощь радиолюбителю. Выпуск 1

Рис. 27.Принципиальная схема термометра с линейной шкалой


Прямой ток диода VD1 задается резистором R1. Падение напряжения на диоде подается на один вход электронного вольтметра, собранного на микросхеме А1 по балансной схеме. Полевым транзистором VT1 образован генератор стабильного тока. Этим током на резисторах R5 и R6 создается образцовое напряжение около 0,5 В, которое поступает на другой вход вольтметра. Напряжение разбаланса измеряется стрелочным индикатором Р1 типа М265М (микроамперметр на 50 мкА). Питание на схему термометра подается от аккумуляторной батареи 7Д-0Д с дополнительной параметрической стабилизацией.

В градуировке шкалы термометр не нуждается. Необходимо лишь переменным резистором R7 установить термостабильную точку транзистора VT1 и откалибровать прибор по двум точкам шкалы. Для этого с помощью резистора R5 устанавливают стрелку на нуль при погружении датчика в тающий снег, а резистором R3 — на деление 36,6 °C при измерении температуры тела здорового человека.

Назначение выводов микросхемы К101КТ1А: 2 — база левого транзистора, 3 — эмиттер левого транзистора, 5 — коллекторы, 7 — эмиттер правого транзистора, 8 — база правого транзистора.

6.3. Электронный термометр

Пахомов Ю. [20]


Принципиальная схема электронного термометра приведена на рис. 28. Он рассчитан на измерения температуры в пределах от 0 до 100 °C, от 0 до 50 °C или от -50 до +50 °C — в зависимости от используемого в приборе стрелочного индикатора РА1. При этом независимо от диапазона остальные детали схемы термометра остаются неизменными.


Изображение к книге В помощь радиолюбителю. Выпуск 1

Рис. 28.Принципиальная схема электронного термометра


В качестве термочувствительного датчика в схеме используется диод VD1, подключенный к клеммам ХТ1, ХТ2. Прямой ток диода задается резисторами R11 и R3. Падение напряжения на диоде подается на базу транзистора VT2.

Смещение на базе транзистораУТ 1 задается резисторами R1-R3. Транзисторы VT1 и VT2 образуют дифференциальный усилитель, который можно балансировать переменным резистором R2. При изменении температуры, окружающей диодный датчик, происходит разбаланс дифференциального каскада. Напряжение разбаланса измеряется стрелочным прибором РА1, который включен между коллекторными нагрузками транзисторов R4 и R10.

Стабильное напряжение питания дифференциального усилителя создается благодаря наличию в цепи батареи GB1 параметрического стабилизатора, состоящего из резистора R12 и стабилитрона VD2. Из-за значительного потребляемого термометром тока питание включается кнопкой SB1 только на время измерения температуры.

В качестве РА1 используется стрелочный прибор типа М24, М52 или другой с током полного отклонения стрелки 100 мкА, 50 мкА или -50…0…+50 мкА. GB1 — батарея «Крона» или две последовательно соединенные 3336.

При налаживании сначала проверяют работу термометра, устанавливая при комнатной температуре резистором R2 стрелку индикатора на отметку 20 мкА. Затем, зажав в руке датчик, проверяют, увеличиваются ли показания прибора. Если они уменьшаются, изменяю! полярность микроамперметра.

Наконец, следует калибровка термометра. Диодный датчик опускают в сосуд с водой и льдом. Резистором R2 балансируют прибор, устанавливая стрелку на нуль шкалы. Вынув датчик из воды и дождавшись увеличения показаний, опускают датчик в кипящую воду. Резистором R9 устанавливают стрелку наделение 100. Эти операции повторяют несколько раз, пока не добьются точных показаний прибора.

6.4. Простой термометр

Нечаев И. [21]


Термометр предназначен для дистанционного измерения температуры воздуха.

Эксперименты показали, что в качестве термодатчиков наиболее подходящими являются однопереходные транзисторы КТ117, обеспечивающие получение практически линейной шкалы термометра.

Схема термометра (рис. 29) представляет собой мост, образованный резисторами R2-R5, и транзистором VT1. В диагональ моста включен микроамперметр РА1 с нулем посередине шкалы. Точность показаний термометра обеспечивается стабилизацией питающего напряжения с помощью параметрического стабилизатора на полевом транзисторе VT2 и стабилитроне VD1. Обычно термометр включают лишь на время контроля температуры, поэтому его допустимо питать от батареи «Корунд» или аккумулятора 7Д-0.1, используя кнопочный выключатель.


Изображение к книге В помощь радиолюбителю. Выпуск 1

Рис. 29.Принципиальная схема простого термометра


Стрелочный индикатор прибора — микроамперметр на ток 50 мкА с нулем посередине шкалы. Датчик помещен в металлическую трубку, герметизированную с обоих концов. Провод, соединяющий датчик с измерительным мостом, должен быть экранированным. Остальные детали термометра смонтированы на печатной плате, чертеж которой приведен на рис. 30.


Изображение к книге В помощь радиолюбителю. Выпуск 1

Рис. 30.Печатная плата простого термометра


При налаживании термометра помещают датчик в тающий лед и измеряют сопротивление датчика. Устанавливают в мост резистор R3 сопротивлением примерно на 1 кОм меньше сопротивления датчика. Затем подключают питание и резистором R2 устанавливают стрелку микроамперметра на нуль посредине шкалы. Затем помещают датчик в духовку плиты с температурой 45–50 °C и резистором R3 устанавливают стрелку прибора на соответствующее деление шкалы.

Глава 7
ТЕРМОРЕГУЛЯТОРЫ И ТЕРМОСТАБИЛИЗАТОРЫ

7.1. Простой терморегулятор

Беляков А. [22]


Терморегулятор (см. рис. 31) предназначен для поддержания температуры в помещении в пределах 2–4 °C при отрицательной температуре наружного воздуха.

Измерительный мост образован источником образцового напряжения (R3, VD1, VD2, С1) и делителем напряжения (R1, R2, RK1). В диагональ моста включен транзистор VT1, который при низком сопротивлении терморезистора RK1 заперт. При увеличении этого сопротивления транзистор VT1 сначала начинает открываться лишь около максимума напряжения сети, а затем все раньше, ближе к началу полупериода.

Током открытого транзистора VT1 отпирается транзистор VT2, и в течение каждого полупериода конденсатор С2 разряжается через резистор R6 на управляющий электрод тринистора VS1. Мощность, выделяемая в нагрузке — электронагревателе, — при этом соответственно увеличивается от 50 до 95 % от номинальной (равной 1,5 кВт).

С помощью подстроечного резистора R2 стабилизируемую температуру можно изменять от 0 до 25 °C. Индикатором включения нагревателя служит неоновая лампа HL1.


Изображение к книге В помощь радиолюбителю. Выпуск 1

Рис. 31.Принципиальная схема простого терморегулятора

7.2. Простой термостабилизатор

Маяцкий Ю. [23]


Предлагаемый термостабилизатор предназначен для поддержания температуры в пределах от 10 до 50 °C с точностью ±0,5 °C. Мощность нагревательного устройства, управляемого терморегулятором, не должна превышать 2 кВт.

Принципиальная схема термостабилизатора показана на рис. 32.


Изображение к книге В помощь радиолюбителю. Выпуск 1

Рис. 32.Принципиальная схема простого термостабилизатора


Устройство состоит из четырех функциональных узлов: триггера Шмитта, мультивибратора, трансформатора и тринисторного ключа. Состояние триггера Шмитта, собранного на транзисторах VT1, VT2, соответствует сопротивлению терморезистора RK1, который служит датчиком температуры. Когда, уменьшаясь, сопротивление терморезистора переходит нижний порог, триггер Шмитта переключается и своим выходным напряжением затормаживает мультивибратор, собранный на транзисторах VT3, VT4. В результате тринисторный ключ (VS1, VS2) не пропускает ток в цепь обогревателя. Увеличение сопротивления терморезистора выше верхнего порога приводит к переключению триггера Шмитта в первоначальное положение, чем разрешается работа мультивибратора, импульсами которого открываются ключевые тринисторы. Поэтому через нагревательный элемент начинает протекать электрический ток. Процесс повторяется с частотой, которая определяется мощностью обогревателя, разностью температур объекта и окружающей среды, тепловой инерцией объекта и шириной петли гистерезиса триггера Шмитта.