כאן אנו לומדים ארבעה מעגלי מדחום אלקטרוניים הטובים ביותר אשר יכולים לשמש באופן אוניברסלי למדידת טמפרטורות גוף או טמפרטורות חדר אטמוספריות הנעות בין אפס מעלות ל- 50 מעלות צלזיוס.
בפוסט הקודם למדנו כמה מהתכונות של שבב חיישני הטמפרטורה המצטיין LM35 , המספק יציאות במתחים משתנים המקבילים ישירות לשינויי טמפרטורת הסביבה, בצלזיוס.
תכונה זו במיוחד הופכת את בניית טמפרטורת החדר המוצעת מעגל מדחום פשוט מאוד.
1) מדחום אלקטרוני באמצעות LM35 IC יחיד
זה רק דורש IC יחיד כדי להיות מחובר עם סוג סליל נע מתאים, ואתה מתחיל לקבל את הקריאות כמעט מיד.
ה- IC LM35 יראה לכם עלייה של 10mv בוולט התפוקה שלו בתגובה לכל עליית דרגות בטמפרטורה של האטמוספירה.
דיאגרמת המעגל המוצגת להלן מסבירה הכל, ללא צורך במעגלים מסובכים כלשהם, פשוט חברו מד סליל נע FSD 0-1 V על פני הפינים הרלוונטיים של ה- IC, כוונו את הסיר כראוי, ואתם מוכנים עם מעגל חיישני טמפרטורת החדר שלכם .
הגדרת היחידה
לאחר הרכבת המעגל וסיימת את החיבורים המוצגים, תוכל להמשיך בהגדרת המדחום כמוסבר להלן:
- שים את ההגדרה המוגדרת מראש בטווח האמצע.
- הפעל את המתח למעגל.
- קח קערת קרח נמס וטבל את ה- IC בתוך הקרח.
- כעת התחל להתאים בזהירות את ההגדרה הקבועה מראש, כך שהמטר יקרא אפס וולט.
- הליך הגדרת המדחום האלקטרוני הזה נעשה.
לאחר שתסיר את החיישן מהקרח, בתוך שניות הוא יתחיל להציג את טמפרטורת החדר הנוכחית מעל המונה ישירות בצלזיוס.
2) מעגל צג טמפרטורת החדר
התכנון השני של מדחום אלקטרוני להלן הוצג כאן מעגל מד חיישן טמפרטורת אוויר פשוט מאוד אך מדויק מאוד.
השימוש ב- IC LM 308 הרב-תכליתי והמדויק גורם למעגל להגיב ולהגיב בצורה מעולה לשינויי הטמפרטורה הקטנים ביותר שקורים באווירה הסובבת אותו.
שימוש בדיודת הגן 1N4148 כחיישן הטמפרטורה
דיודה 1N4148 (D1) משמשת כאן כחיישן טמפרטורת סביבה פעיל. החיסרון הייחודי של דיודת מוליכים למחצה כגון 1N4148 המראה שינוי אופייני למתח קדימה בהשפעת שינוי טמפרטורת הסביבה נוצל כאן ביעילות, ומכשיר זה משמש כחיישן טמפרטורה יעיל וזול.
מעגל מד חיישני טמפרטורת האוויר האלקטרוני המוצג כאן מדויק מאוד בתפקודו, באופן קטגורי בשל רמת ההיסטרזה המינימלית שלו.
תיאור מעגל מלא ורמזים לבנייה הכלולים כאן.
מבצע מעגל
המעגל הנוכחי של מעגל מד חיישני טמפרטורת אוויר אלקטרוני מדויק להפליא וניתן להשתמש בו ביעילות רבה כדי לפקח על שינויי הטמפרטורה האטמוספריים. בואו נחקר בקצרה את תפקוד המעגל שלו:
כאן כרגיל אנו משתמשים ב'דיודת הגן 'הרב-תכליתית 1N4148 כחיישן בשל החיסרון האופייני שלו (או ליתר דיוק יתרון למקרה הנוכחי) בשינוי מאפיין ההולכה שלו בהשפעת טמפרטורת הסביבה המשתנה.
הדיודה 1N4148 מסוגלת לייצר נפילת מתח אקספוננציאלית בצורה נוחה בתגובה לעלייה מקבילה בטמפרטורת הסביבה.
ירידת מתח זו היא סביב 2mV לכל עליית טמפרטורה בדרגה.
תכונה מסוימת זו של 1N4148 מנוצלת בהרחבה במעגלי חיישני טמפרטורה נמוכים רבים.
בהתייחס לצג טמפרטורת החדר המוצע עם תרשים מעגל המחוון המופיע להלן, אנו רואים כי IC1 מחובר כמגבר הפוך ומהווה את לב המעגל.
הפין הלא הפוך שלו # 3 מוחזק במתח ייחוס קבוע מסוים בעזרת Z1, R4, P1 ו- R6.
הטרנזיסטור T1 ו- T2 משמשים כמקור זרם קבוע ומסייע בשמירה על דיוק גבוה יותר של המעגל.
הכניסה ההפוכה של ה- IC מחוברת לחיישן ומנטרת אפילו את השינוי הקטן ביותר בשינוי המתח על פני דיודת החיישן D1. וריאציות המתח הללו, כפי שהוסבר, עומדת ביחס ישר לשינויים בטמפרטורת הסביבה.
וריאציית הטמפרטורה המורגשת מוגברת באופן מיידי לרמת מתח מקבילה על ידי ה- IC ומתקבלת בסיכת הפלט שלה מס '6.
הקריאות הרלוונטיות מתורגמות ישירות לתואר צלזיוס באמצעות מד סוג סליל נע FSD 0-1V.
רשימת חלקים
- R1, R4 = 12K,
- R2 = 100E,
- R3 = 1 מיליון,
- R5 = 91K,
- R6 = 510K,
- P1 = 10K קבוע מראש,
- P2 = 100K קבוע מראש,
- C1 = 33pF,
- C2, C3 = 0.0033uF,
- T1, T2 = BC 557,
- Z1 = 4.7V, 400mW,
- D1 = 1N4148,
- IC1 = LM308,
- מועצה למטרות כלליות לפי גודל.
- B1 ו- B2 = סוללת PP3 9V.
- M1 = 0 - 1 V, מד מתח סליל נע מסוג FSD
הגדרת המעגל
ההליך מעט קריטי ודורש התייחסות מיוחדת. להשלמת ההליך תזדקק לשני מקורות טמפרטורה ידועים (חמים וקרים) ומדחום מדויק של כספית בזכוכית.
ניתן לבצע את הכיול באמצעות הנקודות הבאות:
בתחילה שמור על הגדרות הקבועות המוגדרות באמצע הדרך. חבר מד מתח (1 V FSD) ביציאת המעגל.
עבור מקור הטמפרטורה הקרה, משתמשים כאן במים בטמפרטורת החדר בערך.
טבלו את החיישן ומד החום בזכוכית למים ורשמו את הטמפרטורה במד חום הזכוכית ואת תוצאת המתח המקבילה במד המתח.
קח קערת שמן, חמם אותה לכ- 100 מעלות צלזיוס והמתין עד שהתייצבות הטמפרטורה שלה לכ- 80 מעלות צלזיוס.
כאמור, טבל את שני החיישנים והשווה אותם עם התוצאה הנ'ל. קריאת המתח צריכה להיות שווה לשינוי הטמפרטורה במדחום הזכוכית כפול 10 מיל וולט. לא הבנתם? ובכן, בואו נקרא את הדוגמה הבאה.
נניח, המים במקור הטמפרטורה הקרה הם 25 מעלות צלזיוס (טמפרטורת החדר), המקור החם, כידוע, הוא 80 מעלות צלזיוס. לפיכך, ההבדל או שינוי הטמפרטורה ביניהם שווה ל- 55 מעלות צלזיוס. לכן ההבדל בקריאות המתח צריך להיות 55 כפול 10 = 550 מיל וולט, או 0.55 וולט.
אם אתה לא ממש מקבל את הקריטריון מסופק, התאם את P2 והמשיך לחזור על השלבים, עד שלבסוף אתה משיג אותו.
לאחר הגדרת קצב השינוי הנ'ל (10 mV לכל מעלה אחת צלזיוס), פשוט כוונן את P1 כך שהמד יראה 0.25 וולט ב 25 מעלות (חיישן מוחזק במים בטמפרטורת החדר).
זה מסכם את הגדרת המעגל.
מעגל מד חיישן טמפרטורת אוויר זה יכול לשמש ביעילות גם כיחידת מדחום אלקטרונית בחדר.
3) מעגל מדחום חדר באמצעות IC LM324
העיצוב השלישי הוא כנראה הטוב ביותר מבחינת העלות, קלות הבנייה והדיוק.
IC LM324 יחיד, IC רגיל 78L05 5V וכמה רכיבים פסיביים הם כל מה שצריך כדי להפוך את מעגל האינדיקטורים החדר הכי קל לחדר.
רק 3 מגברי אופ משמשים מ -4 מגברי ה- Op LM324 .
מגבר האופציה A1 מחובר ליצירת קרקע וירטואלית למעגל, לעבודה האפקטיבית שלו. A2 מוגדר כמגבר לא היפוך שבו נגד המשוב מוחלף לדיודה 1N4148.
דיודה זו משמשת גם כחיישן הטמפרטורה, ויורדת סביב 2 mV מכל עלייה של מעלה בודדת בטמפרטורת הסביבה.
זה 2 mV ירידה מזוהה על ידי מעגל A2 ומומר לפוטנציאל משתנה בהתאם בסיכה מס '1.
פוטנציאל זה מוגבר ונאגר עוד יותר על ידי מגבר הפוך A3 להזנת יחידת מד הוולט המצורפת 0 עד 1 וולט.
מד המתח מתרגם את התפוקה המשתנה התלויה בטמפרטורה לסולם טמפרטורה מכויל כדי לייצר את נתוני טמפרטורת החדר במהירות דרך הסטיות הרלוונטיות.
המעגל כולו מופעל על ידי PP3 יחיד של 9 וולט.
אז אנשים, אלה היו 3 מעגלי אינדיקטור מגניבים, קלים לבניית טמפרטורת חדר, שכל חובב יכול לבנות לצורך פיקוח על שינויי הטמפרטורה הסביבתיים של הנחת יסוד במהירות ובזול באמצעות רכיבים אלקטרוניים סטנדרטיים, ומבלי לערב מכשירי Arduino מורכבים.
4) מדחום אלקטרוני באמצעות IC 723
בדיוק כמו שהתכנון שלעיל גם דיודת סיליקון משמשת כמו חיישן טמפרטורה. פוטנציאל הצומת של דיודת סיליקון יורד בכמיליוולט אחד לכל מעלות צלזיוס, מה שמאפשר לקבוע את טמפרטורת הדיודה על ידי חישוב המתח שמעליה. כאשר היא מוגדרת כחיישן טמפרטורה, דיודה מציעה את היתרונות של ליניאריות גבוהה עם קבוע זמן נמוך.
בנוסף ניתן ליישם אותו בטווח טמפרטורות רחב, מ -50 עד 200 צלזיוס, מכיוון שצריך להעריך את מתח הדיודה בצורה די מדויקת, יש צורך באספקת התייחסות אמינה.
אפשרות ראויה היא מייצב המתח IC 723. למרות שערך ה- ti המוחלט של מתח הזנר בתוך IC זה יכול להיות שונה מ- IC למשנהו, מקדם הטמפרטורה הוא קטן ביותר (בדרך כלל 0.003% לכל מעלה צלזיוס).
בנוסף, ידוע כי 723 מתייצבים אספקת 12 וולט בכל המעגל. שים לב שמספרי הסיכות בתרשים המעגל מתאימים רק לגרסת ה- DIL (Dual-in-line) של ה- IC 723.
ה- IC האחר, ה- 3900, כולל מגברים מרובעים בהם משתמשים רק בכמה. אלה מגברי אופ תוכננו לעבוד קצת אחרת אלה מוגדרים כיחידות מונעות זרם במקום כמונעות מתח. ניתן להחשיב קלט כבסיס הטרנזיסטור בתצורת פולט נפוץ.
כתוצאה מכך, מתח הקלט לעיתים קרובות נע סביב 0.6 וולט. R1 מצורף למתח הייחוס וזרם קבוע ולכן עובר דרך הנגד הזה. בשל רווח הלולאה הפתוח הגדול שלו, מגבר ה- OP מסוגל להתאים את הפלט שלו בעצמו על מנת שאותו זרם בדיוק ייכנס לקלט ההפוך שלו, והזרם דרך דיודת החישה לטמפרטורה (D1) יישאר קבוע.
הגדרה זו חשובה בגלל העובדה שהדיודה היא, למעשה, מקור מתח בעל התנגדות פנימית ספציפית, וכל סוג של סטייה בזרם הנע דרכו עלול לגרום כתוצאה מכך לשינוי במתח שעלול בסופו של דבר להיות מתורגמת בטעות כווריאציה בטמפרטורה. מתח היציאה בסיכה 4 מכאן זהה למתח בכניסה ההפוכה, כמו גם למתח סביב הדיודה (האחרון משתנה עם הטמפרטורה).
C3 מעכב תנודה. סיכה 1 של IC 2B מחוברת לפוטנציאל הייחוס הקבוע וזרם קבוע עובר לפיכך לקלט שאינו הופך. הקלט ההפוך של IC 2B מחובר באמצעות R2 ליציאת IC 2A (סיכה 4), על מנת שהוא יופעל על ידי זרם תלוי טמפרטורה. IC 2B מגביר את ההבדל בין זרמי הקלט שלו לערך שניתן לקרוא במהירות את סטיית המתח ביציאה שלו (סיכה 5) עם 5 עד 10 וולט f.s.d. מד מתח.
במקרה שמונה לוח משמש, ייתכן שיהיה צורך להגדיר את חוק אוהם כדי לקבוע את התנגדות הסדרה. אם 100-UA f.s.d. מודד עם התנגדות פנימית של 1200, ההתנגדות הכוללת לסטייה בקנה מידה מלא של 10 V צריכה להיות לפי החישוב:
10 / 100uA = 100K
R5 חייב כתוצאה מכך להיות 100 k - 1k2 = 98k8. הערך המשותף הקרוב ביותר (100 k) יעבוד היטב. ניתן לבצע כיול כמוסבר להלן: נקודת האפס נקבעת בתחילה על ידי P1 באמצעות חיישן הטמפרטורה השקוע בקערת קרח נמס. לאחר מכן ניתן לתקן סטיה בקנה מידה מלא עם P2 לשם כך ניתן להטביע את הדיודה בתוך מים חמים שהטמפרטורה שלהם מזוהה (נניח מים רותחים שנבדקו עם כל מדחום סטנדרטי להיות ב 50 °).
קודם: כיצד ליצור מעגל פנס LED הבא: צור מעגל מחוון טמפרטורה זה עם תצוגת LED רציפה
