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라디오 전자 및 전기 공학의 백과사전 로직 마이크로 회로의 아날로그 온도계. 무선 전자 및 전기 공학 백과사전
무선 전자 및 전기 공학 백과사전 / 전력 조절기, 온도계, 열 안정기 기사에 설명 된 온도계는 특이한 방식으로 제작되었습니다. 첫 번째 온도 감지 요소 (서미스터)는 적분 회로에 포함되고 두 번째는 미분 회로에 포함됩니다. 주변 온도 서미스터의 영향으로 이러한 회로의 시정 수 변화는 직사각형 펄스의 듀티 사이클 변화로 변환되며 그 결과 장치 출력의 유효 전압이 마이크로 전류계에 의해 기록됩니다. 이 장치는 널리 사용되는 디지털 초소형 회로로 만들어졌으며 초보 무선 아마추어도 반복 사용할 수 있습니다. 아날로그 온도계의 온도에 민감한 요소는 대부분 측정 브리지에 포함됩니다. 이러한 온도 센서에는 브리지를 통과하는 전류를 브리지를 형성하는 저항의 자체 발열을 배제하는 값으로 제한해야 하는 필요성과 관련된 중요한 단점이 있습니다. 또한 측정 브리지에 공급되는 전압의 안정성에 대해 다소 높은 요구 사항이 부과되는 경우가 많습니다. 브리지에서 가져온 신호를 증폭하고 가해지는 전압을 안정화하기 위해 많은 아날로그 온도계는 연산 증폭기를 사용합니다. 이는 이러한 장치의 설계 및 조정을 복잡하게 만듭니다. 제안된 펄스 온도계는 이러한 단점이 없습니다. 여기에는 직사각형 펄스 발생기, 온도에 민감한 요소가 있는 통합 회로, 펄스 셰이퍼 및 펄스의 듀티 사이클에 비례하는 유효 전압을 등록하는 포인터 표시기가 포함됩니다. CMOS 디지털 미세 회로는 이러한 장치에 가장 적합합니다. 낮은 수준의 전압은 실제로 0과 다르지 않고 높은 수준의 전압은 공급 전압과 다릅니다. 온도계의 개략도가 그림 1에 나와 있습니다. 하나.
DD1.1, DD1.2 요소에는 반복률이 약 60kHz이고 듀티 사이클이 2인 직사각형 펄스 발생기가 조립되며 발생기에서 발진이 적분 회로 RK1R2C2에 공급됩니다. 서미스터(이하 서미스터라고 함) RK1의 저항에 따라 적분 회로의 시정수가 변경되고 그에 따라 DD1.3 및 DD1.4 요소에서 셰이퍼의 입력에 도달하는 펄스의 지속 시간이 변경됩니다. DD1.4 요소의 출력에서 펄스 지속 시간은 온도에 비례하며 RA1 장치에 의해 기록되는 유효 전압을 결정합니다. 튜닝 된 저항 R1은 감도를 조정하기 위해 "2", R5를 설정하는 역할을합니다 (최소 저항에서 최대입니다). 서미스터 공칭 값이 20kOhm 이하인 경우 온도에 대한 저항의 의존성은 -50 ~ +1°C 범위에서 선형에 가깝습니다. 측정 오류는 ±XNUMX°С를 초과하지 않습니다. 공급 전압의 안정성(결과적으로 펄스의 진폭)은 VD1 및 R3 요소의 파라메트릭 스태빌라이저에 의해 제공됩니다. 온도계가 소비하는 전류는 7mA를 초과하지 않습니다. RK1 서미스터와 PA1 마이크로암미터를 제외한 모든 부품은 그림에 따라 만들어진 인쇄 회로 기판에 배치됩니다. 2.
이 보드는 고정 MLT 저항기, SP5-3 와이어 트리밍 저항기, KM-6 커패시터(C1 및 C2 - 바람직하게는 M47 또는 M75 그룹)를 사용하도록 설계되었습니다. 네거티브 TKS가 있는 서미스터 RK1 - KMT17. Microammeter RA1 - M4387 또는 최대 1mA의 바늘의 전체 편향 전류와 최소 500ohm의 내부 저항을 가진 기타. 서미스터를 설정할 때 서미스터는 녹는 얼음이 있는 욕조에 놓이고 트리머 저항 R1은 RA1 장치의 화살표를 눈금의 영점 표시로 설정합니다. 그런 다음 센서를 +50 ° C의 온도로 가열 된 물로 옮기고 트리밍 저항 R2를 사용하여 화살표를 마지막 표시까지 편차를 얻습니다. 예를 들어 -60 ~ +150 ° C와 같이 더 넓은 범위에서 온도를 측정하려면 저항이 각각 3R 또는 1/3R인 저항을 저항 R이 있는 서미스터와 병렬로 연결하거나 직렬로 연결해야 합니다. 물론 이러한 개선 후 장치의 감도는 감소하고 측정 오차는 ±3...5 °C까지 증가할 수 있습니다. 더 높은 정확도가 필요한 경우 표시된 온도 범위를 1개 또는 1,5개의 하위 범위로 나누고 각 하위 범위에서 서미스터를 선형화해야 합니다. 이 경우 측정 오류를 ±XNUMX ... XNUMX °С로 줄일 수 있습니다. TTL, TTLSh 미세 회로에서 CMOS 시리즈의 미세 회로와 비교할 때 논리 수준은 이상적인 값과 크게 다릅니다. 또한 이러한 시리즈의 미세 회로의 기본 요소에는 매우 중요한 입력 전류가 있습니다. 따라서 이러한 미세 회로의 온도계는 그림 3에 표시된 구성표에 따라 조립되어야 합니다. 삼.
요소 DD60, DD1.1에서 생성기에 의해 생성된 반복률 1.2kHz의 직사각형 진동은 버퍼 요소 DD1.3 및 DD1.4의 입력에 공급됩니다. 그들은 미분 회로 C2R3RK1 및 C3R4의 상호 영향을 제거하고 발전기의 부하를 줄여 주파수의 안정성에 유리하게 영향을 미칩니다. 요소 DD1.6은 펄스 지속 시간이 "예시적인" 미분 회로 R4C3에 의해 결정되는 시퀀스를 생성하고 DD1.5는 측정 미분 회로 RK1R1C3에 포함된 서미스터 RK2의 저항에 의존하는 시퀀스를 생성합니다. 결과적으로 맥동 전류가 장치 PA1을 통해 흐르고 그 유효 값은 주변 온도에 비례합니다. 다이어그램에 표시된 미분 회로의 요소 값으로 다이오드 VD1, VD2를 제외할 수 있습니다. 그러나 더 작은 저항과 더 큰 커패시터 C1 - C3을 사용하는 경우 인버터 DD1.5, DD1.6을 고장으로부터 보호하기 위해 이러한 다이오드가 필요합니다. 온도계는 이전과 동일한 유형의 부품을 사용합니다. K555LN1 대신 K155LN1, K155LNZ, K155LN5, K1533LN6 초소형 회로를 사용할 수 있습니다. KD521A 다이오드는 이 시리즈의 다른 다이오드와 KD522 시리즈로 교체할 수 있습니다. RK1 서미스터와 RA1 마이크로암미터를 제외한 모든 부품은 인쇄 회로 기판에 배치됩니다(그림 4). 온도계 설정은 저항 R3으로 최대 온도를 설정하고 저항 R4로 20을 설정하는 것입니다. -50 ~ +1 °C의 온도 범위에서 측정 오류는 ±XNUMX °C를 초과하지 않습니다.
이 온도계는 체온을 측정할 수 있습니다. 장치는 먼저 +36 범위에서 보정되어야 합니다. ..+40°С. 이를 위해 서미스터를 +36 ° C로 가열 된 바셀린 오일에 넣고 마이크로 전류계 바늘을 트리머 저항 R4로 눈금의 영점 표시로 설정합니다. 그런 다음 오일 온도를 +40°C로 올린 후 화살표는 저항 R3을 사용하여 눈금의 마지막 분할로 설정됩니다. 측정 결과의 재현성을 높이려면 이러한 작업을 두세 번 반복해야 합니다. (이 기기를 교정할 때 수용액의 높은 전기전도도 때문에 측정 결과가 크게 왜곡되기 때문에 물이 아닌 바셀린 오일을 사용해야 합니다.) 보정 후 서미스터를 유리관에 넣고 한쪽을 밀봉하고 에폭시로 채웁니다. 이러한 센서 설계는 서미스터와 환자 피부의 전기적 접촉으로 인해 발생하는 온도 측정 오류를 제거합니다. +36 ~ +40 °C의 온도 범위에서 서미스터 저항의 온도 의존성은 거의 선형입니다. 내열성 커패시터(예: 운모 또는 불소 수지)를 C1-C3로 사용하는 경우 이 범위의 측정 오류는 ±0,1°C를 초과하지 않습니다. 저자: I.Tsaplin, 크라스노다르
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