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라디오 전자 및 전기 공학의 백과사전 비율 측정 온도계. 무선 전자 및 전기 공학 백과사전
업계에서 널리 사용되는 TSM 시리즈의 표준 온도 센서와 측정 장비용으로 특별히 설계된 이중 통합 ADC 칩 KR572PV2를 기반으로 하는 이 온도계는 오류 원인의 영향을 보상하고 증가시키는 모든 조치를 취합니다. 온도 판독 정확도. 저항성 온도 센서의 저항을 측정하는 비율 측정 방법(비율 방법)을 사용하면 센서를 통해 흐르는 전류의 불안정성이 변환 정확도에 미치는 영향을 제거하는 간단한 방법을 사용할 수 있습니다. 이 방법의 원리는 그림 1에 설명되어 있습니다. XNUMX. 전류 I는 센서 저항 Rd에서 전압 강하 Ud=I·Rd를 생성합니다. 예시적인 저항 R은 센서와 직렬로 연결됩니다.0, 전압 강하 U0. 측정 결과 N=Ud/U0=Rd / Ro는 Ud와 Uo가 그에 비례하여 변하기 때문에 전류에 의존하지 않습니다. 측정 정확도는 기준 저항 R의 온도 안정성에만 의존합니다.0.
KR572PV2 마이크로 회로(ICL7107과 유사)는 이러한 측정을 위해 특별히 설계되었습니다. 그것은 측정된(입력) Uin과 예시적인 Uobr 전압의 차동 상호 절연 입력을 가지며, 측정 결과는 Uin 대 Uobr의 비율입니다.
섭씨 눈금으로 온도를 측정할 때 온도 기호도 표시해야 합니다. 이를 위해서는 그림과 같이 측정 회로에 입력해야 합니다. 2, 바이어스 저항 Rcm, 저항은 온도 0에서 센서의 저항과 같아야합니다. оC. 측정 결과는 N \uXNUMXd (Ud - Ucm) / Uo \uXNUMXd (Rd - Rcm) / Ro. 이 경우 측정 정확도는 Ro뿐만 아니라 Rcm의 온도 안정성에도 의존합니다. 그러나 KR572PV2 마이크로 회로에는 Ucm 전압을 공급하기 위한 입력이 없습니다. 제안된 버전의 온도계에서는 이것뿐만 아니라 다른 문제도 해결됩니다. 센서에 흐르는 전류의 안정성, 소자에 포함된 연산증폭기의 영점의 드리프트와 게인의 드리프트, 센서와 온도계를 연결하는 전선의 저항, 센서 커넥터 접점, 여러 스위치 센서를 사용하는 경우 접점 스위치의 과도 저항에. 온도계는 -50에서 180 사이의 온도를 측정합니다. оC 해상도 0,1 оC. 센서는 특성이 23[1]이고 53에서 0옴의 저항을 갖는 표준 구리 저항 온도계(TCM)입니다. оC. 장치 스케일의 선형성은 센서에만 의존하며 측정된 온도의 전체 범위에 걸쳐 유지됩니다. 온도계 회로는 그림 3에 나와 있습니다. 5. DD11 마이크로 회로의 입력에 공급되는 전압은 커패시터 C14-C1에 형성되며, 이는 아날로그 신호를 전환할 수 있는 셀렉터 멀티플렉서 DD4(K561KP2)에 의해 연산 증폭기 DA4의 출력에 차례로 연결됩니다. . DD1와 동시에 DD561 선택기-멀티플렉서(K1KPXNUMX)는 측정 회로 저항의 전압을 연산 증폭기의 입력에 연결합니다.
선택기-멀티플렉서는 카운터 DD3.1에 의해 제어되며 슈미트 트리거 DD50의 생성기에서 2.1kHz 주파수의 펄스가 적용됩니다. 주파수는 저항 R8을 선택하여 설정합니다. 저항 R1은 센서 RK1을 통해 흐르는 전류를 설정하고 전압 Ucm 및 Uobr은 저항 R2-R7에 형성됩니다. 연산 증폭기 DA1(KR140UD1408A)은 높은 입력, 낮은 출력 임피던스 및 전달 계수가 1인 전압 팔로워 역할을 합니다. 그러나 중계기를 통과하는 신호의 레벨은 OA 제로 드리프트 Udn 값만큼 이동합니다. 11의 드리프트를 강조하기 위해 주소 입력에 코드 4이 있는 선택기-멀티플렉서 DD11은 리피터의 입력을 공통 와이어에 연결합니다. 그런 다음 선택기-멀티플렉서 DD5는 커패시터 CXNUMX을 전압 Udn으로 충전되는 리피터의 출력에 연결합니다. 이 전압은 DDXNUMX 마이크로 회로의 -Uobr 입력에 적용됩니다. 이로써 OA의 제로 드리프트가 온도 측정 결과에 미치는 영향이 완전히 제거되었음을 알 수 있습니다. 요소 DD2.2-DD2.4, 저항 R11-R13, 다이오드 VD2, 트랜지스터 VT2-VT4는 표시기 HG1.2에서 중요하지 않은 1을 끄는 데 사용됩니다(99,9도 방전). 다이오드 VDXNUMX은 XNUMX 이상의 온도에서 제로 댐핑을 차단합니다. оC, 디스플레이 HG1.1이 1을 표시할 때. 트랜지스터 VT2, VT4 및 VT5는 DD2 칩의 출력을 증폭하여 DDXNUMX 칩에 허용되는 수준을 제공합니다.
99,9 이상의 온도를 측정하면 оC는 가정하지 않고 저항 R10, 다이오드 VD1, VD2 및 트랜지스터 VT1을 제거하고 요소 DD2.4 및 저항 R13의 나머지 자유 단자를 서로 연결할 수 있습니다. 전원(그림 4)에서는 [4,7]에서 설명한 방식으로 -2V의 음전압이 형성되므로 더 적은 수의 1차 권선으로 TXNUMX 변압기를 사용할 수 있습니다. 온도계에 사용되는 저항은 무엇이든 될 수 있습니다. 중요한 측정의 경우 C2-5V, C2-29, C2-36와 같이 저항 온도 계수가 낮은 저항 R2-R14를 사용하는 것이 좋습니다. 트리머 저항 R6 및 R7은 예를 들어 SP3-24, SP3-36, SP3-37, SP3-39, SP3-40, RP1-48, RP1-53, RP1-62a와 같은 비 와이어 멀티 턴을 사용하는 것이 좋습니다. . 명칭은 다이어그램에 표시된 것과 다를 수 있으며 수십 킬로 옴에 이릅니다. 커패시터 C9-C14 - K72-9, K71-4, K71-5, K73-16, K73-17. 산화물 커패시터는 무엇이든 될 수 있습니다. 나머지 커패시터는 소형 세라믹 커패시터입니다. 커패시터 C1 및 C2는 연산 증폭기 DA1의 전원 단자에 가능한 한 가깝게 위치하고 커패시터 C23-C25는 미세 회로 DD1-DD5 근처에 있습니다. 일체형 스태빌라이저 DA3는 최소 16cm 면적의 알루미늄 판에 장착됩니다.2. 변압기 T1 - TP132-19 또는 전압이 3V인 9차 권선이 있는 최소 XNUMXVA의 기타 전체 전력 온도계를 설정하려면 RK1 센서 대신 연결된 저항 저장소가 필요합니다. 조정을 시작하기 전에 모든 스토어 스위치를 잠금에서 잠금으로 여러 번 돌려 접촉면에 형성된 산화막을 제거하십시오. 트리머 저항 R6 및 R7을 대략 중간 위치로 설정하고 저항 저장소를 53옴 위치로 전환합니다. 이 작업을 마친 후 온도계 표시기에서 트리머 저항 R6을 0,0으로 설정하십시오. оC. 다음으로 스위치를 77,61옴 위치로 전환합니다. 이는 온도 99,0에 해당합니다. оC 또는 93,64옴 위치(온도 180,0 о와 함께). 표시기에서 원하는 온도를 설정하려면 트리머 저항 R7을 조정하십시오. 스위치를 제어하려면 41,71옴 위치로 이동합니다. 표시기는 -50,0을 표시해야 합니다. о다. 그러한 동작에 대한 설명은 [3]에서 볼 수 있다. 저항 상자가 없으면 잘 알려진 방법으로 조정할 수 있습니다. 센서와 기준 온도계를 함께 고정하고 녹지 않은 얼음의 양이 녹는 물의 양보다 우선해야 하는 녹는 얼음이 있는 용기에 넣습니다. 온도계와 센서는 얼음과 용기의 벽에 닿아서는 안 됩니다. 잠수 후 온도계가 안정될 때까지 잠시 기다립니다. 안정화되면 표시기의 트리머 R6을 0,0으로 설정합니다. оC. 그런 다음 센서와 기준 온도계를 완전히 혼합된 가열된 물에 넣습니다. 온도가 높을수록 조정이 더 정확해집니다. 트리밍 저항 R7로 판독값을 안정화한 후 기준 온도계의 판독값으로 가져옵니다. 조정을 여러 번 반복하는 것이 좋습니다. 센서를 직접 만들 때 실제 주변 온도에서의 저항이 표에 표시된 것과 일치하는 길이의 구리선 조각을 측정하십시오. 1. 20에서 예상 와이어 길이 о직경에 따라 표에 나와 있습니다. 2. 이 온도에서 구리의 저항률은 0,0175 Ohm mm로 가정합니다.2/ 중. 표 1
표 2
가장 쉬운 옵션은 여백을 두고 와이어를 측정한 다음 길이를 줄여 원하는 저항을 얻는 것입니다. 그러나 센서의 저항을 표에 표시된 값으로 조정하는 것이 특히 정확합니다. 1 값은 가치가 없습니다. 실제로 설정 과정에서 여전히 트리밍 저항 R6 및 R7을 사용해야 합니다. 이전에 반으로 접은 센서 와이어를 코일에 이중 방식으로 감습니다. 이러한 센서에는 인덕턴스가 없으며 와이어의 각 절반에 있는 모든 전자기 픽업이 상호 중화됩니다. 저항 상자를 사용하여 자체 제작한 센서로 장치를 설정할 때 센서의 실제 저항과 표준 저항의 편차를 고려해야 합니다[1]. 센서 회로에 공급하는 전압원 5V(d)는 다른 회로와 전기적으로 절연되어야 합니다. 이러한 소스를 거부하면 기악 증폭기 AD623을 사용할 수 있습니다. 이러한 증폭기는 센서의 연결 와이어에서 필연적으로 발생하는 공통 모드 노이즈의 감쇠 계수가 크기 때문에 바람직합니다. 증폭기를 온도계에 연결하는 회로가 그림 5에 나와 있습니다. 8221. AD1168, LT4194, MAXXNUMX와 같은 다른 유형의 계측 증폭기를 사용할 수 있습니다.
무화과. 그림 6은 모든 연산 증폭기를 사용할 수 있는 계측 증폭기의 회로를 보여줍니다. 모든 저항의 권장 값은 51kOhm이지만 다를 수 있습니다. R1=R2 및 R3=R4=R5=R6 조건을 가능한 가장 큰 정확도(퍼센트의 분수 오차 포함)로 충족하기만 하면 됩니다.
계측 증폭기의 이득은 외부 저항 Rg의 저항에 따라 달라집니다. K = 1 + (R1 + R2)/Rg. 부재시에는 1과 같으며 저항 R2 및 RXNUMX는 점퍼로 교체할 수 있습니다. 센서를 통과하는 전류가 센서를 가열하여 온도 측정에 오류가 발생합니다. 저항 R1(그림 3 참조)은 약 4,43mA의 전류가 센서 회로에 흐르도록 계산되며, 온도가 1도 변하면 전압 Ud가 1mV 변합니다. 저항 R1을 증가시켜 전류를 줄일 수 있습니다. 그러나 같은 양만큼 전류가 몇 배 감소했는지 그림 7과 같이 온도계 회로를 변경해야 하는 연산 증폭기 DAXNUMX의 스테이지 게인을 증가시켜야 합니다. XNUMX. 이 경우 게인은 K = 1 + R2`/R1`. 그러나 유용한 신호가 증폭되면 간섭도 증가하므로 전류를 줄이는 데 몰두해서는 안됩니다. 게인의 온도 드리프트는 측정에 관련된 모든 신호가 동일한 증폭기를 하나씩 통과하고 비례적으로 변경되기 때문에 측정 결과에 영향을 미치지 않습니다. 그들의 관계는 변함이 없습니다.
필터의 적용, 그 구성표는 그림 8에 나와 있습니다. 1은 공통 모드 간섭을 크게 줄이고 비상 상황에서 온도계에 센서를 연결하는 와이어에 형성될 수 있는 과전압으로부터 DD1 칩의 입력을 보호합니다. 2권선 초크 L4은 컴퓨터 모니터와 같은 많은 전자 장치의 전원 공급 회로에서 찾을 수 있습니다. 필터는 X1 커넥터의 핀 1와 3를 DDXNUMX 마이크로 회로의 핀과 연결하는 회로의 중단에 포함됩니다. 휴식 장소는 그림에 나와 있습니다. XNUMX개의 십자가.
여러 개의 센서를 사용하려는 경우 공통 와이어를 포함하여 센서를 온도계에 연결하는 XNUMX개의 와이어를 모두 전환해야 합니다. 스위치는 무엇이든 될 수 있습니다. 문학
저자: V. Prokoshin
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