家庭用デジタル体温計。スキーム、説明

無線電子工学および電気工学の百科事典
無料のライブラリ / 無線電子および電気機器のスキーム

家庭用デジタル体温計。無線エレクトロニクスと電気工学の百科事典

無料のテクニカルライブラリ

温度計が必要になるのはさまざまな状況があります。たとえば、日常生活では、子供の入浴のために人の体や水の温度、部屋の内外の温度、温室や温室、野菜が保管されている場合は地下室、冷蔵庫や冷凍庫の室、水族館の水、その他多くの物体。

家庭用温度計は通常、測定精度 -0,5℃から+50℃の温度範囲で100℃以上（人間の体温を測定する場合 -0,1...0,2℃以上）、小型などの要件を受けます。、効率、電力の自律性、低い熱慣性、衛生的な無害性。ここで説明する比較的単純なデジタル温度計は、これらの要件をほぼ満たしています。

デバイスの感知要素は温度センサーであり、その動作原理は、温度が変化すると電気抵抗が変化する一部の材料の特性に基づいています。温度センサーは異なる場合があります。たとえば、産業界では、巨大な金属 (銅またはプラチナ) の熱変換器がよく使用されます。

小型半導体サーミスタMMT、KMT、ST1、ST3、TR-4は家電製品に最適です。 MMT-4 は、金属トランスデューサと比較して、熱慣性が大幅に小さく、抵抗温度係数 (TCR) がほぼ 4 倍大きく、電気抵抗が大きいため、センサーをデバイスに接続するワイヤの抵抗を考慮することができます。完全に無視されること。最良の特性は、TCR を低減した小型ドロップ型ビトリファイドサーミスタ TR-6 を備えています。寸法は 4x2,5x80 mm です。長さ0,3mmのフレキシブルリードは熱伝導率の低いワイヤーで作られています。その質量はXNUMXgです。

TR-4 サーミスタの主な電気特性: 公称抵抗 - 温度 +1 °C で 2 kOhm ± 25%、TCR - 約 2 % / °C、動作温度範囲 -60...+200 "C、時定数 - 3 秒。

家庭用体温計

半導体サーミスタの欠点は、抵抗の温度依存性が非線形であることと、特性のばらつきが大きいことであり、これが温度測定における普及を妨げる主な理由です。このグラフは、半導体サーミスタ TR-4 および MMT-4 の抵抗の典型的な温度依存性を示しています。ただし、特性を線形化するための適切な回路ソリューションを使用すると、これらの欠点を大幅に解消できます。

TR-4 サーミスターを使用した温度計の主な技術的特徴:

温度計の概略図を図に示します。 1. このデバイスの基礎は積分型アナログデジタルコンバータ (ADC) DA3 であり、その出力には 1 桁の液晶インジケータ HGXNUMX が接続されています。この基本的なベースにより、エネルギー消費を削減し、デバイスの寸法と重量を小さくすることが可能になりました。

家庭用体温計
米。 1. 回路図

家庭用体温計
米。 2. プリント基板

デバイスの測定回路は、電流設定抵抗器 R1、基準電圧 Urev を形成する抵抗器 R2 および R3、サーミスタ R4、温度に応じて変化する電圧 Ut、および補償抵抗器によって形成されます。これは抵抗器 R5、R6 によって実行されます。サーミスタの自己発熱による誤差を減らすために、測定回路の電流が約 1 mA になるように電流設定抵抗 R0,1 の値が選択されます。

このデバイスは、比率法を使用した熱抵抗の直接測定を使用します。サーミスタ R4 と基準抵抗 (R2+R3) は直列に接続されており、同じ電流がそれらを流れます。サーミスタの両端で発生する電圧降下は入力ピン 30 と 31 に供給され、基準電圧 Urev のソースとして機能する基準抵抗の両端の電圧降下は DA35 ADC のピン 36 と 3 に送られます。

この測定方法では、ADC変換の結果は測定回路の電流に依存しません。つまり、メーターの精度特性が大きく左右される、従来使用されていた高品質の電流源と基準電圧源が必要ありません。依存する。

温度測定モードで動作するデバイスの一般的なタスクは、ゼロ温度での熱抵抗の初期値を補償することです。これを行うには、補償抵抗器（R5+R6）の抵抗値はゼロ温度でのサーミスタR4の抵抗値と等しく選択され、ピン30に供給される電圧値Ut+Ukの合計を補償するために選択されます。 ADC では、31 Uk に等しい電圧がピン 2 に印加され、ゲイン K=(2+R1/R14)=13 のオペアンプ DA2 が形成されます。次に、温度が上昇するとサーミスタの抵抗が減少するという事実を考慮すると、Uin ADC = U+in - U-in = 2Uk-(Ut+Uk) = Uk-Ut となります。

温度に対する熱抵抗の非線形依存性の線形化は、サーミスタ R4 を抵抗 R11 で分流することによって実現されます。大まかには、しかし正確には、オペアンプ DA1 をデバイスに導入することによって実現されます。ただし、シャント抵抗 R11 はこの非直線性を部分的にしか補正せず、動作温度範囲を多少拡大します。

正確な線形化の原理は、基準電圧 Urev に応じた ADC 変換係数の変化に基づいています。オペアンプDA1を介したフィードバックのおかげで変化します。このような接続では、オペアンプ DA1 のゲイン V=[1+(R8+R9)/R7] によって決定される入力電圧 Uin の一部が電圧 Urev に加算されます。温度の低下に伴ってサーミスタの抵抗が増加すると、基準電圧がより速く増加し、これに比例して ADC 変換係数が減少します: Urev=U+rev-U-rev=U0-V(Uk-Ut)ここで、U+rev-U -rev - それぞれ、ADC のピン 36 と 35 の電圧です。

最下位桁を 0,1 C で割った場合、最終的な形式では、デジタルインジケーター НG1 の読み取り値は式 N=100Uin/Uobr=100(Uк-Uт)/[(U0) によって決まります。 -В(Uк-Uт)]=100(R5 +R6-R4)/[(R2+R3)-В(R5+R6-R4)]

ADC の動作を保証する温度計のその他の要素は標準です。トランジスタ VT1 はインバータによってオンになり、デジタル表示器 HG1 の小数点を表示します。

デバイス部品は、厚さ 1,5 mm のフォイルグラスファイバーラミネートで作られたプリント基板に取り付けられています。 DA3 チップはプリント導体の側面に取り付けられています。ソケット X1、X2 (2RM コネクタから) はプリント基板に直接はんだ付けされます。 SA1 スイッチを取り付けるための印刷パッドも提供されています。固定抵抗 - S2-29V、調整抵抗 - SP3-38a。コンデンサ: C1 - K50-6、C3 および C7 - K22U、C5 - K73-17、C2 および C6 - K73-24。スイッチSA1 - PD9-2、バッテリーGB1 - 「コランダム」。インジケーター IZhKTs1-4/8 は IZhKTs-5 に置き換えることができます。

センサーの設計は任意です。例えば、直径５、長さ６５〜７０ｍｍのプラスチックロッドに、直径約３ｍｍの貫通軸穴を開け、その後、その端部の一方に凹部を穴開けする。薄い絶縁チューブをサーミスタのリード線に置き、リード線をロッドの穴に通し、サーミスタを凹部に取り付け、BOV-5 接着剤と KO65 ワニスでシールします。 70 線式フレキシブルケーブルの端は端子にはんだ付けされており、センサーのハンドルとして機能する薄肉のジュラルミンチューブがサーミスターとは反対側のロッドの端にしっかりと配置されています。接続ケーブルの長さは約3mです。

半導体サーミスタのパラメータには大きなばらつきがあるため、デバイスには 5 つのトリミング抵抗が導入されています。R2 はゼロ設定用、R9 はスケール設定用、RXNUMX はサーミスタの特性を線形化するためです。

温度計の最も単純な調整は、融水 (0 °C)、人体 (36,6 °C)、沸騰水 (100 °C) の 1 つの制御温度値を使用して簡単に実行できます。これらの制御点の 500 つ目は、氷を含む水ではなく、氷の中の水の温度を測定します。これは 92,5 °C を超える場合があります。 XNUMX 番目のコントロールポイントでは、医療用体温計が基準デバイスとして使用されます。水の沸点は大気圧を調整して調整する必要があります。たとえば、海抜約XNUMXメートルに位置するピャチゴルスクでは、水はXNUMX℃の温度で沸騰します。

調整はセンサーを溶解水に入れることから始まります。トリミング抵抗 R5 を使用して、インジケータをゼロに設定します。次に、抵抗器 R2 と R9 を交互に調整することで、他の XNUMX つの制御点の温度値に対応するインジケーターの読み取り値が得られます。次に、センサーを再び融解水の中に置き、すべての制御測定を繰り返します。

装置のより正確な調整は、目盛 0,2 °C の工業用水銀温度計を使用して実行できます。

TR-4 サーミスタの代わりに、より幅広い用途の他のサーミスタをセンサーで使用できますが、デバイスの一部の抵抗器の抵抗値を調整する必要があります。したがって、公称抵抗が 4 kOhm の MMT-1,3 では、抵抗器 R11 の抵抗を 3,3 kOhm に減らす必要があり、公称抵抗が 3 kOhm のサーモレジスタ ST19-2,2 では、3 kOhm に下げる必要があります。

デバイスで TR-4 および MMT-4 サーミスタを使用する場合の ADC の動作モードを表に示します。 R11 以外の調整抵抗で十分な調整制限がない場合は、抵抗 R3、R6、R8 を選択する必要がある場合があります。

著者; V.スエチン、ピャチゴルスク。出版物: cxem.net

他の記事も見る セクションパワーレギュレーター、温度計、熱安定剤.

読み書き 有用なこの記事へのコメント.

<<戻る

科学技術の最新ニュース、新しい電子機器：

光信号を制御および操作する新しい方法 05.05.2024

現代の科学技術は急速に発展しており、日々新しい手法や技術が登場し、さまざまな分野で新たな可能性を切り開いています。そのような革新の 1 つは、ドイツの科学者による光信号を制御する新しい方法の開発であり、これはフォトニクス分野での大きな進歩につながる可能性があります。最近の研究により、ドイツの科学者は石英ガラス導波管内に調整可能な波長板を作成することができました。液晶層の使用に基づくこの方法により、導波路を通過する光の偏光を効果的に変化させることができる。この技術的進歩により、大量のデータを処理できるコンパクトで効率的なフォトニックデバイスの開発に新たな展望が開かれます。新しい方法によって提供される偏光の電気光学制御は、新しいクラスの集積フォトニックデバイスの基礎を提供する可能性があります。これにより、次のような大きな機会が開かれます ... >>

プレミアムセネカキーボード 05.05.2024

キーボードは、私たちの毎日のコンピューター作業に不可欠な部分です。ただし、ユーザーが直面する主な問題の 1 つは、特にプレミアムモデルの場合、騒音です。しかし、Norbauer & Co の新しい Seneca キーボードでは、状況が変わるかもしれません。 Seneca は単なるキーボードではなく、完璧なデバイスを作成するための 5 年間の開発作業の成果です。このキーボードは、音響特性から機械的特性に至るまで、あらゆる側面が慎重に考慮され、バランスがとられています。 Seneca の重要な機能の 1 つは、多くのキーボードに共通するノイズの問題を解決するサイレントスタビライザーです。さらに、キーボードはさまざまなキー幅をサポートしているため、あらゆるユーザーにとって便利です。 Seneca はまだ購入できませんが、夏の終わりにリリースされる予定です。 Norbauer & Co の Seneca は、キーボード設計の新しい標準を表します。彼女 ... >>

世界一高い天文台がオープン 04.05.2024

宇宙とその謎の探索は、世界中の天文学者の注目を集める課題です。都会の光害から遠く離れた高山の新鮮な空気の中で、星や惑星はその秘密をより鮮明に明らかにします。世界最高峰の天文台、東京大学アタカマ天文台の開設により、天文学の歴史に新たなページが開かれています。アタカマ天文台は海抜 5640 メートルに位置し、天文学者に宇宙研究の新たな機会をもたらします。この場所は地上望遠鏡の最高地点となり、研究者に宇宙の赤外線を研究するためのユニークなツールを提供します。高地にあるため空はより澄み、大気からの干渉も少なくなりますが、高山に天文台を建設することは多大な困難と課題を伴います。しかし、困難にもかかわらず、新しい天文台は天文学者に研究のための広い展望をもたらします。 ... >>

アーカイブからのランダムなニュース

アルファ焚き火ポケット焚き火 28.04.2021

さまざまなアウトドア用品や機器を製造する日本のブランドブランドラボから、アルファかがり火電気ファイヤーのコンパクトモデルが登場しました。折りたたむと、デバイスは平均的なスマートフォンよりも大きくない小さなアルミニウムの箱になります。デバイスのサイズは 147x69x5 mm です。そして、電気の火が広がると、小さな鍋やソースパンを上部に効果的かつシームレスに保持するために、XNUMX 枚の小さなアルミニウムシートが V 字型に折りたたまれたように見えます。

ユーザーがそのようなポケットファイアを使用して肉を調理したい場合は、必要に応じて、構造の内側から最大XNUMX個までの特別なグリル格子を取り出すだけで十分です。しかも、アルファ焚き火ポケット焚き火には、スプーン、フォーク、ナイフからお箸までの道具一式が内蔵されており、とても便利です。このモデルは、リリース時に確実にユーザーを獲得すると確信しています。

このようなポケットファイアは、Indiegogo クラウドファンディングサイトでの対応するキャンペーンの一環として開発されており、初期費用は、開発のために資金を寄付する準備ができているユーザーに対して約 82 ドルになる予定です。現時点で約 100 ドルですが、これについてはまだ具体的なことはわかっていませんが、インサイダーはすぐにもっと明らかになるものを提示するでしょう。

その他の興味深いニュース:

科学技術、新しいエレクトロニクスのニュースフィード

無料の技術ライブラリの興味深い資料:

▪ サイトのセクションデジタル技術。記事の選択

▪ クレオブルスによる記事。有名な格言

▪ 記事ビザを取得して移住するためにどの寺院で祈ればよいですか？詳細な回答

▪ 記事 Saba / Salora TV の機能構成。ディレクトリ

▪ 記事サウンドプローブの最新化。無線エレクトロニクスと電気工学の百科事典

▪ 記事漏斗とワイン。フォーカスシークレット

この記事にコメントを残してください：

このページのすべての言語

ホームページ | 図書館 | 物品 | サイトマップ | サイトレビュー