О возможности применения датчиков температуры серии AD 22100

Стр 1 из 2Следующая ⇒

Оглавление

Введение

. Основная часть

О возможности применения датчиков температуры серии AD22100

Назначение, основные технические характеристики термометра

Описание работы электрической схемы

Выбор элементной базы

Конструктивные особенности термометра

Технология изготовления печатной платы

Общие особенности разработки и изготовления печатной платы

Технология ремонта печатной платы

Технология изготовления печатной платы при помощи лазерного принтера

Особенности настройки термометра

. Основные характеристики термодатчиков

Технические характеристики интегральных датчиков температуры

. Техника безопасности

Влияние электрического тока на человеческий организм

Заключение

Приложения

Список используемой литературы

Введение

Электронные термометры представляют собой автоматические устройства.

В общем случае, автоматическими устройствами называются такие устройства, которые позволяют осуществлять операции измерения каких-либо величин или управления какими-либо объектами без непосредственного участия человека.

Автоматическое устройство, как правило, может состоять из следующих основных элементов:

датчика - чувствительного элемента, воспринимающего измеряемую величину и преобразующего ее в электрический сигнал;

нормирующего преобразователя - преобразующего сигнал датчика в унифицированный выходной сигнал требуемой величины и формы;

программного устройства - элемента, вырабатывающего управляющий электрический сигнал заданной формы и уровня;

устройства сравнения - элемента, в котором происходит сравнение сигналов от датчика и от программного устройства;

усилителя мощности - позволяющего усилить сигнал до уровня, необходимого для приведения в действие исполнительного устройства;

непосредственно исполнительного устройства.

Совокупность всех этих элементов и объекта регулирования образует систему автоматического регулирования. Система, которая осуществляет лишь автоматическое измерение какой-либо величины (температуры, освещенности) и регистрирует эти показания, но не оказывает воздействия на процесс, называется автоматической измерительной системой или системой автоматического контроля, если измерения проводятся с целью проверки соответствия измеряемой величины установленным требованиям.

Целью данного курсового проекта является разработка автоматической измерительной системы в виде электронного термометра и ее системы управления.

Тема была и остается актуальной. Без автоматического измерения температуры не существует технологических процессов на производстве; автоматически контролируется температура в различных бытовых приборах и устройствах. Схемотехника подобных устройств постоянно совершенствуется.

Главными задачами курсового проекта являются:

выбор схемы электронного термометра, позволяющего измерять температуру не менее, чем в трех точках;

разработка печатной платы, на которой предстоит разместить основные элементы;

разработка электрической монтажной схемы соединений;

разработать основные указания по настройке и регулировке термометра.

Основная часть

О возможности применения датчиков температуры серии AD 22100

Датчики температуры серии AD22100 имеют разные буквенные индексы, которые отличают их между собой разными рабочими интервалами температуры: КТ (KR) - 0…100º С, АТ (АR) - минус 40…плюс85 º С и ST (SR) - минус 50…плюс 150 º С. При напряжении питания 5 В потребляемый ток не превышает 0, 5 мА.

Выходное напряжение U_ВЫХ линейно зависит от температуры корпуса датчика. Его значение при температуре Т, заданной в градусах Цельсия, можно найти по формуле:

U_ВЫХ= U_П _*(1375 + 22, 5 _*Т) / 5000

которая справедлива при напряжении питания U_Пот 4 до 6 В. Отклонение от этого закона не превышает 1 º С.

Таким образом, при U_П= 5 В Т = 0 º С напряжение на выходе датчика будет составлять 1, 375 В, изменяясь на 0, 0225 В с каждым градусом температуры. Характеристики датчиков строго нормированы, поэтому при необходимости их можно подключать поочередно к одному и тому же измерителю температуры без дополнительной калибровки.

Назначение, основные технические характеристики термометра

Термометр предназначен для измерения температуры в интервале температур от минус 40 до плюс 85 º С в трех необходимых местах. Напряжение питания термометра - 9 В. Минимальное напряжение питания составляет 6, 8 В. Климатические условия эксплуатации: температура окружающей среды от 10 до 35 º С, атмосферное давление от 650 до 806 мм рт.ст., относительная влажность воздуха не более 80% при 25 º С.

Описание работы электрической схемы

Электрическая схема трехточечного термометра представлена на рис. 1.1 Число размещенных датчиков ВК1…ВК3 ограничено лишь суммарным током, потребляемым от батареи GB1. Любой из них подключают к измерительному узлу нажатием соответствующей кнопки SB1…SB3. Одновременно вторая группа контактов кнопки замыкает цепь питания прибора. Высокая крутизна температурной характеристики датчиков позволяет обойтись без усилителя, применив в качестве индикатора температуры микроамперметр РА1, включенный в диагональ измерительного моста, образованного датчиком и резистивным делителем напряжения R1R5R6.

Чтобы нулевой температуре соответствовало нулевое показание микроамперметра, суммарное падение напряжения на резисторах R5 и R6 должно быть равно 1, 375 В. Этого можно добиться с помощью подстроечного резистора R6. Сумма сопротивлений резисторов R2, R4 и рамки микроамперметра должна быть выбрана таким образом, чтобы каждому градусу температуры, соответствовало отклонение стрелки микроамперметра РА1 на 1 мкА. Это позволит, взяв микроамперметр нужной чувствительности, использовать имеющуюся на его шкале градуировку для отсчета температуры.

Интегральный стабилизатор DA1 понижает напряжение батареи GB1 до необходимых для питания датчиков 5В. Светодиод HL1 служит индикатором не только включения прибора, но и состояния батареи GB1. Пока ее напряжение в норме и находится в пределах 6, 8…9 В, при нажатии любой из кнопок SB1…SB3 к светодиоду HL1 будет приложено напряжение более 1, 8 В и он будет светиться. Полное отсутствие свечения светодиода свидетельствует о необходимости замены батареи.

Чтобы не влиять на работу стабилизатора DA1, ток в цепи контроля выбран небольшим, а в качестве светодиода НL1 применен светодиод красного свечения повышенной яркости. Если установить светодиод другого цвета, то изменится порог срабатывания индикатора.

В качестве датчика температуры можно также применить три соединенных последовательно полупроводниковых диода. Они могут быть любого типа - германиевыми или кремниевыми. Важно лишь, чтобы диоды были малогабаритными, это уменьшит инерционность прибора.

Действие термометра, в данном случае, основано на том, что падение напряжения на полупроводниковом диоде при неизменном прямом токе линейно зависит от температуры его p-n перехода. Если при нулевой температуре установить ток через микроамперметр РА1 равным нулю, то с нагревом диодов напряжение на них уменьшается и через микроамперметр потечет ток, пропорциональный температуре.

При колебаниях температуры в месте установки датчика на 20 º С показания термометра будут изменяться менее чем на 1 %. Но если оставить в схеме один диод, сохранив прежнюю чувствительность, то погрешность увеличится в три раза.

Выбор элементной базы

Для повышения точности отсчета температуры желательно применить прибор со шкалой большого размера. Необходимо только, чтобы значения тока полного отклонения в обе стороны не превышали 50 мкА. Дело в том, что датчики серии AD22100 не могут принимать втекающий ток в вывод 2 не более 80 мкА, а именно в этом режиме они работают при отрицательной температуре.

Сбалансировав измерительный мост не при нулевой температуре, а при минимальной отрицательной, можно воспользоваться микроамперметром с нулем в начале шкалы и значительно большим током полного отклонения.

Для этого достаточно с помощью подстроечного резистора R6 установить напряжение в точке соединения резисторов R1, R2 и R5 равным выходному напряжению датчика при нужной температуре. В данном случае оцифровку шкалы микроамперметра придется изменить.

В приборе можно использовать резисторы типа МТ, МЛТ и С2-29В. В случае применения резисторов типа МЛТ, то их следует подбирать с погрешностью 1…2 %. Подстроечные резисторы из серии СП3 19а. Конденсаторы - КМ5 или КМ-6. Переключатели SB1…SB3 - из серии тумблеровПТ26-1, ПТ2-26 или кнопки серии ПКН6-1 необходимого варианта исполнения. Датчики температуры ВК1…ВК3 подсоединяются к прибору через разъемы Х1а…Х3а типа ОНЦ-ВГ, РШ2Н-1 или другие аналогичные. Выбор разъемов определяется их габаритными размерами.

Перечень элементов, входящих в состав термометра представлен в таблице 1.1

Таблица 1.1

Позиционное обозначение	Наименование	Количество	Примечание
	Резисторы
R1	МЛТ-0, 125 1к ±10%	1
R2^*	МЛТ-0, 125 20к ±10%	1	^* -подбирается при регулировке
R3	МЛТ-0, 125 2, 2к ±10%	1
R4	СП3-19а 10к	1
R5	МЛТ-0, 125 1к	1
R6	СП3-19а 1к	1
	Конденсаторы
С1, С2	КМ-5 0, 1 мк	2
	Микросхемы
DA1	78L05	1
	Светодиод
HL1	КИПД24В	1
	Прочие элементы
SB1…SB3	Тумблер ПТ26-1	3
Х1…Х3	Разъем ОНЦ-ВГ	3
РА1	Микроамперметр М4248 50-0-50	1
ВК1…ВК3	AD22100 AT	3

Техника безопасности

Заключение

Пояснительную записку данного курсового проекта можно рассматривать как конструкторский документ, на основании которого можно изготовить трехточечный термометр и его систему управления.

Пояснительная записка содержит описание работы электрической схемы термометра, печатную плату, электрическую монтажную схему; приводятся новейшие сведения по изготовлению единичных печатных плат, необходимые данные по настройке изделия. В разделе техники безопасности рассмотрены вопросы воздействия электрического тока на организм человека.

Пояснительная записка может являться учебным пособием при изучении соответствующих разделов дисциплины «Монтаж, наладка и эксплуатация САУ».

Приложения

Рис.1.4 Схема печатной платы с расположением элементов (вид со стороны деталей)

Список используемой литературы

1.Б.И. Горошков Автоматическое управление. М: ИРМО «Академия» 2003

. Ю.М.Келим Типовые элементы систем автоматического управления М.ИНФРА.2004

. В.Ю. Шишмарев Типовые элементы систем автоматического управления М.ИЦ Академия.2004

. В.З. Найдеров и др. Функциональные устройства на микросхемах, М., Радио и связь, 1985

. Н.Н. Горюнов и др. Справочник по полупроводниковым приборам. М., Энергия, 1985

. ГОСТ 2.105, ГОСТ 2.106 Правила оформления текстовой документации.

. Д.Граф, В.Шиитс. Энциклопедия электронных схем. Т.7, Ч.1, изд. ДМК, М., 2000

. Справочник « Радиокомпоненты и материалы « М., « Радио и связь «, 1996

. Г.Н. Полухина. Охрана труда в электротехнической промышленности «М., Энергия, 1990