ここでは、体温または摂氏0度から50度の範囲の大気中の室温を測定するために普遍的に使用できる4つの最高の電子体温計回路を学びます。
前回の投稿では、優れた温度センサーチップの機能のいくつかを学びました LM35 、摂氏で、周囲温度の変化に直接等しいさまざまな電圧で出力を提供します。
この特徴は特に提案された室温の構築をします 温度計回路 とてもシンプルです。
1）シングルICLM35を使用した電子体温計
単一のICを適切な可動コイルタイプのメーターに接続するだけで、ほとんどすぐに測定値を取得できます。
IC LM35は、周囲の大気の温度が1度上昇するたびに、出力ボルトが10mv上昇することを示します。
以下に示す回路図はすべてを説明しています。複雑な回路は必要ありません。ICの関連するピンに0-1V FSD可動コイルメーターを接続し、ポットを適切に設定するだけで、室温センサー回路の準備が整います。 。
ユニットのセットアップ
回路を組み立て、示されている接続を完了したら、以下に説明するように温度計の設定に進むことができます。
- プリセットを中間範囲に配置します。
- 回路の電源を入れてください。
- 溶けた氷のボウルを取り、ICを氷の中に浸します。
- 次に、メーターがゼロボルトを読み取るように、プリセットの調整を慎重に開始します。
- この電子体温計のセットアップ手順は完了です。
センサーを氷から外すと、数秒以内に現在の室温が摂氏で直接メーターに表示され始めます。
2）室温モニター回路
以下の2番目の電子体温計の設計は、もう1つの非常にシンプルでありながら、非常に正確な気温センサーゲージ回路です。
非常に用途が広く正確なICLM 308を使用することで、回路は周囲の大気中で発生する最小の温度変化に応答し、優れた反応を示します。
ガーデンダイオード1N4148を温度センサーとして使用
ここでは、ダイオード1N4148（D1）がアクティブな周囲温度センサーとして使用されています。ここでは、周囲温度変化の影響で順方向電圧特性変化を示す1N4148などの半導体ダイオード特有の欠点を有効に活用し、効率的で安価な温度センサーとして使用しています。
ここに示されている電子気温センサーゲージ回路は、その最小レベルのヒステリシスのために、その機能が非常に正確です。
ここに含まれる完全な回路の説明と構造の手がかり。
回路動作
電子気温センサーゲージ回路の現在の回路は非常に正確であり、大気の温度変化を監視するために非常に効果的に使用することができます。その回路機能を簡単に調べてみましょう。
ここではいつものように、周囲温度の変化の影響で伝導特性が変化するという典型的な欠点（またはこの場合は利点）があるため、センサーとして非常に用途の広い「ガーデンダイオード」1N4148を使用します。
ダイオード1N4148は、周囲温度の対応する上昇に応答して、それ自体の両端に線形および指数関数的な電圧降下を快適に生成することができます。
この電圧降下は、温度が1度上昇するごとに約2mVです。
1N4148のこの特定の機能は、多くの低範囲温度センサー回路で広く活用されています。
以下に示すインジケータ回路図を備えた提案された室温モニターを参照すると、IC1が反転増幅器として配線され、回路の心臓部を形成していることがわかります。
その非反転ピン＃3は、Z1、R4、P1、およびR6の助けを借りて、特定の固定基準電圧に保持されます。
トランジスタT1とT2は定電流源として使用され、回路の高精度を維持するのに役立ちます。
ICの反転入力はセンサーに接続されており、センサーダイオードD1の両端の電圧変動のわずかな変化も監視します。説明したように、これらの電圧変動は周囲温度の変化に正比例します。
検出された温度変化は、ICによって即座に対応する電圧レベルに増幅され、その出力ピン＃6で受信されます。
関連する測定値は、0-1VFSDムービングコイルタイプのメーターを介して摂氏に直接変換されます。
パーツリスト
- R1、R4 = 12K、
- R2 = 100E、
- R3 = 1M、
- R5 = 91K、
- R6 = 510K、
- P1 = 10Kプリセット、
- P2 = 100Kプリセット、
- C1 = 33pF、
- C2、C3 = 0.0033uF、
- T1、T2 = BC 557、
- Z1 = 4.7V、400mW、
- D1 = 1N4148、
- IC1 = LM308、
- サイズごとの汎用ボード。
- B1およびB2 = 9VPP3バッテリー。
- M1 = 0 – 1 V、FSDムービングコイル型電圧計
回路のセットアップ
手順は少し重要であり、特別な注意が必要です。手順を完了するには、2つの正確に知られている温度源（高温と低温）と正確な水銀温度計が必要になります。
キャリブレーションは、次のポイントで完了することができます。
最初は、プリセットを途中で設定したままにします。回路の出力に電圧計（1 V FSD）を接続します。
低温源としては、ここではほぼ室温の水を使用しています。
センサーとガラス温度計を水に浸し、ガラス温度計に温度を記録し、電圧計に同等の電圧結果を記録します。
油のボウルを取り、それを摂氏約100度に加熱し、温度が摂氏約80度に安定するまで待ちます。
上記のように、2つのセンサーを浸し、上記の結果と比較します。電圧の読み取り値は、ガラス温度計の温度変化に10ミルボルトを掛けたものに等しくなければなりません。聞き取れませんでしたか？さて、次の例を読んでみましょう。
低温の源水が摂氏25度（室温）であり、高温の水源が摂氏80度であると仮定します。したがって、それらの間の差または温度変化は摂氏55度に等しい。したがって、電圧測定値の差は、55に10 = 550ミルボルト、つまり0.55ボルトを掛けたものにする必要があります。
基準を完全に満たしていない場合は、P2を調整し、最終的に達成するまで手順を繰り返します。
上記の変化率（摂氏1度あたり10 mV）を設定したら、メーターが25度で0.25ボルトを示すようにP1を調整します（センサーは室温で水中に保持されます）。
これで回路の設定は終わりです。
この気温センサーゲージ回路は、室内電子体温計ユニットとしても有効に活用できます。
3）LM324ICを使用した室内温度計回路
3番目の設計は、コスト、構築の容易さ、および精度に関する限り、おそらく最良の設計です。
この最も簡単な部屋の摂氏インジケータ回路を作成するために必要なのは、単一のLM324 IC、78L05 5VレギュラーIC、およびいくつかの受動部品だけです。
の4つのオペアンプから3つのオペアンプのみが使用されています LM324 。
オペアンプA1は、その効果的な動作のために、回路の仮想接地を作成するように配線されています。 A2は、フィードバック抵抗が1N4148ダイオードに置き換えられた非反転増幅器として構成されています。
このダイオードは温度センサーとしても機能し、周囲温度が1度上昇するごとに約2mV低下します。
この2mVの低下は、A2回路によって検出され、ピン＃1で対応して変化する電位に変換されます。
この電位は、接続された0〜1Vの電圧計ユニットに給電するためのA3反転増幅器によってさらに増幅およびバッファリングされます。
電圧計は、温度に依存する変化する出力を校正済みの温度スケールに変換し、関連するたわみを介して室温データをすばやく生成します。
回路全体は、単一の9 VPP3から電力を供給されます。
つまり、これらは3つのクールで簡単に構築できる室温インジケーター回路であり、複雑なArduinoデバイスを使用せずに、標準の電子部品を使用して、建物の周囲温度の変化をすばやく安価に監視するために、愛好家なら誰でも構築できます。
4）IC723を使用した電子体温計
ここでも上記の設計と同じように、温度センサーのようにシリコンダイオードが採用されています。シリコンダイオードの接合電位は、摂氏1度ごとに約1ミリボルト低下します。これにより、ダイオードの電圧を計算してダイオードの温度を決定できます。温度センサーとして構成されている場合、ダイオードは低い時定数で高い直線性の利点を提供します。
さらに、-50〜200℃の広い温度範囲で実装できます。ダイオード電圧を非常に正確に評価する必要があるため、信頼性の高い基準電源が必要です。
まともなオプションは、IC723電圧安定器です。このIC内のツェナー電圧の絶対ti値はICごとに異なる可能性がありますが、温度係数は非常に小さくなります（通常は摂氏1度あたり0.003％）。
加えて、 723は安定することが知られています 回路全体で12ボルトの電源。回路図のピン番号は、IC 723のデュアルインライン（DIL）バリアントにのみ適していることに注意してください。
もう1つのICである3900には、クォードアンプが含まれており、そのうちの2つだけが使用されます。これら オペアンプは設計されています 少し異なる動作をするために、これらは電圧駆動ではなく電流駆動ユニットとして構成されています。入力は、エミッタ接地構成のトランジスタベースと見なすのが最適です。
その結果、入力電圧は多くの場合約0.6ボルトになります。 R1は基準電圧に結合されているため、定電流がこの抵抗を流れます。オープンループゲインが大きいため、オペアンプは、まったく同じ電流が反転入力に流れるように独自の出力を適応させることができ、温度検出ダイオード（D1）を流れる電流は一定に保たれます。
ダイオードは本質的に特定の内部抵抗を持つ電圧源であり、ダイオードを流れる電流のあらゆる種類の偏差が結果として電圧の変動を引き起こし、最終的には電圧が変化する可能性があるため、この設定は重要です。温度の変化として誤って変換されます。したがって、ピン4の出力電圧は、反転入力の電圧およびダイオード周辺の電圧と同じです（後者は温度によって変化します）。
C3は発振を抑制します。 IC 2Bのピン1は固定基準電位に接続されており、その結果、定電流が非反転入力に流れます。 IC 2Bの反転入力は、温度依存電流で動作するように、R2によってIC 2Aの出力（ピン4）に接続されています。 IC 2Bは、入力電流の差を、出力（ピン5）での電圧偏差を5〜10ボルトのf.s.dですばやく読み取ることができる値に増幅します。電圧計。
パネルメーターを使用する場合、直列抵抗を決定するためにオームの法則を構成する必要がある場合があります。 100 uA f.s.d.内部抵抗が1200のメーターを使用する場合、10Vのフルスケールたわみの合計抵抗は次の計算に従う必要があります。
10 / 100uA = 100K
結果として、R5は100 k-1k2 = 98k8でなければなりません。最も近い共通値（100 k）が適切に機能します。キャリブレーションは、以下で説明するように実行できます。ゼロ点は、最初に、溶けた氷のボウルに浸された温度センサーを使用してP1によって固定されます。その後、フルスケールのたわみをP2で修正できます。このため、ダイオードは、温度が特定されたお湯の中に沈めることができます（たとえば、標準の温度計で50°になるように沸騰したお湯をテストします）。
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