数显温度计的设计与制作

2015-02-06 12:14:03来源: eechina
一、测温探头的工作原理

如图所示的电路中,电阻R1-R3二极管V1-V3,三极管V1构成温度传感器电路。其中,VD1,VD2串接作为测温探头,R1-R3、VD3、V1构成恒流源电路,给测温探头提供恒定的正向电流。

大家知道,半导体二极管的正向电压降取决于正向电流的大小和温度,当正向电流一定时,正向压降随温度的升高而下降。对于普通的硅二极管1N4148而言,具有约-2.1mV/℃的温度系数,当两个1N4148串接时,总的正向压降与温度的关系约为-4.2mV/℃。理论和实降都已证明,在-50℃~+150℃的范围内,二极管的测温精度可达±0.1℃。与其它温度传感器相比,二极管的温度传感器具有灵敏度高、线性好、简便的特点。而且当二极管的正向电流和温度一定的情况下,其正向压降是非常稳定的。

二、测温显示原理

测量探头把待测温度转换为相应的电压后,因为要实现温度的数字显示,就必须有模拟/数字转换装置。在本电路中,是以Motorola公司生产的A/D转换器MC14433为核心。

MC14433是单片CMOS3 1/2双积分型A/D转换器,该A/D转换器的转换精度高达±0.05%±1字;转换速率为2-25次/秒;输入阻抗大于1000M欧;外围元件少,电路结构简单;量程为1.999V和199.9mV两档;输出8421BCD代码,经译码后实际LED动态扫描显示。MC14433的第2脚为外接基准电压Vref输入端;第3 脚为被测电压Vin输入端;第1脚为模拟地,此端为高阻输入端,是被测电压和基准电压的地;第15脚为过量程输出标志端OR,平时OR为高电平,当|Vin|>Vref 即超过量程时,OR为低电平。被测电压Vin与其准电压Vin与基准电压Vref成下列比例关系(当小数点定位于4个LED数码管的十位数时):
输出读数=Vin/Vref×199.9

因为MC14433以扫描方式输出数据,所以只需要用一个译码器就能驱动4只共阴极LED数码管,其中千位数的数码管只接“b、c”两段。4个LED数码管的公共阴级分别由MC1413中的4个达林顿复合晶体管驱动。

负号由千位数的LED数码管“g段”来显示,显示负号的“g段”由MC14433的Q2控制,当输入负电压时(对应温度为0℃以下),Q2=“0”,显示负号的“g段”通过R15欧电阻点亮;当输入正电压时(对应温度为0℃以上),Q2=“1”使MC1413的另一个达林顿复合晶体管把流过R15的电流旁路到地,使显示负号的“g段”熄灭。

小数点固定在十位数的LED数码管,通过R16给小数点“dp”提供电流,使小数点“dp”点亮。

三、调试

调试前先准好0℃冰水各100℃的沸水。

调试方法如下:

1,将调沸点的电位器调最上端,使Vref为最高电压,把二极管测温探头置于0℃的冰水中,调节调沸冰点电位器,使四只LED数码管显示的读数为“00.0”

2,将二极管测温探头置于100℃的沸水中,调节调点电位器,使得四只LED数码管显示的读数为“100.0”,且MC14433的第15脚的0R为高电平。

经过上述调试后,该数显温度计就可以正常工作了,其测温范围是-50℃~150℃.。该数显温度计的测温范围仅受二极管测温探头的限制,若改用其它的温度传感器,则无需变动附图所示电路的其他部分,就可获得不同测温范围的数显温度计。

关键字:数显温度计  测温探头  温度传感器

编辑:什么鱼 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/Test_and_measurement/2015/0206/article_10857.html
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