Шпаргалки к экзаменам и зачётам

 

 

Цифровой термометр с микроконтроллером.

В данной системе будем использовать делитель напряжения.

1 – преобразователь постоянного напряжения в переменное;

НП – носитель памяти;

УК – управляющая клавиатура.

Выходной сигнал термопары – это постоянное напряжение, которое преобразуется в цифровой код.

Термопары могут быть подключены к вторичным измерительным приборам. Диапазон измеряемых температур термопарами Т=(-200…2000)⁰С.

Измерительные приборы на основе термопар обладают высокой точностью и чувствительностью, хорошей повторяемостью характеристик преобразования.

В основе работы термопар лежит термоэлектрический эффект, суть которого заключается в том, что если два проводника из различных металлов (сплавов) соединены в замкнутую цепь, причем температура одного соединения (спая) заметно отличается от температуры другого спая, то возникает термо-ЭДС Е_Т, которая зависит от разницы температур спаев и разницы характеристик проводников.

1 и 2 – разнородные материалы (металлы, сплавы); 3 – горячий спай; 4, 5 – холодные спаи.

В общем случае выражение для термо- ЭДС имеет вид:

E_T=f₁ (T₁) – f₂ (T₂).

Зависимость термо-ЭДС от разности температур спаев E_T=f (T₁ – T₂) нелинейная, но для малых диапазонов температур и при не очень высоких требованиях к точности измерения ее можно считать линейной, тогда значение термо – ЭДС можно определить по выражению:

E_T=S_T (T₁ – T₂).

Здесь S_T – чувствительность термопары (коэффициент преобразования). S_T измеряется в [мкВ/⁰С].

Для обеспечения однозначной зависимости E_T от Т₁ необходимо поддерживать постоянной и известную температуру Т₂. Обычно Т₂ равно 0⁰С или 20⁰С. Зная значение S_T и измерив Е_Т, можно определить температуру Т₁. Для обеспечения постоянства Т₁ холодные спаи помещают в термостат. Если же при изменениях температура Т₂ отличается от 0⁰С, то необходимо вводить поправочные коэффициенты.

Для повышения чувствительности термопар, то есть выходного сигнала термопары при одном и том же значении Т, используют термобатареи, в которых соединяют последовательно друг с другом термопары.

,

Е_Т=Е_Т1+Е_Т2+Е_Т3.

В соответствии с используемыми материалами существует несколько типов термопар:

1) хромель-константан (диапазон измеряемых температур:(-270…+1000)⁰С;коэффициент преобразования S_T=62мкВ/⁰С);

2) железо-костантан ((-210…+1000)⁰С; S_T=51мкВ/⁰С);

3) хромель-амомель ((-200…+1000)⁰С; S_T=40мкВ/⁰С);

4) платина-платинородий ((-50…+1500)⁰С; S_T=7мкВ/⁰С);

5) медь-константан ((-270…+400)⁰С; S_T=40мкВ/⁰С);

В России термопары хромель-константан и железо-константан не выпускаются.

Рассмотрим две схемы электронно-цифровых термометров с термопарой.

ТП – термопара;

АС – аналоговый сигнал;

ЦС – цифровой сигнал;

АЦП – аналого-цифровой преобразователь;

МК – микроконтроллер;

ЖКИ – жидкокристаллический индикатор;

НП – носитель памяти;

УК – управляющая клавиатура.

Этот же цифровой термометр можно значительно упростить, если использовать термометр с усилителем и АЦП.