ТЕРМОМЕТР   С  ЦИФРОВОЙ   ИНДИКАЦИЕЙ

               Цифровые термометры довольно широко представлены в торговой сети. Это, как правило,  автономные приборы  с питанием  от гальванических  элементов и  жидкокристаллическим индикатором.  Датчиком температуры  в таких устройствах  чаще всего являются терморезисторы или специальные полупроводниковые датчики, выдающие двоичный код температуры по запросу  управляющего микроконтроллера.  Насколько точно такие термометры измеряют  температуру  во всём рабочем диапазоне определяется  серьёзностью фирмы изготовителя, которая не всегда на высоте, что может иметь фатальные последствия, если, например, термометр используется для контроля температуры в инкубаторе.  Повторить такую конструкцию затруднительно из-за отсутствия специфических элементов.  В радиотехнических журналах неоднократно публиковались схемы электронных термометров, в которых в качестве датчика температуры использовались полупроводниковые диоды или транзисторы.  Если  p-n  переход запитать стабильным постоянным током, то падение напряжения на нём  в достаточно широком диапазоне почти линейно зависит от температуры. Проблема в том, что для каждого экземпляра  диода или транзистора эта  зависимость своя, что затрудняет калибровку прибора, т.к. требуется  реально помещать датчики в жидкости с точно известной температурой.  При использовании обычных терморезисторов  температурная  зависимость становится ещё более непредсказуемой и погрешность показаний достигает неприемлемых  значений.  Выходом из ситуации является использование так называемых термометров сопротивления - широко распространённых  средств автоматики.  Термометры сопротивления представляют собой  бифилярно намотанную катушку из тонкого медного или платинового провода, размещённую в  небольшом цилиндрическом корпусе (около Ф 4 х 20 мм), называемую чувствительным элементом.  Для защиты от внешних повреждений и удобства подключения чувствительные элементы очень часто помещают в специальный корпус с боксом для подключения внешних проводников. Главное достоинство этих  приборов - линейная нормированная  (табличная)  зависимость сопротивления от температуры, что позволяет  легко производить замену датчиков и производить настройку цифровых термометров, используя только набор прецизионных резисторов, с сопротивлением, равным  табличному значению сопротивления при выбранной температуре.  Погрешность измерения в диапазоне температур от -200 град.С  до +200 град.С не превышает 0,5 град.С , и , главное, показания достоверны. Термометры сопротивления выпускают с разными температурными характеристиками, называемыми градуировкой.  Наиболее распространены медные термометры сопротивления градуировок 50М  и 100М, которые указывают на сопротивление чувствительного элемента при 0 град.С.  Зависимость сопротивления датчиков от температуры можно узнать с помощью специальной программы.   Выше приведённая схема как раз использует в качестве датчика медный термометр сопротивления градуировки 100М. В схеме можно применить абсолютно любые датчики с любой градуировкой, но необходимо будет подобрать номиналы элементов измерительного моста. Термометр имеет светящиеся индикаторы и питается от любого сетевого адаптера или аккумулятора с выходным напряжением 12 В.  На  операционном усилителе  DA2 и транзисторе VT1 собран  узел получения искусственной средней точки, необходимой для работы аналого - цифрового преобразователя DA1, а на ОУ  DA3 собран нормирующий преобразователь, выдающий напряжение -2,000  ... +2,000 В  при изменении  температуры датчика от -200 град.С до +200 град.С.  После изготовления устройства приступают к его настройке.  Вначале подбором резисторов  R3, R4  добиваются  уровня напряжения на выводе 36  микросхемы DA1  равным 1,000В,  контролируя  его  цифровым  мультиметром.  Вместо одного  из резисторов можно использовать прецизионный проволочный резистор.  Далее приступают к настройке нормирующего преобразователя. Вместо датчика температуры подключают прецизионный резистор сопротивлением 100,0 Ом и вращением подстроечного резистора R14 добиваются нулевых показаний цифрового индикатора.  Чтобы  регулировка удалась, все  резисторы  нормирующего преобразователя должны быть прецизионными или  тщательно подобранными с помощью цифрового мультиметра - отклонение  сопротивлений  парных  резисторов (с одинаковым на схеме сопротивлением) не должно превышать 1%. Если настройка нуля прошла успешно, вместо датчика  подключают прецизионный  резистор с сопротивлением,  равным одному из значений сопротивления датчика при выбранной температуре.  Подбором  резистора  R7  и подстроечного  R6  добиваются показания этой температуры на цифровом индикаторе прибора.  Если  датчик температуры будет соединяться  с  цифровым термометром  с помощью кабеля длиной несколько метров, настройку нуля и диапазона необходимо проводить  при подключенном  кабеле.  Прецизионные резисторы подключаются на конце кабеля, в месте установки термометра сопротивления.  При изменении длины кабеля настройку прибора повторяют - достаточно иметь два прецизионных резистора: 100,0 Ом  и любой  110 .. 130 Ом, значение которого точно вымеряют и по градуировочной таблице определяют,  какой температуре соответствует это сопротивление, чтобы по этому значению настроить показания.  После настройки индикации выбранного значения температуры проверяют уход "0", при необходимости его опять подстраивают резистором  R14,  и снова проверяют соответствие показаний индикатора выбранному значению  и т.д.  Значительно упростить настройку схемы и исключить влияние сопротивления  кабеля к ТС можно  несколько усложнив схему  узла нормирующего преобразователя, как показано на следующей странице...