Термометр с выносным датчиком своими руками. Одноканальный электронный термометр

Измеритель предназначен для измерения температуры воздуха , а если защитить датчик, то и любой другой среды в диапазоне -50..+50°С.

Схема термометра представляет собой мост постоянного тока, в одно плечо которого включен терморезистор, а индикатором служит головка микроамперметра (0...50 мкА). Каждое деление на шкале соответствует 1°С. После уравновешивания моста напряжение в измерительной диагонали равно нулю. Разбаланс моста вызывает появление напряжения положительной или отрицательной полярности - в зависимости от направления разбаланса.
Если менять полярность питающего напряжения при разбалансе, полярность напряжения в измерительной диагонали моста будет одинакова при измерении положительных и отрицательных температур, и можно использовать обычную головку (с нулевым делением слева, а не в середине шкалы).
Изменение полярности осуществляется тумблером SA1, который имеет два положения: "+" и "-", которые можно назвать "Зима" и "Лето".

Измерения производятся при нажатии кнопки SB1. I Детали. Терморезистор R1 - 1 ММТ-13Б, ММТ-12; резисторы R2, ; R3, R5. R6 - МПТ-0.5 или С2-29 с допуском 5%; R4. R7 - СП5-15, СП5-14 или СП5-2. Тумблер SA1 - МТ-3, кнопка SB1 - КМ-1. Измерительная головка РА1 - МЭ06 (ln=50 мкА, Rp=22l3 Ом). Ее можно заменить на М24 или М906 с нулем посередине шкалы, тогда тумблер SA1 не нужен. Для питания прибора используется один элемент типа °D". Такой элемент служит 2...3 года. Можно взять и элементы типа *АА" или аккумуляторы таких же размеров.

Схема простого термометра

Детали измерителя располагаются на плате из одностороннего фольгированного стеклотекстолита размерами 125x110 мм, выполненной методом прорезания дорожек в фольге. Плата крепится к выводам головки, ее нижняя часть служит опорой измерителя. В верхней части платы устанавливается элемент питания, а на одной из боковых сторон - тумблер и кнопка.
Регулировка. Резисторы R4. R7 устанавливают в среднее положение. Терморезистор подключают проводом МГТФ необходимой длины (0,5.. .1,5 м) и помещают в стакан стающим льдом, через 5..10 минут нажимают кнопку SB1 "Измерение" и резистором R7 устанавливают "0°. Затем терморезистор опускают в пол литровую стеклянную банку, заполненную водой с температурой +60.+70°С. Температуру измеряют ртутным лабораторным термометром. Через 5... 10 мин. когда температура воды снизится до +40°С или +50°С. резистором R4 устанавливают это значение на шкале прибора. Терморезистор, измеряющий температуру наружного воздуха, надо размещать таким образом, чтобы исключить попадание на него солнечных лучей.

Литература
1. Андреев Ю.Н. и др. Резисторы: Справочник
2. Радио, 1999, №6, С.43.
3. Шульц Ю. 1000 понятий для практиков. С.130.

Ю.ПЛОТНИКОВ , г.Новосибирск.

В преддверии наступления зимы возник вопрос замера температуры окружающей среды «за бортом», то бишь на улице. Причем хотелось это делать не утруждая себя высматриванием наружного спиртового термометра через заиндевевшее окно, а просто наблюдая дистанционно наружную температуру в комфортных домашних теплых условиях. Для этих целей как нельзя лучше подходит электронный термометр. Вот об этом и пойдет речь в статье….

Собственно, цифровой электронный термометр продается уже собранным, и готовым к эксплуатации.

Данный цифровой электронный термометр собран на микроконтроллере ATtiny 2313. Датчиком температуры служит изделие DS18B20 от компании Dallas Semiconductors. Характеристики термометра видны на фото, поэтому повторять их не будем.

Для проверки работоспособности цифрового термометра подключаем его к лабораторному блоку питания и подаем напряжение, ну скажем, 12В (допустимо от 7 до 15В). Эталонных измерителей температуры у меня нет (да и не нужны они), поэтому сравниваем показания цифрового термометра с обычным бытовым.

Как видно, показания очень близки- почти 19°С на спиртовом термометре, и 18,8°С на цифровом.

Такой точности цифрового термометра более чем достаточно для бытовых нужд.

Сразу же захотелось проверить работу цифрового термометра и при отрицательных температурах, но, поскольку на улице еще держится температура выше ноля градусов, пришлось искать альтернативный источник отрицательных температур. Им оказалась обычная морозильная камера обычного холодильника. Не долго думая, помещаем датчик температуры в морозильную камеру, выжидаем пару минут для обеспечения стабильности показаний. Термометр показал минус 19 градусов Цельсия.

Отсюда сразу два важных вывода:

Цифровой термометр в целом, и датчик температуры в частности исправны;
Морозильная камера в холодильнике обеспечивает заявленную производителем температуру))).

Поскольку испытательный этап успешно закончен, приступим к окончательной сборке термометра.

Для корпуса цифрового термометра был выбран валявшийся без дела пластиковый корпус от советского радиоконструктора (набора) Старт-7176 « Часы электронные». Сами мною собранные часы из этого набора где-то еще тоже валяются.

Корпус имеет наружные размеры ШхВхГ- 140мм х 90мм х 30мм. Внутренние размеры, соответственно, чуть меньше.

Камнем преткновения оказался выбор источника питания. Имелось три варианта:

Батарейка на 9В;
Внешний сетевой источник питания;
Встроенный во внутрь сетевой источник питания.

От применения батарейки в качестве источника питания отказался сразу, учитывая тот факт, что цифровой термометр потребляет ток до 40 мА. Батарейки надолго не хватит при таком токе.

Тонкий корпус глубиной всего 30 мм казалось бы не позволит разместить внутри него сетевой источник питания. Поэтому, наиболее вероятным выглядел вариант №3-внешний блок питания на понижающем трансформаторе. Этот вариант мне не нравился-хотелось получить моноблок, без всяких дополнительных коробочек-блочков и проводов.

И решение нашлось!

Перебирая свой радиолюбительский хлам обратил внимание на зарядное устройство от старого мобильного телефона Samsung. Шильдик на нем информировал о том, что зарядка выдает напряжение 5В при токе до 1А. По току все было с запасом, а вот пяти вольт напряжения было недостаточно. Пришлось вскрывать корпус зарядного устройства, с целью посмотреть- а нельзя ли как-нибудь повысить выходное напряжение…

Половинки корпуса были склеены, поэтому корпус был попросту разломан. Внутри оказалась платка импульсного источника питания и, что и как тут делать поначалу казалось непонятным. Габариты платки оказались подходящими для размещения в выбранном корпусе.

Вид со стороны элементов.

Видна маркировка микросхемы, на которой собрана зарядка- SC1009PN. Обратите внимание, что у этой микросхемы отсутствует ножка №6. Это сделано для того чтобы высокое напряжения на ножке №5 не прошивало на рядом расположенные другие ножки микросхемы (это сказал Гугл).

С обратной стороны на платке размещены пара десятков элементов в SMD исполнении, среди которых выделяется своими размерами оптрон РС817 и шестиногая микросхема с двухбуквенной маркировкой.

Поиск даташита на SC1009PN ничего не дал. Знающие люди пишут что это-специфическая заказная микросхема. Есть аналог-TNY264P.

Удалось найти принципиальную схему на подобное зарядное устройство

И вот тут мы видим, что работой импульсного источника питания через оптрон РС817 управляет микросхема типа TSM1051. Это и есть вот та шестиногая SMD микросхема с непонятным обозначением.

А вот на TSM1051 даташит имеется в сети. Можно видеть типовую схему включения

Из даташит’а следует, что данная микросхема специально разработана для применения в подобных устройствах. Но, самое важное, выходное напряжения источника питания на данной микросхеме можно менять в некоторых пределах, изменяя номиналы резисторов делителя R1 и R2(см. типовую схему включения), или R10 и R11, R14 (см. схему зарядки выше).Это как раз то, что нам нужно.

Поиск резисторов делителя напряжения на конкретной плате показал, что искомый резистор имеет маркировку R15 рядом с микросхемой TSM1051 и соответствует резистору R1 на типовой схеме включения.

Номинал данного резистора был 820 Ом. Методом подбора номинала данного резистора в сторону увеличения (кажется, до 1,8 кОм) выходное напряжения было поднято с 5 до 8,5 В.

Как раз то, что нужно!! Пробная проверка питания цифрового термометра от модернизированной зарядки была успешной. Осталось поместить все это в корпус. Внутри корпуса закрепляем плату термометра, плату источника питания, на задней стенке размещаем разьем для подключения датчика температуры наружного воздуха.

Сборка почти закончена

В ходе работ появилось желание сделать возможность замера температуры воздуха не только снаружи, но и в помещении.

Для этого был использован еще один датчик DS18B20, который установлен прямо на задней стенке корпуса. Для переключения датчиков использован обычный тумблер, который закреплен на передней панели.

Схема переключения выглядит вот так.

Для защиты датчика наружной температуры от механических повреждений делаем вот такой контейнер из кусочка трубки. К трубке прикреплен кронштейн для закрепления контейнера на стене (либо где удобно) в месте защищенном от прямых солнечных лучей и атмосферных осадков.

Датчик DS18B20 помещаем внутрь трубки

Выключатель питания закреплен на боковой стенке

Осталось проверить в работе…

Температура наружного воздуха

Данное устройство было собрано в начале октября 2016 года и на момент написания статьи (конец октября) прошло, так сказать, полный цикл испытаний. Все работает безотказно.

Единственный важный момент: нет данных о том, допускается ли длительная круглосуточная эксплуатация зарядок от мобильных телефонов. Поэтому, во избежание перегрева и воспламенения не рекомендую оставлять без присмотра источник питания на базе зарядного устройства от мобильного телефона. Я выключаю устройство на ночь. Ради эксперимента-гонял термометр без выключении больше суток-все абсолютно нормально, никакого нагрева элементов не наблюдалось.

P.S. Когда наступят морозы-добавлю фото замера отрицательной температуры наружного воздуха.

Обновление от 30 ноября 2016 года. Утро, мороз…Вот как отображает термометр отрицательную температуру:

Сегодня мы расскажем, как своими руками сделать электронный термометр из трех деталей.

Очень простой и достаточно точный термометр можно сделать, если у вас случайно завалялся старый стрелочный амперметр со шкалой 100 мкА.
Для этого потребуется и всего две детали.
Температура измеряется датчиком LM 35. Этот интегральный кремниевый включает в себя термочувствительный элемент — первичный преобразователь и схему обработки сигнала, выполненные на одном кристалле и заключенные в корпус, такой, как, например, у КТ 502 (ТО- 92). У датчика LM 35 есть конструктивная разновидность с теми же параметрами, но иной цокалевкой и теплоотводом, что очень удобно для контактных измерений температуры.
Выходное напряжение датчика LM 35 пропорционально шкале Цельсия (10мВ/ С). При температуре 25 градусов этот датчик имеет на выходе напряжение 250 мВ, а при 100 градусов на выходе 1,0 В.
Обозначение датчика несколько необычно. Цоколевка приведена на рисунке.

На схеме датчик изображают прямоугольником с обозначением типа прибора и нумерацией выводов.
термометра приведена на рисунке и столь проста, что не требует пояснений.
Собранный термометр должен быть откалиброван.
Включите схему. Датчик LM 35 плотно прижмите к резервуару ртутного градусника, например с помощью изоленты, укутайте место соединения или просто положите все под подушку. Так как любые тепловые процессы инерционны, придется подождать с полчаса или больше, чтобы температуры датчика и градусника выровнялись, затем потенциометром установите стрелку микроамперметра на цифру, соответствующую температуре градусника. Вот и все. Термометром можно пользоваться.

В авторском варианте для тарировки был использован градусник от 0 до 50 градусов Цельсия с ценой деления 0,1 градус, поэтому термометр получился достаточно точным.
К сожалению, найти такой градусник проблематично. Для грубой тарировки можно просто положить датчик рядом с термометром, измеряющем скажем температуру в помещении, подождать часа два и выставить нужную температуру на шкале микроамперметра.
Если точный градусник все же найдется, то в качестве индикатора вместо стрелочного прибора можно использовать цифровой мультиметр, например китайский ВТ-308В, тогда показания температуры можно будет считывать до десятых долей градуса.
Для тех, кто хочет ознакомиться с интегральными датчиками подробно- простите сайт kit-e.ru или rcl-radio.ru (искать LM 35).

Как сделать простой цифровой измеритель температуры (10+)

Простой цифровой термометр своими руками

Мне потребовалось быстро изготовить простой измеритель температуры из подручных деталей. Схема получилась простой, доступной для повторения людьми с базовыми навыками в области электроники.

Схема электронного цифрового измерителя температуры

Конструкция представляет собой классический мост. Одно плечо моста выполнено на резисторе и датчике температуры с линейной зависимостью напряжения от температуры. Второе плечо - делитель напряжения

Схема питается от стабилизированного источника напряжения 9V. Внимание! Нельзя использовать источники, которые дают на выходе высокочастотные пульсации. Измерительный прибор не будет работать в таких условиях. Можно питать от батарейки "Крона", но тогда, по мере ее разряда и снижения напряжения на ней, потребуется подстройка

Детали

Резистор R1 - маломощный 6.8 кОм.

Резистор R2 - маломощный 30 кОм.

Резистор R3 - маломощный подстроечный 5 кОм.

Измерительный прибор A - обычный цифровой тестер.

Принцип работы, наладка, калибровка

Напряжение на датчике VD1 прямопропорционально температуре. Причем изменение температуры на 1 ГрЦ приводит к изменению напряжения на 10 мВ, что очень удобно, так как упрощает пересчет показаний прибора в значение температуры.

Наладку проводим так. Измеряем температуру окружающей среды обычным термометром. Включаем тестер, переводим его в режим измерения напряжения с лимитом 2000 мВ. С помощью подстроечного резистора R3 добиваемся на индикаторе показаний, равных текущей температуре, умноженной на 10. То есть, если у нас в комнате 21 градус, то на индикаторе должно быть 210 мВ.

Все, теперь можно проводить измерения. Показания индикатора нужно делить на 10. Если на индикаторе, например, -120, значит, температура -12 ГрЦ.

К сожалению в статьях периодически встречаются ошибки, они исправляются, статьи дополняются, развиваются, готовятся новые.

Этот нехитрый прибор позволяет оперативно (за несколько секунд) измерить температуру человеческого тела, воды, окружающего воздуха и любых других объектов в диапазоне 20 …45°С. Несмотря на простоту схемы точность измерений получается достаточно высокой – ± 0.1°С.

Сердцем прибора и, пожалуй, единственной относительно труднодоступной деталью является термореризтор типа СТ3-19 номиналом 10 ком. Именно благодаря его малым размерам время измерения температуры не превышает нескольких секунд. Как видно из схемы, прибор аналоговый и представляет собой измерительный мост, который питается стабилизированным напряжением. В качестве низковольтного стабилитрона используются транзисторы VT1 и VT2.

При изменении температуры сопротивление терморезистора изменяется, а величина расбалансировки моста, состоящего из элементов R2, R5 и R8 отображается на стрелочном индикаторе, роль которого выполняет микроамперметр РА1. Для калибровки прибора служит переключатель SA2, который подменяет элементы R5 и R8 в одном из плечей моста на образцовые резисторы R4, R6 и R7.

Налаживание термометра производится следующим образом. С наиболее высокой доступной точностью измеряется сопротивление резистора R8 при температуре 20°С. От точности этого измерения будет зависеть и точность прибора. Далее подбираются резисторы R6 и R7 таких номиналов, чтобы они в сумме давали измеренное сопротивление. Они будут включены в цепь калибровки. Затем устанавливаем движки резисторов R2 и R3 в среднее положение и подаем питание на схему.

1. Включаем SA2 в режим калибровки. Резистором R2 выводим стрелку прибора РА1 на нулевую отметку.
2. Помещаем датчик температуры на объект с известной температурой, лежащей в измеряемом диапазоне. Это может быть, к примеру, человеческое тело подмышкой. Переводим переключатель SA2 в положение «Измерение» и резистором R3 выставляем показание прибора РА1 на уровень, который будет соответствовать этой температуре.

Снова повторяем операции 1, 2 до тех пор (обычно 3-4 раза), пока в режиме «Калибровка» прибор не будет четко показывать 20°С, а в режиме «Измерение» — заранее известную температуру измеряемого тела. На этом настройку прибора можно считать оконченной.

Термореризтор типа СТ3-19

В конструкции на месте VT1, VT2 кроме указанных на схеме можно использовать КТ3102 с буквами А, Б, В, Г, в качестве РА1 подойдет любой микроамперметр с током полного отклонения 50 мкА, причем чем больше размеры шкалы, тем точнее можно будет отсчитывать его показания. Поскольку шкала термометра практически линейная, то отградуировать ее можно заранее в нужном диапазоне, который может быть несколько сдвинут и даже расширен, хотя расширением диапазона увлекаться не стоит – градуировка получится мельче, визуальная погрешность выше.

Питается устройство от двух гальванических элементов напряжением 1.5 В или аккумуляторов по 1.25 В каждый, потребляемый ток в режиме измерения составляет 3-5 мА. Резисторы R2 и R3 очень желательно поставить многооборотные (к примеру, СП5-2), позволяющие проводить достаточно плавную регулировку сопротивления. Терморезистор очень удобно разместить в корпусе от фломастера, залив его эпоксидной смолой таким образом, чтобы измерительный кончик его оказался на месте кончика «грифеля» нового «фломастера». Со схемой измерительный узел можно соединить любым многожильным проводом, свив его парой. Длина жгута при этом может достигать 1 м.