Главная » Автоматика в быту
Призовой фонд
на октябрь 2017 г.
1. Термометр Relsib WT51
Рэлсиб
2. 1000 руб
PCBWay
3. Регулируемый паяльник 60 Вт
Паяльник
4. 100 руб.
От пользователей

Похожие статьи:


Простейший датчик температуры на LM35

Начнём с того, что мне как-то понадобился для одного проекта электронный термометр - ртутный казался громоздким и неудобным. Сходу придумалась схема, использовавшая терморезистор (а то и просто резистор, а в одном случае использовалась вообще галогенная лампочка), с усилителем, компаратором и ещё рядом хитростей, чтобы повысить точность. Получалась всё более и более навороченная схема, которая, конечно, после n-ного по счёту изменения не заработала, и разбираться желания уже не было, да и китайский термометр появился в процессе, и разработка заглохла за ненадобностью.

Но одной функции всё-таки не хватало. Термометр бывает полезен, когда надо не перегреть что-нибудь (например, воду в чайнике - для некоторых целей она не должна кипеть). Готового решения нет, значит надо что-то сделать.

Но только наученный горьким опытом (с электроникой всегда не везло, и до сих пор мне всегда удавались только очень простые конструкции), решил, что сделаю так, чтобы было просто и надёжно. И с неба свалилась микросхема LM35! Благодаря этому чуду задача упрощается до смешного.

Давайте покажу вам схему, которая обрадует любого новичка:

принципиальная схема

Оказалось, что к микросхеме не нужен даже компаратор.

Помню, когда сам читаешь чужую статью, вечно хочется спросить: а это зачем? а это? Теперь сам попытаюсь сделать так, чтобы никаких вопросов не возникало. Обо всё по порядку:

1. Микросхема LM35 (у неё есть несколько аналогов) специально создана для измерения температуры. Всё, что нужно - это подключить 1 и 3 ногу к плюсу и минусу питания соответственно, и измерить напряжение на среднем выводе. Оно составляет 10 милливольт на каждый градус Цельсия температуры корпуса микросхемы (она сама выглядит как транзистор, кстати). Значит, если там напряжение 230мВ, то температура 23°С.

В даташите про неё расписано ещё много хорошего: и потребляет она 130мкА, и выход у неё низкоомный, и точность в полградуса, и собственный перегрев порядка 0,1°С... В общем, круче некуда. Единственное - страдает она от слишком высоких температур - 150°С максимум.

2. Казалось бы, дальше должна идти микросхема компаратора, которая сравнит это напряжение с тем, которое мы выставим, например, потенциометром? Да, но можно обойтись и без компаратора. Напряжение открывания полупроводниковых приборов - 0,6В, надо это использовать...

3. Лезем в даташит на самый дешёвый транзистор - BC847 и видим, что в очень узком диапазоне напряжения база-эмиттер коллекторный ток сильно меняется. В качестве нагрузки, которая и будет сигнализировать об открытии транзистора, возьмём пьезоэлемент - зуммер. Приятным сюрпризом оказывается то, что от батарейки 9В от потребляет около 5мА, а при небольшом понижении тока перестаёт звучать. То есть включается достаточно резко.

4. Нужно как-то настраивать температуру срабатывания. Поставим переменный резистор, который будет делить напряжение. Движок вверх (по схеме) - напряжение передаётся напрямую, то есть срабатывание будет чуть выше 60 градусов. Движок вниз - коэффициент передачи 0,5, для срабатывания при максимально допустимой температуре в 150 градусов. Постоянный резистор на 10К нужен как раз для того, чтобы при полностью опущенном движке срабатывание всё-таки происходило.

5. Собираем на макетной плате - работает. Можно померить ток базы, необходимый для срабатывания, померить рабочий ток зуммера и обнаружить, что сделать его тише, включив последовательно ему резистор, не получится - он просто перестаёт звучать. Возникает другой вопрос: а что, если при коэффициенте передачи, равном 1, датчик нагреется до 150 градусов и выдаст, соответственно, 1,5В прямо на базу транзистора? Оказалось, что ничего страшного в этом нет - ток базы транзистора может с лёгкостью превышать 10мА, а LM35 выдаёт ток короткого замыкания в 2-3мА. Значит, даже при самом лютом перегреве транзистору ничего не будет.

Значит пора делать печатную плату. Файл формата Sprint-layout есть в приложениях. Вот так оно выглядит на этапе запайки smd-компонентов: (внимание, SMD резистор на фото - 1кОм, под имевшийся у меня подстроечник. Если следовать схеме, то маркировка должна быть 103, то есть 10кОм. В принципе, номиналы можно менять в широких пределах, чем меньше сопротивления - тем больше потребляемый ток в "спящем" режиме, но тем точнее температура срабатывания к расчётной

Верхние три отверстия - под разъём подключения датчика. Три здоровых - под переменный резистор. Ещё две - под питание. А что за три оставшихся, в ряд выстроившихся? Я, честно говоря, не знаю, как это назвать. Это то ли аналоговый выход, то ли отладочный порт, оба названия в такой схеме звучат одинаково смешно. Но факт в том, что сюда можно подпаять разъём и смотреть напряжение на выходе и напряжение на базе транзистора. Всё-таки, втыкать провода в разъём удобнее, чем подпаиваться каждый раз, если что-то понадобится посмотреть.

Вот такой резистор будет использоваться. Обратите внимание, что ножки у него немного подточены и загнуты так, чтобы проходить в нужные отверстия. Есть, правда, проблема, что они слишком короткие для таких извращений и не достают до обратной поверхности платы. Пришлось потом тонкой проволочкой наращивать.

После запайки остальных компонентов выглядит примерно так:

Вот и всё. Разъём для термометра таков, что в него можно напрямую вставить 3 ноги микросхемы (Vcc, то есть плюс питания, то есть левая нога, если смотреть на маркировку, должна быть со стороны зумера), погреть её на свечке (осторожно!), да посмотреть, как меняется выходное напряжение и в какую сторону крутить резистор. Для этого второй разъём как раз и нужен. Температура срабатывания получается немного выше ожидаемой из-за ненулевого тока базы транзистора, но это не страшно.

Для полного счастья датчик надо сделать выводным. Припаиваем 3 провода к датчику и штекер на другой конец. Я ещё залил ноги датчика термоклеем и загнал всё в термоусадку. Получилось вот так:

датчик на проводе

В таком виде его можно прямо окунать в воду. Если переменный резистор выставить так, чтобы зуммер срабатывал при температуре 90°С, то можно больше никогда не бояться садиться за компьютер, грея что-то на плите. А если на 110, то он будет срабатывать на полное выкипание воды.

Список радиоэлементов

Обозначение Тип Номинал Количество ПримечаниеМагазинМой блокнот
Датчик температуры
LM35
1 Поиск в LCSCВ блокнот
VT1 Биполярный транзистор
BC847
1 Поиск в LCSCВ блокнот
R1 Подстроечный резистор10 кОм1 R1 и R2 могут быть произвольного (1..47КОм), но равного номинала.Поиск в LCSCВ блокнот
R2 SMD-резистор10 кОм1 Поиск в LCSCВ блокнот
Зуммер 9В1 Поиск в LCSCВ блокнот
Добавить все

Скачать список элементов (PDF)

Прикрепленные файлы:

Теги:

Опубликована: Изменена: 04.10.2013 0 0
Я собрал 0 Участие в конкурсе 2
x

Оценить статью

  • Техническая грамотность
  • Актуальность материала
  • Изложение материала
  • Полезность устройства
  • Повторяемость устройства
  • Орфография
0

Средний балл статьи: 3.6 Проголосовало: 2 чел.

Комментарии (17) | Я собрал (0) | Подписаться

0
Kampfkatze #
На схеме и в перечне элементов резистор R2 10 кОм, на фотографии - 1 кОм. В статье транзистор BC547, на схеме - BC847.
Ответить
0

[Автор]
Q109 #
Спасибо за замечание, подправил несоответствие. ВС547 от BC847 отличаются корпусом, и SOT оказался всё-таки удобнее, чем TO-92
Ответить
0
bvv #
Главная ошибка этой "мягко сказать" схемы в том, что левый (по схеме) вывод пьезоизлучателя должен быть подключен не к выходу лмки, а к "+" батареи! А эмиттер транзистора должен быть соединен с минусом питания
Ответить
-1

[Автор]
Q109 #
Это косяк в рисунке, сама плата разведена как надо
Ответить
+1
bvv #
При использовании составного транзистора в качестве компаратора необходимо помнить про то, температурная нестабильность будет удваиваться (если Дарлингтон будет на двух транзисторах) и будет составлять уже 4,6 мВ на градус, Если 6% на 10 гр. С в месте расположения транзисторов не важны, тогда такой пороговый элемент можно использовать.
Ответить
0
SCORPION #
Что-то много косяков, прежде чем лить я думаю, что нужно перепроверить, а то вот так возьмутся ученики делать и будут вас материть за ваши косяки и за зря потраченное ими время. Цитирую:
Это косяк в рисунке, сама плата разведена как надо
Что вам мешало сделать как надо?
Ответить
+1
Bug #
Схема отлично работает, первая рабочая схема из подобных и настолько простая. Когда я спрашивал у знакомых, умеющих паять, насколько сложно сделать управляемое термореле ответы были: "Ну это на микроконтроллере, сделать можно, но работы на недельку" пожелание автору - твори дальше. И если можно, было бы не плохо опустить нижнюю планку диапазона
Ответить
0

[Автор]
Q109 #
Использованием составного транзистора можно немного снизить планку, до примерно 50°С. Ждите в следующем варианте
Ответить
0
Андрей #
Посмотрел Вашу схему в деле, составной транзистор ничего не даст, т.к. у них напряж. открывания более 0,9 В. а по ТУ у LM35 0,9 В на выходе -- это 90 град.С. Но если поставить между выв."--" LM и "--" питания прямосмещенный диод (КТ209В с соединенными вывв. "б" и "к"), то будет прибавка напряжения на выходе 0,5 В--это минус 50 град.С.
Ответить
0

[Автор]
Q109 #
У диодов, к сожалению, это напряжение тоже зависит от температуры (устройства, в данном случае), и на это придётся делать поправку или мириться с уменьшением точности девайса.
Это странно, но заметный ток через коллектор транзистора начинает течь уже при 0,6В на базе. Проверял.
Ответить
0
Doka #
Сам жир будет, если подключить к датчику STM030. Тогда никаких токов баз и всяких там)
Ответить
+1
Андрей #
Хорошая, простая и интересная игрушка, так к ней и надо относиться.
Ответить
+1
Виталий #
Вопрос:
А если необходимо выдавать звук на двух значениях температуры. На 60 и 70 градусах например, то как схема притерпит изменения?
Ответить
0
Q109 #
Схема для этого не приспособлена - проще будет сделать две отдельно.
Ответить
+1
Олег #
А реализовать подобное, но например сразу с десятью датчиками, но так чтоб сигнал воспринимать только с того, на котором большая температура?
Ответить
0

[Автор]
Q109 #
Аналогово это в принципе реализуемо - поставить диоды после каждого датчика и соединить вместе, тогда напряжение на выходе будет равно максимальному напряжению на каком-либо датчике. Но с точностью показаний могут возникнуть проблемы.
Поскольку сваять схему на МК сейчас прощё простого, то любое усложнение приводит к переходу на цифровую схемотехнику. Здесь как раз такой случай.
Ответить
+1
Олег #
Спасибо за ответ.
Уже разобрался в этом вопросе, люди подсказали по схеме самого датчика.
Можно просто соединить датчики параллельно, схема их такова, что тот который выдает большее напряжение будет затыкать остальные.
Вариант с диодами потребовал бы усиления с компенсацией потерь и обратного тока. А вариант с контроллером не отнести к простым.
Ответить
Добавить комментарий
Имя:
E-mail:
не публикуется
Текст:
Защита от спама:
В чем измеряется сила тока?
Файлы:
 
Для выбора нескольких файлов использйте CTRL

Радиореле 220В
Радиореле 220В
Паяльник с регулировкой температуры Металлоискатель MD3010II
вверх