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ENCYCLOPÉDIE DE LA RADIOÉLECTRONIQUE ET DU GÉNIE ÉLECTRIQUE Thermomètre électronique universel. Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique
Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique / Régulateurs de puissance, thermomètres, stabilisateurs thermiques Le thermomètre décrit ici vous permet de mesurer la température en des points individuels du moteur, du transformateur, du boîtier du transistor, de la diode, de la panne du fer à souder et d'autres appareils. Les plages de températures mesurées sont 0...100°C et 0...1000°C. Le capteur de température du thermomètre est un thermocouple chromel-alumel soudé à partir de fils d'un diamètre de 0.2 mm. L'ampleur de la FEM créée par un thermocouple est proportionnelle, comme on le sait, à la différence de température entre ses extrémités « chaude » et « froide ». Le thermomètre électronique en question assure une compensation automatique de la température des extrémités froides du thermocouple t. ("chambre") avec ça. pour que l'appareil de mesure indique la température de l'objet t. et non sa différence : t - t. Le diagramme schématique du thermomètre est présenté sur la figure.
Il se compose d'un pont de mesure (VT1, VT2, RK1, R1-R5). stabilisateur de tension pour son alimentation (VT3, VT4, R6), thermocouple VK1. amplificateur de tension (DA1, DA2, R7-R11, SA1), microampèremètre PA1, interrupteur d'alimentation SA2 et alimentation GB1. Les bras inférieurs du pont de mesure comprennent une thermistance en cuivre RK1 et une résistance R3, et les bras supérieurs comprennent des stabilisateurs de courant de ces résistances sur les transistors VT1 et VT2. et dans sa diagonale de mesure se trouvent le thermocouple VK1 et les entrées non inverseuses des microcircuits amplificateurs de tension DA1, DA2. En raison de la très grande résistance d'entrée de l'amplificateur, il n'y a pratiquement pas de courant dans la diagonale de mesure et sa tension d'entrée (Uw) n'est pas affectée par la chute de tension aux bornes des résistances R3. Câbles RK1 et thermocouple. La soudure froide du thermocouple doit être située dans le corps du thermomètre. Lorsque la température t change (à t constant), la tension sur la thermistance RK1 (Urk1) et la force électromotrice du thermocouple E changent en antiphase afin que leur somme reste toujours constante. Pour que le zéro sur l'échelle de l'appareil de mesure PA1 corresponde à une température de 0°C et que les indications du thermomètre ne dépendent pas de la température tk, la tension sur la résistance R3 est fixée égale à URз = UПк10 = K/LRx. (1). où Urk1o est la tension sur RK1 à t.=0°C ; K - coefficient thermoEMF du thermocouple : LRK1 - coefficient de température de résistance de la résistance RK1. La dépendance (1) est valable si l'inégalité est remplie : LRk1 "LR3 (2). Cette condition est facile à remplir si RK1 est enroulé avec du fil de cuivre et qu'une résistance MLT est utilisée comme R3. Si les exigences (1) et (2 ) sont respectées, la tension d'entrée Uk = K t (3). La même tension sera appliquée à la résistance R8 (dans la plage de températures mesurées 0...10СГС) ou à la résistance P9 (dans la plage 0... 1000Х ) puisque l'ampli-op DA1 est connecté selon un circuit suiveur de tension, et l'ampli-op DA2 - selon le circuit d'un amplificateur non inverseur. Par conséquent, le courant dans le circuit de rétroaction PA1. R10 sera égal à : loc = Uin/R, où R est la résistance de la résistance R8 ou R9. Compte tenu de l'égalité (3) ╡oc = K t/R, c'est-à-dire que le courant traversant le microampèremètre PA1 est directement proportionnel à la température de l'objet t. Un microampèremètre de 1 µA a été utilisé comme PA100. La résistance RK1 est enroulée sur une plaque PCB de 20x10 mm d'épaisseur 1 mm avec un fil de cuivre isolé d'un diamètre de 0.1 mm jusqu'à une résistance de 60... 100 Ohms. Le transistor VT3 est inclus comme stabilisateur de tension du pont de mesure. Ses fonctions peuvent être remplies par n'importe quel transistor au silicium de faible puissance avec une tension de claquage de la jonction base-émetteur inférieure à 7 V. Transistors VT1, VT2, VT4 - tout transistor à effet de champ de faible puissance avec une jonction p-n Tension de coupure VT1 . VT2 - pas plus de 4 V. et VT4 - pas plus de 2 V. La somme de la tension de coupure du transistor VT4 et de la tension de stabilisation du transistor VT3 doit être inférieure à la tension de la batterie GB1. et plus cette quantité est faible, plus la batterie est profondément déchargée et le thermomef restera opérationnel. Les amplificateurs opérationnels de micropuissance ne sont utilisés que pour des raisons de consommation d'énergie minimale. Lors de l'alimentation du thermomètre à partir du réseau, il est conseillé d'utiliser des amplificateurs opérationnels de précision tels que DAI, DA2. Résistances ajustables R2, R5, R8, R9 - multitours - SP5-2V ou autres similaires. Les résistances restantes sont MLT-0.125. La configuration du thermomètre commence par le calcul de la tension UR3. Pour un thermocouple chromel-alumel K = 4.065·10-2 mV/°C. Pour le cuivre LRK1 = 4.3·10-3/°С. Utiliser l'égalité (1). on obtient URc = 4.065·10-2/ 4.3' 10-3 = 9,453 mV. Fermez ensuite l’interrupteur SA2. Un voltmètre (de préférence numérique) est connecté en parallèle avec la résistance R3 et la résistance R5 est utilisée pour régler la tension calculée avec la plus grande précision possible. Ensuite, l'interrupteur SA1 est déplacé vers la position « 100° ». abaissez la jonction du thermocouple dans un récipient avec de la glace fondante et la résistance R2 réglez l'aiguille du microampèremètre PA1 sur 0. Si la résistance R2 ou P5 n'a pas suffisamment de limites de contrôle, alors la résistance R1 ou R4 doit être remplacée, respectivement. Ensuite, la jonction du thermocouple est descendue dans un récipient avec de l'eau bouillante et la résistance R8 règle la flèche PA1 sur la dernière division d'échelle - 100 μA. Ensuite, sans retirer le thermocouple de l'eau bouillante, l'interrupteur SA1 est déplacé sur la position « 1000° » et la résistance R9 met la flèche PA1 sur la position 10 µA. Ceci conclut l’ajustement. Pendant le fonctionnement de l'appareil, si l'aiguille PA1 dépasse l'échelle à la limite de mesure de 100°C à température ambiante, cela indique que la batterie GB1 est déchargée et doit être remplacée. La tension d'alimentation maximale du thermomètre est déterminée par la tension d'alimentation admissible de l'ampli opérationnel (pour les microcircuits K140UD12 UMa.c = 15 V) ou par la tension drain-grille admissible du transistor VT4 plus la tension de stabilisation de la jonction base-émetteur du transistor VT3. La tension d'alimentation minimale est différente de la somme de la tension de stabilisation VT3 et de la tension de coupure du transistor VT4 (l'Umin de l'auteur était de 7,5 V). Le courant consommé par le thermomètre est de 0,6...0,9 mA. Lorsque vous mesurez des températures négatives, vous devez échanger les extrémités de la connexion du thermocouple avec le thermomètre. Le thermocouple chromel-alumel a été utilisé par l'auteur en raison de sa température de fonctionnement élevée (jusqu'à 1300°C). Si la limite des températures mesurées ne dépasse pas 500°C, vous pouvez alors prendre un thermocouple Chromel-Kopel ou souder un thermocouple à partir d'une autre paire de métaux disponible (alliages). Il est évident que la nouvelle paire aura une valeur différente du coefficient thermoEMF K et, par conséquent, une valeur Ug différente. La valeur du coefficient K peut être calculée en prenant les valeurs thermoEMF de ces métaux associés au platine dans un ouvrage de référence et en les soustrayant les unes des autres, ou en déterminant la valeur K expérimentalement. Pour ce faire, connectez le thermocouple à un millivoltmètre numérique et placez sa jonction d'abord dans un récipient avec de la glace fondante, puis dans un récipient avec de l'eau bouillante, en enregistrant à chaque fois les lectures du voltmètre (en tenant compte du signe). Ensuite, vous devez trouver la différence entre les valeurs obtenues et la diviser par 100. En conclusion, je voudrais souligner les avantages d'un thermocouple par rapport aux autres capteurs de température. Premièrement, les petites dimensions (le diamètre d'une boule de jonction de thermocouple soudée à partir d'un fil d'un diamètre de 0,2 mm ne dépasse pas 0,5 mm ; si le fil est plus fin, la boule sera plus petite). Deuxièmement, l'interchangeabilité, c'est-à-dire la possibilité de connecter périodiquement à un thermomètre n'importe quel nombre de thermocouples installés en différents objets ou en différents points d'un objet. Cela n'est pas possible avec les thermistances ou les diodes semi-conductrices en raison de la variation de leurs paramètres. Troisièmement, une température de fonctionnement élevée, ce qui rend le thermocouple indispensable pour mesurer des températures supérieures à 15°C. Quatrièmement, faible coût et facilité de fabrication et de réparation. Cinquièmement, dans la grande majorité des cas, il n'est pas nécessaire d'isoler le thermocouple de l'environnement, même lors de la mesure de la température des électrolytes. En raison de la faible valeur du thermoEMF, le processus électrochimique dans le thermocouple est impossible, donc l'électrolyte ne le ferme pas, naturellement, à condition que les matériaux du thermocouple lui-même n'interagissent pas chimiquement avec cet électrolyte. Auteur : V.Burkov, Ivanovo
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