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數顯溫度計的設計與制作方法

發布日期:2020-10-12      點擊:1391

摘要:數顯溫度計可以準確的判斷和測量溫度,以數字顯示,而非指針或水銀顯示。故稱數字溫度計或數字溫度表。文章講訴的是通過測溫探頭來制作數顯溫度計的方法。 一、測溫探頭的工作原理 如圖所示的電路中,電阻R1-R3二極管V1-V3,三極管V1構成溫度傳感器電路

 摘要:數顯溫度計可以準確的判斷和測量溫度,以數字顯示,而非指針或水銀顯示。故稱數字溫度計或數字溫度表。文章講訴的是通過測溫探頭來制作數顯溫度計的方法。
  
  一、測溫探頭的工作原理
  
  如圖所示的電路中,電阻R1-R3二極管V1-V3,三極管V1構成溫度傳感器電路。其中,VD1,VD2串接作為測溫探頭,R1-R3、VD3、V1構成恒流源電路,給測溫探頭提供恒定的正向電流。
  
  大家知道,半導體二極管的正向電壓降取決于正向電流的大小和溫度,當正向電流一定時,正向壓降隨溫度的升高而下降。對于普通的硅二極管1N4148而言,具有約-2.1mV/℃的溫度系數,當兩個1N4148串接時,總的正向壓降與溫度的關系約為-4.2mV/℃。理論和實降都已證明,在-50℃~+150℃的范圍內,二極管的測溫精度可達±0.1℃。與其它溫度傳感器相比,二極管的溫度傳感器具有靈敏度高、線性好、簡便的特點。而且當二極管的正向電流和溫度一定的情況下,其正向壓降是非常穩定的。
  
  二、測溫顯示原理
  
  測量探頭把待測溫度轉換為相應的電壓后,因為要實現溫度的數字顯示,就必須有模擬/數字轉換裝置。在本電路中,是以Motorola公司生產的A/D轉換器MC14433為核心。
  
  MC14433是單片CMOS31/2雙積分型A/D轉換器,該A/D轉換器的轉換精度高達±0.05%±1字;轉換速率為2-25次/秒;輸入阻抗大于1000M歐;外圍元件少,電路結構簡單;量程為1.999V和199.9mV兩檔;輸出8421BCD代碼,經譯碼后實際LED動態掃描顯示。MC14433的第2腳為外接基準電壓Vref輸入端;第3腳為被測電壓Vin輸入端;第1腳為模擬地,此端為高阻輸入端,是被測電壓和基準電壓的地;第15腳為過量程輸出標志端OR,平時OR為高電平,當|Vin|>Vref即超過量程時,OR為低電平。被測電壓Vin與其準電壓Vin與基準電壓Vref成下列比例關系(當小數點定位于4個LED數碼管的十位數時):
  
  輸出讀數=Vin/Vref×199.9
  
  因為MC14433以掃描方式輸出數據,所以只需要用一個譯碼器就能驅動4只共陰極LED數碼管,其中千位數的數碼管只接“b、c”兩段。4個LED數碼管的公共陰級分別由MC1413中的4個達林頓復合晶體管驅動。
  
  負號由千位數的LED數碼管“g段”來顯示,顯示負號的“g段”由MC14433的Q2控制,當輸入負電壓時(對應溫度為0℃以下),Q2=“0”,顯示負號的“g段”通過R15歐電阻點亮;當輸入正電壓時(對應溫度為0℃以上),Q2=“1”使MC1413的另一個達林頓復合晶體管把流過R15的電流旁路到地,使顯示負號的“g段”熄滅。
  
  小數點固定在十位數的LED數碼管,通過R16給小數點“dp”提供電流,使小數點“dp”點亮。
  
  三、調試
  
  調試前先準好0℃冰水各100℃的沸水。
  
  調試方法如下:
  
  1,將調沸點的電位器調Z上端,使Vref為電壓,把二極管測溫探頭置于0℃的冰水中,調節調沸冰點電位器,使四只LED數碼管顯示的讀數為“00.0”
  
  2,將二極管測溫探頭置于100℃的沸水中,調節調點電位器,使得四只LED數碼管顯示的讀數為“100.0”,且MC14433的第15腳的0R為高電平。
  
  經過上述調試后,該數顯溫度計就可以正常工作了,其測溫范圍是-50℃~150℃.。該數顯溫度計的測溫范圍僅受二極管測溫探頭的限制,若改用其它的溫度傳感器,則無需變動附圖所示電路的其他部分,就可獲得不同測溫范圍的數顯溫度計。

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