מדחום דיגיטלי ביתי. תכנית, תיאור

אינציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל
ספרייה חינם / ערכות של מכשירים רדיו-אלקטרוניים וחשמליים

מדחום דיגיטלי ביתי. אנציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל

ספריה טכנית בחינם

אנציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל / ווסת כוח, מדי חום, מייצבי חום

הצורך במד טמפרטורה נובע מנסיבות רבות. בחיי היומיום, למשל, הצורך למדוד במהירות את טמפרטורת הגוף או המים של אדם, לרחיצת ילד, את הטמפרטורה בתוך או מחוץ לחדר, בחממה או חממה, במרתף אם מאוחסנים שם ירקות, ב. תא המקרר או המקפיא שלו, מים באקווריום וחפצים רבים אחרים.

מדי חום ביתיים כפופים בדרך כלל לדרישות כגון דיוק מדידה - לא יותר מ-0,5 מעלות צלזיוס בטווח הטמפרטורות שבין -50 ל- +100 מעלות צלזיוס (בעת מדידת טמפרטורת גוף האדם - לא יותר מ-0,1...0,2 מעלות צלזיוס), גודל קטן , יעילות, אוטונומיה של כוח, אינרציה תרמית נמוכה וחוסר מזיק היגייני. המדחום הדיגיטלי הפשוט יחסית המתואר כאן עונה במידה רבה על הדרישות הללו.

האלמנט הרגיש של המכשיר הוא חיישן טמפרטורה, שעיקרון הפעולה שלו מבוסס על התכונה של חומרים מסוימים לשנות את ההתנגדות החשמלית שלהם כאשר הטמפרטורה משתנה. חיישני טמפרטורה יכולים להיות שונים. בתעשייה, למשל, משתמשים לעתים קרובות בממירים תרמיים ממתכת מאסיבית (נחושת או פלטינה).

תרמיסטורים מוליכים למחצה בגודל קטן MMT, KMT, ST1, ST3, TR-4 מתאימים ביותר למכשירי חשמל ביתיים. ל-MMT-4, שבהשוואה למתמרי מתכת, יש פחות אינרציה תרמית משמעותית, יש להם מקדם התנגדות טמפרטורה גבוה פי עשרה (TCR), והתנגדות חשמלית גדולה יותר, המאפשרת את ההתנגדות של החוטים המחברים את החיישן למכשיר. להיות מוזנח לחלוטין. למאפיינים הטובים ביותר יש תרמיסטור מזוגג בצורת טיפה מיניאטורי TR-4 עם TCR מופחת. יש לו ממדים 6x4x2,5 מ"מ; מובילים גמישים באורך 80 מ"מ עשויים מחוט עם מוליכות תרמית נמוכה. המסה שלו היא 0,3 גרם.

המאפיינים החשמליים העיקריים של התרמיסטור TR-4: התנגדות נומינלית - 1 קילו אוהם ± 2% בטמפרטורה של +25 מעלות צלזיוס, TCR - כ-2% / מעלות צלזיוס, טווח טמפרטורת פעולה -60...+200 "C, קבוע זמן - 3 שניות.

מדחום דיגיטלי ביתי

החיסרון של תרמיסטורים מוליכים למחצה הוא האי-ליניאריות של תלות ההתנגדות בטמפרטורה ופיזור משמעותי במאפיינים, וזו הסיבה העיקרית המעכבת את השימוש הנרחב שלהם במדידת טמפרטורה. הגרף ממחיש תלות אופיינית של ההתנגדות של תרמיסטורים מוליכים למחצה TR-4 ו-MMT-4 בטמפרטורה. עם זאת, פתרונות מעגלים מתאימים לליניאריזציה של המאפיינים יכולים לבטל באופן משמעותי את החסרונות הללו.

מאפיינים טכניים עיקריים של מדחום באמצעות תרמיסטור TR-4:

התרשים הסכמטי של המדחום מוצג באיור. 1. בסיס המכשיר הוא ממיר אנלוגי-דיגיטלי (ADC) DA3 משלב, שאליו מחובר מחוון גביש נוזלי HG1 בעל ארבע ספרות. בסיס אלמנטרי זה איפשר להפחית את צריכת האנרגיה ולספק למכשיר מימדים ומשקל קטנים.

מדחום דיגיטלי ביתי
אורז. 1. תרשים סכמטי

מדחום דיגיטלי ביתי
אורז. 2. PCB

מעגל המדידה של המכשיר נוצר על ידי הנגד להגדרת הזרם R1, נגדים R2 ו-R3, היוצרים את מתח הייחוס Urev, תרמיסטור R4, המתח Ut, המשתנה בהתאם לטמפרטורה, ונגד מפצה, תפקידו של אשר מבוצע על ידי נגדים R5, R6. כדי להפחית את השגיאה מחימום עצמי של התרמיסטור, הערך של הנגד להגדרת הזרם R1 נבחר כך שהזרם במעגל המדידה הוא כ-0,1 mA.

המכשיר משתמש במדידה ישירה של התנגדות תרמית בשיטת היחס - תרמיסטור R4 ונגד הייחוס (R2+R3) מחוברים בסדרה ואותם זרם זורם דרכם. מפל המתח המתרחש על פני התרמיסטור מסופק לפיני הכניסה 30 ו-31, ומפל המתח על פני הנגד הייחוס, המשמש כמקור למתח הייחוס Urev, נשלח לפינים 35 ו-36 של ה-DA3 ADC.

בשיטת מדידה זו, תוצאת המרת ה-ADC אינה תלויה בזרם במעגל המדידה, מה שאומר שאין צורך במקורות איכותיים בשימוש מסורתי של זרם ומתח ייחוס, שעליהם מאפייני הדיוק של המונה במידה רבה. לִסְמוֹך.

עבור מכשיר הפועל במצב מדידת טמפרטורה, משימה טיפוסית היא לפצות על הערך ההתחלתי של התנגדות תרמית בטמפרטורה אפסית. לשם כך, ההתנגדות של נגד הפיצוי (R5+R6) נבחרת שווה להתנגדות התרמיסטור R4 בטמפרטורת אפס, וכדי לפצות את סכום ערכי המתח Ut+Uk המסופקים לפין 30 של ה-ADC, מתח השווה ל-31 Uk מופעל על פין 2 שלו, שיוצר את המגבר התפעולי DA2 עם רווח K=(1+R14/R13)=2. לאחר מכן, תוך התחשבות בעובדה שעם עליית הטמפרטורה ההתנגדות של התרמיסטור יורדת, יש לנו Uin ADC = U+in - U-in = 2Uk-(Ut+Uk) = Uk-Ut.

ליניאריזציה של התלות הלא ליניארית של ההתנגדות התרמית בטמפרטורה מתממשת על ידי shunting thermistor R4 עם הנגד R11 - בערך, אבל בדיוק על ידי החדרת OP-amp DA1 לתוך המכשיר. אבל נגד shunt R11 מתקן רק חלקית את האי-ליניאריות הזו, ומרחיב במידת מה את טווח טמפרטורת הפעולה.

עקרון הליניאריזציה המדויק מבוסס על שינויים במקדם ההמרה של ADC בהתאם למתח הייחוס Urev. זה משתנה הודות למשוב דרך OP-amp DA1. עם חיבור כזה, מתווסף למתח Urev חלק ממתח הכניסה Uin, שנקבע על ידי ההגבר של המגבר OP DA1 V=[1+(R8+R9)/R7. ככל שההתנגדות של התרמיסטור עולה עם ירידה בטמפרטורה, מתח הייחוס עולה מהר יותר, וזה מוביל לירידה פרופורציונלית במקדם ההמרה של ADC: Urev=U+rev-U-rev=U0-V(Uk-Ut) , כאשר U+rev-U -rev - מתחים בפינים 36 ו-35 של ה-ADC, בהתאמה.

אם ניקח את המחיר של חלוקת הספרה הפחות משמעותית השווה ל-0,1 C, אז בצורה הסופית הקריאה של המחוון הדיגיטלי НG1 תיקבע על ידי הביטוי N=100Uin/Uobr=100(Uк-Uт)/[(U0 -В(Uк-Uт)]=100(R5 +R6-R4)/[(R2+R3)-В(R5+R6-R4)]

אלמנטים נוספים של המדחום המבטיחים את פעולת ה-ADC הם סטנדרטיים. טרנזיסטור VT1, המופעל על ידי המהפך, משמש לציון הנקודה העשרונית במחוון הדיגיטלי HG1.

חלקי המכשיר מותקנים על לוח מעגלים מודפס העשוי מרבד פיברגלס ברדיד בעובי 1,5 מ"מ. שבב DA3 מותקן בצד המוליכים המודפסים. שקעים X1, X2 (ממחבר 2RM) מולחמים ישירות למעגלים המודפסים. רפידות מודפסות מסופקות גם לחיבור מתג SA1. נגדים קבועים - S2-29V, נגדים כוונון - SP3-38a. קבלים: C1 - K50-6, C3 ו-C7 - K22U, C5 - K73-17, C2 ו-C6 - K73-24. מתג SA1 - PD9-2, סוללה GB1 - "קורונדום". ניתן להחליף את המחוון IZhKTs1-4/8 ב-IZhKTs-5.

העיצוב של החיישן הוא שרירותי. לדוגמה, במוט פלסטיק בקוטר 5 ובאורך של 65-70 מ"מ, קודחים חור צירי דרך בקוטר של כ-3 מ"מ, ולאחר מכן קודחים שקע באחד מקצותיו. על מובילי התרמיסטור מניחים צינורות בידוד דקים, הלידים מועברים דרך החור במוט, התרמיסטור מותקן בשקע ואטום בדבק BOV-1 ולכה KO947. הקצוות של כבל גמיש דו-חוטי מולחמים לטרמינלים וחתיכת צינור דוראלומין דק דופן, המשמשת כידית החיישן, ממוקמת בחוזקה על קצה המוט מול התרמיסטור. אורך הכבל המחבר כ-1,5 מ'.

בשל הפיזור המשמעותי בפרמטרים של תרמיסטורים מוליכים למחצה, מוכנסים למכשיר שלושה נגדי חיתוך: R5 להגדרת אפס, R2 לקביעת קנה המידה ו-R9 לליניאריזציה של מאפייני התרמיסטור.

ההתאמה הפשוטה ביותר של המדחום יכולה להתבצע בנוחות באמצעות שלושה ערכי טמפרטורת בקרה: מים נמסים (0 מעלות צלזיוס), גוף האדם (36,6 מעלות צלזיוס) ומים רותחים (100 מעלות צלזיוס). הראשונה מבין נקודות הבקרה הללו מודדת את טמפרטורת המים בקרח, לא מים עם קרח, שעשויה להיות יותר מ-1 מעלות צלזיוס. בנקודת הבקרה השנייה, מדחום רפואי משמש כמכשיר ייחוס. יש להתאים את נקודת הרתיחה של המים על ידי התאמה ללחץ האטמוספרי. בפיאטגורסק, למשל, הממוקמת בגובה של כ-500 מ' מעל פני הים, המים רותחים בטמפרטורה של 92,5 מעלות צלזיוס.

ההתאמה מתחילה בהנחת החיישן במים נמסים. באמצעות נגד חיתוך R5, הגדר את המחוון לאפס. לאחר מכן, על ידי כוונון נגדים R2 ו-R9 לסירוגין, מושגות קריאות מחוונים התואמות את ערכי הטמפרטורה בשתי נקודות הבקרה האחרות. לאחר מכן, החיישן מונח שוב במים נמסים וכל מדידות הבקרה חוזרות על עצמן.

ניתן לבצע התאמה מדויקת יותר של המכשיר באמצעות מדי חום כספית תעשייתיים בחלוקה בקנה מידה של 0,2 מעלות צלזיוס.

במקום תרמיסטור TR-4, ניתן להשתמש בחיישן תרמיסטורים אחרים בעלי יישום רחב יותר, אך עם התאמה חובה של ההתנגדות של חלק מהנגדים של המכשיר. אז עם MMT-4 עם התנגדות נומינלית של 1,3 קילו אוהם, ההתנגדות של הנגד R11 צריכה להיות מופחתת ל-3,3 קילו אוהם, ועם הנגד התרמי ST3-19 עם התנגדות נומינלית של 2,2 קילו אוהם - ל-3 קילו אוהם.

מצבי הפעולה של ה-ADC בעת שימוש בתרמיסטורים TR-4 ו-MMT-4 במכשיר מוצגים בטבלה. אם אין מספיק מגבלות התאמה עם נגדי כוונון פרט ל-R11, ייתכן שיהיה עליך לבחור נגדים R3, R6, R8.

מְחַבֵּר; V. Suetin, Pyatigorsk; פרסום: cxem.net

ראה מאמרים אחרים סעיף ווסת כוח, מדי חום, מייצבי חום.

תקרא ותכתוב שימושי הערות על מאמר זה.

<< חזרה

חדשות אחרונות של מדע וטכנולוגיה, אלקטרוניקה חדשה:

עור מלאכותי לחיקוי מגע 15.04.2024

בעולם טכנולוגי מודרני בו המרחק הופך להיות נפוץ יותר ויותר, חשוב לשמור על קשר ותחושת קרבה. ההתפתחויות האחרונות בעור מלאכותי על ידי מדענים גרמנים מאוניברסיטת Saarland מייצגים עידן חדש באינטראקציות וירטואליות. חוקרים גרמנים מאוניברסיטת Saarland פיתחו סרטים דקים במיוחד שיכולים להעביר את תחושת המגע למרחקים. טכנולוגיה חדשנית זו מספקת הזדמנויות חדשות לתקשורת וירטואלית, במיוחד עבור אלה שמוצאים את עצמם רחוקים מיקיריהם. הסרטים הדקים במיוחד שפיתחו החוקרים, בעובי של 50 מיקרומטר בלבד, ניתנים לשילוב בטקסטיל וללבוש כמו עור שני. סרטים אלה פועלים כחיישנים המזהים אותות מישוש מאמא או אבא, וכמפעילים המשדרים את התנועות הללו לתינוק. הורים הנוגעים בבד מפעילים חיישנים המגיבים ללחץ ומעוותים את הסרט הדק במיוחד. זֶה ... >>

פסולת חתולים של Petgugu Global 15.04.2024

טיפול בחיות מחמד יכול להיות לעתים קרובות אתגר, במיוחד כשמדובר בשמירה על ניקיון הבית שלך. הוצג פתרון מעניין חדש של הסטארטאפ Petgugu Global, שיקל על בעלי החתולים ויעזור להם לשמור על ביתם נקי ומסודר בצורה מושלמת. הסטארט-אפ Petgugu Global חשפה אסלת חתולים ייחודית שיכולה לשטוף צואה אוטומטית, ולשמור על הבית שלכם נקי ורענן. מכשיר חדשני זה מצויד בחיישנים חכמים שונים המנטרים את פעילות האסלה של חיית המחמד שלכם ופועלים לניקוי אוטומטי לאחר השימוש. המכשיר מתחבר למערכת הביוב ומבטיח פינוי פסולת יעיל ללא צורך בהתערבות של הבעלים. בנוסף, לאסלה קיבולת אחסון גדולה הניתנת לשטיפה, מה שהופך אותה לאידיאלית עבור משקי בית מרובי חתולים. קערת המלטה לחתולים של Petgugu מיועדת לשימוש עם המלטה מסיסת במים ומציעה מגוון זרמים נוספים ... >>

האטרקטיביות של גברים אכפתיים 14.04.2024

הסטריאוטיפ שנשים מעדיפות "בנים רעים" כבר מזמן נפוץ. עם זאת, מחקר עדכני שנערך על ידי מדענים בריטים מאוניברסיטת מונאש מציע נקודת מבט חדשה בנושא זה. הם בדקו כיצד נשים הגיבו לאחריות הרגשית של גברים ולנכונותם לעזור לאחרים. ממצאי המחקר עשויים לשנות את ההבנה שלנו לגבי מה הופך גברים לאטרקטיביים לנשים. מחקר שנערך על ידי מדענים מאוניברסיטת מונאש מוביל לממצאים חדשים לגבי האטרקטיביות של גברים לנשים. בניסוי הראו לנשים תצלומים של גברים עם סיפורים קצרים על התנהגותם במצבים שונים, כולל תגובתם למפגש עם חסר בית. חלק מהגברים התעלמו מההומלס, בעוד שאחרים עזרו לו, כמו לקנות לו אוכל. מחקר מצא שגברים שהפגינו אמפתיה וטוב לב היו מושכים יותר לנשים בהשוואה לגברים שהפגינו אמפתיה וטוב לב. ... >>

חדשות אקראיות מהארכיון

חומר עם הרס עצמי שניתן לתכנות 11.08.2017

רוב החומרים המלאכותיים עמידים מאוד, וזה יתרון גדול בשימוש בהם, אבל מינוס גדול בכל הנוגע למיחזורם. כעת חוקרים מהאוניברסיטה הטכנית של מינכן מפתחים חומרים שמתפרקים כשנגמרת להם האנרגיה. חומרים כאלה יכולים לשמש לאספקה ממוקדת של תרופות בכל הגוף, ובעתיד ליצור אריזות הרס עצמי לסחורות.

אם בעל חיים או צמח אינם מקבלים אנרגיה דרך מזון או אור שמש, הם מתים ומתפרקים. אבל חומר מלאכותי אינו מבצע חילופי אנרגיה מסוג זה עם הסביבה, מה שמאפשר לו לשמור על צורתו לאורך זמן. ולסילוק חומרים כאלה, לעתים קרובות יש צורך להוציא כמות משמעותית של אנרגיה.

"רוב החומרים מעשה ידי אדם הם מאוד יציבים מבחינה כימית, ונדרשת אנרגיה רבה כדי לפרק אותם למרכיבים שלהם. הטבע אינו מייצר מזבלות. במקום זאת, תאים ביולוגיים מסנתזים כל הזמן מולקולות חדשות מחומרים ממוחזרים. חלק מהמולקולות הללו יכולות להרכיב למבנים גדולים יותר, מה שנקרא אגרגטים על-מולקולריים שיוצרים את המרכיבים המבניים של תאים. ההרכב הדינמי הזה נתן לנו השראה לפתח חומרים הממוחזרים מעצמם כאשר אין בהם עוד צורך", אומר ג'וב בוכובן, המחבר הראשי של המחקר.

כדי לחקות את המערכות הטבעיות הללו, מדענים יצרו תרכובות של מולקולות שמתאספות להידרוג'ל כאשר מוסיפים "דלק". דלק זה הוא בצורה של מולקולות בעלות אנרגיה גבוהה הנקראות קרבודיאימידים. התגובה הכימית שומרת על יציבות החומר כל עוד יש אספקה של אנרגיה. כאשר הוא מסתיים בסופו של דבר, החומר פשוט מתפרק למולקולות המרכיבות אותו, אותן ניתן להרכיב מחדש על ידי הוספת "דלק".

בבדיקות מעבדה, מדענים הצליחו ליצור חומרים עם אורך חיים צפוי של כמה דקות עד כמה שעות, ואז הם התכלו.

עוד חדשות מעניינות:

▪ פס לד לבית חכם Aqara LED Strip T1

▪ שתה - בוא לבודק

▪ חמצן נמצא על מאדים

▪ עט דיגיטלי בלוטות'

▪ דיוק ניווט GPS משופר

עדכון חדשות של מדע וטכנולוגיה, אלקטרוניקה חדשה

חומרים מעניינים של הספרייה הטכנית החופשית:

▪ מדור האתר סיפורים מחיי חובבי רדיו. בחירת מאמרים

▪ כתבה הכל יעבור כעשן מעצי תפוח לבנים. ביטוי פופולרי

▪ מאמר מי הוא סרטן פרסה? תשובה מפורטת

▪ כתבה מפעיל מכונה אוטומטית במכונות קשירה וליפוף וכלי מכונות, מכונאי לעבודות הרכבה מכניות, עוסק בפיתול ספירלות ותפירת קפיצים דו-קונוסים לסטים. הוראה סטנדרטית בנושא הגנת העבודה

▪ מאמר AC Sven HP-830B עם UMZCH דו כיווני. אנציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל

▪ כתבה מכשיר להגנה על צרכן תלת פאזי משינוי רצף הפאזות. אנציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל

השאר את תגובתך למאמר זה:

כל השפות של דף זה

בית | הספרייה | מאמרים | <font><font>מפת אתר</font></font> | ביקורות על האתר