手機(jī)訪問更快捷
更多流量 更易傳播
隨時(shí)掌握行業(yè)動(dòng)態(tài)
網(wǎng)絡(luò)課堂 行業(yè)直播
產(chǎn)品推薦:水表|流量計(jì)|壓力變送器|熱電偶|液位計(jì)|冷熱沖擊試驗(yàn)箱|水質(zhì)分析|光譜儀|試驗(yàn)機(jī)|試驗(yàn)箱
同類產(chǎn)品
環(huán)境溫度對(duì)工業(yè)、農(nóng)業(yè)、商業(yè)和人們的日常生活都有很大的影響,而溫度的測(cè)量也就成為人們生產(chǎn)生活中一項(xiàng)*的工作。傳統(tǒng)的測(cè)溫儀測(cè)量費(fèi)時(shí),準(zhǔn)確度也較低,本文采用SWC溫度傳感器設(shè)計(jì)了一種數(shù)字測(cè)溫儀,利用他可以快速、準(zhǔn)確地測(cè)得溫度。
1 設(shè)計(jì)思想
該測(cè)溫儀由數(shù)字式溫度傳感器、單穩(wěn)態(tài)定時(shí)電路、計(jì)數(shù)電路、譯碼與LED數(shù)碼管顯示電路等組成。測(cè)溫范圍為0~50℃,精度為0.1℃,數(shù)字顯示。根據(jù)SWC數(shù)字式溫度傳感器的測(cè)溫原理,將溫度轉(zhuǎn)換為數(shù)字量,以其輸出的串行脈沖個(gè)數(shù)表示其所測(cè)溫度數(shù)。標(biāo)定每個(gè)脈沖表示0.1℃的溫度增量,則0~50℃應(yīng)對(duì)應(yīng)輸出0~500個(gè)脈沖,他的轉(zhuǎn)換速度應(yīng)小于50 ms,電源電壓為12 V。定時(shí)電路產(chǎn)生的定時(shí)寬度為50 ms的閘門脈沖電壓,一路經(jīng)微分電路對(duì)計(jì)數(shù)器進(jìn)行清零,另一路直接加至數(shù)字式溫度傳感器SWC的K端,溫度采集驅(qū)動(dòng)后,即輸出串行脈沖,經(jīng)放大電路放大后,計(jì)數(shù)電路對(duì)其進(jìn)行計(jì)數(shù),再經(jīng)譯碼器譯碼輸出驅(qū)動(dòng)共陰極LED數(shù)碼管,進(jìn)行動(dòng)態(tài)顯示。設(shè)計(jì)原理圖如圖1所示。
2 電路設(shè)計(jì)
2.1 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路
該電路主要由NE555和R2,C1等組成,如圖2所示。其閾值電平Vth1=2VDD/3=9 V,觸發(fā)電平Vth2=VDD/3=4 V。接通電源后,+VDD經(jīng)R1加到2腳,使V2=VDD>Vth2,而定時(shí)電容C1的電壓為零,使V6=0
。同時(shí)+VDD經(jīng)R2給C1充電,Vc1上升到使Vc1=V6=Vth1時(shí),定時(shí)器又從置位狀態(tài)變?yōu)閺?fù)位狀態(tài),3腳變?yōu)榈碗娖??! ?/p>
2.2 溫度采集電路設(shè)計(jì)
溫度采集電路由數(shù)字式溫度傳感器SWC和放大管VT1等組成,如圖3虛線框內(nèi)所示。SWC數(shù)字式溫度傳感器,又稱集成數(shù)字脈沖式感溫探頭,他是一種三端器件,控制線K,信號(hào)線S,公共線G,具有加電啟動(dòng)和寬脈沖觸發(fā)兩種方式,一旦K線加電或?qū)捗}沖觸發(fā),經(jīng)復(fù)位時(shí)間Td之后,信號(hào)線將輸出一串脈沖,每個(gè)脈沖為0.1℃增量,脈沖個(gè)數(shù)就是被測(cè)溫度的數(shù)字量,重復(fù)對(duì)SWC進(jìn)行加電啟動(dòng),可實(shí)現(xiàn)對(duì)被測(cè)溫度的連續(xù)采樣。在本電路中,采用寬脈沖觸發(fā),當(dāng)SWC的K端加入50 ms的閘門脈沖電壓(NE555的輸出)后,即啟動(dòng),輸出的串行脈沖經(jīng)過VT1放大后,加到MC14553的11腳進(jìn)行計(jì)數(shù)?! ?/p>
計(jì)數(shù)部分由3位動(dòng)態(tài)掃描計(jì)數(shù)器MC14553為核心構(gòu)成,如圖3所示。其內(nèi)部3個(gè)負(fù)沿觸發(fā)的BCD計(jì)數(shù)器以同步工作方式級(jí)聯(lián)在一起,每位BCD計(jì)數(shù)器輸出端都有一個(gè)4位鎖存器,可將任意時(shí)刻的計(jì)數(shù)值加以儲(chǔ)存,并與多路轉(zhuǎn)換配合,完成3組計(jì)數(shù)器值的分時(shí)輸出。數(shù)字選擇器輸出提供輸出同步信號(hào),完成動(dòng)態(tài)顯示方式。由于循環(huán)掃描周期多在1ms左右,遠(yuǎn)小于人的視覺暫留時(shí)間,所以可以得到穩(wěn)定的數(shù)字顯示。圖3電路中,計(jì)數(shù)器的11腳為計(jì)數(shù)端,當(dāng)他為高電平時(shí),MC14553的12腳標(biāo)準(zhǔn)脈沖不能加入,所以NE555的輸出經(jīng)過C3,R5組成的微分電路后,產(chǎn)生一個(gè)正尖脈沖電壓,通過清零端13腳先對(duì)計(jì)數(shù)器進(jìn)行清零,同時(shí),MC14553閂鎖解除,開始對(duì)數(shù)字式傳感器SWC輸出的標(biāo)準(zhǔn)串行脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù),等11腳再輸入高電平時(shí),計(jì)數(shù)器又閂鎖,同時(shí)10腳也為高電平,計(jì)數(shù)器的數(shù)據(jù)鎖存。這樣,在50 ms的脈寬時(shí)間內(nèi),顯示器就可以把已知周期的標(biāo)準(zhǔn)脈沖計(jì)數(shù)顯示出來。
2.4 譯碼與顯示電路設(shè)計(jì)
譯碼與顯示電路如圖4所示,MC14511是具有鎖存/譯碼/驅(qū)動(dòng)功能的BCD譯碼器,屬于CMOS器件,高電平輸出電流可達(dá)25 mA,可直接驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管。SM4205是共陰極數(shù)碼管。由于計(jì)數(shù)器輸出的為BCD代碼,MC14511將其鎖存后譯成數(shù)碼管所需要的驅(qū)動(dòng)信號(hào),使數(shù)碼管SM4205顯示出BCD碼的數(shù)值。
3 安裝與調(diào)試
按照以上各個(gè)部分的原理圖,對(duì)電路進(jìn)行級(jí)聯(lián),并焊接電路板。接好電源,進(jìn)行調(diào)試,發(fā)現(xiàn)兩個(gè)問題。
?。?)數(shù)碼管不顯示所測(cè)溫度值。經(jīng)檢測(cè),發(fā)現(xiàn)NE555的輸出波形失真,這是干擾所致,于是給電源兩端并了一個(gè)100μF的電解電容和0.1 μF的瓷介電容,再次通電測(cè)試后,發(fā)現(xiàn)干擾大大減少了,此時(shí)數(shù)碼管也開始顯示所測(cè)溫度值。
(2)集成電路MC14511發(fā)燙。于是將MC14511與數(shù)碼管相連的47 Ω的限流電阻換成300 Ω的電阻,測(cè)試后發(fā)現(xiàn)MC14511不再發(fā)熱了,但此電阻發(fā)熱較大,經(jīng)過多次試驗(yàn),將此電阻調(diào)整為3.3 kΩ后一切正常?! ?/p>
為了與普通溫度計(jì)測(cè)溫做一對(duì)比,將感溫探頭和精度為0.1℃的水銀溫度計(jì)一起放入同一杯冷藏的水中,接好12 V電源,按一下觸摸開關(guān)AN,然后對(duì)水加熱逐漸改變所測(cè)溫度,在此過程中將二者所測(cè)溫度值記錄(見表1)。
經(jīng)對(duì)照,二者讀數(shù)zui大相差0.2℃,可以看出,他比水銀溫度計(jì)響應(yīng)時(shí)間快,與其他溫度計(jì)、測(cè)溫系統(tǒng)相比,該測(cè)溫儀具有顯示直觀清晰、靈敏度高、功耗低和抗*力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn),此外該測(cè)溫儀不易破損,成本低廉,如果配備專門的連接插件或加長傳感器導(dǎo)線長度,可實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)或遠(yuǎn)距離溫度測(cè)量。該測(cè)溫儀可廣泛用于大棚、花房、居室、汽車和空調(diào)出風(fēng)口等環(huán)境的測(cè)溫。
免責(zé)聲明
客服熱線: 15024464426
加盟熱線: 15024464426
媒體合作: 0571-87759945
投訴熱線: 0571-87759942
下載儀表站APP
Ybzhan手機(jī)版
Ybzhan公眾號(hào)
Ybzhan小程序