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        探討將溫度計功能添加到常規數字萬用表的技術

        來源:上海自動化儀表有限公司作者:發表時間:2018-09-20 08:42:04

             上海自動化儀表股份有限公司數字萬用表是一種結合多個測量功能于一體的單元中的非常有用的工具。典型的萬用表包括可變范圍歐姆表,電壓表和電流表的功能。其中一些還包括測試二極管和晶體管的功能。在本文中,我們將討論將溫度計功能添加到常規數字萬用表的技術。該技術非常簡單,使用一個溫度傳感器以及兩個電阻和一個DPDT滑動開關。

         
        圖:萬用表以攝氏度顯示周圍溫度
        圖:萬用表以攝氏度顯示周圍溫度
         
            理論
            之前我們上海自動化儀表有限公司描述了使用萬用表測試模擬溫度傳感器的方法,如LM34,LM35,MCP9701,TMP35等。這些傳感器提供的模擬輸出電壓與線性成比例。溫度,因此,通過用萬用表測量輸出電壓,我們可以驗證傳感器是否工作?,F在我們將在數字萬用表中嵌入一個這樣的傳感器,并使用儀表的電壓表功能在LCD上顯示溫度。傳感器將從萬用表電路本身獲取電源。雖然這聽起來很簡單,但是為了使其工作,必須要注意的問題很少。
         
            讓我們看看下圖所示的設置。在這里,LM35傳感器由外部9V電池供電,其輸出通過數字萬用表設置為電壓表進行測量。LM35輸出與攝氏溫度成線性比例,比例因子為+ 10mV /°C,這意味著如果溫度為24.5°C,萬用表將測量傳感器輸出為245 mV?,F在的問題是,如果將LM35傳感器放在萬用表內并使用為萬用表供電的同一電池(通常為9V或12V)供電,萬用表輸出是否相同?實際上,事實并非如此。讓我們看看為什么。
         
        圖:LM35輸出電壓與攝氏溫度成正比
        圖:LM35輸出電壓與攝氏溫度成正比
         
            市場上大多數廉價的數字萬用表都是基于ICL7106芯片,這是一款低功耗A / D轉換器,內置3 1/2位LCD顯示驅動器??稍谄潆娫匆_V +和V-之間施加的最大電壓為+ 15V。然而,基于該芯片的萬用表通常被看作由9V PP3或12V A23電池供電?,F在,如果LM35傳感器使用相同的電池供電,那么它將使用電池的負極端子作為參考點(接地)來產生輸出電壓,該電壓與溫度成正比。但ICL7106 A / D轉換器不參考電池的負極測量輸入電壓。相反,它使用單獨的參考電壓(稱為公共端子,或COM點),該電壓源自電源電壓,并設置在V +和V-之間。萬用表有兩個引線:紅色和黑色。黑色引線進入COM端子(參考點),紅色引線進入萬用表電路的IN +端子。IN +電壓通過板載電路適當調整(基于所選范圍),然后再送入ICL7106 A / D轉換器的輸入端,然后參考COM電壓對其進行測量。找出COM端子電壓的最簡單方法是將萬用表設置為電壓表,并將IN +端子(紅色引線)連接到電池的正極端子,如下圖所示。然后參考COM電壓測量它。
         
        圖:萬用表內的COM和IN +端子
        圖:萬用表內的COM和IN +端子
         
            萬用表將顯示此電壓約3V,這意味著COM端子設置為比電池正電壓低3V。我用其他一些數字萬用表測試了它們,它們都表明COM端子比電池的正極端子低3V。
         
        圖: 電池正極和COM端子之間的電位差為3.0 V
        圖: 電池正極和COM端子之間的電位差為3.0 V
         
            想象一下,如果將溫度傳感器的接地引腳連接到COM引線而不是電池的負極端子會發生什么。傳感器現在將提供參考COM端子的輸出,萬用表將能夠正確測量傳感器輸出。但不幸的是,LM35傳感器不能在3V下工作。LM35的推薦電源電壓范圍為4-30 V.但還有其他類似的傳感器工作電壓為3V,例如TMP35,它與LM35傳感器功能兼容,工作電壓為2.7 V至5.5 V單電源。它也不需要任何外部校準,在+ 25°C時提供±1°C的典型精度,輸出比例系數為10 mV /°C。但是,TMP35的讀取溫度僅為10°C至125°C。
         
            現在我們上海自動化儀表有限公司已經解決了參考電壓問題,并找到了一個工作在3V的溫度傳感器。接下來需要的是十分電路。傳感器的輸出電壓(mV)為10,必須取出才能得到實際溫度(°C)??梢允褂么撨B接的兩個電阻器(1.8K和200Ω)作為分壓器簡單地構建十分電路。200的電壓電阻是在兩者的串聯組合上施加的總電壓的1/1。該設置的完整電路圖如下所示。電路中包含一個DPDT滑動開關,用于打開和關閉溫度計。當開關打開時,會發生兩件事:
            1. TMP35獲得電源。
            2.分開的傳感器輸出連接到電池的IN +端子。
         
            如果將萬用表設置為測量0-200 mV范圍內的電壓,則液晶顯示屏上將顯示以°C為單位的溫度。
         
        圖:電路原理圖
        圖:電路原理圖
         
            在上面的電路中,當開關關閉時,傳感器的電源被切斷,這很重要,因為我們不希望傳感器一直從電池汲取電流,并且萬用表的IN +端子與傳感器斷開連接這樣萬用表就可以恢復正常運行。
         
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