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许多情况都需要温度计。例如，在日常生活中，需要快速测量人的身体或水的温度，给孩子洗澡，房间内外的温度，温室或温室的温度，地下室的温度，如果那里存放蔬菜，冰箱或冷冻室中的水、水族箱中的水以及许多其他物体中的水。

家用温度计通常有以下要求：测量精度在-0,5℃至+50℃温度范围内不低于100℃（测量人体温度时不低于0,1…0,2℃）、体积小、成本效益高、供电自主、热惯性低、卫生安全。这里描述的相对简单的数字温度计很大程度上满足了这些要求。

该装置的敏感元件是温度传感器，其工作原理是基于某些材料的电阻随温度变化而变化的特性。温度传感器可能不同。例如，在工业中，经常使用块状金属（铜或铂）热转换器。

对于家用电器，小型半导体热敏电阻MMT、KMT、ST1、ST3、TR-4最合适。 MMT-4，与金属传感器相比，热惯性小得多，电阻温度系数（TCR）高出近十倍，电阻更高，这使得可以完全忽略连接传感器的电线的电阻到设备。具有较低 TCR 的微型水滴形玻璃化热敏电阻 TR-4 拥有最佳特性。尺寸为 6x4x2,5 毫米； 80 毫米长的柔性引线由低导热率的电线制成。它的质量是0,3克。

TR-4热敏电阻的主要电气特性：标称电阻 - +1°C温度下2 kOhm ± 25%，TKS - 大约2%/°C，工作温度范围-60 ... + 200”C，时间常数 - 3 s。

家用数字温度计

半导体热敏电阻的缺点是电阻对温度依赖性的非线性以及特性的显着差异，这是阻碍其广泛用于温度测量的主要原因。该图说明了 TR-4 和 MMT-4 半导体热敏电阻的电阻对温度的典型依赖性。然而，相应的特性线性化电路解决方案可以在很大程度上消除这些缺点。

采用TR-4热敏电阻的温度计的主要技术特点：

温度计示意图如图1所示。 3. 该器件的基础是集成模数转换器 (ADC) DA1，其输出连接有四位液晶指示器 HGXNUMX。这种元件基座可以降低功耗并为设备提供小尺寸和重量。

家用数字温度计
米。一、示意图

家用数字温度计
米。 2.印刷电路板

该装置的测量电路由电流设置电阻器R1、电阻器R2和R3组成，电阻器R4和R5形成参考电压Uobr，热敏电阻器R6，电压Ut（其根据温度而变化）和补偿电阻器，其功能这是由电阻器R1、R0,1执行的。为了减少热敏电阻自热引起的误差，选择电流设置电阻器 RXNUMX 的值，使测量电路中的电流约为 XNUMX mA。

该器件采用比率法直接测量热阻——热敏电阻R4和参考电阻(R2+R3)串联，流过相同的电流。热敏电阻两端的电压降被馈送到输入引脚 30 和 31，参考电阻器（充当参考电压 Uobr 源）的电压降被馈送到 DA35 ADC 的引脚 36 和 3。

采用这种测量方法，ADC转换的结果不依赖于测量电路中的电流，这意味着不需要传统上使用的高质量电流源和参考电压源，仪表的精度特性就依赖于此很大程度上取决于。

对于工作在温度测量模式的设备来说，一个典型的问题是补偿零温时热阻的初始值。为此，选择补偿电阻器 (R5 + R6) 的阻值等于零温度下热敏电阻 R4 的阻值，以补偿提供给 ADC 的电压值 Ut + Uk 之和在30脚上，在31脚上施加等于2Uk的电压，形成增益K=(2+R1/R14)=13的运算放大器DA2。然后，考虑到热敏电阻的电阻随着温度的升高而减小，我们有 Uin ac = U+in - U-in = 2Uk-(Ut+Uk) = Uk-Ut。

热阻对温度的非线性依赖性的线性化是通过将热敏电阻 R4 与电阻器 R11 分流来实现的 - 粗略地和精确地通过将 DA1 运算放大器引入到器件中。但分流电阻器 R11 仅部分纠正这种非线性，在一定程度上扩大了工作温度范围。

精确线性化的原理是基于 ADC 转换系数随参考电压 Uobr 的变化而变化。它会因运算放大器 DA1 的反馈而变化。通过这种连接，由运算放大器 DA1 V = [1+(R8+R9)/R7] 的增益确定的输入电压 Uin 的一部分被添加到电压 Uobr 上。热敏电阻的电阻随温度降低而增加得越多，参考电压增长得越快，这会导致 ADC 转换系数成比例降低： -arr - 分别为 ADC 引脚 0 和 36 处的电压。

如果我们取最低有效位的分频值等于0,1C，则最终形式中数字指示器NG1的指示将由表达式N=100Uin/Uobr=100(Uk-Ut)/[(U0 -B(Uk-Ut)]=100(R5+R6-R4)/[(R2+R3)-B(R5+R6-R4)]

确保 ADC 运行的温度计的其他元件是典型的。晶体管VT1经反相器导通，用于指示数字指示器HG1中的小数点符号。

该设备的细节安装在厚度为 1,5 毫米的箔玻璃纤维制成的印刷电路板上。 DA3 芯片安装在印刷导体的一侧。插座 X1、X2（来自 2PM 连接器）直接焊接到印刷电路板上。还提供印刷垫用于连接 SA1 开关。固定电阻 - C2-29V，调谐电阻 - SP3-38a。电容器：C1 - K50-6、C3 和 C7 - K22U、C5 - K73-17、C2 和 C6 - K73-24。开关 SA1 - PD9-2，电池 GB1 - “Korund”。指示器IZHKTS1-4/8可用IZHTS-5替代。

传感器的设计是任意的。例如，在一根直径为5、长度为65-70毫米的塑料棒上，先钻一个直径约为3毫米的轴向通孔，然后在其一端钻一个凹槽。将细绝缘管套在热敏电阻的引线上，将引线穿入杆上的孔中，将热敏电阻安装在凹槽中，并用名为 KO1 清漆的 BOV-947 胶密封。两线柔性电缆的末端焊接到端子上，并将一块用作传感器手柄的薄壁硬铝管紧紧地放在与热敏电阻相对的杆末端。连接电缆的长度约为1,5 m。

由于半导体热敏电阻的参数变化很大，因此器件中引入了三个微调电阻：R5 - 设置零，R2 - 设置刻度刻度，R9 - 使热敏电阻特性线性化。

温度计最简单的调节是根据三个控制温度值方便地进行：融水（0℃）、人体（36,6℃）和沸水（100℃）。第一个测试点测量冰中水的温度，而不是含冰水的温度，后者可能高于 1°C。在第二个控制点，使用医用温度计作为参考仪器。水的沸点必须根据大气压力进行校正。例如，皮亚季戈尔斯克海拔约 500 m，水的沸点为 92,5 °C。

将传感器放入融水中开始调整。微调电阻R5将指示器设置为零。然后，通过交替调节电阻R2和R9，获得与另外两个控制点的温度值相对应的指示器读数。接下来，再次将传感器放入融水中并重复所有控制测量。

可以使用分度为0,2℃的工业水银温度计对装置进行更精确的调节。

传感器中可以使用其他应用更广泛的热敏电阻来代替 TR-4 热敏电阻，但必须调整某些设备电阻器的阻值。因此，对于标称电阻为 4 kOhm 的 MMT-1,3，电阻器 R11 的电阻应减小至 3,3 kOhm，而对于标称电阻为 3 kOhm 的热敏电阻 ST19-2,2，则电阻器 R3 的电阻应减小至 XNUMX kOhm。

器件中使用 TR-4 和 MMT-4 热敏电阻时 ADC 的工作模式如表所示。如果除 R11 之外的微调电阻没有足够的调节限制，那么您可能必须选择电阻器 R3、R6、R8。

作者; V. Suetin，皮亚季戈尔斯克；出版物：cxem.net

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