实用自动巡回测温仪

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实用自动巡回测温仪可以根据实际需要,在一小时内随意设定自动巡回时间间隔;可以连接100米范围内1~8路测温点;在0~100℃范围内,每路测温精度为±1℃,各路间误差为±2℃,可满足一般检测要求。本设计可以用于室温大面积作物栽培、多库多点存粮等的温度检测,适于小批量生产和业余电子爱好者自制。

电路工作原理

本测温仪电路主要由传感器、比较放大器、指示电路、时序控制和电源等部分组成。图1为其电路原理图。晶体管VT14~VT17用作四路自动巡回测温仪的感温器件。它们的集电结被短路。实际测量表明,在±120℃范围内,其V\(_{BE}\)的温度系数为-2.5mV/℃,即每增加1℃发射结电压约下降2.5mV。集成运放IC2为电流比较放大器,其同相输入端加入了一个由三端集成稳压器7812输出的12V电压再经R5、RP1和R6分压而得到的稳定参考电压。传感器接入反相输入电路中,被测点的温度变化由接在放大器输出端的电流表上反映出来,而且表的指示与被测温度为线性关系。IC3~IC5时基电路555和IC7十进制记数/脉冲分配器CC4017组成时序控制器。IC3组成多谐振荡器;VT2是恒流管,以稳定充电电流,调节RP3可以调整振荡周期,RP3最大时振荡周期达1小时。IC3输出的正脉冲信号经过VT3变为负脉冲信号加到单稳态电路IC4的触发端,使其翻转,其暂态时间可通过R12调节。IC4处于暂态时,输出的高电平使VT4由截止变为饱和导通,自激多谐振荡器IC5接通电源,开始振荡并输出脉冲给CC4017。CC4017则按IC5的脉冲记数,时序输出端按3、2、4、7、10、1、5、6……的引出脚顺序输出高电平,而且只有和输入脉冲对应的一个输出端是高电平。同时,音乐集成块IC6由VD7和HL1上取得约2.7V的电平并输出音乐信号推动VT5~VT7组成的功放电路,使扬声器放出音乐声,提醒值班人员做好仪器校准和测温记录准备。IC7每输出一路高电平即推动一路继电器吸合,接通校准电阻或一路温度传感器。本电路设定IC3的振荡周期为20分钟,IC4的暂态时间为60秒,IC5的振荡周期为8秒。IC3每20分钟输出一个正脉冲,使IC4在60秒内处于暂稳态、IC5产生8个正脉冲。当第8个脉冲输入后,IC7的第6脚输出高电平,通过二极管VD16使记数器复位。再经过4秒钟,IC4的暂态时间结束,一次巡回检测结束,仪表回到等待状态。20分钟后,IC3又输出一个正脉冲,开始下一次自动巡回测量。其时序脉冲如图2所示。

图1
图1 🔍原图 (1762×1230)
图2
图2 🔍原图 (772×933)

IC7的复位电路还有两路。电源接通时,通过C18给第15脚一个正脉冲使电路复位。为保证巡回时序正确,当VT4导通时又通过C17产生一个复位脉冲。IC4的触发端接入按钮SB,使仪器在等待状态时间内随时可以触发即刻测温。在第四路继电器动作时,KR6吸合,其一组触点KR6-2把C7短路,使C7充分放电以保证巡回周期准确。

制作与调试

由于选用的都是通用元器件,只要保证元件质量,安装无误即可开机调试。

为使时序周期稳定,C7、C11和C14应挑选容量稳定、漏电小的电解电容器。继电器KR1~KR6使用JRX-13F4Z型,也可采用JRXB-1型,把它们排列安装在另一块印制板上,两组动合触点并联使用,使接通可靠。本机采用59L1等1mA宽表面表头,零值至满度共50个格,每格代表2℃(或3℃)。

温度传感元件用管3DG6C应严格挑选。参照电路的工作条件,集电极电压用10V、串功耗电阻10kΩ,用晶体管图示仪测集电结短路下的V\(_{BE}\),并记录分组和编号;然后放入80℃恒温箱中存放1小时,取出后再测量VBE,选用变化最小、V\(_{BE}\)相同的作测温传感器用。化工反应罐的测温元件应装在内径6~8mm的玻璃管中。玻璃管一头烧封,把感温晶体管接上两根引出线,装入管底,管的上端再用树脂封口,只留出两根引出接线。对土壤和粮库可以用金属管测温探头,底部做成锥形以便插入。

把各路测温探头接好,先把RP1和RP2均调到中间位置,可开机检查是否按预定程序运行。检查完毕,即可调试校准。第一次巡回检测过后,仪器处于等待状态。这时,可以调RP1使表头指示为零值。用手捏一只0.1~0.4μF的电容器引出线,用另一引线触碰IC5的输出端,给IC7输入感应脉冲,使其接通最长引出线的一路测温头首先校准。把该路探头和标准水银温度计一同插入冰水(O℃)中,调RP1使表头指零值,然后加热使水温上升至100℃(沸腾),调整RP2使表头指示满度。0°和100℃反复调整校对两次,该路校对即结束。(高庆金)