MĚŘENÍ TEPLOTY S LM35DZ
Vágner Vlastimil
Přípravek umožňuje měření teploty v rozsahu 0°C až 110°C, připojuje se na sériový port nebo pomocí redukce USB/COM k počítači. Přípravek byl hlavně vyroben pro kontrolu nastavení regulátorů pro TV a TUV po opravách, podrobný popis je v článku „MĚŘENÍ TEPLOTY S LM35DZ“ zde na webu. Zapojení má hlavně sloužit k vlastní inspiraci při stavbě podobného přípravku.
POPIS PŘÍPRAVKU
Přípravek využívá teplotní senzor LM35DZ jeho rozsah je 0°C až 110°C který je z výroby již nakalibrován a tím je jeho využití v konstrukcích jednoduché, výstupní napětí senzoru je přímo úměrné teplotě okolí s konstantou 10mV/ °C v celém rozsahu teplot. Napájecí napětí přípravku je z destičkové baterie 9V toto napětí je stabilizováno IO1 na 5V což je stabilizátor 78L05, tímto napětím je napájena veškerá elektronika přípravku. Na snímání napětí z čidla IO4 (LM35DZ) je použit IO2 což je osmibitový A/D převodník TLC549 v základním zapojení, vstupní napětí bez vstupního děliče je maximálně 5V DC. Jeho referenční napětí je přímo 5V což dává A/D převodníku rozlišovací schopnost 20mV, Uref(5) / (255) počet bitů = 0.01960mV. A/D převodník je ovládán výstupními signály DTR, RTS a hodnota převodu z A/D převodníku se načítá vstupem počítače CTS, bližší dokumentace a komunikační protokol je uveden v technické dokumentaci k A/D. Výstupní hodnota napětí ze senzoru LM35DZ je zesílena 4* v IO3 což je dvojitý operační zesilovač LM358 tento IO umožňuje měřit napětí od 0V do +-32V a jeho napájecí napětí je od 2V zde je použita polovina OZ. Při návrhu zapojení a jeho zkoušení na nepájivém poli se neosvědčili jiné IO (UA741CN, MA1458, MA741) tyto IO v uvedeném zapojení a napájecím napětí 5V nezesilovali vstupní napětí z LM35DZ. Zesílení OZ LM358 je dáno v tomto zapojení hodnotou rezistorů TP1(R4) a (R5) dle vzorce Uout = Uin * (R4/R5+1) na místě R4 je použit trim TP1 který usnadňuje přesné nastavení Ohmické hodnoty dle hodnoty rezistoru R5 tak aby zesílení vstupního napětí bylo 4*. V případě přesných hodnot rezistorů , R4, R5 je možné na pozici R4 osadit přímo rezistor a trim vynechat na přesnosti těchto rezistorů velice záleží, tím je dána po přepočtu programem skutečná hodnota napětí výstupu ze senzoru LM35DZ. Hodnota rezistorů R4, R5 musí být vypočítána tak aby zesílení IO3 bylo vždy pouze 4* NE VÍCE A NE MÉNĚ a po zesílení vstupního napětí ze senzoru (IO4) LM35DZ v (IO3) LM358 nebylo na výstupu IO3 větší napětí než je 5V, z důvodu maximálního vstupního napětí (IO2) TLC549. Hodnota rezistoru R5 je 3300R a tomu výpočtem odpovídá Ohmická hodnota nastavená na trimru TP1(R4) 9900R, výpočet Uout z IO3 je takto : vstupní napětí na vstupu 3 (neinvertující vstup IO3) z IO4 LM35DZ je Uin = 10mV což je 1°C výpočet výstupního napětí z IO3 Uout = 0.01 * ( 9900 / 3300 + 1) = 0.04V, hodnota 0.04V je napětí které je přivedeno na vstup IO2 dále je tato hodnota programem přepočítána na skutečnou hodnotu 1°C. Hodnota zesílení 4* v (IO3) byla zvolena dle rozlišovací schopnosti (IO2) 0.02V při Uref (IO2) 5V. Schéma zapojení přípravku na měření teploty počítačem je na obrázku č. 01 osazení je realizováno na univerzální destičce součástky zakoupeny v EZK.
Seznam součástek :
Rezistory : R1…..100K, R2, R3…..10K, trim TP1(R4)….10K, R5….3K3(přesný),
Diody : D1, D2 Zenerovy diody ….4V7 , konektor dle použitého výstupu COM z počítače
Integrované obvody : IO1…78L05, IO2….TLC549, IO3…LM358, IO4….LM35DZ
Pro IO2, IO3 použít patice, propojovací kablík pro čidlo 15m dvoužilový stíněný
POPIS PROGRAMU
K MĚŘENÍ TEPLOTY S LM35DZ POČÍTAČEM
Program je napsán ve VB.6 má název teploměr.exe. Přípravek se připojuje na sériový port nebo pomocí redukce USB/COM k počítači PC, redukce musí podporovat všechny vstupně-výstupní linky sériového portu.
Program teploměr.exe umožňuje měření teploty se zápisem do souboru (kdy ukládá naměřené hodnoty do souboru) po zadaném čase, tak i pouze měření teploty bez zápisu do souboru.
Ovládání programu teploměr.exe po spuštění programu se automaticky detekuje volný sériový port, nebo je možné volbu provést pomocí myši zaškrtnutím zatržítka volba je mezi COM1, COM2. Po volbě portu v poli s nápisem „ČAS ZÁPISU DO SOUBORU“ zadáváme hodnotu po jakém časovém intervalu se bude naměřená teplota ukládat do souboru s názvem „TEPLOTA.TXT“ pokud je zadána hodnota „0“ je prováděno pouze měření teploty BEZ ZÁPISU DO SOUBORU „TEPLOTA.TXT“. pokud je zadána hodnota např. „1“ je prováděn zápis do souboru s názvem „TEPLOTA.TXT“ PO „JEDNÉ VTEŘINĚ“ TATO HODNOTA JE SOUČASNĚ NEJNIŽŠÍ KTEROU JE MOŽNO ZADAT. Pokud je např. zadána hodnota 300 je zápis do souboru prováděn KAŽDÝCH PĚT MINUT „ 1 MINUTA MÁ 60 VTEŘIN, PĚT MINUT JE POTOM 5 * 60 = 300. Nejdelší časový úsek který je možno zadat je ZÁPIS DO SOUBORU „TEPLOTA.TXT“ JE JEDNOU ZA MĚSÍC TJ. 30 DNÍ.. Měřená teplota je zobrazována na monitoru počítače a ukládání naměřených hodnot do souboru běží na pozadí současně je v poli s nápisem „ČAS A TEPLOTA ZAPSÁNA DO SOUBORU“ zobrazována pod měřenou teplotou na monitoru PC poslední uložená hodnota teploty a času do souboru.Ukládané hodnoty jsou v souboru ukládány pod sebou, během měření je možné měnit hodnoty v poli „ČAS ZÁPISU DO SOUBORU“ tak že myší klepneme v uvedeném tlačítku a změníme zadanou číselnou hodnotu. Po zadání hodnoty ve volbě „ČAS ZÁPISU DO SOUBORU“, myší klepneme na tlačítko s nápisem „START MĚŘENÍ“ a spustíme měření teploty. Ukončení měření teploty provedeme tak že myší klepneme na tlačítko „KONEC MĚŘENÍ“ program zapíše do souboru „UKONČENO MĚŘENÍ“ čas a uzavře navolený COM PORT.
Použité prameny :
Stavebnice a konstrukce A Rádio ročník 1997/číslo 1, 2
Konstrukční elektronika A Rádio ročník 1997/číslo 3
Bližší informace :
Hotové destičky pro A/D převodník a IO3 na snímání LM35DZosazené součástkami
osazené destičky ze strany mědi
umístění hotových destiček se součástkami v krabičce
Vágner Vlastimil