В популярной радиотехнической литературе неоднократно рассказывалось о различных конструкциях электронных термометров. В большинстве случаев - это самостоятельные приборы с аналоговым или цифровым отсчетным устройством. Однако если в лаборатории радиолюбителя есть цифровой вольтметр, то термометр можно выполнить в виде приставки к прибору. При этом в качестве отсчетного устройства будет использоваться дисплей вольтметра.

Рис.1.

На рис.1 показана принципиальная схема термометрической приставки к мультиметру. Приставку подключают к входным гнездам мультиметра, и на его дисплее индицируется в цифровом виде значение температуры. Режим работы мультиметра - измерение постоянного напряжения до 2 В.

С помощью такого электронного термометра можно измерять температуру в диапазоне от - 50°С до +100°С с дискретностью в 1°С одновременно в двух различных точках объекта. Достигается это благодаря наличию в приставке двух термочувствительных элементов - диодов VD1, VD2.

Каждый из диодов входит в свою, независимую от другой измерительную цепь. Ее подключают к мультиметру с помощью переключателя SA3. В основу работы приставки положена мостовая система измерения, которую образуют элементы R1, R2, R9, R10, VD1 - для первого канала и R1, R2, R11, R12, VD2 - для второго канала.

При разбалансе моста (например первого) через его диагональ — цепочка резисторов R4, R5, R8—начнет протекать ток, создающий падение напряжения на резисторе R5. Это напряжение измеряют вольтметром, подключенным к резистору R5 и точке Б диагонали моста.

Оно соответствует значению измеряемой температуры (аналогично для второго канала: переключатель SA3 устанавливают в правое по схеме положение “Канал 2” и вольтметром измеряют падение напряжения в диагонали второго моста — на цепочке резисторов R3, R6, R7).

Напряжение в точке Б моста постоянно и не зависит от измеряемой температуры , а напряжения в точках В и Г приставки зависят от температуры объекта или окружающей среды, в которой находятся термодатчики VD1, VD2.

При плюсовой температуре объекта переключатель SA1 устанавливают в верхнее по схеме положение (как показано нарис.1). Если же измеряемая температура меньше 0°С, то переключатель SA1 переводят в нижнее положение.

Чтобы показания вольтметра соответствовали значению измеряемой температуры, перед началом измерений приставку необходимо откалибровать. Для этого переключатель SA2 переводят в положение “Калибровка” и переменным резистором R13 по вольтметру устанавливают в точке А моста напряжение 1,200В. После этого переключатель SA2 возвращают в положение “Измерение”.

Детали

Детали приставки, кроме переключателей SA1- SA4, переменного резистора R13 и диодов VD1, VD2, монтируют на печатной плате из фольгированного гетинакса толщиной 1,5 мм (рис.2). Все постоянные резисторы - МЛТ-0,25, подстроечные - СПЗ-16.

Рис.2.

Переключатели и резистор R13 монтируют на корпусе приставки, причем переключатель SA1 может отсутствовать, если в качестве вольтметра применить прибор с автоматическим переключением знака измеряемой величины.

Длительная эксплуатация приставки выявила, что на точность измерений влияют сопротивления контактов используемых переключателей и надежность подключения элемента питания G1.

Для уменьшения влияния этих сопротивлений в конструкции приставки желательно применить двухполюсные переключатели типов МТЗ, ТП1-2, Т3-Си т.п. или кнопочные переключатели П2К, задействованные группы контактов которых необходимо запараллелить.

В качестве термодатчиков использованы кремниевые диоды серии Д226. Для изготовления термодатчика нужно кусачками удалить вывод катода диода и отшлифовать это место.

Затем, как показано на рис.3, припаять соединительные провода к выводу анода диода и к его корпусу. Провода и корпус диода помещают в полихлорвиниловые трубки соответствующего диаметра. Пространство между трубками заливают клеем БФ-2 или, что лучше, эпоксидной смолой.

Рис.3

Налаживание приставки начинают с того, что движки подстроечных резисторов R5, R6 ставят в крайнее правое по схеме рис.1 положение. После этого оба термодатчика одновременно опускают в сосуд, заполненный водой с тающим снегом или льдом.

Включают питание приставки и переводят переключатель SA2 в положение “Калибровка”. Переменным резистором R13 устанавливают по вольтметру напряжение 1,200В, после чего переключатель SA2 переводят в положение “Измерение”.

Далее, непрерывно помешивая деревянной палочкой воду в сосуде, подстроенным резистором R9 устанавливают на дисплее мультиметра напряжение 0,000В, что соответствует температуре 0°С - режим измерения мультиметра - постоянное напряжение до 2В. Затем переключатель SA3 переводят в положение “Канал 2” и подстроечным резистором R11 проводят аналогичную операцию для второго канала.

Если добиться нулевого напряжения не удается ни в первом, ни во втором канале, подбирают резистор R2. А если нуль не устанавливается только в одном из каналов, подбирают резистор R10 (для первого канала) или R12 - для второго канала, после чего вновь калибруют приставку и повторяют операцию по установке нуля.

Затем термодатчики опускают одновременно в сосуд с кипящей водой. Калибруют приставку, и подстроечными резисторами R5, R6 - соответственно для регулировки первого и второго каналов, выставляют на дисплее мультиметра значение напряжения 0,1В, что соответствует температуре +100°С.

Если только подстроечными резисторами этого сделать не удается, то следует подобрать резисторы R8 (для регулировки напряжения в первом канале) и R7 (для регулировки напряжения во втором канале).

При эксплуатации в налаженной приставке нельзя менять местами термодатчики или заменять их на другие диоды. Иначе приставку придется налаживать заново. Питают приставку от источника постоянного напряжения 1,5 В при этом потребляемый приставкой ток не превышает 3 мА.

Л. Никольский