Предмет: Схемотехника. Добавлен: 23.04.18. Год: 2018. Страниц: 30. Оригинальность по antiplagiat.ru: < 30% |
|
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ АВТОНОМНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ «Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ» ОБНИНСКИЙ ИНСТИТУТ АТОМНОЙ ЭНЕРГЕТИКИ Отделение АКиД Научно-исследовательс ая работа Разработка одноканального термометра на основе прецизионного интегрального датчика температуры серии LM35 Выполнили: студенты гр. ЭиА-С13 Обнинск, 2017 Оглавление Введение 3 Способы измерения температуры. 4 Контактное измерение температуры. 4 Бесконтактное измерение температуры. 16 Этапы исследования. 18 Описание основных компонентов схемы. 19 1. Микроконтроллер Atmega8 19 2. Датчик температуры LM35. 22 3. Семисегментный индикатор HS420561K-A32. 27 4. Трехвыводной стабилизатор напряжения L7805. 28 Введение. До изобретения такого привычного в нашей повседневной жизни измерительного прибора как термометр, о тепловом состоянии люди могли судить только по своим ощущениям: тепло или прохладно, горячо или холодно. Ощущения тепла и прохлады, жары и холода присущи человеку и играют большую роль в его жизни. Однако понятие температура — трудное и тонкое понятие. Измерять температуру, подобно тому, как измеряют длину, объём, массу, нельзя потому, что температуры не складываются. Актуальность данной работы заключается в том, что создание собственного термометра поможет глубже изучить и познать его работу и работу тех компонентов электрической схемы, из которых он собран. Цели исследовательской работы: - познакомиться с работой термометра в общем и его компонентов в частности; -научиться программировать микроконтроллер на языке C - разработать свой собственный термометр. Способы измерения температуры. Введем понятие "температура" и классифицируем основные виды термометоров. Температура – физическая величина, количественно характеризующая меру средней кинетической энергии теплового движения молекул какого-либо тела или вещества. За единицу температуры принимают кельвин (К). Температура может быть также представлена в градусах Цельсия (°С). Нуль шкалы Кельвина равен абсолютному нулю, поэтому все температуры по этой шкале положительные. Связь между температурами t по Цельсию и T по Кельвину определяется следующим уравнением: t = T-273,16. Измерить температуру непосредственно, как, например, линейные размеры, невозможно. Поэтому температуру определяют косвенно - по изменению физических свойств различных тел, получивших название термометрических. Измерение температуры связано с преобразованием сигнала измерительной информации (температуры) в какое-либо свойство, связанное с температурой. Приборы, предназначенные для измерения температуры, называются термометрами. Они подразделяются на две большие группы: контактные и бесконтактные. Контактное измерение температуры. Жидкостные стеклянные термометры конструктивно подразделяются на палочные (рис. 1, а) и технические со вложенной шкалой (рис. 1, б). Принцип их действия основан на зависимости между температурой и объемом термометрической жидкости, заключенной в стеклянной оболочке. Жидкостный термометр состоит из стеклянной оболочки 1, капиллярной трубки 3, запасного резервуара 4 и шкалы 2. Термометрическая жидкость заполняет резервуар и часть капиллярной трубки. Свободное пространство в капилляре заполняется инертным газом или из него удаляется воздух. Рис. 1. Жидкостные стеклянные термометры: а — палочный; б — технический со вложенной шкалой; 1 — стеклянная оболочка; 2 — шкала; 3 — капиллярная трубка; 4 — запасной резервуар В качестве термометрической жидкости применяют органические заполнители: толуол, этиловый спирт, керосин, пентан. Наиболее широкое распространение получили термометры с ртутным наполнением. Это объясняется свойствами ртути находиться в жидком состоянии в широком диапазоне температур и не смачивать стекло, что позволяет использовать капилляры с небольшим диаметром канала (до 0,1 мм) и обеспечивать высокую точность измерения. Так, ртутные образцовые термометры 1-го разряда имеют погрешность 0,002...2°С. Органические заполнители характеризуются более низкой температурой применения, меньшей стоимостью, большей погрешностью измерения. Стеклянные термометры в зависимости от назначения и области применения подразделяются на образцовые, лабораторные, технические, бытовые, метеорологические. Лабораторные термометры обеспечивают измерение в интервале температур 0...500°С, который разбит на четыре диапазона, что позволяет получить погрешность измерений, не превышающую ±0,01 °С (0... 60 °С); ±0,02 °С (55... 155 °С); ±0,05°С (140...300 °С) и ±0,1 °С (300...500°С). В качестве технических применяют только термометры со вложенной шкалой, которые имеют две модификации: прямые и угловые. Допускаемая погрешность обычно равна цене деления. При стационарной эксплуатации в различных точках технологических агрегатов термометры устанавливают в специальных металлических защитных чехлах (кожухах). Биметаллические и дилатометрические термометры основаны на свойстве твердых тел в различной степени изменять свои линейные размеры при изменении их температуры. В основном металлы и их сплавы относятся к материалам с высоким температурным коэффициентом линейного расширения. Так, для латуни он равен (18,3...23,6)*10-6°С-1 для никелевой стали 20*10-6°С-1. В то же время есть сплавы, имеющие низкий коэффициент линейного расширения: сплав инвар — 0,9*10-6°С-1, плавленый кварц — 0,55*10-6°С-1. На рис. 2, а представлена конструкция биметаллического термометра, в котором в качестве термочувствительного элемента используется двухслойная пластинка, состоящая из металлов с существенно различными коэффициентами линейного расширения: латуни 1 и инвара 2. При увеличении температуры свободный конец пластины будет изгибаться в сторону металла с меньшим коэффициентом, по величине этого перемещения судят о температуре. Данный тип устройств часто используется как термореле в системах сигнализации и автоматического регулирования, а также в качестве температурных компенсаторов в измерительных устройствах, например в радиационных пирометрах, манометрических термометрах. На рис. 2, б приведена конструкция чувствительного элемента пневматического дилатометрического преобразователя температуры. Рис. 2. Термометры: а — биметаллический: 1 — латунь; 2 — инвар; б — дилатометрический: 1 — корпус; 2 — стержень; 3 — трубка; 4 — шарик; 5 — толкатель; 6 — пружина; 7 — преобразователь... |
|
Перейти к полному тексту работы |