Применение
Предлагаемая конструкция индикатора на четырёх светодиодах может быть использована для получения визуальной информации о величинах температуры какой-либо среды. В схеме использована только одна микросхема (счетверённый ОУ), а датчиком является термистор.
Терморезистор
Терморезистор – полупроводниковый радиоэлектронный элемент, обладающий сопротивлением электрическому току, которое зависит от температуры. Зависимость сопротивления от температуры в термисторе носит нелинейный характер и может меняться в зависимости от типа терморезистора в обе стороны. Поэтому важно знать тип используемого терморезистора: NTC-терморезисторы или термисторы - сопротивление уменьшается с повышением температуры, а у PTC-терморезисторов (позисторов) наоборот.
Несомненно, что преимуществом терморезисторов является их цена и разнообразие видов корпусов для применения. Например, существуют терморезисторы с креплением под винт для теплоотвода, вкручивание в гидросистему или применения на открытом воздухе.
Сопротивление термистора, указанное в его маркировке – значение при температуре 25°С по Цельсию. Например, значение 10 кОм означает, что при температуре 25°С термистор будет иметь сопротивление 10 кОм.
При использовании термистора в качестве датчика температуры, надо знать, как будет меняться его сопротивление в зависимости от температуры. Каждый термистор, помимо значения сопротивления имеет такой параметр как коэффициент температурной чувствительности. Через этот коэффициент как раз и можно посчитать сопротивление термистора в разных точках значения температуры.
В схеме индикатора, которую рассмотрим ниже, используется визуальная индикация четырёх значений температур в гидросистеме: 25, 50, 70 и 100 °С. В качестве термистора был выбран B57045-K 103-K с коэффициентом температурной чувствительности 4300.
С сопротивлением при 25°С всё ясно, оно равно 10 кОм, остаётся найти значения сопротивления еще в трёх точках. Здесь есть несколько путей. Первый - самый сложный - расчетные формулы. Второй - онлайн калькулятор. Третий - крупные производители в datasheet могут привести (а могут и нет)) табличные данные коэффициента зависимости сопротивления от температуры.
По техническим характеристикам видим, что термистор B57045-K 103-K при 25°С будет иметь сопротивление 10 кОм, при 50°С – 3,3 кОм, при 70°С – 1,5 кОм, при 100°С – 550 Ом.
Схема электрическая и принцип работы
В схеме использован ОУ общего применения LM324N, их там четыре в одном корпусе. В этой схеме ОУ выполняет роль компаратора напряжений.
Для того чтобы выход ОУ стал высоким, должно быть соблюдено условие: напряжение на его прямом входе должно превышать напряжение на его инверсном входе.
Напряжение с делителя, образованного термистором R1 и резистором R2, подаётся на инверсные (2, 6, 9, 13) входа ОУ. Остальные четыре делителя подключены к прямым входам ОУ, причем сопротивления верхних плеч делителей все равны.
Для выполнения условия: зажигать светодиод только при определённой температуре (при определённом сопротивлении термистора R1) надо в каждом из нижних плеч делителей, которые подключены к прямым входам ОУ, включить сопротивление большее, чем сопротивление термистора.
Допустим при 50°С сопротивление R1=3,3 кОм, при этом на входе 6 ОУ 5,95 В, сопротивление R8=3,6 кОм, при этом на входе 5 - 5,2 В, значит выход 7 высокий и светодиод VD2 горит.
Конструкция
Вариант печатной платы показан на рисунке выше.
Эту схему можно пересчитать под любые четыре значения температур. Питание – от маломощного источника постоянного напряжения 12 В. Светодиоды - любые с линзой 5 мм и током 20 мА.