Домашний практикум: ремонт и модернизация стиральных машин ("Сделай сам" №4∙2001) - [27]

Модуль термодатчика

Начнем с самого простого модуля — термодатчика (рис. 1). Он состоит из одного элемента, транзистора. Транзистор германиевый, низкочастотный. Он нынче не в дефиците. У транзисторов такого типа ток коллектора возрастает почти в два раза при увеличении температуры на каждые + 10 °C. Причем это изменение идет практически по линейному закону. Конструкция термодатчика определяется областью использования электронного термометра. Поэтому целесообразно рассмотреть конструкции основных видов термодатчиков.

А. Термодатчик для измерения температуры воздуха (воды)

Для исключения неточных показаний, как следствия кратковременного воздействия на датчик сквозняков или тепловых неоднородностей водного раствора, датчик должен обладать относительно высокой тепловой инерцией. Для этого транзистор с подпаянными к его выводам разноцветными проводами помещают в стеклянную пробирку, наполненную машинным маслом. Провода желательно использовать разного цвета, например: красного цвета, идущего к выводу эмиттера, белого — к выводу базы, черного — к выводу коллектора. Пробирку с маслом плотно закрывают пробкой с пропущенными через нее соединительными проводами. Разумеется, можно использовать и любую другую подходящую для этих целей пластмассовую баночку.

Б. Термодатчик для измерения температуры почвы

Этот датчик должен обладать малой тепловой инерцией, но высокой механической прочностью. Он имеет следующую конструкцию. На одном конце латунной трубки диаметром 12–15 мм и длиной 50 см плотно укрепляют острый латунный наконечник. На другом конце устанавливают рукоятку из пластмассы. В трубку на всю ее глубину, то есть вплотную до латунного наконечника, опускают транзистор с подпаянными к его выводам проводами. Выводы транзистора должны быть изолированы от трубки. На трубку термодатчика наносят сантиметровые метки для отсчета глубины его погружения в почву. Открытый (верхний) конец трубки изолируют бумажной пробкой, пропитанной водостойким клеем.

В. Термодатчик для измерения температуры тела

Термодатчик для измерения температуры тела имеет самую простейшую конструкцию. Транзистор с подпаянными к его выводам проводами помещают в пакетик из толстой полиэтиленовой пленки.

Измерительный модуль

В измерительный модуль входят измерительный прибор (миллиамперметр или микроамперметр) и соответствующий шунт (потенциометр R7). В большинстве случаев удобнее всего использовать в качестве измерительного прибора миллиамперметр постоянного тока с пределом измерения 1 мА.

Некоторые необходимые дополнительные пояснения по выбору миллиамперметра. Во-первых, можно использовать прибор и более высокой чувствительности, подобрав к нему шунт с необходимым значением сопротивления. Расчет шунта производится по следующим формулам. Сначала определяется коэффициент шунтирования (К_ш):

К_ш = I_пред./I_{ч. прибор},

где: I_пред. — предельное значение тока через миллиамперметр (максимальная измеряемая температура); I_{ч. прибор} — ток, протекающий через рамку миллиамперметра.

Затем высчитывается значение сопротивления шунта (К_ш):

К_ш = R_рамки ∙1/К_ш — 1,

где: R_рамки — величина сопротивления рамки миллиамперметра, при К_ш > 40∙R_рамкиК_ш = К_ш.

Если нет желания заниматься расчетом шунтов, то можно просто подключить параллельно миллиамперметру переменное сопротивление. Затем, используя эталонный миллиамперметр, выставить требуемое значение измеряемого тока (сопротивления шунта). Очень хорошо подходят для этой цели резисторы типов СП5-2 или СП5-1ВА, у которых прецизионная система управления ползунком обеспечивает требуемую точность и стабильность установки величины сопротивления. Номинальная величина сопротивления берется в пределах от 470 Ом до 5,1 кОм.

Во-вторых, немаловажным обстоятельством являются размеры миллиамперметра. Ведь очевидно, что в случае Δ = 5 (таблица 1) на 1° измеряемой температуры будет приходиться участок шкалы миллиамперметра в 12 раз больший, чем при Δ = 60, то есть точность отсчета в первом случае будет более чем на порядок выше. При больших значениях Δ предпочтительно использование миллиамперметров с большой длиной шкалы (например, типа М24, имеющих длину шкалы 80 мм). Правда, при этом и другие характеристики этого прибора довольно внушительные: габариты 127х100х57,5 мм и вес 0,45 кг. Зато при относительно малых значениях Δ (например, в случаях контроля температуры в овощехранилище) удобно использовать миллиамперметр типа М4206. Конструкция электронного термометра на его базе с питанием от электросети умещается в обычной мыльнице.

В-третьих, необходимо учесть, что для измерения температуры тела необходимо использовать микроамперметр с чувствительностью не менее 100 А.

Модуль источника питания

Модуль источника питания представляет собой источник постоянного тока напряжением 5 В. Электронный термометр предлагаемой конструкции обладает очень низким потреблением тока (порядка 2 мА). То есть он соизмерим с током саморазряда гальванических элементов. Поэтому при использовании в качестве источника питания гальванических элементов можно даже не вводить в схему выключатель питания. Так, обычная плоская батарея типа КБС-Л (ЗК12С) обеспечивает работоспособность электронного термометра в течение года. Но чтобы избежать увеличения погрешности показаний термометра при изменении параметров источника питания, в качестве источника постоянного тока лучше использовать батарею типа «Крона». Такие батареи имеют выходное напряжение порядка 9В, и их подключают к термометру через стабилизирующую цепочку, состоящую из диода — стабилитрона и балластного сопротивления (рис. 2,