Измерение температуры в ПК.

на страницах сайта 

electrosad.narod.ru

Существует множество электрических и электронных датчиков для измерения температуры, которые можно применить в практических измерениях в ПК. Это : проволочные датчики сопротивления, термопары, диоды смещенные в прямом направлении и работающие на обратном токе, термисторы, терморезисторы. Я применял для управления приводом вентилятора кулера диоды работающие на обратном токе, при прямом смещении. Эти датчики решают свои задачи в конкретных условиях. Другие из перечисленных датчиков требуют преобразователей и усилителей.

Существуют микросхемы-термодатчики К1019ЕМ1, К1019ЕМ2.

Рис1.1

Рис.1.2

Недостатком р-п-перехода как датчика температуры является довольно большое дифференциальное сопротивление (25...30 Ом при токе 1 мА). По этой причине для достижения мало-мальски приемлемых характеристик датчика р-n-переход необходимо питать от стабилизатора тока. Кроме того, ни у одного диода не нормированы ни сам ТКН, ни его стабильность.

Стоит упомянуть и о цифровых датчиках температуры. Это производимый компанией DS (Dallas Semiconductor) датчик DS18S20 он позиционируется производителем  как "Высокоточный 1-проводной цифровой термометр". 

Подробное описание микросхемы DS18S20 можно найти по ссылке: http://pdfserv.maxim-ic.com/arpdf/DS18S20.pdf.

Его параметры:
- Уникальный 1-Wire® интерфейс требует только одного портового вывода для связи,
- Каждое устройство имеет уникальный 64-разрядный идентификатор, сохраненный во встроенной ROM,
- Возможность параллельного подключения нескольких датчиков упрощает измерение температур объекта,
- Не требует никаких навесных компонентов,
- Может быть дистанционно включен по команде в линии данных,
- Диапазон напряжения питания питания - от 3.0V до 5.5V,
- Диапазон измеряемых температур от -55град.C до +125град.С,
- Точность +/-0.5 град С в диапазоне температур от -10град.C до +85град.C,
- 9-разрядная разрешающая способность термометра,
- Получение результата измерения через 750ms (максимально).

Рис2.1

Выводы: GND - Общий, DQ - Данные Вход/Выход VDD - Питание NC - Не подключен       Рис2.2

Применение: управление термостатом, индустриальные системы, термометры или любые термо-чувствительные устройства.

С помощью дополнительных вычислений дискретность представления температуры можно уменьшить, в нашем случае она равна 0.1°C. Самым привлекательным является то, что такой термометр уже откалиброван на заводе, гарантированная точность составляет ±0.5°C в диапазоне –10..+85°C и ±2°C во всем диапазоне рабочих температур.

Принцип действия цифровых датчиков температуры фирмы DALLAS основан на подсчете количества импульсов, вырабатываемых генератором с низким температурным коэффициентом во временном интервале, который формируется генератором с большим температурным коэффициентом. Счетчик инициализируется значением, соответствующим -55°C (минимальной измеряемой температуре). Если счетчик достигает нуля перед тем, как заканчивается временной интервал (это означает, что температура больше -55°C), то регистр температуры, который также инициализирован значением -55°C, инкрементируется. Одновременно счетчик предустанавливается новым значением, которое задается схемой формирования наклона характеристики. Эта схема нужна для компенсации параболической зависимости частот генераторов от температуры. Счетчик снова начинает работать, и если он опять достигает нуля, когда интервал еще не закончен, процесс повторяется снова. Схема формирования наклона загружает счетчик значениями, которые соответствуют количеству импульсов генератора на один градус Цельсия для каждого конкретного значения температуры. По окончанию процесса преобразования регистр температуры будет содержать значение температуры. В Интернет легко можно найти схемы включения датчиков, адаптера и программы для работы с датчиком. Например статья "Компьютерный термометр на основе DS18S20" автор Ридико Леонид Иванович http://www.3dnews.ru/cooling/thermometer_ds18s20/ .

Практическое измерение температуры в ПК.

Для измерения температуры мною был выбран датчик температуры TMP37 как датчик имеющий максимальную чувствительность, работающий в необходимом температурном диапазоне и поскольку для считывания применялся цифровой мультиметр М890С. Характеристики датчика подробно описаны в статье "Датчик температуры TMP35, 36,37". Pdf файл с подробным описанием можно скачать с адреса  http://www.specelservis.ru/imag_info/upload/pdf/3/32847740TMP35_6_7_c.pdf .

Причина выбора данного датчика:

• простота подключения,
• простота снятия показаний.
• достаточная точность измерения - 1град.С,

Характеристики датчика.

Датчики ряда TMP имеют зависимость выходного напряжения от температуры показанную на рисунке 3.

Рис3

Выходные характеристики:

Подключение датчика температуры.

Рекомендованная схема подключения датчика температуры TMP37 на рис.4.1

Рис.4.1

Рис.4.2

Примененная при обмере температур в корпусе ПК схема строилась на ее основе, она изображена на рис.4.2. Учитывая что датчики питаются постоянным током от батареи 4,5В и длина проводов для подключения датчиков и сигнальных цепей менее 0,5м можно исключить из данной схемы конденсаторы С1-С3 и резисторы R1-R3. Возбуждения или нестабильности выходных напряжений не наблюдалось. Получается очень простая схема. Ее внешний вид показан на рис.5

Считывание температуры.

Считывание температуры осуществлялось цифровым мультиметром М980С+ который подключался между общим проводом (GND) и линией контролируемого датчика, промаркированной по номеру датчика.

С целью минимизации погрешности датчиков, перед измерениями выполнялась их калибровка. Которая заключалась в измерении выходного напряжения всех датчиков находящихся при одинаковой температуре (22 град.С - замер контрольной термопары). Это позволило полностью исключить погрешность при температурах в наиболее важном для нас диапазоне 20-35 град.С. Аналогичная сверка показаний датчиков на температуре 60град.С с контрольной термопарой и между собой показало, что погрешность в этой точке была ниже 1град.С

Конструкция устройства.

Внешний вид группы из трех датчиков показан на рис.5

Рис.5

Заключение.

Данная конструкция позволяет измерять температуру в нескольких точках в корпусе ПК при его исследовании, число датчиков может быть увеличено в разумных пределах. Ее применение не требует большого объема работ и больших затрат. При проведении начальной калибровки точность измерения составляет менее 1% для диапазона температур характерных для корпуса ПК. (20-:-85 град.С)

Статья написана - февраль 2007 года, автор Сорокин А.Д.

<<назад>> <<в начало>> <<на главную>>

При полном или частичном использовании материалов ссылка на "electrosad.narod.ru" обязательна.
Ваши замечания, предложения, вопросы можно отправить автору через гостевую книгу или почтой.

Copyright Sorokin A.D.

Дата - 2007 год. Ver.4