桑拿房用以半导体二极管为温度传感器的数显电子温度计桑拿房用以半导体二极管为温度传感器的数显电子温度计
原来的电路说明
本电路是以半导体二极管为温度传感器的数显电子温度计,其测温范围为—50~+150℃,测温精度达+/--0.1℃。
电路工作原理
半导体二极管的正向压降决定于正向电流的大小和环境温度，当正向电流一定时，正向压降随温度的升高而下降。对于普通的硅二极管IN4148而言，具有约—2.1mV/℃的温度系数，当两个IN4148串接时，总的正向压降与温度的关系约为—4.2 mV/℃。理论和实际都证明，在—50~+150℃的范围内，二极管的测温精度可达+/--...
桑拿房用以半导体二极管为温度传感器的数显电子温度计
原来的电路说明
本电路是以半导体二极管为温度传感器的数显电子温度计,其测温范围为—50~+150℃,测温精度达+/--0.1℃。
电路工作原理
半导体二极管的正向压降决定于正向电流的大小和环境温度，当正向电流一定时，正向压降随温度的升高而下降。对于普通的硅二极管IN4148而言，具有约—2.1mV/℃的温度系数，当两个IN4148串接时，总的正向压降与温度的关系约为—4.2 mV/℃。理论和实际都证明，在—50~+150℃的范围内，二极管的测温精度可达+/--0.1℃，与其它温度传感器相比具有灵敏度高、线性好、简便的特点。
附图电路中，电阻R6~R8、二极管VD1~VD3、三极管V1构成温度传感器电路。其中，VD1、VD2串接作为测温探头；R6~R8、VD3、V1构成恒流源电路，给测温探头提供恒定的正向电流。通过计算可得恒流源提供给VD1、VD2的恒定电流约0.6mA。二极管VD3起温度补偿的作用，保证恒流的温度稳定性。
图中所示数字温度计电路以美国INTERSIL公司生产的A/D转换器ICL7107为核心。ICL7107是单片CMOS3 1/2位双积分型A/D转换器，它包括了线性放大器、模拟开关、时钟振荡器、七段译码、显示驱动器等部件，可直接驱动共阳极LED数码管。ICL7107被设计成双电源（+5V、--5V）工作，具有自动校零和极性自动转换功能。ICL7107是一款性能强、功耗低的常用A/D转换器，零售价10元左右。
图中R1和C1构成振荡器的RC网络， R1和C1按图示取值时，时钟脉冲频率为f（CLK）=45KHZ，这时每秒约出现三次读数。C2为基准电容。C3为输入滤波电容，R3为输入限流电阻。
应该注意C5是积分电容，R2是积分电阻，应保证二者的质量，它们直接影响电路的测量精度。积分电容应具有较低的介质吸收性能，可选用价格较低廉的聚丙烯（CBB）电容，积分电阻可选用金属膜电阻。C4为校零电阻，宜选用无感式涤纶电容。
ICL输出的千位数、百位数、十位数、个位树这段驱动信号直接连接到四个共阳极LED数码管，其中千位数码管LED4之：“b”段和“c”段都由LC1的“AB4”驱动；“g段”由IC1的极性显示端POL驱动，用来显示负号“—”。表示0℃以下的温度。小数点定位在十位数码管LED2，则LED的小数点“dp“直接接地。为了简化电路，每个LED数码管只接一个200欧的限流电阻，而不是数码管的每一段接一个限流电阻。
图中，IC2、IC3、为IC1及温度传感器电路提供稳定的+5V、-5V电源。电路中电位器RP1用于调节沸点（100℃）；RP2用于调节冰点（0℃）。
制作与调试方法
IC1为ICL71107，可直接代换的有TSC7107、CH7107等。数码管LED1~LED4选用0.5英寸的共阳极LED数码管。其它元件按图1电路所示进行选择既可。
图中的电路很简单，便于业余制作，因ICL7107为CMOS电路，宜使用IC插座。当各元件焊接完毕后，再插入ICL7107。
焊接、安装好图1所示电路后，该数字温度计需要调试方可正常使用。调试前，先准备好0℃的冰水混合物和100℃的沸水各1000ml。调试步骤如下：
（1） 将RP1调到最上端，使Vref为最高电压，把二极管测温探头置于0℃的
冰水中，调节RP2使数码管显示“00.0”。
（2） 将二极管测温探头置于100℃的沸水中，调节RP1使数码管显示“100.0”.
经上述调试后，该数字温度计就可以工作正常了。
数显温度计的设计与制作
时间：2012-07-21 15:36:37 来源： 作者：
一、测温探头的工作原理
如图所示的电路中，电阻R1-R3二极管V1-V3,三极管V1构成温度传感器电路。其中，VD1,VD2串接作为测温探头，R1-R3、VD3、V1构成恒流源电路，给测温探头提供恒定的正向电流。
大家知道，半导体二极管的正向电压降取决于正向电流的大小和温度，当正向电流一定时，正向压降随温度的升高而下降。对于普通的硅二极管1N4148而言，具有约-2.1mV/℃的温度系数，当两个1N4148串接时，总的正向压降与温度的关系约为-4.2mV/℃。理论和实降都已证明，在-50℃～+150℃的范围内，二极管的测温精度可达±0.1℃。与其它温度传感器相比，二极管的温度传感器具有灵敏度高、线性好、简便的特点。而且当二极管的正向电流和温度一定的情况下，其正向压降是非常稳定的。
二、测温显示原理
测量探头把待测温度转换为相应的电压后，因为要实现温度的数字显示，就必须有模拟/数字转换装置。在本电路中，是以Motorola公司生产的A/D转换器MC14433为核心。
MC14433是单片CMOS3 1/2双积分型A/D转换器，该A/D转换器的转换精度高达±0.05%±1字;转换速率为2-25次/秒;输入阻抗大于1000M欧;外围元件少，电路结构简单;量程为1.999V和199.9mV两档;输出8421BCD代码，经译码后实际LED动态扫描显示。MC14433的第2脚为外接基准电压Vref输入端;第3 脚为被测电压Vin输入端;第1脚为模拟地，此端为高阻输入端，是被测电压和基准电压的地;第15脚为过量程输出标志端OR，平时OR为高电平，当|Vin|>Vref 即超过量程时，OR为低电平。被测电压Vin与其准电压Vin与基准电压Vref成下列比例关系(当小数点定位于4个LED数码管的十位数时)：
输出读数=Vin/Vref×199.9
因为MC14433以扫描方式输出数据，所以只需要用一个译码器就能驱动4只共阴极LED数码管，其中千位数的数码管只接“b、c”两段。4个LED数码管的公共阴级分别由MC1413中的4个达林顿复合晶体管驱动。
负号由千位数的LED数码管“g段”来显示，显示负号的“g段”由MC14433的Q2控制，当输入负电压时(对应温度为0℃以下)，Q2=“0”，显示负号的“g段”通过R15欧电阻点亮;当输入正电压时(对应温度为0℃以上)，Q2=“1”使MC1413的另一个达林顿复合晶体管把流过R15的电流旁路到地，使显示负号的“g段”熄灭。
小数点固定在十位数的LED数码管，通过R16给小数点“dp”提供电流，使小数点“dp”点亮。
三、调试
调试前先准好0℃冰水各100℃的沸水。
调试方法如下：
1,将调沸点的电位器调最上端，使Vref为最高电压，把二极管测温探头置于0℃的冰水中，调节调沸冰点电位器，使四只LED数码管显示的读数为“00.0”
2,将二极管测温探头置于100℃的沸水中，调节调点电位器，使得四只LED数码管显示的读数为“100.0”，且MC14433的第15脚的0R为高电平。
经过上述调试后，该数显温度计就可以正常工作了，其测温范围是-50℃～150℃.。该数显温度计的测温范围仅受二极管测温探头的限制，若改用其它的温度传感器，则无需变动附图所示电路的其他部分，就可获得不同测温范围的数显温度计。
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