7.2.4 Интерфейс термисторов и ibm pc

На рисунке 93 показана принципиальная схема простого генератора мультивибраторного типа, в цепь обратной связи которого включен термистор. Частота колебаний прямоугольной формы, вырабатываемых этим генератором, нелинейно изменяется от температуры. Данную схему можно связать с микроЭВМ. МикроЭВМ подсчитывает частоту следования импульсов на выходе генератора и определяет по этой частоте температуру.

Рисунок 93 – Простой преобразователь температуры в частоту

В данном случае может быть использована обработка выходного сигнала с помощью заносимой в память ЭВМ таблицы, хранящей значения температуры в последовательном наборе ячеек памяти. Адреса этих ячеек соответствуют числу подсчитанных за определенный промежуток времени колебаний на выходе схемы. Такой способ особенно удобен для измерения температуры в узком диапазоне. Его преимущество, что не нужен АЦП и для ввода информации достаточно иметь всего лишь одноразрядный вход. Кроме того, с помощью развязывающих устройств (оптического или трансформаторного типа) легко обеспечить передачу этой информации с высоким уровнем помехозащищенности. Однако при необходимости проведения измерений в широком диапазоне температур первоначальная калибровка становится чрезвычайно громоздкой, причем каждый новый датчик необходимо откалибровывать заново.

Интерфейс с IBM PC

Рисунок 94 – Схема, обеспечивающая интерфейс термистора с IBM PC

На схеме рисунка 94 интегральный стабилизатор напряжения подключен к линии блока питания IBM PC и вырабатывает очень стабильное напряжение. В схеме используются два ОУ на полевых транзисторах. Эти ОУ имеют очень высокое входное сопротивление, очень малый входной ток и низкое входное напряжение смещения. Источник блока питания IBМ PC используется для питания этих ОУ. Благодаря очень высокому входному сопротивлению и очень малому входному току ОУ первого каскада стабилизатор напряжения и последовательно включенный с ним резистор образуют источник постоянного тока. Этот постоянный ток протекает через термистор, не вызывая самонагрева. Термистор действует как переменный резистор, изменяющий свое сопротивление с температурой. Второй каскад схемы - инвертирующий усилитель. Выход рассмотренной интерфейсной схемы соединяется с каналом 0 в АЦП на плате для сбора данных. Программа проверяет стабильность выходного напряжения схемы в каждой калибровочной точке

Линеаризация характеристик термисторов

Рисунок 95

Рисунок 96

3. Бесконтактная низкочастотная кондуктометрия. Бесконтактная высокочастотная кондуктометрия.

В бесконтактной кондуктометрии отсутствует контакт электролита с электродами.

В зависимости от частоты питающего напряжения бесконтактная электрокондуктометрия подразделяется на два класса:

• низкочастотная;

• высокочастотная.

Низкочастотная бесконтактная электрокондуктометрия базируется на трансформаторных эффектах.

- питающая обмотка; - измерительная обмотка; - компенсационная обмотка Рисунок 191

Приборы содержат два трансформатора с общим жидкостным витком. Первичная обмотка возбуждающего трансформатора присоединена к источнику переменного тока . Замкнутый жидкостный виток, образованный раствором электролита в трубе, выполняет функцию вторичной обмотки трансформатора . В результате электромагнитного взаимодействия в жидкостном витке индуцируется ЭДС:

,

где - число витков первичной обмотки трансформатора ТР1; - число витков жидкости (практически всегда ), - напряжение, питающее первичную обмотку ТР1.

Сила тока, протекающего в жидкости под действием ЭДС :

,

где - сопротивление жидкостного витка, - константа низкочастотной бесконтактной кондуктометрической ячейки.

В правой части уравнения все величины, кроме , постоянны. Поэтому сила тока прямо пропорциональная концентрации контролируемого раствора.

Измерение величины тока производится вторым трансформатором , для которого жидкостный виток является первичной обмоткой.

Величина ЭДС, наводимая во вторичной обмотке трансформатора , пропорциональна концентрации. В большинстве случаев ее измерение производится компенсационным методом, для чего используется дополнительная обмотка трансформатора , ампер-витки которой вычитаются из ампер-витков раствора.