圖：萬用表以攝氏度顯示周圍溫度

 

    理論

    之前我們上海自動(dòng)化儀表有限公司描述了使用萬用表測試模擬溫度傳感器的方法，如LM34，LM35，MCP9701，TMP35等。這些傳感器提供的模擬輸出電壓與線性成比例。溫度，因此，通過用萬用表測量輸出電壓，我們可以驗(yàn)證傳感器是否工作?，F(xiàn)在我們將在數(shù)字萬用表中嵌入一個(gè)這樣的傳感器，并使用儀表的電壓表功能在LCD上顯示溫度。傳感器將從萬用表電路本身獲取電源。雖然這聽起來很簡單，但是為了使其工作，必須要注意的問題很少。

 

    讓我們看看下圖所示的設(shè)置。在這里，LM35傳感器由外部9V電池供電，其輸出通過數(shù)字萬用表設(shè)置為電壓表進(jìn)行測量。LM35輸出與攝氏溫度成線性比例，比例因子為+ 10mV /°C，這意味著如果溫度為24.5°C，萬用表將測量傳感器輸出為245 mV?，F(xiàn)在的問題是，如果將LM35傳感器放在萬用表內(nèi)并使用為萬用表供電的同一電池（通常為9V或12V）供電，萬用表輸出是否相同？實(shí)際上，事實(shí)并非如此。讓我們看看為什么。

 

圖：LM35輸出電壓與攝氏溫度成正比

 

    市場上大多數(shù)廉價(jià)的數(shù)字萬用表都是基于ICL7106芯片，這是一款低功耗A / D轉(zhuǎn)換器，內(nèi)置3 1/2位LCD顯示驅(qū)動(dòng)器?？稍谄潆娫匆_V +和V-之間施加的最大電壓為+ 15V。然而，基于該芯片的萬用表通常被看作由9V PP3或12V A23電池供電?，F(xiàn)在，如果LM35傳感器使用相同的電池供電，那么它將使用電池的負(fù)極端子作為參考點(diǎn)（接地）來產(chǎn)生輸出電壓，該電壓與溫度成正比。但I(xiàn)CL7106 A / D轉(zhuǎn)換器不參考電池的負(fù)極測量輸入電壓。相反，它使用單獨(dú)的參考電壓（稱為公共端子，或COM點(diǎn)），該電壓源自電源電壓，并設(shè)置在V +和V-之間。萬用表有兩個(gè)引線：紅色和黑色。黑色引線進(jìn)入COM端子（參考點(diǎn)），紅色引線進(jìn)入萬用表電路的IN +端子。IN +電壓通過板載電路適當(dāng)調(diào)整（基于所選范圍），然后再送入ICL7106 A / D轉(zhuǎn)換器的輸入端，然后參考COM電壓對其進(jìn)行測量。找出COM端子電壓的最簡單方法是將萬用表設(shè)置為電壓表，并將IN +端子（紅色引線）連接到電池的正極端子，如下圖所示。然后參考COM電壓測量它。

 

圖：萬用表內(nèi)的COM和IN +端子

 

    萬用表將顯示此電壓約3V，這意味著COM端子設(shè)置為比電池正電壓低3V。我用其他一些數(shù)字萬用表測試了它們，它們都表明COM端子比電池的正極端子低3V。

 

圖： 電池正極和COM端子之間的電位差為3.0 V

 

    想象一下，如果將溫度傳感器的接地引腳連接到COM引線而不是電池的負(fù)極端子會(huì)發(fā)生什么。傳感器現(xiàn)在將提供參考COM端子的輸出，萬用表將能夠正確測量傳感器輸出。但不幸的是，LM35傳感器不能在3V下工作。LM35的推薦電源電壓范圍為4-30 V.但還有其他類似的傳感器工作電壓為3V，例如TMP35，它與LM35傳感器功能兼容，工作電壓為2.7 V至5.5 V單電源。它也不需要任何外部校準(zhǔn)，在+ 25°C時(shí)提供±1°C的典型精度，輸出比例系數(shù)為10 mV /°C。但是，TMP35的讀取溫度僅為10°C至125°C。

 

    現(xiàn)在我們上海自動(dòng)化儀表有限公司已經(jīng)解決了參考電壓問題，并找到了一個(gè)工作在3V的溫度傳感器。接下來需要的是十分電路。傳感器的輸出電壓（mV）為10，必須取出才能得到實(shí)際溫度（°C）。可以使用串聯(lián)連接的兩個(gè)電阻器（1.8K和200Ω）作為分壓器簡單地構(gòu)建十分電路。200的電壓電阻是在兩者的串聯(lián)組合上施加的總電壓的1/1。該設(shè)置的完整電路圖如下所示。電路中包含一個(gè)DPDT滑動(dòng)開關(guān)，用于打開和關(guān)閉溫度計(jì)。當(dāng)開關(guān)打開時(shí)，會(huì)發(fā)生兩件事：

    1. TMP35獲得電源。

    2.分開的傳感器輸出連接到電池的IN +端子。

 

    如果將萬用表設(shè)置為測量0-200 mV范圍內(nèi)的電壓，則液晶顯示屏上將顯示以°C為單位的溫度。

 

圖：電路原理圖

 

    在上面的電路中，當(dāng)開關(guān)關(guān)閉時(shí)，傳感器的電源被切斷，這很重要，因?yàn)槲覀儾幌Ｍ麄鞲衅饕恢睆碾姵丶橙‰娏?，并且萬用表的IN +端子與傳感器斷開連接這樣萬用表就可以恢復(fù)正常運(yùn)行。