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Temperaturmessung

Temperaturmessung

  1. Temperaturmessung mittels PN-Übergang

    1. GRUNDPRINZIP

Es wird die Temperaturabhängigkeit der Spannung am PN-Übergang genutzt. Diese Spannung ändert sich um 2mV/°C. Bei dieser Art der Temperaturmessung wird die Änderung der Basis-Emitterspannung, die durch zwei eingeprägte Kollektorströme verursacht wird, gemessen.

 

    1. BERECHNUNG DER UBE-ÄNDERUNG:

Die Temperaturspannung ergibt sich aus folgender Formel:

k....Boltzmannkonstante

e-...Elektronenladung

T....Absoluttemperatur 32816rrp53rvt2b

Daraus ergibt sich für DUBE folgender Zusammenhang:


    1. BLOCKSCHALTBILD:

 

Durch die eingeprägten Kollektorströme IC1 und IC2 wird eine Änderung der Basis-Emitterspannung hervorgerufen, die von einem Instrumentenverstärker verstärkt wird. Die Ausgangsspannung wird vom internen ADC des mP 80552 konvertiert.

    1. DUBE - MESSUNG


Zuerst wird der Kondensator, mittels des Mikroprozessors auf ungefähr 1 Volt aufgeladen. Danach wird ein Strom von 50 µA eingeprägt, der die kleinere UBE-Spannung erzeugt. Der Kondensator wird nun schrittweise auf diese Spannung entladen. Anschließend wird der Strom auf 400 µA erhöht. Die dadurch entstehende Änderung der Basis-Emitter-Spannung wird über den Instrumentenverstärker verstärkt und an den ADC des Mikroprozessors geführt. Diese Spannung kann mittels beschriebener Formeln in die Temperatur umgerechnet werden.

    1. DIMENSIONIERUNG VON C1 UND R7

    1. MAXIMAL ZULÄSSIGER KOLLEKTORSTROM:

Damit eine Genauigkeit von 0,1°C gewährleistet wird, darf die Leistung am Transistor 0,2mW nicht überschreiten, sonst würde der Kollektorstrom IC1 den Halbleiter erwärmen und die Messung verfälschen. rv816r2353rvvt

Das Verhältnis der beiden Ströme sollte möglichst groß gewählt werden, damit das zu messende ebenfalls groß wird.

Wegen des TTL Einganges des ADC (intern 80 552) muß der Verstärker so dimensioniert werden, daß die Spannung am Ausgang des Instrumentenverstärkers maximal 5 V beträgt.

    1. STROMEINPRÄGUNG:

Wenn der FET leitet wird der Strom von 400µA mit P1 eingestellt.Es fällt eine Spannung von 4.4V am P1 ab. Wenn der FET sperrt wird der Strom mit P1 +P2 begrenzt. Es fließt ein Strom von 50µA.

    1. DIMENSIONIERUNG:


    1. DIMENSIONIERUNG DES DIFFERENZVERSTÄRKERS AMP 04:

  1. Kennlinie:


  1. Schaltung:

 


    1. STÜCKLISTE:

Bauteil
Refdes
Wert / Bezeichnung
Widerstände und
P1
Wid. m. 12k
Potentiometer
P2
Wid. m. 120k
 
R3
Potentiometer m. 5k
 
P4
50k
 
R5
1k8
 
R7
33k
 
R10
50k
Kondensator (Folie)
C1
100n
Kondensator (Tantal)
C2
1u
 
C3
3u3
pnp-Transistor
T1
BC177B
 
T2
BC177B
Fühler (npn-Transistor)
TX
BC107B
MOSFET (n-Kanal)
V1
BSS89
 
V3
BSS89
 
V5
BSS89
MOSFET (p-Kanal)
V2
BSS92
Referenzspannungsquelle
V4
LM385H
Stecker
ST1
2 Pin
 
ST2
3 Pin
 
ST3
4 Pin
 
ST4
4 Pin
Differenzverstärker
IC1
AMP04

 

    1. LEITERPLATTE:

 


  1. mP-Programm:

;**********************

;***Temperaturmessung***

;***********************

;**** HERVOL ***********

;***********************

;

FET1 bit 90h ;kleiner Strom,/(großer Strom)

FET2 bit 91h ;/(Ko aufladen)

FET3 bit 92h ;Ko entladen

FET5 bit 93h ;Referenzspannung kurzschließen

charout code 273Ch

_main equ 8000h ;Beginn des Hauptprogramms

Adcon equ 0C5h ;ADC-Control

adch equ 0C6h ;ADC-Ausgang (read only)

ESC equ 1Bh ;Cursorsteuerbefehl

Home equ 48h ;Homeposition

clrscr equ 4Ah ;Bildschirm löschen

hexout code 274bh

;

;

;

;*******************HAUPTPROGRAMM**********************

;

org _main

mov adcon,#03h ;ADC3 ausgewählt,Startbit 0

; ADC rückgesetzt,ADC.0,

; ADC.1 rückges.,ADEX0 ges.

setb FET5

clr FET3 ;Fet3 sperrt C-Spg konst.

lcall zeit1

;

clr FET2 ;FET2 leitet-C lädt sich auf

lcall zeit1

;

setb FET2 ;FET2 sperrt C-Spg konst.

clr FET1 ;FET1 sperrt, 50µA fließen

call zeit1

;

Begin:

setb FET3 ;FET3 leitet

nop

clr FET3 ;FET3 sperrt, Kondensator entlädt sich kurz

anl adcon,#0EFh ;ADCI rücksetzen

orl adcon,#08h ;ADCS setzen = Start

;

Fertig:

mov a,adcon

jnb acc.4,Fertig ;Wenn umgewandelt dann weiter

;

mov a,adch

jnz begin ;Wenn ADC=0 (d.h. U0=UBE) dann weiter

;

clr FET5

setb FET1 ;FET1 leitet - 400µA fließen

call zeit2

;

mov adcon,#03h ;ADC0 ausgewählt,Startbit0,

; ADC rückges.,ADC.0 ADC.1

; rückges.,ADEX 0 ges.

;

anl adcon,#0EFh ;ADCI rücksetzen

orl adcon,#08h ;ADCS setzen=Start

;

Fertig2: mov a,adcon

jnb acc.4,Fertig2 ;Wenn umgewandelt dann weiter

mov A,#ESC

call charout

mov A,#Home

call charout

mov A,#ESC

call charout

mov A,#clrscr ;Bildschirm wird gelöscht

call charout

clr c

mov A,ADCH

subb A,#0c8h ;entspricht 200 dezimal

mov R1,A

jc positiv

jz positiv

mov A,#ESC

call charout

mov A,#Home

call charout

mov R6,#2Dh ;Ausgabe des Minus

mov A,R1

jmp ausgabe

;

;

positiv: clr c ;Zweierkomplementbildung

mov A,#0FFh

subb A,R1

add A,#1h

mov R1,A

;

mov A,#ESC

call charout

mov A,#Home

call charout

mov R6,#2Bh ;Ausgabe des Plus

mov A,R1

;

ausgabe: clr c

mov R3,#0h ;Für die 8-Bit-Zahl

hunderter: subb A,#64h ;Hunderterstelle steht im R3

inc R3 ;im Akku stehen Zehner- u. Einerstelle

jnc hunderter

dec R3

mov R4,#0h

add A,#64h

clr c

;

zehner: subb A,#0Ah ;Zehnerstelle steht im R4

inc R4 ;im R5 steht Einerstelle

jnc zehner

dec R4

add A,#0Ah

mov R5,A

;

;Hunderterstelle: R3, Zehnerstelle: R4, Einerstelle: R5

;

;

mov A,R6

call charout

mov A,R3 ;Zahl wird in ASCII-Code umgerechnet

add A,#30h ;indem 30 dazuaddiert wird

call charout

mov A,R4

add A,#30h

call charout

mov A,R5

add A,#30h

call charout

mov A,#0f8h

call charout

;

;

;

jmp _main

;

Zeit1: mov R2,#0FFh ;Zeitschleife 1

mov R1,#02Fh

Loop2: mov R0,#0F0h

Loop1: djnz R0,loop1

djnz R1,Loop2

mov R0,#0FFh

ret

;

;

Zeit2: mov R2,#0FFh ;Zeitschleife 2

mov R1,#0FFh

Loop4: mov R0,#0FFh

Loop3: djnz R0,loop3

djnz R1,Loop4

ret

;

end


  1. Flußdiagramm