F52 - Úprava rozsahu teploměru

Cíl

ukázat úpravu rozsahu a citlivosti teploměru ze soupravy ISES

Provedení

Teploměr ze soupravy ISES pokrývá rozsah od -20 C do +120 C. Někdy ale potřebujeme citlivější teploměr s menším rozsahem. Popíšeme, jak lze tuto úpravu provést, i když bude tato úprava trochu komplikovanější.

Vyjdeme z předchozí úlohy, kdy jsme využili voltmetr jako zesilovač. I při úpravě rozsahu teploměru využijeme voltmetr jako zesilovač. Do panelu ISES zapojíme do kanálu "A" teploměr a do kanálu "B" voltmetr. Svorky kanálu "A" (jedna žlutá a jedna černá), které jsou na panelu ISES hned za konektorem teploměru (zapojen v kanálu "A") , propojíme dvěma vodiči do vstupních svorek V-metru. Zvolíme vhodný rozsah na V-metru (např. 0 až 1V). V-metr je svou konstrukcí vlastně zesilovač. Čím citlivější rozsah, tím větší zesílení.

Bohužel jsme svědky, že údaj voltmetru je "za rohem". Proč ?

Nakoukneme pod pokličku technického řešení soupravy ISES. Teploměr převádí teplotu -20 C až +120 C na napětí 0V až 5V. Budeme-li chtít měřit teplotu např. v rozsahu 0 C až 30 C potom budou tato napětí od 5*20/140 = 0.71 V do 5*50/140 = 2.5 V. V-metrem budeme tedy zpracovávat napětí od 0.71 V do 2.5 V. Vidíme, že počáteční hodnota 0.71 V není žádoucí a musíme ji nějakým způsobem odstranit - nejlépe elektronicky odečíst. Možná, že již víme, že se elektrické signály dají sčítat i odečítat. Pokusíme se napětí 0.71 V odečíst. Propojení svorek kanálu "A" s voltmetrem upravíme následujícím způsobem.

Využijeme výstupního kanálu "E", na kterém si připravíme napětí 0.71 V. (zvolíme na výstupním kanálu pilové napětí od 0.71 V do 0.71 V !!). A zkusíme toto napětí odečíst od napětí, které se vytváří na svorkách kanálu "A", kde je zapojen teploměr. Propojíme vodičem černou svorku kanálu "A" s černou svorkou kanálu "E" a dále propojíme červenou svorku kanálu "E" se svorkou "-" na V-metru. Svorku "+" na V-metru propojíme vodičem se žlutou svorkou kanálu "A". Takto je od napětí, které vytváří teploměr odečteno naptí 0.71 V.

Nyní nám již zbývá pouze "přepsat" modul voltmetr v kanálu "B" na nový modul, který se bude "tvářit" jako teploměr s rozsahem 0 C až 30 C. V parametrech modulů kanálu "B" postupně přepíšeme minimum 0, maximum 1, jednotky V na minimum 0, maximum 30, jednotky °C.

Pozn.: Teoretická hodnota maxima je 28 (28 = 140/5) a nikoliv 30.

Vyzkoušíme nově upravený teploměr v kapalině s nízkou teplotou (cca 0 až 10 C) a s teplotou blízkou 30 C. Zkusmou volbou maxima (např. v rozsahu 27 až 33) resp. i minima (např. v rozsahu -3 až +3) můžeme údaj teploměru zpřesnit.

Upozornění : Grafický výstup takto upraveného teploměru poněkud více "šumí". Musíme si uvědomit, že měřící karta kvantuje měřený signál a dovede rozlišit jenom jisté odstupňované hodnoty napětí (výše uvedeným způsobem jsme cca 5x zvětšily velikost odstupňovaných hodnot).

Webmaster: Jiří Ryzner, poslední aktualizace: 21.7.2014