Elektronik Termometre
Günümüzde ortam sıcaklığının ölçümünde kullanılan çok çeşitli yöntemler vardır. Bunlardan en çok tercih edileni cam bir tüp içindeki civanın (veya alkolün) genleşme miktarına göre sıcaklık ölçümüdür. Bunun dışında, malzemelerin elektriksel parametrelerinin sıcaklığa bağlı değişiminden yararlanarak da ortam sıcaklığını ölçmek mümkündür.
Örneğin, termistör adlı elemanın direnci, sıcaklıkla artar veya azalırken; termokupl adlı elemanın uçlarında, sıcaklıkla değişen bir potansiyel farkı oluşur. Bu elektriksel büyüklüklerin değeri ölçülerek sıcaklık bilgisi dolaylı olarak elde edilebilir. Ancak bu tür algılayıcıların (sensörlerin) ortak sorunu sıcaklıkla doğrusal değişen bir çıkış üretmemeleridir. Bu nedenle, genellikle bir doğrusallaştırma tekniğine ihtiyaç duyulur.
Teknolojinin gelişmesiyle beraber, sıcaklığa bağlı olarak doğrusal çıkış üreten yarıiletken sıcaklık sensörleri üretildi. Bu sensörlerin analog ve dijital olmak üzere iki türü bulunuyor. Analog tipteki sensörler (örneğin LM35), sıcaklıkla orantılı bir gerilim üretirken; dijital sensörler (örneğin DS1820), lojik 1 ve lojik 0’lardan oluşan kodlanmış bir dijital sinyal üretir. Her ne kadar dijital sensörlerin doğrulukları yüksek olsa da kullanımları için mikroişlemci bilgisi gerekir. Bu nedenle analog sıcaklık sensörleri daha çok tercih ediliyor.
Aşağıda, analog sıcaklık sensörü kullanarak elektronik bir termometrenin nasıl yapılacağından bahsediliyor. Tasarlanan sistemde, oda sıcaklığı analog sıcaklık sensörü aracılığıyla ölçülüyor ve sıcaklık değeri bargraf (çubuk grafik) göstergede gösteriliyor. Bu sistem sayesinde +10°C ile +39°C arasındaki sıcaklı klar 1°C hassasiyetle ölçülebiliyor. Oda sıcaklığı genellikle bu aralıklar arasında değiştiğinden, tasarlanan elektronik termometre ev içi uygulamalarda rahatlıkla kullanılabilir. Sıcaklık ölçüm sistemine ait elektronik devre şeması
yandaki sayfada görüldüğü gibidir. Sistemin en önemli elemanları: LM35 sıcaklık sensörü, 10’lu bargraf gösterge, LM3914 entegresi ve çok turlu trimpottur. Bu elemanlar hakkında kısa bilgiler aşağıdadır.
LM35: National firması tarafından üretilen LM35 sıcaklık sensörü, analog tipte olup santigrad derece başına 10 milivolt gerilim üretir. Yani, sıcaklığın her 1°C artışına karşılık, çıkış
gerilimi 10mV artar. Örneğin, 20°C için çıkış gerilimi 200mV iken, 100°C için çıkış gerilimi 1V’dur. LM35 sıcaklık sensörünün pek çok tipi vardır. Her bir modelin sıcaklık ölçüm aralığı ve doğruluğu farklıdır. Örneğin, LM35DZ adlı sensör, 0°C ile 100°C arasındaki sıcaklı kları ölçer ve son derece doğrusal bir karakteristiğe sahiptir. Fiyatı ucuz olduğundan ve kolayca temin edilebildiğinden dolayı tasarlanan sistemde bu sensör tercih edildi. Aşağıda,LM35DZ sıcaklık sensörünün bacak bağlantıları görülüyor.
Bargraf Gösterge: iç yapısında çeşitli sayıda LED bulunan bargraf gösterge, elektronik devrelerde sıkça kullanılan bir gösterge türüdür. Kırmızı, sarı ve yeşil renkte üretilen bu göstergelerin 10, 15 veya 20 LED içeren tipleri vardır. Elektronik termometre devresinde kırmızı renkli 10’lu bargraf göstergeden 3 adet bulunuyor. Böylece, en alttaki kırmızı LED yandığında ortam sıcaklığının 10°C olduğu, bütün LED’ler yandığında ise sıcaklığın 39°C olduğu anlaşılıyor. Aşağıda, ışık rengi kırmızı olan 10’lu bargraf gösterge görülüyor.
LM3914: National firması tarafından üretilen bu entegre, 10’lu bargraf göstergeler için sürücü devresi içerir. iç yapısında, 10 adet dirençten oluşan bir gerilim bölücü devresi, 10 adet karşılaştırıcı ve 1.25V’luk bir referans gerilim üreteci bulunur. Bu entegre hakkındaki ayrıntılı bilgi www.national.com adresinden edinilebilir.
LM3914 entegresi, 5 nolu bacağa uygulanan analog giriş sinyalini, iç yapısındaki 10 adet karşılaştırıcı ile kıyaslar ve çıkışa bağlı LED’lerin hangilerinin yanacağını kontrol eder. Entegrenin 4 ve 6 nolu bacakları, gerilim bölücü devrenin sırasıyla alt ve üst uçlarına bağlıdır. Bu uçlara dışarıdan uygulanan gerilim ile karşılaştırma işleminin hangi aralıkta yapılacağı belirlenir. Bu gerilim değerleri, aynı zamanda ölçülecek sıcaklığın alt ve üst sınırlarını da belirler.
Çok turlu trimpot: 3 uçlu bir eleman olan trimpot, elektronik devrelerde ayarlı direnç gereken yerlerde kullanılır. Bir tornavida aracılığıyla ayar vidası çevrildiğinde trimpotun 2 ucu arasındaki direnç değeri değişir. Direnç değerinin daha hassas bir şekilde ayarlanması gerektiğinde, normal trimpot yerine çok turlu olan türü kullanılır.
Çok turlu trimpotun ayar vidası, kendi ekseni çevresinde birkaç tur (örneğin 10 tur) dönebildiğinden, direnç değeri çok hassas olarak
ayarlanabilir. Elektronik termometre devresinde 4 adet 1k’lık çok turlu trimpot bulunuyor.
Devre Şeması:
Elektronik termometreye ait devre şemasından görüldüğü gibi ortam sıcaklığını algılayan eleman LM35DZ’dir. Sıcaklık sensörünün 2 nolu çıkış ucu, LM3914 entegrelerinin 5 nolu
bacaklarına bağlıdır. Böylece, her bir entegre, sıcaklık sensörünün ürettiği analog gerilime göre karşılaştırma yapar ve bargraf göstergede hangi LED’lerin yanacağına karar verir. Her entegrenin 2 ve 3 nolu uçları arasına 2.2 mikrofarad kapasiteli tantal kondansatör bağlıdır. Devredeki dirençler %1 toleranslı metal film direnç türündedir.
Elektronik termometrenin devre şemasına göre baskı devre kartını oluşturmak için 2 yöntem vardır. ilki, delikli pertinaks üzerine devre elemanlarını yerleştirerek kartın altından ince
kablolar ve lehimle bağlantı yapmaktır. Diğeri ise baskı devre yapım tekniklerinden birini kullanarak daha profesyonel bir kart oluşturmaktır. Her iki yöntemde de dikkat edilmesi gereken nokta, entegrelerin 2 nolu bacakları ile güç
kaynağının (-) ucu arasında mümkün olduğunca kalın kesitli bağlantı iletkeni kullanılmasıdır. Bu şekilde devrenin daha doğru çalışması sağlanmış olur. Yukarıda elektronik termometre devresine ait baskı devre kartı görülüyor.
Devrenin doğru çalışması için, şemada gösterilen noktaların gerilimleri, çok turlu trimpotlar yardımıyla 90mV, 190mV, 290mV ve 390mV’a ayarlanmalıdır. Bu işlem için bir dijital voltmetre gerekiyor. Voltmetre ile nasıl ölçüm yapılacağı aşağıdaki resimlerde görülüyor.
Yapılan bu ayarlama ile sıcaklığın alt ve üst sınırları da belirlenmiş olur. Yani, ilk gösterge 10°C ile 19°C, ikinci gösterge 20°C ile 29°C, üçüncü gösterge de 30°C ile 39°C arasındaki sıcaklıkları gösterir.
Elektronik termometre devresini çalıştırmak için güç kaynağı olarak 9V’luk bir pil kullanılabilir. Bu durumda, pil gerilimi 4V’a düşünceye kadar devre doğru olarak çalışmasını sürdürür. Devrenin, güç kaynağından çektiği akım, o anda bargraf göstergede kaç adet LED’in ışık yaydığına bağlıdır. Her bir LED’in
çektiği akım 5mA olduğundan, örneğin sıcaklık 25°C iken, 16 adet LED ışık yayar ve güç kaynağından 80mA akım çekilir. Eğer devre, 9V’luk pille sürekli çalışır durumda bırakılırsa, pil kısa sürede tükenir. Bu nedenle, elektronik termometreyi sadece istendiği zaman çalıştırabilmek için bir aç/kapa anahtar kullanılmalıdır. 9V’luk pil yerine 9V’luk ac/dc adaptör kullanılması halinde devrenin sürekli olarak çalıştırılması da mümkün olur.
Elektronik termometre yapımının son aşaması devrenin uygun boyutta bir kutuya yerleştirilmesidir. Yapılan kutunun üst kısmı kırmızı renkli bir cam (örneğin pleksiglas) ile kapatılırsa bargraf göstergelerin ışığı daha net görülür. Camın üzerine çizgi aralığı 2.5mm olan bir sıcaklık ölçeği yapıştırıldığında cihazın yapımı tamamlanmış olur. Sıcaklık ölçümünün sağlıklı bir şekilde yapılabilmesi için sıcaklık sensörü kutunun dışına yerleştirilmelidir. Aşağıda elektronik termometrenin tamamlanmış hali görülüyor.
Test: Gerçekleştirilen elektronik termometrenin doğruluğunu test etmek amacıyla civalı bir termometre ile karşılaştırma yapılabilir. Aşağıdaki resimde, oda sıcaklığı 25°C iken her iki termometreden okunan değerler görülüyor. Sonuçlardan da görüldüğü gibi, elektronik termometre devresi sıcaklık ölçümünü doğru olarak yapıyor.
*Fırat Üniv. Elek-Elektronik Müh. Bölümü
If you enjoyed this post, please consider to leave a comment or subscribe to the feed and get future articles delivered to your feed reader.
Comments
çok güsel olmuşş…. saolunn ama bunlar benim ödewim için gerekmioo yafff:(:(:( hernes yinede çok saolnuuuu………
cok güsel olmus pc okuyorum bende ve dönem ödevim termometre voltmetre ve saat devresi ama üçüde tek devrede olcak:)bakalm nasıl yapcem?:)
ya biri beni duyuomu ben ödewimi bulam1yorum yard1m edin lütfen gerilim üretme yöntemleri hakk1nda bilgi werin lütfen
ya ben hala bulamıom termometre voltmetre ve saat üçüde aynı devrede olcak varmı bilen bi yardm edin ltfn:S
hocam bu termometre benim yıllık ödevim
ama TARSUS ve MERSİN de böyle bir displeyin
olmadıiğını hatta bu displeyin tamamen kaldırıldığını
söylüyorlar budispley lerin yerine kullana bilecegim
bir displayin olup olmadıgını söylerseniz çok sevinirim
biraz acil bizim hoca biraz manyakta devreyi erkenden istiyor
ya trimpotlar nerdede kullanılır yardım etseniz