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Temperaturmessung
Temperaturmessung mittels PN-Übergang
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.
BERECHNUNG DER UBE-ÄNDERUNG:
Die Temperaturspannung ergibt sich aus folgender Formel:
k...
.Boltzmannkonstante
e-...Elektronenladung
T..
..Absoluttemperatur
Daraus ergibt sich für DUBE folgender Zusammenhang:
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.
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.
DIMENSIONIERUNG VON C1 UND R7
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.
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.
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.
DIMENSIONIERUNG:
DIMENSIONIERUNG DES DIFFERENZVERSTÄRKERS AMP 04:
Kennlinie:
Schaltung:
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
LEITERPLATTE:
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
Flußdiagramm
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