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Temperaturmessung



Temperaturmessung

1         Temperaturmessung mittels PN-Übergang

1.1              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 Anderung der Basis-Emitterspannung, die durch zwei eingeprägte Kollektorströme verursacht wird, gemessen.


1.2            Berechnung der UBE-Anderung:

                       

Die Temperaturspannung ergibt sich aus folgender Formel:

k.Boltzmannkonstante       

e-Elektronenladung            

T.Absoluttemperatur

Daraus ergibt sich für DUBE folgender Zusammenhang:

1.3            Blockschaltbild:

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

1.4            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 Anderung 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.

1.5            Dimensionierung von C1 und R7

1.6            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.

1.7            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.

1.8              Dimensionierung:


1.9            Dimensionierung des Differenzverstärkers AMP 04:

2         Kennlinie:


3         Schaltung:

3.1            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

3.2            Leiterplatte:

4         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     

5         Flußdiagramm










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