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Temperaturmessung




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





Berechnung der UBE-Anderung:







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 Anderung 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 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.


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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