Датчик температуры DS1820 производства фирмы Dallas Semiconductors имеет малую погрешность измерений только в диапазоне от 0 до 70°. Для того, чтобы узнать, чему соответствуют его показания, скажем, при -30°, нужно построить градуировочную кривую. В документации, сопутствующей DS1820, приведен следующий график зависимости ошибки измерителя от реальной температуры.
Красная линия на нем отображает отклонение от истинного значения температуры для нашей партии датчиков. Для того чтобы программно скорректировать показания измерителей, нужно данную кривую выразить в математической форме, т. е. аппроксимировать ее полиномом. В данном случае был использован степенной ряд. Коэффициенты при степенях иксов были подобраны с помощью MS Excel (модуль "поиск решения"). На графике синяя линия соответствует полиному третьей степени, уравнение которого написано под ним. Таким образом, полученные данные с измерителя каждый раз поправляются на ту или иную величину с учетом именно этой формулы.
Тотклон. = -0.027 — 0.01889*Т + 0.0008159*Т2 - 0.00000749*Т3
Отнимая от значений измерителя величину поправки, получаем истинное значение температуры. Т. е.
Тистин. = Т — Тотклон., или
Тистин. = 0.027 + 1.01889*Т — 0.0008159*Т2 + 0.00000749*Т3
Источники стабильного тока и их применение
П. Иванов, С. Семушин
Независимо от конструктивного исполнения любой источник тока состоит из одних и тех же функциональных узлов (рис. 1). Это первичный источник питания, регулирующий элемент, датчик тока и нагрузка. В большинстве конструкций используется также цепь обратной связи, соединяющая датчик тока с регулирующим элементом. Ток в нагрузке устанавливается изменением параметров цепи обратной связи или датчика тока [1–3].
Если ток в цепи обратной связи достаточно мал, что обычно выполняется на практике, то через последовательно соединенные источники питания, датчик тока, регулирующий элемент и нагрузку протекает одинаковый ток. При этом условии практически любой вариант схемы получается перестановкой последовательно соединенных узлов и выбором точки заземления. Если же ток в цепи обратной связи соизмерим с током в основной цепи, необходимо учитывать появление погрешностей при установке нужного тока в нагрузке. Однако существуют схемные решения, в которых ток обратной связи протекает как через датчик тока, так и через нагрузку, что компенсирует возникновение ошибки.
Рис. 1. Функциональная схема источника тока
В качестве регулирующего элемента в практических схемах обычно применяют одиночные или чаще составные транзисторы, в качестве датчика тока — резистор или диод. При выборе точки заземления также исходят из практических соображений.
Для понимания работы источников тока рассмотрим типовые схемы, получаемые из общей функциональной схемы, показанной на рис. 1.
В качестве простейшего источника тока хорошо работает обычный транзистор с резистором в эмиттерной цепи (рис. 2,а). Сила тока в нагрузке определяется выражением
Iк = (Uвх — Uбэ)/R1 (1)
где Iн — ток в нагрузке, Uвх — входное напряжение, Uбэ — падение напряжения на переходе база-эмиттер транзистора VT1, R1 — сопротивление датчика тока R1. Меняя величину Uвх, можно установить требуемый ток нагрузки. Обычно для задания входного напряжения с необходимой точностью используются источники опорного напряжения (ИОН) [1]. В этой схеме обратная связь по напряжению с выхода датчика тока R1 на вход регулирующего элемента VT1 в явном виде отсутствует.
Вследствие этого сила тока в нагрузке зависит как от сопротивления нагрузки, так и от температуры и параметров транзистора. Тем не менее, благодаря своей простоте это устройство часто применяется там, где не требуется высокой стабильности тока в нагрузке. Более стабильно работает устройство, схема которого показана на рис. 2,б, которое благодаря своей простоте и высокой повторяемости находит широчайшее применение в интегральной схемотехнике [2].
Рис. 2. Схема простых источников тока
Наиболее широко используемой схемой источника тока с применением операционного усилителя (ОУ) является классическая схема, приведенная на рис. 3.