Измерение температуры мультиметром с термопарой

Краткие теоретические сведения и постановка задачи 🙂

На сегодняшний момент существует два типа датчиков, позволяющих измерить температуру: терморезистор (термистор) и термопара. Принцип их работы почти ясен 🙂 из названия: терморезистор — это резистор изменяющий свое сопротивление под действием температуры, термопара — два провода из разных материалов спаянные вместе, в которых при нагреве, за счет разности потенциалов, возникает ЭДС.
Обычно в автомобильных системах применяют терморезисторы, так как они способны работать при значительных механических нагрузках, но одновременно с этим преимуществом они имею и ряд недостатков: способны работать только в узком диапазоне температур, да и в этом диапазоне зависимость температура -сопротивление у них нелинейная, причем в течении срока службы эта зависимость изменяется. Термопара в этом плане проще, да и если ее механически не нагружать, то надежнее, да и диапазон рабочих температур у нее побольше. Поэтому в различных системах измерений чаще применяют термопару. А раз ее применяют, то нужно научится ее применять и нам — мы что рыжие? 🙂
На этом с теорией все, перехожу к практике. Кто хочет почитать о типах датчиков подробнее, могу порекомендовать статью — www.picad.com.ua/0105/pdf/50-54.pdf

Электроника
ЭДС вырабатываемая термопарой очень небольшая — порядка нескольких миливольт, поэтому без усилителя не обойтись. Поискав в интернете я нашел 5 различных схем усилителей под термопару и на основе одной из них нарисовал свою

Ну тут мне немного повезло — термопара паяльника (который нужно подключить) и имеющегося у меня мультиметра имели одинаковые характеристики, поэтому я просто крокодильчиками мультиметра "сел" на выход термопары, а второй мультиметр прицепил на выход схемы. Нагревая кончик паяльника(а соответственно и термопару) горелкой записал значения температуры и соответствующие им значения напряжения на выходе схемы.

Немножко математики
Заносим полученные данные в Excel, выделяем их и нажимаем кнопочку "мастер диаграмм"

Сборка
Описывать в данном пункте особо нечего — цепляем нашу схему к МК или платке Ардуино, подключаем туда же цифровую панель отсюда — www.drive2.ru/b/2826794/

Программа
Программу тоже берем для цифровой панели, изменив только основной цикл

void loop() <
unsigned long previousMillis = 0;
const long interval = 1000;
int sensorValue;
int temp_real;
//cчитываем показания АЦП
unsigned long currentMillis = millis();

if (currentMillis — previousMillis >= interval)
//Считаем реальное значение температуры
temp_real = abs(int(206.36*sensorValue*(5.0 / 1023.0) -13.263));
>
showNumber(temp_real);
>

Краткие теоретические сведения и постановка задачи 🙂

Немножко математики
Заносим полученные данные в Excel, выделяем их и нажимаем кнопочку "мастер диаграмм"

Мультиметры – универсальные приборы для измерения различных показателей электрооборудования. Чаще всего они применяются для работы электриками, однако иногда с их помощью проводят измерение температуры. Это возможно, если прибор имеет соответствующие функции, или есть возможность приладить к нему микросхему.

Основные моменты

Мультитметр используют в качестве термометра, если надо провести измерения температуры в сложных условиях – открытое пламя, ядовитые вещества, трудный доступ к объекту, слишком горячий объект.

Многие мультиметры обладают встроенной функцией измерения температуры. В этом случае пользоваться прибором несложно, так как не придется вносить никаких изменений в его конструкцию, достаточно только разобраться, какой режим выбрать.

Обычно этот режим промаркирован буквами «temp», а в комплекте с мультиметром идет термопара, представляющая собой провод с датчиком. Для подключения термопары на корпусе предусмотрено два гнезда.

Большинство тестеров способно работать с температурой от -40 до 1000 градусов по Цельсию. Если вы приобрели недорогой мультиметр, стоит обратить внимание на то, какая термопара идет в комплекте.

Дело в том, что большинство мультиметров имеют достаточно тонкие провода, которые могут оплавиться при воздействии на них температур свыше 250 °C. Надо также обращать внимание на то, возможно ли измерение температуры жидкостей или только газов.

Если вы собираетесь работать с высокими температурами, то штатную термопару лучше сменить на специальную, конструкция которой рассчитана на измерения в более сложных условиях.

Для некоторых приборов потребуется использовать специальный переходник, так как мультиметры имеют одинарные входы, а профессиональная термопара – миниатюрную вилку. После подключения термопары необходимо выбрать режим измерения температуры: он может быть в градусах по Цельсию или Фаренгейту.

Для того чтобы узнать, какая температура, необходимо коснуться кончиком термопары интересующего объекта. Данные сразу же появятся на электронном дисплее.

Длительность контакта с объектом составляет всего 2-3 секунды, для точности измерений контакт должен быть плотным. Проверить правильность работы мультиметра можно, сравнив его показания с показаниями термометра. Важно также следить за полярностью подключения термопары.

Без специального режима

Существует ли возможность измерить температуру мультиметром, не имеющим для этого специального режима? Оказывается, это действительно можно сделать, но потребуется немного модернизировать прибор.

Нужно приобрести микросхему ЛМ-35, с ее помощью показатели температуры будут превращены в напряжение, и прибор сможет распознать данные, но укажет их в Вольтах. Например, 0,30 Вольт нужно будет понимать как 30 градусов Цельсия.

Использование микросхемы не требует сложного вмешательства в конструкцию прибора и позволяет использовать любой мультиметр для измерения температуры.

Для того чтобы микросхема работала, вам потребуется:

три провода, которые можно будет подключить к 10-омному выходу прибора;
отдельный источник питания не менее 4 Вольт, то есть 2 плоских батарейки.

Если надо измерить не только положительную, но и отрицательную температуру, потребуется также подключение источника опорного напряжения.

Сама микросхема подключается просто. Она имеет три разъема для проводов плюсового, минусового значения и выходной датчик. Такой подход позволит преобразовать любой мультиметр, сделав его более функциональным, при этом конструкция обойдется недорого.

Проверка датчика температуры тестером

Вопрос, как проверить датчик температуры тестером, достаточно актуален для автомобилистов. Для того чтобы провести необходимые измерения, можно использовать любой мультиметр, кроме этого, потребуется снять сам датчик и приготовить чайник с водой.

Датчик нужно будет погрузить в кипящую воду (температура жидкости всегда составляет 100 °C). Провода, отходящие от датчика, удобнее всего закрепить крокодилами и подключить к измерительному прибору.

После этого мультиметр нужно установить в режим измерения сопротивление тока.

Если показания сопротивления датчика при воздействии на него температуры в 100° не превышают 210 Ом, то датчик можно смело менять, так как его показания некорректны. При таком сопротивлении датчика вы столкнетесь с тем, что ваше авто будет регулярно закипать.

Использовав мультиметр, вы избавитесь от необходимости разбирать головку цилиндра и проводить сложные ремонтные действия, быстро выявив причину неисправности в домашних условиях. Вы также сможете выбрать тот датчик, который будет корректно отображать данные.

Какой прибор выбрать

В принципе, возможно измерение температуры любым мультиметром, однако есть несколько важных нюансов. Перед покупкой нужно обратить внимание не только на цену, но и на качество.

Будет гораздо удобнее, если мультиметр изначально рассчитан на измерение разных диапазонов температуры и имеет специальный режим для этого. Тогда не придется дорабатывать его, используя дополнительные устройства.

Чем выше функциональность устройства, тем оно удобнее и полезнее в применении. Приобретать прибор лучше в проверенном магазине, так как достаточно много продукции даже известных фирм подделывается, не говоря уже о недобросовестных производителях, предлагающих товар низкого качества.

Лучше немного переплатить, однако иметь гарантию надежности купленного тестера.

К стандартным функциям устройств относится возможность измерять напряжение, сопротивление, силы тока постоянного и переменного.

Большинство моделей позволит прозвонить цепь. От того, какой у тестера дисплей, часто зависит цена. Если это обычный экран с цифрами, прибор обойдется дешевле, чем аналог с полноценным цветным дисплеем и возможностью управления через него.

Выбор мультиметров довольно широк. Всегда можно подобрать подходящий аппарат, исходя из функциональности, цены и качества. Прибор станет незаменимым во многих ситуациях, поможет проверить не только состояние проводки, но и многих деталей различных электроприборов.