Разработка электронного регулятора температуры

Введение

Электроника на сегодняшний день является самым универсальным средством при решении проблем в самых различных сферах деятельности. Область её применения расширяется с каждым днём, и уже практически невозможно представить какое-либо новое устройство, в  котором бы не было  связи с электроникой. Функции приборов становятся всё более разнообразными. Наилучшим современным радиотехническим прибором является тот, который можно и не замечать, но он при этом сам будет выполнять все необходимые функции. Одним из таких является электронный регулятор температуры.

Темой данного курсового проекта является разработка электронного регулятора температуры. Электронный регулятор температур является более дорогим аналогом механического устройства, но имеет свои достоинства. Такой прибор можно запрограммировать для нашего удобства, чтобы в определенное время изменялись те или иные параметры. Также, его не нужно дополнительно корректировать. У большинства электронных устройств есть возможность вывода данных на дисплей и дистанционное управление.

Для нас важно не только знать величину температуры, но и управлять ею. Например, в самых различных сферах деятельности может присутствовать необходимость поддерживать определённую температуру для процессов производства, либо для поддержания нормального функционирования узлов, т.к. всем нам известно, что изменение температуры в большую или меньшую сторону приводит к порче устройств, либо приспособлений, для регулирования которых применяются эти устройства.

Существует большое количество видов термометров: ртутный, где ртуть является показателем уровня измеряемой температуры, у которой коэффициент линейного расширения изменяется в зависимости от температуры окружающей среды, термометр, датчиком температуры у которого является термопара, электрический термометр на основе моста постоянного тока и много других видов. Каждый из них имеет свои  недостатки. Например, ртутный термометр недостаточно точен в своих измерениях, а в случае раскола колбы происходит утечка паров ртути, которая крайне опасна для здоровья людей. Поэтому целью нашего курсового проекта является разработка безопасного регулятора температуры, который предназначен для регулирования и поддержания температуры в необходимой для его применения области. Для создания несложного устройства, способного регулировать температуру в широком диапазоне значений и поддержания её с высокой точностью, нам позволит применение электронных микросхем.

В нашем случае мы будем разрабатывать регулятор температур на основе термопары платинородий-платина. Платинородий-платиновая термопара является одной из самых точных и служит для измерения температур до 1600̊С. Её точность обуславливается тем, что благородные металлы, из которых изготовляется данная термопара, можно получить в достаточно чистом виде. Неоднородность материала проволок термопары и связанные с этим ЭДС меньше, чем у термопар с проволоками из неблагородных металлов. А также проволоки и горячий спай переносят сравнительно мало изменений в процессе работы и не окисляются. Поэтому характеристика такой термопары крайне стабильна.

1 Измерение и регулирование температуры

1.1 Температура – это величина, которая характеризует степень нагретости какого-либо тела или вещества. Температуру тела можно оценивать лишь приблизительно (холодное, горячее, тёплое), именно поэтому нам приходится обращаться к косвенным методам измерения температуры – к измерению физических свойств тел, связанных с их температурой, которые могут быть достаточно просто,  с высокой точностью измерены. Для этого используется объёмное или линейное расширение тел при нагревании, изменение количества излучаемой ими энергии, изменение их электрического сопротивления, изменение развиваемой ими  термоэлектродвижущей силы.