Преобразователь температура - напряжение

[sanyo.95]

Здравствуйте. Задача "растянуть" (превратить) сопротивление ntc термистора 10к в диапазоне температур 20-50 (12.5 кОм-3.6 кОм) градусов в напряжение 0-5в (20°С=0В; 50°С=5В). Гугление привело меня к тому, что эту задачу можно решить с помощью ОУ. Была добыта схема

Скажите пожалуйста, способна ли эта схема реализовать данное ТЗ? Если да, то прошу помощи в расчетах её элементов под данный диапазон.
Если же нет, каковы будут ваши предложения по этому поводу?
Спасибо, очень надеюсь на вашу помощь.

[Maykill]

если это то, о чём я подумал, то тут
http://aterlux.ru/index.php?page=articl ... tcresistor
онлайн калькулятор есть

[sanyo.95]

если это то, о чём я подумал, то тут

Спасибо, но это не совсем то. Это не термометр. Устройство будет ,так сказать, визуализировать изменение температуры с помощью линейки RGB светодиодов. Мне нужно 20°С - 0В; 50°С - 5В. Вот такая зависимость.

[mickbell]

Скажите пожалуйста, способна ли эта схема реализовать данное ТЗ?

Если коротко, то нет. Вот почему.
Начнём считать. Что касается усилителя на опере, то
Uвых = Uвх*k
Если расписать это поподробнее, то увидим:
Uвых = Uref*R2/(R1+R2)*(1+Rос/Rt)
А теперь проанализируем. Нам надо, чтобы при каком-то сопротивлении Rt на выходе был ноль. Когда возможен ноль на выходе? Поскольку правый сомножитель всегда больше единицы, то ноль на выходе возможен только если R2 = 0 или Uref = 0. При этом ноль на выходе будет всегда, независимо от температуры.
Предложения? Получившееся напряжение сдвинуть и усилить следующим каскадом. В своё время я делал картофелехранилище на балконе, в котором термодатчик включался именно по этой схеме, на выходе которой включался стрелочный показометр. Чтобы сдвинуть ненулевые показания, я другой вывод показометра подключил к потенциометру, которым и двигал ноль. Схема измеряет не сопротивление, а проводимость термодатчика (обратную сопротивлению величину), которая гораздо линейнее связана с температурой. Однако не факт, что линейность конкретного датчика в диапазоне температур от нуля до пятидесяти градусов будет достаточной для вашего случая.

[vlasovzloy]

нужно терморезистор в цепь обратной связи поставить. то есть с инв.входа на выход. а через резистор дать на инвертирующий вход смещение. и на прямой вход тоже дать смещение. регулируя смещение на прямом входе выставить ноль на выходе. а сопротивлением на инв. входе диапазоном чувствительности

[mickbell]

нужно терморезистор в цепь обратной связи поставить. то есть с инв.входа на выход.

Так линеаризации не будет. Правда, в исходных требованиях по неё ни слова.

[sanyo.95]

Если коротко, то нет. Вот почему.

Спасибо за столь развернутый ответ.

Добавлено after 3 minutes 22 seconds:

нужно терморезистор в цепь обратной связи поставить. то есть с инв.входа на выход.

- это понятно.

а через резистор дать на инвертирующий вход смещение. и на прямой вход тоже дать смещение.

- это не понятно. Мне очень стыдно, честно, но я не знаю что такое смещение и как его организовать. Не могли бы вы пояснить?

Добавлено after 2 minutes 18 seconds:

Так линеаризации не будет. Правда, в исходных требованиях по неё ни слова.

Линеаризация не нужна, по крайней мере пока. Еще раз повторюсь - лишь бы была зависимость 20° - 0В 50° - 5В

[vlasovzloy]

На твоем рисунке r1 r2 создают в средней точке напряжение. Это и есть смещение.

Добавлено after 14 minutes 8 seconds:
https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%94%D0 ... 0%BB%D1%8C
на третьем рисунке схема, нужно между входами терморезистор, выше ниже резисторы примерно такого же сопротивления что и твой терморезистор в самом холодном состоянии. на нижний вывод R4 подать смещение, чтобы как ты хочешь в 20градусов на выходе был ноль. ну и схему расчитывать.
у тебя получится разница напряжения на входах при 12,5 кОм и 3,6 кОм, согласно разницы делай коэфициент усиления диф усилителя. и входы усилителя наоборот, на верхний минус на нижний плюс

Добавлено after 7 minutes 52 seconds:
я наверное тебя совсем запутал. в общем дифференциальный усилитель измеряет разницу на своих входах, неважно к плюсу они или к минусу ближе и выдает на выходе разницу усиленную, какой у него коэфициент усиления сделан. а смещением мы сдвигаем напряжение на его выходе в ноль, которое у тебя будет на входе при 20 градусах на терморезисторе. при стандартной схеме, при увеличении напряжения на входе, напряжение на выходе тоже будет увеличиваться, поэтому входы нужно местами поменять.

Добавлено after 4 minutes 17 seconds:
как же трудно объяснить, проще нарисовать)))

Opampdifferencing.png

(11.26 КБ) 1035 скачиваний

[sanyo.95]

как же трудно объяснить, проще нарисовать)))

Большое спасибо за пояснения. Но похоже моих познаний не достаточно, чтобы все это заработало. Я понятия не имею как рассчитать схему. Решил попробовать в Proteus - но толком ничего не получилось, я так понимаю это из за неправильных номиналов резисторов. Может наглость с моей стороны, но не могли бы Вы пояснить как рассчитать данную схему?
Схему для наглядности перерисовал.

[vlasovzloy]

входы на терморезистор нужно местами поменять, я в схеме ошибся. поиграйся сопротивлениями в протеусе, мне некогда думать. только имей ввиду R1=R2 и R3=R4 и R1 R2 побольше поставь

Добавлено after 7 minutes 39 seconds:
вот такую схему попробуй

T-U.jpg

(70.42 КБ) 1145 скачиваний

[sanyo.95]

Спасибо, буду пробовать.

Добавлено after 13 minutes 11 seconds:
Посидел в Proteus, рандомно по изменял номиналы резисторов и понял, что таким методом ничего не добьюсь. Похоже у меня 2 варианта либо учить теорию о построении диф. усилителей, либо забить на эту идею и решать вопрос другим способом. Всем очень благодарен!

[mickbell]

Процедура "настройки" без расчётов схемы такая.
1. Перерисовать схему в соответствии с последним указанием автора.
2. Задать сопротивление термистора, соответствующее нулевой температуре.
3. Покрутить потенциометр, добиваясь нуля на выходе.
4. Задать сопротивление термистора, соответствующее температуре 50 градусов.
5. Если напряжение на выходе больше 5 вольт, то сопротивление резисторов R3 и R4 уменьшить (одинаково!),
если меньше 5 вольт - увеличить, если равно - go to 7.
6. Go to 2.
7. PROFIT!!!

[vlasovzloy]

попробуй такую схему

T_U.JPG

(24.18 КБ) 972 скачивания

с резисторами в протеусе поиграйся

[sanyo.95]

попробуй такую схему

Спасибо и опять же там где смещение написано как быть. Добавить еще один резистор с прямого входа на плюс питания, а тот что подписан смещение на масу? Или нужно добавить еще 2 резистора соединенные последовательно, точка соединения - на прямой вход через резистор (который "смещение") а свободные выводы на масу и + соответственно. И еще, каким должно быть опорное? Оно может равняться питанию?

[vlasovzloy]

1. второй вариант
2. любое стабилизированное

[sanyo.95]

Попробовал эту схему. Получается только выставить ноль, при 20°. А чтобы при 50 было 5v никак не получается, так же было из с прошлой схемой.

[vlasovzloy]

Да чтож такое. завтра сам в протеусе нарисую с номиналами. Операционный усилитель какой ставить планируешь? Сопротивления терморезистора в первом посте правильно указано? Напряжение питания 5 вольт будет? Если 5 вольт, диапазон на выходе от 0 до 5ти может не получится. например от 0 до 3х или 4х устроит?

Добавлено after 18 minutes 7 seconds:
В общем поизучай пока принцип работы ОУ.
В общих чертах выход оу стремится через обратную связь
сделать на инв входе оу такое же напряжение, что и на неинв входе

[sanyo.95]

ОУ LM358N. Сопротивления брал из таблицы на терморезистор 10k ntc. Напряжение нужно строго с 0 до 5. Я вот еще в протеусе посидел, добился результата. При 20 - 0в. При 50 - 3.51в. Больше 3,51 не получается, наверное потери на самом ОУ. Я так понимаю напряжение питания надо будет поднимать. Только вот результата получилось достигнуть на термисторе 100k (я как - то случайно изменил сопротивление, а заметил уже в конце). После этого все номиналы уменьшил в 10 раз. Но ничего не вышло(((. Прилагаю рабочий вариант схемы с термистором на 100к.

[vlasovzloy]

Вместо термистора нарисуй переключатель с двумя резисторами намерянными в первом посте. С 358м без увеличения питания не получится. Нужен оу с райл выходом. Хотя бы в одном положении, второе резистором подтяжки получить. Или на выход схему с полевиком добавлять. Входной ток показометра какой?

Добавлено after 6 minutes 42 seconds:
Поставь в протеусе на выход оу н-полевик с нагрузкой резистором 470ом в истоке. Он будет инвертором и райлом в минусовое плечо. Уже с его выхода возьми обратную связь
Только входа оу теперь наоборот станут. Инв-неинв неинв-инв

[sanyo.95]

ОУ с райл выходом, какие модели не подскажете, посмотрю в магазине. А может и питание проще поднять... Если я правильно понял (про ток показомера) то мне кажеться не слишком важно, так как это МК. PS: програмно решить задачу не удаеться.