Un thermomètre numérique



Cet appareil visualise sur quatre chiffres (en fait 3 1/2 digits) les températures qu’il mesure (au dixième) de –50 à +150 °C.
Il mémorise les températures maximale et minimale atteintes et fournit en sortie un signal PWM dont la largeur des impulsions est directement proportionnelle à la valeur de la température mesurée.

Pour construire ce thermomètre numérique, vous devrez insérer et souder de nombreux composants tous du même côté (face composants) ; le schéma d’implantation des composants est des plus denses, comme vous le voyez. Le microcontrôleur est disponible déjà programmé, ainsi que les autres composants, chez certains de nos annonceurs.
Ensuite, pour protéger la platine, vous utiliserez le boîtier métallique spécifique en aluminium. D’un côté sort la sonde NTC (thermistance en boîtier plastique demi lune) et de l’autre le signal PWM (transmission des données de température à distance) et le poussoir NF SW1.
La sonde doit être placée à l’extérieur du circuit imprimé, à quelque deux cm des composants risquant de chauffer (afficheurs et transistors) : on peut prolonger ses pattes avec du fil de cuivre isolé, puis enfoncer le tout (boîtier demi lune et fils prolongés) dans un fourreau de gaine thermorétractable (chauffez-la ensuite avec un pistolet à air chaud ou un sèche cheveux et scellez l’extrémité au fer à souder).
Quant au réglage, voici comment l’effectuer :
- Alimentez le thermomètre numérique en 12 Vcc 150 mA (respectez la polarité) et laissez passer une demi heure afin que le circuit soit à température ambiante et stable.
- Plongez la sonde dans un verre contenant des glaçons en train de fondre (0 °C).
- Placez les pointes de touche d’un multimètre numérique (Vdc calibre 20 V) sur le positif de C5 (noeud R3, R7, R5) et la broche 6 de IC1 (R2) ; avec un petit tournevis réglez le trimmer multitour RV1 pour obtenir 0 V (à deux mV près).
Pour être bien sûr d’avoir annulé l’offset, mettez le multimètre sur un calibre moins élevé, par exemple 2 V ; après quelques dizaines de secondes, retouchez au besoin le réglage.
- Plongez à nouveau la sonde dans un verre contenant des glaçons en train de fondre (0 °C) et réglez RV2 pour lire exactement 0,0 (ou 32,0 pour un réglage en °F) sur l’afficheur du thermomètre.
Attendez quelques secondes et retouchez s’il le faut le réglage pour une visualisation stable.
Le thermomètre est alors réglé, mais il vaut mieux régler aussi la partie haute de la plage des températures mesurables, en prenant la température d’une partie de votre corps.
Mesurez la température ce cette partie (par exemple sous une aisselle) avec un thermomètre numérique médical au dixième de degré Celsius .
Remplacez-le au même endroit par la sonde de votre thermomètre numérique et tournez lentement la vis de RV3 (GAIN de l’amplificateur différentiel) jusqu’à afficher la même valeur (par exemple 35,2 °).
Attendez que la lecture devienne stable et retouchez éventuellement RV3.

Figure 1 : Schéma électrique du thermomètre numérique.

La sonde est une thermistance NTC. Le thermomètre a été conçu pour indiquer la température locale sur des afficheurs sept segments et la température distante est rendue disponible sur une sortie spéciale (OUT) fournissant une onde rectangulaire de niveau 0/8 V ; il s’agit d’un signal analogique car son rapport cyclique suit linéairement (soit de manière directement proportionnelle) l’augmentation ou la diminution de la température ; il est engendré par un modulateur PWM du type dont on se sert dans les alimentations à découpage (nous n’en utilisons que le générateur en dent de scie, le comparateur de tension et les étages de sortie). Le SG3524 (IC2) travaille ici comme simple générateur d’impulsions à largeur modulée.

Figure 2 : Photo d’un des prototypes de la platine du thermomètre numérique.

On remarque que tous les composants sont montés côté composants et les quatre éléments afficheurs ont leur point décimal en bas à droite.

Liste des composants EV6003
R1 ...... 240 kΩ 1%
R2 ...... 18 kΩ 1%
R3 ...... 3 kΩ 1%
R4 ...... 4,7 kΩ 1%
R5 ...... 10 kΩ 1%
R6 ...... 1,8 kΩ 1%
R7 ...... 1,8 kΩ 1%
R8 ...... 10 kΩ
R9 ...... 10 kΩ
R10 ..... 10 kΩ
R11 ..... 10 kΩ
R12 ..... 10 kΩ
R13 ..... 10 kΩ
R14 ..... 10 kΩ
R15 ..... 10 kΩ
R16 ..... 10 kΩ
R17...... 10 kΩ
R18 ..... 10 kΩ
R19 ..... 1,8 kΩ
R20 ..... 1,8 kΩ
R21 ..... 1,8 kΩ
R22 ..... 1,8 kΩ
R23 ..... 1,8 kΩ
R24 ..... 220 Ω
R25 ..... 2,2 kΩ
R26 ..... 1,5 kΩ
R27 ..... 1,5 kΩ
R28 ..... 1,5 kΩ
R29 ..... 1,5 kΩ
R30 ..... 1,5 kΩ
R31 ..... 1,5 kΩ
R32 ..... 1,5 kΩ
R33 ..... 560 Ω
R34 ..... 82 Ω 1/2 W
RV1 ..... 1 kΩ trimmer multitour
RV2 ..... 200 kΩ trimmer multitour
RV3 ..... 5 kΩ trimmer multitour
C1 ...... 470 pF céramique
C2 ...... 470 pF céramique
C3 ...... 470 nF 64 V polyester
C4 ...... 10 μF 35 V électrolytique
C5 ...... 10 μF 35 V électrolytique
C6 ...... 10 μF 35 V électrolytique
C7 ...... 18 pF céramique
C8 ...... 18 pF céramique
C9 ...... 10 μF 35 V électrolytique
C10 ..... 220 μF 16 V électrolytique
D1 ...... 1N4148
D2 ...... 1N4007
ZD1 ..... zener 8,2 V 1,3 W
ZD2 ..... zener 5,1 V
DY1 ..... afficheur à sept segments 10 X 13 mm à anode commune
DY2 ..... afficheur à sept segments 10 X 13 mm à anode commune
DY3 ..... afficheur à sept segments 10 X 13 mm à anode commune
DY4 ..... afficheur à sept segments 10 X 13 mm à anode commune
T1 ...... BC557
T2 ...... BC557
T3 ...... BC557
T4 ...... BC557
T5 ...... BC547
T6 ...... BC547
T7 ...... BC547
T8 ...... BC547
T9 ...... BC547
IC1 ..... CA3160
IC2 ..... SG3524
IC3 ..... PIC16C54C-EV6003 déjà programmé en usine
IC4 ..... ULN2003
X1 ...... quartz 4,19 MHz
SW1 ..... micropoussoir normalement fermé horizontal Sonde de température thermistance NTC

Divers :
1 support 2 x 4
2 supports 2 x 8
1 support 2 x 9
4 supports 2 x 7
1 bornier 3 pôles
1 boîtier métallique (aluminium) spécifique

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