數顯溫度計的設計與制作
一、測溫探頭的工作原理
在附圖所示電路中，電阻R1～R3、二極管VD1～VD3、三極管V1構成溫度傳感器電路。其中，VD1、VD2串接作為測溫探頭；R1～R3、VD3、V1構成恒流源電路，給測溫探頭提供恒定的正向電流。
大家知道，半導體二極管的正向壓降決定于正向電流的大小和溫度，當正向電流一定時，正向壓降隨溫度的升高而下降。對于普通的硅二極管1N4148而言，具有約－2 1mV/℃的溫度系數，當兩個1N4148串接時，總的正向壓降與溫度的關系約為－4 2mV/℃。理論和實踐都已證明，在－50℃～＋150℃的范圍內，二極管的測溫精度可達±0 1℃，與其他溫度傳感器比較，二極管溫度傳感器具有靈敏度高、線性好、簡便的特點，而且當二極管的正向電流和溫度一定的情況下，其正向壓降是非常穩定的。
通過計算可以知道，恒流源提供給VD1、VD2的恒定電流約為0 5mA。二極管VD3起溫度補償作用，保證恒流源能提供穩定的電流。
二、測溫顯示原理
測量探頭把待測溫度轉換為相應的電壓后，因為要實現溫度的數字顯示，就必須有模擬/數字轉換裝置。在附圖中，IC1、IC2、IC3及其周圍元件構成A/D轉換、數字顯示電路。 MC14433是單片CMOS3 位雙積分型A/D轉換器，該A/D轉換器轉換精度高，達±0 05％±1字；轉換速率為2～25次/秒；輸入阻抗大于1000MΩ；外圍元件少，電路結構簡單；量程為1 999V和199 9mV兩擋；輸出8421BCD代碼，經譯碼后實現LED動態掃描顯示。MC14433的第2腳為外接基準電壓Vref輸入端；第3腳為被測電壓Vin輸入端；第1腳為模擬地，此端為高阻輸入端，是被測電壓和基準電壓的地；第{15}腳為過量程輸出標志端OR，平時OR為高電平，當|Vin|>Vref即超過量程時，OR為低電平。被測電壓Vin與基準電壓Vref成下列比例關系(當小數點定位于4個LED數碼管的十位數時)：輸出讀數= ×199 9在附圖中，IC2(譯碼器MC14511)把IC1(MC14433)輸出的BCD碼譯成十進制數顯示，因為MC14433以掃描方式輸出數據，所以只需要用一個譯碼器就能驅動4只共陰極LED數碼管，其中千位數的數碼管(最左邊一個LED數碼管)只接b、c兩段。4只LED數碼管的公共陰極分別由IC3(MC1413)中的4個達林頓復合晶體管驅動。負號由千位數的LED數碼管之“g段 ”來顯示，顯示負號的“g段”由MC14433的Q2控制，當輸入負電壓時(對應溫度為0℃以下)，Q2=“0”，顯示負號的“g段”通過R15點亮；當輸入正電壓時(對應溫度為0℃以上)，Q2=“1”，使MC1413的另一個達林頓復合晶體管把流過R15的電流旁路到地，使顯示負號的“g段”熄滅。
小數點固定在十位數的LED數碼管，通過R16給小數點“dp”提供電流，使小數點“dp”點亮。
在附圖中，設置電位器RP1和RP2，其中RP1用于調節沸點(100℃)；RP2用于調節冰點(0℃)。
整個電路的直流電源由IC4(LM7809)提供，直流電源電壓為＋9V。。
三、數顯溫度計元器件選擇
IC1為MC14433，可直接代換的有TSC14433、TC14433、5G14433等。IC2為七段譯碼/驅動CMOS數字邏輯電路，可選用MC14511、HD14511、CD4511等。IC3為七路達林頓復合晶體管，可選用MC1413、5G1413、ULN2003等。其他元器件按圖示進行選擇即可。
四、數顯溫度計的制作
電路很簡單，便于在業余條件下制作。因為MC14433和MC14511是CMOS集成電路，且最多只有24個引腳，所以宜使用IC插座。先焊接好IC插座和其他元器件后，再將MC14433、MC14511、MC1413插入到相應的IC插座上即可。
五、調試
焊接、安裝好電路后，該數顯溫度計需要經過調試方可正常使用。調試前，先準備好0℃的冰水和100℃的沸水各1000ml.
調試步驟如下：
(1) 將RP1調到最上端，使Vref為最高電壓，把二極管測溫探頭置于0℃的冰水中，調節RP2，使四只LED數碼管顯示的讀數為“00.0”。
(2) 將二極管測溫探頭置于100℃的沸水中，調節RP1，使得四只LED數碼管顯示的讀數為“100.0”，且IC1(MC14433)的第{15}腳OR為高電平。
經上述調試后，該數顯溫度計就可以正常工作了，其測溫范圍是－50～＋150℃。該數顯溫度計的測溫范圍僅受二極管測溫探頭的限制，若改用其他的溫度傳感器，則無需變動附圖所示電路的其他部分，就可獲得不同測溫范圍的數顯溫度計。
LCD數顯溫度計的制作
在這里，我向大家介紹LCD數顯溫度計的制作。它用二極管IS1588做溫度傳感器，測溫范圍在+150°C到-20°C之間，如采用集成電路溫度傳感器S800,測溫范圍在+100到-40°C之間。這里我們介紹用二極管IS1588做溫度傳感器的溫度計的制作，因為考慮她可以測量大于100°C的溫度。字串9
本電路的核心是用ICL7136來檢測溫度變化時，測溫二極管正向電壓降微小變化，從而來反映出溫度變化情況。3-1/2液晶顯示屏(SP521PR)用來作為溫度顯示。它的最高位為“1”。使用液晶顯示屏最大的優點是它非常省電，一個9V的層疊電池可以連續使用3個月。下面開始介紹她的制作過程。
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電路圖
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電路圖點擊放大字串7
接線圖點擊放大
字串1注：橄欖綠顏色的線表示連線在元件側。R4 (綠)為附加的元件。紅色的線為附加的小數點連線。粉紅色的線表示外接器件。
工作原理字串2
下面的將用提問的方式來解釋這款數顯溫度計的工作原理。但愿這樣可能讓人更容易理解其原理。字串3為什么可以用二極管來測量溫度？
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我們知道，硅二極管有個特性是：當環境溫度改變時，其PN結的正向電壓降Vf以-2mV/°C改變(如右圖示)。通常，20°C時，其Vf約600mV。當環境溫度增加100°C時，既從20°C變化到120°C時，這時其正向電壓降Vf約為400mV(600mV-(2mV/°C*100°C))。這里介紹的溫度計，就是檢測二極管Vf電壓的變化來實現溫度檢測。由此可以看出，電路的測溫范圍取決于二極管許可的工作范圍。不同的二極管測溫范圍不同，但大多數的二極管可以測量的范圍在-20°C到150°C左右。還有，由于的二極管的一般都有玻璃或塑料材料封裝，所以但環境溫度變化時，二極管的Vf不會很快改變。字串3 ICL7136是什么樣的集成電路？
字串6 ICL7136是一種用于測量輸入電壓的CMOS型集成電路。它內部包含驅動LCD(Liquid Crystal Display)液晶顯示屏電路。測量電壓范圍在±200 mV到±2 V之間。另外，另一種功能類似集成電路ICL7137可以直接驅動LED數碼顯示管。LCD的控制信號是頻率為60 Hz(48KHz/800).電壓為5.5Vp-p的方波信號。
測量的輸入電壓被轉換成一定時間下的電能(即電容的放電時間)。當測量時，電路不會從輸入部分吸取能量。因為這些，輸入阻抗非常高(大于1G歐姆),輸入電子流很校 ICL7136測量過程如右圖所示在1秒內約有3次。
4000時鐘/次 = 4000 x (4/48000Hz) = 0.33秒/次
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在置零階段，參考電壓對(C REF )進行充電，同時設置測量回路為零電壓。
在輸入的積分階段，輸入電壓的能量儲存在電容(C AZ )以待測量。
在測量記數階段，開始對電容(C AZ )放電，同時測量其放電時間并與參考電容(C REF )放電時間進行對比。在測量記數階段，因為電容(C AZ )和(C REF )上的能量被放電了，所以最大測量范圍可以通過調整(C REF )上儲存的電壓來改變測量電壓量程。在這個溫度計中，VR2用來調整零點，VR1用來校準儀器用。
ICL7136有“高”。“低”兩個輸入端子，還有一個“地(COM)”端。這個COM端與電源的負極不同，它與芯片內部相連構成參考電壓的地。在測量輸入電壓時，是測量"IN HI"和"IN LO"之間的電位差。如左圖所示，參“HI”和“LO”之間的電位差為V H -V L,電位差隨著(V L )的減小而增加，從而溫度顯示增加。
字串4液晶顯示屏是如何工作的？
字串4液晶-液態晶體，既具有液體的液動性和表面張力。又具有晶體的光學性質的物體。但它們不是金屬，人們將其取名叫液晶。一般情況下，它和液體一樣可以流動，但在不同方向上它的光學特性不同，顯示出類似晶體的特性，所以稱這類物質為液晶。利用液晶的光電效應制作成的顯示器就是液晶顯示器。它最早出現于1968年。
下面我們來分析TN型液晶顯示器件的基本構造。
TN是Twisted Nematic的縮寫，直譯為“扭轉向列”，這是TN型液晶顯示器結構上的基本特征。將上。下兩塊制作有透明電極的玻璃，通過四周的膠框封接后，形成一個幾微米厚的
盒。在盒中注入TN型液晶材料。在通過特定工藝處理的盒中，TN型液晶的棒壯分子平行地排列于上下電極之間，靠前電極的分子縱向排列，后電極豎直排列，前后電極之間的分子逐步扭曲。如圖粉紅色部分所示。
如圖4所示，入射光通過偏振方向與前電極面液晶分子排列方向相同的上偏轉片(起偏器)形成偏振光。此光通過液晶層是扭轉了90度。到達下偏振片后方的反射板反射回來。盒呈透亮，因而我們可以看到反射板。
