Датчик температуры Советский патент 1983 года по МПК G01K7/16 

Изобретение относится к термометрии, а именно к полупроводниковым датчикам температуры.

Известны различные датчики температуры, в которых в качестве термочувствительного злемента использованы полупроводниковые приборы с рпереходами С1J.

. Недостаток указанных датчиков тепературы - нелинейность статических характеристик полупроводниковых приборов, в первую очередь вольтамперной и температурной. Это приводит к ограничению диапазона измерения температуры и повышению требований к стабильности напряжения источника питания.

Известен датчик температуры, в котором в качестве термочувствительного элемента используется однопереходный транзистор (двухбазовый диод) со свободным эмиттером С2.

Недостатки датчика - нестабильность режима работы и ограниченност температурного диапазона, в кртором сохраняется линейность температурной характеристики.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является датчик температуры, содержащий полупроводниковый термочувствительный элемент, включенный в цепь отрицательной обратной связи операционного усилителя, источник -опорного напряжения с подключенным резистивным делителем, средняя точка которого соединена с неинвертирующим входом операционного усилителя, и индикатор СЗ 3..

Недостатком известного датчика является невысокая точность измерения температуры, обусловленная нелинейностью вольтамперной характеристики полупроводникового термочувствительного элемента.

Целью изобретения является повыше ие точности измерения температуры.

Поставленная цель достигается.тем что в датчике температуры, содержащем полупроводниковый термочувствительный элемент, включенный в цепь отрицательной обратной связи операционного усилителя, источник опорного напряжения с подключенным резистивным делителем, средняя точка которого соединена с неинвертирующим входом операционного усилителя, и индикатор, в качестве полупроводникового термочувствительного элемента датчика использован одйопереходный транзистор, эмиттер которого замкнут накоротко с одной из его баз и через переменный резистор соединен с нулевым выводом источника опорного напряження.

Одноперехбдный транзистор, эмиттер которого эамкиут накоротко с

одной из его баз (с запертым р-п переходом) имеет линейную вольтамперную характеристику s пределах до 373 К. Эти особенности определяются физическими свойствами рабочего тела однопереходкого .транзистора, которое представляет собой монокристаллическую стуктуру с линейными статическими характеристиками is устранением влияния тока, которое присуще однопереходному транзистору со свободным эмиттером.

На фиг. 1 приведена принципиальная схема датчика температуры; на фиг. 2 - типовые температурные характеристики одноперехсдиого транзистора в режимах со свободным эмиттером. и запертым р-м переходом.

Датчик содержит полупроводниковый Термочувствительный элемент, выполненный Е виде однопер.еходного транзистора 1, операционный усилитель 2 между выходом которого и его инвертирующим входом включен одропереходный транзистор 1, источник 3 опорного напряжения с реэистивным елителем 4, переменный резистор 5 и индикатор 6. . .

Средняя точка резистивного делителя 4, образованного резистораи 7 и 8, подключена к неинвертирующему входу операционного усилителя 2. Эмиттер однопереходного транзистора 1 замкнут накоротко с одной из . его баз и соединен черезпеременный резистор 5 с нулевым выводом источника 3 опорного напряжения.

Индикатор 6, отградуированный в градусах шкалы Цельсия, подключен ежду выходом операционного усилите-; ля 2 и .положительным выводомисточника 3 опорного напряжения.

Датчик работает следующим обра-

зом.

Ток операционного усилителя 2,. включенного по схеме генератора тока, протекает через термочувстви тельный элемент (однопереходный транзистор 1), создавая на его сопротивлении RO Р изменении температуры на 4t падение напряжения U.

1.

определяемое соотношением

ЕО«З

R-l-i- otAt),

и.

(

(I) .

где Ej, - Величина напряжения источ|-,. ника 3,

St,, Rj и Rj - сопротивления резиссторов 5,7 и 8 соответственно;

об - коэффициент температурной чувствительности полупроводникового кристалла одиопереходного транзистора.

Выходной сигнал индикатора б линейно зависит от изменения &i

температуры и определяется соотношением

,

; выx oK+1

где

ч

Начальная установка индикаторг 6 на нулевое положение осуществляется

с помощью переменного резистора 5.

При использовании однопереходных транзисторов типа КТ117В в предложенном датчике отклонение, от линейности в температурном диапазоне 10 -60 С не превышает величины 1-1,5 С, что в несколько раз лучше Чем в известных технических решениях.

ДАТЧИК-ТЕМПЕРАТУРЫ, содержащий полупроводниковый термочувстви гельный элемент,, включенный в цепь отрицательной обратной связи операционного усилителя, источник опорного напряжения с подключенным резистнвным делителем, средняя точка которого соединена с неинвертирующим входом операционного усилителя, и индикатор, отличагощ и и с я тем, что f с Целью повышения точности измерения, в качестве полупроводникового термочувствительного элемента датчика использован однопереходный транзистор, эмиттер которого замкнут накоротко с одной i из его баз и через переменный ре- зистор соединен с нулевым выводом (Л источника опорного напряжения. с / г 0 о 4: 9 да ю )/ I ffg.f

Запертый Mummef

CfoSffSHbiu змиттер