Электронный термодатчик Советский патент 1990 года по МПК G01K7/01 

ел о ч ел ю о

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в системах измерения температуры или разности температур объектов различного назначения.

Цель изобретения - повышение точности измерений.

На чертеже приведена электрическая схема предложенного термодатчика.

Термодатчик содержит два термочувст- вительных транзистора 1 и 2 одного типа проводимости, два нагрузочных постоянных резистора 3 и 4, включенные в коллекторные цепи транзисторов 1 и 2, два регулировочных переменных резистора 5 и 6 и источник 7 питания.

Базы транзисторов 1 и 2 соединены между собой и подключены к среднему (подвижному) выводу переменного резистора 6, два крайних (неподвижных) вывода кото- рого соединены с коллекторами транзисторов 1 и 2. Выводы источника 7 питания соединены с объединенными эмиттерами транзисторов 1 и 2 и средним (подвижным) выводом переменного резистора 5 соответ- ственно, Крайние (неподвижные) выводы переменного резистора 5 соединены с соответствующими выводами постоянных резисторов 3 и 4,

Для получения максимальной чувстви- тельности термодатчика сопротивления резисторов 3-5 выбирают примерно равными внутреннему сопротивлению транзисторов 1 и 2 (10-50 кОм). Сопротивление переменного резистора 6 выбирается значительно большим указанной величины и примерно равным сопротивлению перехода база - коллектор транзисторов (1-10 МОм). Термодатчик работает и используется следующим образом.

Принцип работы термодатчика основан на известной температурной зависимости коллекторного тока и напряжения эмиттер- базового перехода транзисторов.

Термодатчик может быть использован в двух режимах, а именно в режиме измерения температуры и в режиме измерения разности температур.

В первом режиме для измерения температуры оба термочувствительных транзи- стора 1 и 2, которые в этом случае могут быть выполнены на одном кристалле полупроводника, размещают в контролируемой точке, а значение измеряемой температуры определяют по величине напряжения на участке эмиттер-база транзисторов, изменяющегося пропорционально абсолютной температуре с чувствительностью 2 мВ/°С (Выход 1) или по разности коллекторных напряжений, которая увеличивается по экспоненте с ростом температуры (Выход 2). Указанные напряжения могут быть измерены непосредственно с помощью цифрового вольтметра (не показан).

При измерении разности температур оба термочувствительных транзистора 1 и2 размещают в контролируемых точках, а разность температур определяют по разности коллекторных напряжений транзисторов 1 и 2, которая также экспоненциально зависит от разности температур транзисторов. При малой разности температур (около 10°С) выходной сигнал термодатчика на втором выходе изменяется примерно лмнейно с достаточно высокой чувствител ьностью около 200 мВ/°С и не зависит от температуры в широком диапазоне температур от -60 до +60°С. Номинальные сопротивления резисторов 3 и 4 в режиме измерения разности температур выбираются примерно равными.

Для измерения абсолютной температуры в одной точке можно использовать и один термочувствительный транзистор термодатчика. При этом один термочувствительный транзистор устанавливается в контролируемой точке, а температуру другого поддерживают постоянной на заданном уровне, например, в термостате. Зная температуру термостата и измерив разность температур транзисторов по показаниям термодатчика, можно определить значение температуры в контролируемой точке.

Необходимая калибровка термодатчика осуществляется в двух точках рабочего диапазона,например при О и 100°С, двумя независимыми регулировками с помощью переменных резисторов 5 и 6. При этом изменением положения среднего вывода переменного резистора 5 регулируются напряжения на коллекторах транзисторов 1 и 2, а изменением положения среднего вывода переменного резистора 6 - базовые токи транзисторов 1 и 2. Наличие двух независимых регулировок в термодатчике позво- ляет унифицировать температурные характеристики транзисторов путем их совмещения в калибровочных точках, т.е. улучшить взаимозаменяемость термочувствительных транзисторов и в конечном итоге повысить точность измерений.

Формула изобретения Электронный термодатчик, содержащий два термочувствительных транзистора однои менной структуры, коллекторы которых соединены с первыми выводами постоянных резисторов, переменный резистор и источник питания, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измере5 1597596 6

НИИ, в него введен дополнительный пере-ственно с эмиттерами термочувствительных

менный резистор, крайние выводы котороготранзисторов, базы которых соединены со

соединены с вторыми выводами постоян-средним выводом первого переменного реных резисторов, а его средний вывод соеди-зистора, крайние выводы которого соединенен с одним выводом источника питания,5 ны с коллекторами термочувствительных

другой вывод которого соединен непосред-транзисторов.

Изобретение относится к измерительной технике и позволяет измерять с высокой точностью как абсолютное значение температуры в точке, так и разность температур в двух точках. Термодатчик состоит из двух термочувствительных транзисторов 1 и 2 одноименной структуры, двух нагрузочных резисторов 3 и 4, включенных в коллекторные цепи транзисторов 1 и 2, и двух переменных резисторов 5 и 6, предназначенных для калибровки температурных характеристик транзисторов 1 и 2 по двум параметрам: коллекторному напряжению и току базы. Наличие двух регулировок, осуществляемых с помощью резисторов 5 и 6, позволяет калибровать термодатчик при двух значениях температуры транзисторов 1 и 2, совмещая их температурные характеристики в двух точках. 1 ил.