Датчик температуры

 

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 резистор соединен с нулевым выводом (Л источника опорного напряжения. с / г 0 о 4: 9 да ю )/ I ffg.f

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ РЕСПУБЛИК

А.3(53) С 01 K 7 1б

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ,(21) 3457788/18-10 (22) 17.05.82 . (46) 07.10.83. Бюл. Ì 37

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (72) А,Н.Êðèâoíîñîâ, Л.В.Твердохлебов, Я.Ф.Мучник, Л.М.Криславский, В.Я.Кауфман, Ю.В.Кузнецов и В.Г.Боев (71) Всесоюзный заочный институт пищевой промышленности (53) 536.53(088.8) (56) 1. Кривоносов A.È. Полупроводниковые датчики температуры. ,М., Энергия, с. 98-113, 1974.

2. Авторское свидетельство СССР

9 821594 кл. Ci.01 К 7/18, 1979.

3. Авторское свидетельство CCCPj

732685, кл. Gi 01 К 7 16, 1978 (прототип) .

„„Su„„1046624 (54)(57) ДАТЧИК .ТЕМПЕРАТУРЫ, содержащий полупроводниковый термочувст-. вительный элемент,. включенный в цепь отрицательйой обратной связи операционного усилителя, источник .опорного напряжения с подключенным резистивным делителем, средняя точка которого соединена с неинверти. рующим входом операционного усилителя, и индикатор, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью повышения точности измерения, в качестве полупроводникового термочувствительного алемента датчика использован однопереходный транзистор, эмиттер которого замкнут накоротко с одной

4 из его баэ и через переменный pe- . 3 зистор соединен с нулевым выводом источника опорного напряжения, 1046624

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

Известны различные датчики температуры, в которых в качестве термочувствительного элемента использованы полупроводниковые приборы с P"ë переходами (13. . Недостаток укаэанных датчиков тем пературы - нелинейность статических характеристик полупроводниковых приборов, в первую очередь вольтамперной и температурной. Это приводит к ограничению диапазона измерения температуры и повышению тре" бований к стабильности напряжения источника питания.

Известен датчик температуры, в котором н качестве термочунствительного элемента используется однопереходный транзистор (двухбазовый диод) со свободным эмиттером (2).

Недостатки датчика — нестабильность режима работы и ограниченность температурного диапазона, в котором 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 кеиквертирующим входом операционного усилителя, и индикатор Г3 3. .Недостатком известного датчика является невысокая точность измерения температуры, обуслонленная нелинейностью вольтамперной характеристики полупроводникового термочувстнительного элемента.

Целью изобретения является повышение точности измерения температуры Ф

Поставленная цель достигается .тем, что в датчике температуры, содержащем полупроводниковый термочувствительный элемент, включенный н цепь отрицательной обратной связи операционного усилителя, источник ,опорного напряжения с подключенным резистивным делителем, средняя точ ка которого соединена с неинвертирующим входом операционного усили- теля, и индикатор, в качестве полупроводникового термочувствительного элемента датчика использован од-:

Нопереходный транзистор, эмиттер которого замкнут накоротко с одной иэ его ee H epee e eMeHH реэистор соединен с нулевым выводом источника опорного напряжения.

Одноперехбдный транзистор, эмиттер которого замкнут накоротко с одной кз его баз (с запертым р-п переходом) имеет лккейкую вольтамперкую характеристику в пределах до

373 K. Эти особенности определяются физическими свойствами рабочего

5 тела однопереходкого транзистора, которое предстанляет собой монокристаллическую стуктуру с линейными статическими характеристиками ж устранением нлиякия тока, которое (() присуще однопереходкому транзистору со свободным эмиттером.

На фиг. 1 приведена принципиальная схема датчика температуры! на фиг. 2 - типовые температурные ха"

)5 Рактеристики одноперехсдного транзистора н режимах со свободным эмит» тером и запертым р-л переходом.

Датчик содержит полупроводниковый термочувствительный элемент, выполненный н виде одкопереходного транзистора 1, операционный усилитель 2 между выходом которого и его иннертирующим входом вкпючен однопереходкый транзистор 1, источник 3 5 опорного напряжения с резистивным делителем 4, переменный резистор 5 и индикатор 6.

Средняя точка резистивного делителя 4, образованного резисторами 7 и 8, подключена к неинвертируюЗО щему входу операционного усилителя 2.

Эмиттер однопереходного транзистора 1 замкнут накоротко с одной из его баз и соединен через переменный резистор 5 с нулевым выводом источ35 ника 3 опорного напряжения.

Индикатор 6, отградуироэанный в градусах шкалы Цельсия, подключен между выходом операционного усилителя 2 и .положительным выводом источ40 яика 3 опорного напряжения. Датчик работает следующим обра-, зом.

Ток операционного усилителя 2,. включенного по схеме генератора то45 ка, протекает через термочувстви тельный элемент (однопереходный транзистор 1), создавая на его сопротивлении Ро при изменении темпе ратуры на 1 падение напряжения 0«

5О определяемое соотношением

Ео к

0„= Р (1+о ьС), 2 3 1 (1) где Е - величина напряжения источника 3

К,, Р2 и Р3 - сопротивления резиссторов 5,7 и 8 соот л,- . Ретственно; о(— коэффициент темперал турной чувствительно .ности полупроводникового кристалла однопереходного транзистора.

Выходной сигнал индикатора б

65 ливбйно зависит от изменения л1

l 04 6.62 4.К

ЭЫХ О К+1 где

Уалертый риттер

Озава

Эниттер

40 И И 1РФ 1Я

Фиг. Я

Составитель В.Голубев

Редактор Н.Пушненкова Техред;Т.Фанта КорректоРА.Тяско.Заказ 7718/41 Тираж 873 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035< Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, г.ужгород, ул.Проектная, 4 температуры и определяется соотноше кием

R я а э

Начальная установка индикатор 6 на нулевое положение осуществляется

° с помощью переменного резистора 5.

При использовании однопереходных транзисторов типа КТ117В в предложенном датчике отклонение, от линей ности.в температурном диапазоне

10 - 60 С не превышает величины

1-1,5 С, что в несколько раз лучше, о чем в известных технических решениях.