Термозависимый потенциометр

 

Изобретение относится к температурным измерениям. Цель изобретения - повьшение точности воспроизведения температурных характеристик различных видов. Первая дополнительная цепочка содержит потенциометр 18, диоды 19, 20, 16 и 17, вторая цепочка содержит потенциометр 21 и In диодов 22, 23. Третья цепочка содержит потенциометр 24 и 2Пз диодов 25 и 26. т/« II -jfi ffilrv I . у jffy . i. fft fO J 2f .Пз ffl 4 % Kp-gTy Фи&.1 Одновременная работа двух диодных цепочек при пониженной температуре относительно нормальной позволяет расширить количество типов зависимостей выходного сигнала от температуры при выбранных положениях подвижных контактов потенциометров 21, 18 и 24. Диодная цепочка 13 обеспечивает получение дополнительной точки аппроксимации температурной зависимости, количество которых может быть увеличено параллельным включением в том же направлении дополнительных диодных цепочек. При понижении температуры относительно нормальной в результате Подключения дополнительной цепочки 15 получает возможность аппроксимации температурной зависимости в сторону увеличения температуры относительно нормальной. 2 ил. с S (Л jfi ffilrv ffy . i. J at и 00 00 00 о 05 Вы% ustt -й 2f .Пз ffl p-gTy ГЧ) 0 0 Фи&.1

COOS СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

А2 (19) (11) (51)4 С 01 К 7/20 . М, lj

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (61) 1191755 (21) ° 4016250/24-10 (22) 30.01.86 (46) 23.06.87. Бюл. Р 23 (72) О.П.Харчев и К.В.Тулин (53) 536 ° 53(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р 1191755, кл. G 01 К 7/20, 1984. (54) ТЕРМОЗАВИСИМЫИ ПОТЕНЦИОМЕТР (57) Изобретение относится к температурным измерениям. Цель изобретения— повьппение точности воспроизведения температурных характеристик различных видов. Первая дополнительная цепочка содержит потенциометр 18, диоды

19, 20, 16 и 17, вторая цепочка содержит потенциометр 21 и 2п, диодов

22, 23. Третья цепочка содержит потенциометр 24 и 2п диодов 25 H 26.

Одновременная работа двух диодных цепочек при пониженной температуре относительно нормальной позволяет расширить количество типов зависимостей выходного сигнала от температуры при выбранных положениях подвижных контактов потенциометров 21, 18 и 24.

Диодная цепочка 13 обеспечивает получение дополнительной точки аппроксимации температурной зависимости, количество которых может быть увеличено параллельным включением в том же направлении дополнительных диодных цепочек. При понижении температуры относительно нормальной в результате подключения дополнительной цепочки

15 получает возможность аппроксимации температурной зависимости в сторону увеличения температуры относительно нормальной. 2 ил.

131

Изобретение относится к области температурных измерений, в частности к термозависимым потенциометрам, и является усовершенствованием устройства, описанного в авт.св. 1191755.

Известен термозависимый потенциометр, содержащий три параллельно соединенных резистивных делителя, общие точки которых подключены к источнику питания, причем первый резистивныый, делитель образован двумя постоянными резисторами, а каждый из двух других — терморезистором и постоянным резистором, образуют мостовую схему с терморезисторами в противоположных плечах, и включенную в диагональ моста диодную цепочку, образованную двумя однонаправленными диодами, вторую диодную цепочку, включенную в диаго,наль моста, диоды которой включены встречно по отношению к диодам первой диодной цепочки, и два потенциометра, включенных в каждой диодной цепочке между диодами, при этом подвижные контакты потенциометров соединены между собой и средней точкой первого резистивного делителя.

Целью изобретения является повышение точности воспроизведения температурных характеристик различных видов.

На фиг.1 представлена схема термозависимого потенциометра; на фиг.2— области возможных изменений выходных напряжений: с — известного устройства (сплошные линии) и b - предлагаемого устройства (пунктирные линии) в диапазоне температур.

Термозависимый потенциометр (фиг.1) содержит три параллельно соединенных резистивных делителя, подключенных к источнику питания (не показан) с напряжением Е„,. Первый резистивный делитель состоит из двух постоянных резисторов 1 и 2 с одинаковыми сопротивлениями, а два других резистивных делителя — из терморезисторов 3 и 4 и постоянных резисторов 5 и 6 с одинаковым сопротивлением. Терморезисторы 3, 4 и резисторы 5, 6 образуют мостовую схему, в диагональ которой включены две диодных цепочки. Первая диодная цепочка состоит из диода 7, потенциометра 8 и диода 9, а вторая диодная цепочка — из диода 10, потенциометра 11 и диода 12, причем диоды

7 и 9 включены в одном направлении, а диоды 10 и 12 — в другом. Парал- лельно первой и второй диодным цепочкам включены m дополнительных диод8806

2 ных цепочек. Число дополнительных цепочек может быть различным в зависимости от требуемой температурной характеристики термозависимого потенциометра (например, на фиг.1 термозависимый потенциометр содержит три дополнительных цепочки 13,14 и 15).

Каждая дополнительная цепочка содержит 2п последовательно включенных диодов с потенциометром, включенным в середине цепочки. Число диодов 2п в каждой цепочке зависит от требуемого вида температурной характеристики термозависимого потенциометра.

Первая дополнительная цепочка состоит из последовательно включенных диодов 16 и 17 (п, =2) потенциометра

18 и диодов 19 и 20 (фиг.1). Вторая дополнительная цепочка содержит потенциометр 21 и 2п диодов 22 и 23, третья дополнительная цепочка содержит потенциометр 24 и 2п диодов 25 и 26. Подвижные контакты всех потекциометров соединены со средней точкой первого делителя, являющейся выходом термозависимого потенциометра относительно нулевой шины.

Термозависимый потенциометр работает следующим образом.

При нормальной температуре То (фиг.2) вследствие равенства сопротивления 1 и 2, 5 и 6 выходное напряжение Ббы„ =Uо=E„„ò /2, напряжение в диагонали моста (фиг ° 2б) равно нулю, при этом ток через диодные цепочки отсутствует и выходное напряжение не зависит от положения подвижных контактов потенциометров.

При уменьшении температуры сопротивление терморезисторов 3 и 4 увеличивается, что ведет к увеличению падения напряжения на них, разбалансировке моста и соответственно к увеличению напряжения U„ (H .26) в диагонали моста. По достижении в диагонали моста напряжения, равного удвоенному напряжению отпирания диода

U (0 =0 2-0,3 В для германиевых диодов и П =0,6 В для кремниевых диодов)

U „ = 2U, при температуре T первая диодная цепочка отпирается и начинает пропускать ток в прямом направлении.

Остальные диодные цепочки остаются запертыми. Ток, протекающий через первую диодную цепочку, создает падение напряжения на потенциометре 8.

При этом перемещение подвижного кон. такта потенциометра приводит у изменению выходного напряжения U

806 4 нии, то выходной сигнал в диапазоне температур от Т,> до Т не изменяется и остается равным U (как и в известном устройстве) при любом положении потенциометра 18.. А от температуры Т до температуры Т,. выходной сигнал может быть изменен потенциометром 18 в пределах области, заштрихованной на фиг.2а вертикальными прямыми линиями. При температуре Т

r выходное напряжение равно U (U (U c о

Ю„) при размещении подвижного контакта потенциометра 18 со стороны диода 17, равно U — в среднем поло5 жений; равно U4(U>(U cU ) при размещении подвижного контакта потенциометра 18 со стороны диода 19 и принимает промежуточные значения от U

3 до U< при промежуточных соответству-. ющих положениях подвижного контакта потенциометра 18.

Таким образом, одновременная работа двух диодных цепочек при пониженных температурах относительно нормальной Т позволяет расширить количество типов зависимостей выходного сигнала от температуры при выбранных положениях подвижных контактов потенциометров. В частности, в отличие от известного устройства, обеспечивающего только монотонные зависимости, можно получить и экстремальные зависимости с минимумом или максимумом выходного сигнала вблизи температуры

Т открывания дополнительной диодной цепочки 13. Кроме того, две диоднык цепочки позволяют точно аппроксимировать желаемую температурную зависимость выходного сигнала в двух температурных точках (без учета То), например в Т„ и Т, что повышает точность аппроксимации или воспроизведения температурных зависимостей.

Температура Т> открывания дополнительной диодной цепочки 13 или температура дополнительной точки аппроксимации определяются напряжением в диагонали моста U (фиг.2б) и количеством 2п диодов в диодной цепочке.

3 1318

Дальнейшее уменьшение температуры до температуры Т приводит к увелиг чению напряжения Б в диагонали моста до значения, равного Ц, =40 =2п Б к (где и, =2), при этом дсполнительйая диодная цепочка открывается и начинает пропускать ток в прямом направлении, т.е. начинают работать одновременно две диодных цепочки, а остальные диодные цепочки остаются закры- f тыми и не участвуют в работе, причем диодная цепочка 13 работает и влияет на выходной сигнал аналогчно первой диодной цепочке за счет тока, протекающего через цепочку. 1

Если предположить, что при дальнейшем уменьшении температуры до Тг будут работать только эти открытые цепочки, то область регулирования будет определяться положениями подвиж- 2() ных контактов двух потенциометров 8 и 18. Если подвжкный контакт потенциометра 8 находится со стороны диода 7, то выходной сигнал в диапазоне температур от То до Tg изменяется 25 аналогично сигналу в известном устройстве при любом положении потенциометра 13 (сплошная линия с U npu

T ). А в диапазоне температур от Т ! 1 до Т выходной сигнал потенциометром

18 может быть изменен в пределах области, заштрихованной на фиг.2а наклонными прямыми линиями сверху— вниз — налево. Если сопротивление резисторов 1 и 2 значительно больше 35 сопротивления любого другого резистора, а сопротивление открытых диодов мало, то при температуре Tr выходное напряжение при изменении положения движка потенциометра 18 от вывода соединенного с диодом 17 до другого вывода, будет изменяться от

U1 до Uî °

Если подвижный контакт потенциометра 8 находится со стороны диода 45

9, то выходной сигнал от температуры

Т,> до Т> изменяется, как и в известном устройстве (сплошная линия с

U при Tr) при любом положении потеяциометра 18 ° А от температуры Т до

z температуры Т выходной сигнал предг лагаемогс устройства потенциометром

18 может быть изменен от U до Uo в пределах области заштрихованной на фиг.2а наклонными прямыми линиями 55 сверху — вниз — направо.

Если подвижный контакт потенциометра 8 находится в срежнем положеПри использовании одного и того же моста с известной зависимостью напряжения диагонали моста от температуры температура открывания дополнительнои диодной цепочки может быть выбрана с дискретом 2п выбором количества диодов. Причем каждая дополнительная диодная цепочка должка содержать одинаковое число и диодов с

131880б б двух сторон относительно потенциометра этой цепочки для симметричной работы потенциометра и обеспечения развязки по постоянному току относительно других диодных цепочек. Дополнительная диодная цепочка 13 обеспечивает получение второй дополнительной точки аппроксимации температурной зависимости. Количество точек аппроксимации может быть увеличено парал- 1Q лельным включением в том же направлении дополнительных диодных цепочек, Для получения аппроксимации выходного сигнала в диапазоне температур от

T() до Т„ (а также от Тд до T ) В К 15 точках необходимо включить (К-1) дополнительных диодных цепочек. Причем количество 2п диодов каждой дополнительной диодной цепочки определяется из соотношения 2О !

Бк! lUwl

+ 1) 2п (1)

2U> 2U учитывающего то, что 2п должно быть целым, а температура отпирания соответствующей дополнительной диодной цепочки может быть несколько больше нормальной температуры То, чем температурная точка аппроксимации, В этом выражении У вЂ” напряжение в диаК ЗО гонали моста, соответствующее К-й точке аппроксимации температурной зависимости, абсолютное значение которой 1И .)позволяет распространить выражение (1) на температуры больше и меньше нормальной температуры То.

Каждая дополнительная диодная цепочка работает аналогично описанным, причем дополиительные диодные цепочки

I не расширяют диапазон изменения выходного сигнала предлагаемого устройства.относительно известного (ограниченного сплошными линиями на фиг.2а, и напряжениями У„ и У при температуре Т ), а разделяют всю область регулировки на области с раз(- Р 45 личным характером температурной зависимости, увеличивая тем самым количество точек температурной аппроксимации, что позволяет унеличить точность воспроизведения температурных зави.симостей в К точках относительно температуры Т

На фиг.1 в качестве примера показано включение второй дополнительной диодной цепочки 14 с количеством диодов 2п для получения третьей точки .(на фиг.2 третья точка не показана) аппроксимации температурной зависимости в области уменьшения температуpbI относительно нормальной То и возможности получения еще двух экстремумов в температурной зависимости, Рассмотренный режим работы термоэависимого потенциометра при пониженных температурах относительно нормальной Т может быть распространен

-о и на повышенные температуры относительно нормальной до температуры Т .

При повышении температуры относительно Т о первая диодная цепочка и дополнительные диодные цепочки 13 и

14 остаются все время запертыми и не участвуют в работе. При достижении температуры Т1, при которой напряжение в диагонали моста равно U 2 U, вторая диодная цепочка отпирается и начинает пропускать ток в прямом направлении. Ток, протекающий через вторую диодную цепочку, создает падение напряжения на потенциометре 11, и перемещение подвижного контакта потенциометра приводит к изменению выходного напряжения в пределах области, ограниченной сплошными линиями на фиг.2а, при увеличении температуры

I относительно То. При температуре Т> напряжение в диагонали моста. (фиг.2б) достигает величины U > =--2n U и дополнительная диодная цепочка отпирается. И далее с увеличением темпера1 туры от Т до Тг одновременно работают обе диодных цепочки, а область регулирования так же, как и при пониженных температурах, разделяется на области с различным характером температурной зависимости, например, области, заштрихованные на фиг.2а. В результате подключения одной дополнительной диодной цепочки 15 получаем возможность аппроксимации температурной зависимости в сторону увеличения температуры относительно Тр при двух

1температурах Т и Т, т.е, на единицу больше числа работающих в данном диапазоне температур дополнительных диодных цепочек.

Формула изобретения

Термозависимый потенциометр.по авт.св. № 1191755, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью повышения точности воспроизведения температурных характеристик различных видов, в IIего введено не менее одной дополнительной однонаправленной диодной цепочки, включенной параллельно первой и второй диодным цепочкам, при 83+ - фД

Составитель В.Куликов

Техред В.Кадар Корректор А,Ильин

Редактор Н.Егорова

Заказ 2498/32 Тираж 77б

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Подписное

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4

7 1318ß0á 8 этом каждая дополнительная диодная вижные контакты потенциометров каждой цепочка содержит последовательно сое- дополнительной "",èîäíoé цепочки соедидиненные через потенциаметр группы наны со средней точкой первогЬ резисиз не менее одного диода, причем под- тивногo делителя.