Устройство для измерения температуры
Изобретение относится к температурным измерениям и позволяет повысить точность измерения. Источники 1, 2 тока поочередно подключаются через переключатель 1 1 к термочувствительному диоду 3, соединенному с неинвертирующим входом операционного усилителя 4, в цепь отрицательной обратной связи которого включены диоды 8,9 и резистор 6. На выходе фильтра 10 нижних частот формируется сигнал, пропорциональный измеряемой температуре. Влияние нестабильности источников тоха на результат измерения может быть уменьшено введением третьего источника 12 тока. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.
А1
COt03 СОВЕТСНИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИН (}9) (11) (51) 5 < 01 К 7/"-2
ОПИСАНИЕ ИЗОбРЕТЕНИЯ
К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ
ПРИ ГННТ СССР (21) 4706507/1 0 (22) 19.06.89 (46) 30.05.91. Бюл, Р 20 (71) Агрофизический научно-исследовательский институт (72) Б.С.Голубь и А.С.Баран (53) 536.53(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР
Р 1392395, кл. С 01 К 7/22, 1936, Патент СР1А Р 3812717, кл. 73-262, опублик. 1974. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗИЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ (57) Изобретение относится к температурным измерениям и позволяет повы2 сить точность измерения. Источники
2 тока поочередно подключаются через переключатель 11 к термочувствительному диоду 3 соединенному с неинвертирующим входом операционного усилителя 4, в цепь отрицательной обратной связи которого включены диоды 8,9 и резистор 6.
На выходе фильтра 10 нижних частот формируется сигнал, пропорциональный измеряемой температуре. Влияние нестабильности источников тока на результат измерения может быть уменьшено введением третьего источника 12 тока.
1 з.п. A-лы, 1 ил.
1652832
U)+U+
U = — — -=5
КТ Т КТ
-n — 1n — + — lп — То»1 0
Т
F-V) —а 0 т о
J+" c и
КТ I»
+ -1n—
q то
Ug-=- Е
КТ Хй1
+ -ln-Io шкалы выКт I
--lп — =О.
1, (7) (8) Подставив
Т-То
U =F
1 о
Обозначив
»»о epaвнению окончательно
Изобретение относится к температурным измерениям.
Целью изобретения является ловышение точности измерений.
На чертеже приведена схема устройства.
Устройство сопержит источники 1 и 2 тока, термочувствнтельный диод 3, дифференциальный операционный уси- 10 литель 4, резисторы 5 и 6, конденсатор 7, диоды 8 и 9, фильтр 10 нижних частот и переключатель 11.
Устройство работает следующим образом. 15
При поочередном подключении источников 1 и 2 к термочувствительному диоду 3, на нем присутствует напряже-. ние, попеременно принимающее значения
UI иЦа: 20
Т КТ Т
Е -(Е -Цо)-- - n — lп — + o о о Т (1) Т KT Т
-(Š-U )-- - n — ln — +
О o T q Т
О О. где Е - ширина запрещенной зоны по8 лупроводникового материала термочувствительного диода, экстраполированная к абсолютному нулю;
Т вЂ” абсолютная температурами
K — - постоянная Больцмана;
»1 — заряд электрона, n — коэффициент, определяемь»й технологией (для кремниевого планарного транзистора в диодном включе»»ии И 1ю5)þ
I. u I — токи источников 1 и 2 соот2 ветственно;
U . - напряжение на термочувствительном диоде при Т=То и токе Х=I .
Напряжение на инвертирующем входе операционного усилителя попеременно принимает значение U> и U,, 50
Ц1+П оМ» (2)
Uy=Uz+UоМ где U,„ — напряжение смещения нуле" вого уровня операционного усилителя.
В установившемся режиме конденсатор 7 заряже»» до напряжения Ups равного среднему значению на инвертирующем входе
Так как переменная составляющая напряжения на инвертирующем входе
07 приложена к резистору 5, через него протекают прямоугольные, с
Нулевой постоянной составляющей, импульсы тока, двойная амплитуда которых будет равна I .
Хг
1n—
Uq-Uo Ug-Uz КТ Х („
5 К5 ко .q R5.
rye R+ — величина сопротивления резистора R>-.
Эти же амплитуды тока протекают в цепи обратной связи OY причем отрицательная полуволна замыкается через диод 8, а положительная— через диод 9 и резистор 6. При этом на резисторе 6 выделяются прямоугольные импульсы положительной полярности, амплитудой 0 и средним значением Обо
П,рб KT
=== — — — 1п —. (5)
2 4 q 1, Напряжение на входе фильтра НЧ
10 равно сумме напряжений на инвертирующем входе OY и резисторе 6. Напряжение U> на выходе фильтра 10 равно
Т
У =У +Обо„= ГЕ -(Е -U )— о
КТ Т КТ й1 1 — — -1n--+ -ln — — )+0 +
Т»1 То ) см
R6 KT Iz
Ф вЂ” — — ln —. (6)
kg q I
Условие уст анов ки нуля ходного сигналя при Т=Т„:
KT ) II, I Ri.
-U + — -1n — -+U +-— о q 10 см 4Кд
Полагая I ?»Х, получим
R6 Uî-Псм
"-=4 †— ---.
R Кто 12
5 — -l и—
q I, (8 ) в (6 ), получим
Т-То пКТ Т вЂ” U — — + — -lп —. (9) Т q T
Т-То = Ю и считая 9 малым! пКТ Т пк9
T, полагая 1n — с — —, "o q Т а получим
1652832 пКТ9, 8
U Ф (Е -U + — -«0)—
7 о см )Т (10), U (Е + --КТ вЂ” U ) —. и+1 Q
0 q 0 CIN о
При этом должно выполняться соотношение
КТд à — -1n yah (1 2) КТ
U U + — ——
Я О сМ о
--=4—
К КТ. Ь
q а
Составитель В.Куликов
Техред М.Дидык Корректор А.ОбРУчаР
Редактор Т.Лазоренко
Заказ 1766 Тираж 399 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
Производственно-издательский комбинат "Патент", г.Ужгород, ул. Гагарина, 101
Для современных биполярных OY величина U. 1 мВ; так как для кремния
Е< 1,2 В, то ошибка, вносимая напряжением смещения, составляет величину
-3 порядка 10 . Также мала ошибка, вносимая величиной (nKT/q).
С целью дальнейшего повышения точности путем уменьшения влияния на результат измерения нестабильности источников 1 и 2 тока в устройство может быть введен дополнительный источник 12 тока,,подключенный к инвертирующему входу усилителя 4, а все источники тока выполняются согласованными. В этом случае I =aI
I<=bIо, I,g=cIо, где а,Ь,с " постоянные коэААициенты, I Ф о р м ул а и з о б р е т е н и я, 1. Устройство для измерения тем-пературы, содержащее два источника тока, первые выводы которых соединены с общей шиной устройства и подключены 1 к аноду термочувствительного диода, катод которого через переключатель соединен с вторыми выводами источни1ð ков тока, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения, в него введены два диода, конденсатор, два резистора, фильтр нижних частот и операционный усилитель, неинвертирующий вход которого соединен с катодом термочувствительного диода, а инвертирующнй вход через последовательно соединенные первый резистор и конден20 сатор подключен к общей шине и через второй резистор соединен с вхо дом пильтра нижних частот и катодом первого диода, анод которого соединен с выходом операционного 25 усилителя и катодом второго диода, анод которого соединен с инвертирующим входом операционного усили-. теля . 2. Устройство по п. 1, о т л и30 ч à ю щ е е с я тем, что в него введен трЕтий источник тока, включенный между инвертирующим входом операционного усилителя и общей шиной, при этом все источники тока вы,полнены согласованными.
