Датчик температуры

 

Изобретение относится к приборостроению и может быть использовано для измерения температуры различных сред и тел в составе многоканальных систем и в автоматических установках. Цель изобретения - миниатюризация датчика и повышение точности измерения за счет исключения ступени преобразования аналогового сигнала в частоту. Датчик температуры состоит из биполярного транзистора 1, полевого транзистора 2, терморезистора 3 и первого и второго диффузионных резисторов 4 и 5. Полевой транзистор 2 включен по схеме истокового повторителя, между истоком которого и общей ШИНОЙ питания включен первый диффузионный резистор 4, затвор полевого транзистора 2 подключен к коллектору биполярного транзистора 1 и терморезистору 3, второй вывод терморезистора 3 соединен с общей шиной, сток полевого транзистора 2 связай с базой биполярного транзистора 1 и одним выводом второго источника питания. Эмиттер биполярного транзистора 1 через третий диффузионный резистор 6 соединен с полюсом источника питания. 2 ил.слсJi^00ю о

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (s1)s G 01 К 7/14

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (лЭ О

1 )« (21) 4780643/10 (22) 10.01.90 (46) 23.02,92. Бюл, N 7 (71) Всесоюзное научно-производственное объединение "Комбикорм" (72) А.С. Щеголеватых (53) 534.547(088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 723395, кл. G 01 К 7/14, 1980.

Авторское свидетельство СССР

М 1352245, кл. G 01 К 7/14, 1987. (54) ДАТЧИК ТЕМПЕРАТУРЫ (57) Изобретение относится к приборостроению и может быть использовано для йзмерения температуры различных сред и тел в составе многоканальных систем и в автоматических установках. Цель изобретения— миниатюризация датчика и повышение точности измерения за счет исключения ступени преобразования аналогового сигнала в частоту. Датчик температуры состоит из биполярного транзистора 1, полевого транзистора 2, терморезистора 3 и первого и второго диффузионных резисторов 4 и 5.

Полевой транзистор 2 включен по схеме истокового повторителя, между истоком которого и общей шиной питания включен первый диффузионный резистор 4, затвор полевого транзистора 2 подключен к коллектору биполярного транзистора 1 и терморезистору 3, второй вывод терморезистора 3 соединен с общей шиной, сток полевого транзистора 2 связан с базой биполярного транзистора 1 и одним выво: дом второго источника питания. Эмиттер биполярного транзистора 1 через третий диффузионный резистор 6 соединен с полюсом источника питания. 2 ил.

1714390

Изобретение относится к приборостроенйю и может быть использовано для измерения температуры различных сред и тел в составе многоканальных систем и в автоматических установках. 5

Известен преобразователь температуры окружающей среды в электрический сигнал.

В известном устройстве преобразова- 10 ние измеряемой температуры в частоту электрических импульсов осуществляется в две ступени; на первой производится преобразование температуры в аналоговую величину (ток, напряжение), на второй 15 ступени производится преобразование аналоговой электрической величины в цифровую форму.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является преобразо- 20 ватель температуры в частоту.

Устройство содержит терморезистор, конденсатор, биполярный и полевой транзисторы, резисторы, образующие делитель напряжения, выход которого соединен с 25 вторым затвором полевого транзистора, одно плечо которого соединено с полюсом источника питания, другое — с точкой соединения первых выводов источника стабильного тока и терморезистора, вторые вы- 30 воды которых соединены соответственно с плюсом и минусом источника питания.

Известное устройство осуществляет» преобразование измеряемой температуры

s частоту импульсов в две ступени. На пер- 35 вой ступени осуществляется преобразование аналоговой величины — температуры, в аналоговую величину — постоянное напряжение на выходе делителя напряжения, На второй ступени осуществляется преобразо- 40 вание аналоговой электрической величины в цифровую форму (частоту генерируемых импульсов).

Многоступенчатое преобразование измеряемой физической величины — темпера- 45 туры в частоту генерируемых импульсов, приводит к умножению погрешности двух ступеней и реобра зова н ия (мул ьтипликативной погрешности).

Наличие ступени преобразования 50 температуры в аналоговое электрическое напряжение усложняет настройку измерительного преобразователя, увеличивает его габариты. Увеличение конденсатора, как правило, приводит к невозможности изго- 55 товления известного преобразователя температуры в частоту на интегральной микросхеме. Отсутствие стабилизирующих обратных связей схемы генератора приводит к температурной нестабильности частоты преобразователя, сужению диапазона перестройки по частоте.

Цель изобретения — миниатюризация датчика и повышение. точности измерения за счет исключения ступени преобразования аналогового сигнала в частоту.

На фиг.1 и 2 приведены принципиальная электрическая схема и геометрия интегральной микросхемы, выполняющей функции датчика температуры.

Датчик температуры состоит из биполярного транзистора 1, полевого транзистора 2, терморезистора 3 и первого и второго диффузионных резисторов 4 и 5. Полевой транзистор 2 включен по схеме. истокового повторителя, между истоком которого и общей шиной источника питания включен первый диффузионный резистор 4, а затвор полевого транзистора 2 подключен к коллектору биполярного транзистора 1 и терморезистору 3, второй вывод терморезистора 3 соединен с общей шиной, сток полевого транзистора -2 связан с базой биполярного транзистора 1 и одним выводом второго диффузионного резистора 5, второй вывод которого соединен с полюсом источника питания, Змиттер биполярного транзистора 1 через третий диффузионный резистор 6 соединен с полюсом источника питания. . Схема датчика температуры (фиг.1) ра-. ботает следующим образом.

При подаче напряжения питания по схеме открывается биполярный транзистор 1, вызывая открытие полевого транзистора 2.

Увеличение тока стока полевого транзистора 2 и напряжения на втором диффузионном резисторе 5 приводит к переходу биполярного транзистора-2 в насыщенный режим.

Увеличение тока коллектора биполярного транзистора 1 приводит к повышению падения напряжения на терморезисторе 3, что вызывает уменьшение тока стока полевого транзистора 2. Уменьшение тока стока полевого транзистора 2 приводит к уменьшению падения напряжения на втором диффузионном резисторе 5, что приводит к закрытию биполярного транзистора 1 и соответственно полевого транзистора 2. Рассасывание неосновных носителей в базе биполярного транзистора 1 за счет большого сопротивления канала транзистора 2 будет протекать относительно медленно, что приводит к затягиванию среза формируемого импульса. Наличие третьего диффузионного резистора 6 обеспечивает надежный переход биполярного транзистора 1 из открытого состояния в закрытое, что приводит к петлеобразной вольт-амперной характеристике, 1714390

ФЦ8. Z

Составитель А,Щеголеватых

Редактор B.Áóãðåíêîâà Техред M,Ìîðãåíòàë Корректор М.Шароши

Заказ 683 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101

После окончания процесса рассасывания неосновных носителей в базе биполярного транзистора 1 ток стока полевого транзистора 2 снова начнет увеличиваться,. приводя к повторению уже описанного 5 процесса включения обоих транзисторов.

Повторение этих. процессов вызывает формирование колебаний на выходе генератора-датчика. Причем период повторения импульсов получается достаточно большим, 10 зависящим от степени насыщения биполярного транзистора 1. Степень насыщения оп. ределяется терморезистором 3. Вследствие указанного явления возможно изменение частоты генерируемых импульсов без изме- 15 нения параметров элементов схемы датчика температуры в пределах одного порядка (80 — 100 кГц).

Предложенное устройство реализуется по известной полупроводниковой интег- 20 ральной технологии (фиг.2), Технологический процесс требует проведения трех диффузий или имплантаций, при этом достигается миниатюризация датчика температуры. Частота сигнала датчик.а 25 температуры находится в длинноволновомсредневолновом диапазонах. Поэтому получение информации от миниатюрных датчиков температуры может осуществляться бесконтактным способом (с помощью радиоприемников соответствующих диапазонов).

Формула изобретения

Датчик температуры, содержащий терморезистор, первый и второй диффузионные резисторы, биполярный и полевой транзисторы, отличающийся тем, что, с целью миниатюризации датчика и повышения точности измерения за счет исключения ступени преобразования аналогового сигнала в частоту, введен третий диффузионный резистор, при этом коллектор биполярного и затвор полевого транзисторов через терморезистор подключены к общей шине, с которой через первый диффузионный резистор соединен исток полевого транзистора, сток которого и база биполярного транзистора подключены к шине питания через второй диффузионный резистор, а третий диффузионный резистор включен между эмиттером биполярного транзистора и шиной питания.