Датчик температуры

 

изобретения

И. Чи (7! ) Заявитель (54} ДАТЧИК ТЕМПЕРАТУРЫ

Причина этого заключается в том, что в качестве термочувствительного элемента используется лишь канал. полевого транзистора, действующий в качестве терморезистора, а уси" лительные свойства полевого транзистора не используются.

Цель изобретения - повышение чувст вительности датчика температуры.

Поставленная цель достигается тем, что в датчик температуры, содержащий измерительный мост с термочувствительным элементом, выполненным в виде полевого транзистора, включен" ного в одно из плеч моста введены дополнительные полевые транзисторы, включенные s остальные плечи моста, причем затвор каждого из полевых транзисторов замкнут с его истоком.

В такой схеме изменение сопротив-ления канала полевого транзистора от температуры (у полевого транзистора, используемого в качестве термочувст3

Изобретение относится к измерительной технике и может быть исполь зовано в различных системах контроля и измерения температуры.

Известен датчик температуры, содержащий измерительный мост с двумя полупроводниковыми диодами в качестве термочувствительных элементов, включенных в противоположные плечи моста P1).

Наиболее" близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является датчик тем" пературы, содержащий измерительный мост с термочувствительным элементом 15 выполненным в виде полевого транзистора, включенного в одно иэ четырех плеч моста, в.остальные плечи которого включены термонезависимые ре" зисторы (2).

Недостатком такого датчика температуры является его сравнительно низкая чувствительность (около I мв/глад) .

993042

3 вительного элемента) приводит к изменению тока через другой полевой транзистор, включенный вместе с первым полевым транзистором в одну и ту же половину моста и являющийся нагрузкой для первого полевого транзистора. Так как оба транзистора работают в режиме насыщения, то небольшое изменение тока через нагрузочный полевой транзистор приводит к изменению,10 напряжения на нем в десятки раз большему, чем изменение тока, что и обеспечивает повышение чувствительности датчика.

На фиг. 1 показана схема датчика 35 температуры; на фиг. 2 — вольтамперная характерис гика одной из двух половин иоста.

Датчик температуры содержит измерительный мост с включенныии в.его 2î четыре плеча полевыми транзистораии;>

1-4. Один или два полевых транзисто: ра, например l и 3, включенные в противоположные плечи моста, используются в качестве термочувствительных 25 элементов и устанавливаются на объекте, температуру которого необходимо измерить. Остальные два (2 и 4) полевых транзистора термостатируются.

В измерительную диагональ моста вклю-зо чен вольтметр 5.

При одинаковой температуре полевых транзисторов, включенных в одну и ту же половину моста (например, полевые транзисторы 1 и 2), напряжение на средней точке между ними равно \1 =—

0 2 где Е - напряжение источника питания моста, При нагреве полевого транзистора

1 его ток насыщения уменьшае>тся (кри- 4О вая "+Т" на фиг.2), что< приводит к увеличению напряжения от V до +V, а при охлаждении (кривая ""Т" ) " к уменьшению до величины -V. Сравнительно небольшие изменения тона полевых транзисторов 1 и 2 вызывают значительные изменения напряжения на средней точке. При подключении пра< вой половины моста и изменении температуры полевых транзисторов 1 и 3 на величину ьТ вольтметр $ включенный . в изиерительную диагональ моста, регистрирует удвоенное изменение напряжения h.V(T)=Ê T, где К - коэффициент пропорциональности, определяющий чувствительность датчика и зависящий

\ . от типа используемых полевых транзисторов.

4, Величина К максииальна и является постоянной только в сравнительно узком диапазоне температур,10 С, соответственно, в этом диапазоне зависимость У/(Т).линейна. При изменении температуры за пределами этого диапазона рабочая точка (фиг.2) выхо--. дит на начальный участок вольтамперной характеристики полевого транзистора и чувствительность датчика падает, а линейность нарушается. Однако включением регулировочных резисторов 6-9 s цепи истоков полевых транзисторов 1-4 можно увеличить линейный участок или сместить его в любую сторону s полном рабочем диапазоне температур ("60)-(+120)< С при одновре : менном снижении чувствительности датчика.

Предлагаеиый датчик фактически измеряет разность температур, поэтому его наиболее целесообразно использовать именно в этих целях.

Пример. Датчик температуры на полевых транзисторах типа 2ПС202В при напряжении источника питания моста Е=10 В и сопротивлении регули-. ровочных резисторов В=470 Ом обеспечивает чувствительность K=100150 мв/град. в диапазоне температур

0-40 С. Эта величина в десятки раз выше, чем у прототипа.

Предлагаемый датчик температуры имеет высокую чувствительность, прост в изготовлении и удобен в экс. плуатации.

Формула изобретения

Датчик температуры, содержащий измерительный мост с термочувствительным элементом, выполненным в виде полевого транзистора, включенного в одно из плеч моста, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью увеличения чувствительности датчика, в него введены дополнительные полевые транзисторы, включенные в ос-.; тальные плечи моста, причем затвор каждого из полевых транзисторов замкнут с его истоком.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Кривоносов А. И. Полупроводниковые датчики температуры. "Энергия", 1974 с. 104, 2. Авторское свидетельство СССР

И 821953 кл. 0 01 К 7/161 1978

{прототип).

993042

Ь

- фиаХ

Составитель В. Голубев

Редактор Н. Безродная Техред H. Tenep Корректор Г.Огар

Заказ 441/55 Тираж 871 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035. Иосква,. N-35 Рауаская наб., д. 4/5.

Филиал ПЛП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4