Устройство для измерения температуры

Устройство для измерения температуры

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

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.