Датчик температуры

Датчик температуры

Реферат

 

Использование: в устройствах для преобразования температуры в электрический сигнал. Сущность изобретения: в одно из плеч мостовой схемы включен термочувствительный элемент в виде полевого транзистора. Измерительная диагональ мостовой схемы подключена к входам операционного усилителя, выход которого соединен с затвором полевого транзистора. 2 ил.

Изобретение относится к технике измерения температур, а именно к устройствам преобразования значения температуры в электрический сигнал, и может быть использовано для построения высокочастотных измерителей температуры. Цель изобретения повышение точности измерения. Цель достигается тем, что в датчике выход операционного усилителя соединен с затвором полевого транзистора. Использование напряжения, приложенного к затвору полевого транзистора, в качестве термочувствительного параметра обеспечивает постоянство подводимой к чувствительному элементу электрической мощности и ее независимость от его температуры, так как изменение напряжения на затворе полевого транзистора (при изменении его температуры) не приводит к заявленном устройстве к изменению как тока, так и падения напряжения на чувствительном элементе. Введение операционного усилителя, делителя выходного напряжения источника питания обеспечивают расширение диапазона преобразования температуры вследствие использования более линейной зависимости крутизны полевого транзистора от температуры, чем его тока стока. На фиг. 1 представлена функциональная схема датчика температуры; на фиг. 2 зависимость U_вых= f(). Датчик температуры содержит полевой транзистор 1, резистор 2, источник 3 питания измерительного моста 4, образованного транзистором 1, резистором 2 и делителем 5, содержащим последовательно включенные резисторы 6 и 7, операционный усилитель 8 и выход 9 датчика температуры. При этом резистор 2 подключен первым выводом к выходу источника 3 питания, а вторым к стоку полевого транзистора 1, исток которого соединен с общей шиной. Неинвертирующий вход операционного усилителя 8 соединен с точкой соединения резистора 2 и стока полевого транзистора 1, инвертирующий вход с точкой соединения резисторов 6 и 7, образующих делитель 5, а выход с затвором полевого транзистора 1 и является выходом датчика температуры. Датчик температуры работает следующим образом. На затворе полевого транзистора 1 устанавливается такое напряжение, при котором осуществляется баланс измерительного моста 4. Сопротивление полевого транзистора 1 поддерживается на уровне где R₁, R₂ и R₃ сопротивление резисторов 2, 6 и 7 соответственно. При неизменном напряжении источника 3 через полевой транзистор протекает стабильный ток 1 и на нем устанавливается постоянное напряжение, определяемое напряжением питания и сопротивлениями резисторов измерительного моста. Таким образом исключено влияние тока стока и напряжения сток-исток полевого транзистора при крутизне S. При изменении температуры единственным зависимым параметром будет крутизна полевого транзистора (1), где I ток стока; U₃ напряжение на затворе полевого транзистора 1. При температуре на выходе усилителя 8 формируется напряжение (2) которое зависит от температуры в соответствии с законом изменения крутизны S от температуры q, где U₃ напряжение на затворе при q, C - постоянная интегрирования, имеющая физический смысл начального напряжения на затворе полевого транзистора. Таким образом, выходное напряжение U_вых=U₃ определяется как гиперболическая функция от температуры. Рабочий диапазон измерения датчика 5 320 К с чувствительностью датчика 80 2,4 мВ. Использование в качестве термозависимого параметра напряжения затвор-исток, определяемого крутизной транзистора и ее зависимостью от температуры, позволяет повысить точность измерения благодаря исключению влияния на крутизну S тока и падения напряжения на полевом транзисторе, а также вследствие использования более линейной зависимости крутизны полевого транзистора от температуры, чем его тока стока.

Формула изобретения

Датчик температуры, содержащий термочувствительный элемент в виде полевого транзистора, включенный в одно из плеч мостовой схемы с резисторами в других ее плечах, одна диагональ которой соединена с источником питания, а другая подключена к входам операционного усилителя, выход которого является выходом датчика, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения в диапазоне криогенных температур, выход операционного усилителя соединен с затвором полевого транзистора.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2

MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Дата прекращения действия патента: 01.08.1996

Номер и год публикации бюллетеня: 32-1998

Извещение опубликовано: 20.11.1998