Устройство для измерения температуры

Устройство для измерения температуры

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советски н

Сециапистичвснин

Ввспубпин

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6! ) Дополнительное к авт. свид-ву (22)Заявлено 22. 04.80 (21) 291536?/38- 30 (5! )М. Кл.

G 01 К 7/00 с присоединением заявки М

9кударстаенный камнтет

СССР на делан нзебретеннй н отнрытнй (23) Приоритет

Опубликовано 23 ° 04*82 Бюллетень Рв l5

Дата опубликования описания 25 . 04 .82 (53) У,П.К 536..53(088.8) (72) Авторы изобретения

В.H. Лапенко, А.И. Берлев и И.К. Герасин

Московский институт электронной техники (7!) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ

Изобретение относится к температурным измерениям, а именно к устрой, ствам для измерения температуры, в которых в качестве термопреобразователя используется полупроводниковый диод.

Известно устройство для измерения температуры, содержащее полупроводниковый диод, включенный в измерительную схему, обеспечивающую измерение изменения падения напряжения на диоде в зависимости от изменения температуры (lj .

Недостатком устройства является низкая точность измерения темпера" туры, обусловленная нестабильностью измерительной схемы.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройство для измерения температуры, содержащее в качестве термопре.образователя полупроводниковый диод, генератор соединенный с модулятором и фазочувствительным детектором, 2 источник напряжения, выход которого через модулятор и преобразователь напряжение-ток подключен к диоду, индикатор.

В этом устройстве сигнал с диода усиливается на переменном токе и далее детектируется фазочувствительным детектором )2j.

Недостатком этого устройства является низкая точность измерения и малая разрешающая способность, ввиду того, что малым изменениям температуры соответствуют малые изменения сигнала на выходе фазочувствиттельного детектора, которые необходимо зафиксировать на фоне большого сигна15 ла.

Цель изобретения - повышение точности измерения температуры.

Поставленная цель достигается тем, 20 м что в устройство введены вычитающии усилитель, интегратор и блок компенсации, первый вход которого соединен с выходом интегратора, второй входгде

К - постоянная .Больцмана;

q - заряд электрона;

Т - измеряемая температура;

R - объемное сопротивление базы диода;

3 . 92253 источником напряжения, третий входс выходом модулятора, а выход соединен с первым входом вычитающего усилителя, второй вход которого соединен с диодом., а выход через фазочувствительный детектор подключен ко входу интегратора, соединенного с индикатором, а также тем, что блок компенсации содержит первый усилитель, вход которого соединен с пер- to вым резистором,, в цепь обратной связи включен первый ролевой транзис-. ,тор, зашунтированный конденсатором, а выход соединен с затвором второго полевого, транзистора,. исток и сток 1ю которого соответственно соединены с вторым резистором, подключенным к входу второго усилителя с третьим резистором" в цепи обратной связи.

На чертеже приведена блок-схема устройства.

Устройство содержит источник 1 напряжения, модулятор 2, включающий в себя усилитель 3, ключ 4 и резисторы 5-7, преобразователь 8 напряже23 ние-ток выполненный в виде усилителя 9 с резистором 10 на входе, термопреобразователь - диод 11, вычитающий усилитель 12, фазочувствительный детектор 13, интегратор 14, блок компенсации 15, индикатор 16, генератор

17. Блок компенсации 15 содержит соответственно первый, второй и.тре" тий резисторы 18-20, первый и второй усилители 21 и 22, первый и. второй полевые транзисторы 23 и 24, конденсатор 25.

Устройство работает следующим образом.

Опорное напряжение 0® с источника

1 напряжения поступает на первый вход модулятора 2, на другой вход которого с выхода генератора 17 поступает модулирующий сигнал. С выхода модулятора переменное напряжение через преобразователь 8 напряжение-ток поступает на диод 11., На диоде 11

:возникает переменная составляющая напряжения, величина которой определяется выражением: 50

U - — Ь K +0 R (К,-К,) S, (1) кт к !

2 4

К, К, - коэффициенты передачи модулятора;

S - крутизна преобразователя напряжение-ток.

На входы блока 15 компенсации поступают сигналы с выхода источника напряжения, модулятора 2, а также напряжение 0 с выхода интегратора 14.

При использовании в блоке компенсации полевых транзисторов с одинаковыми параметрами, на его выходе бу-— дет формироваться напряжение 0, пропорциональное величине

02=(К2 «K<) (К + 1 О! ) 0д е (2)

0 К э а R(, R2, R) - соответственно величины сопротивлений резисторов 19, 20 и 18.

На входы вычитающего усилителя 12 поступают сигналы с диода и с выхода блока компенсации. Разностный сигнал с выхода усилителя 12 поступает на фазочувствительный детектор 13, где происходит его детектирование, и далее - на вход интегратора. В зависимости от того, какая величина больше - переменное напряжение на диоде или напряжение на выходе блока компенсации, происходит увеличение или уменьшение напряжения 0и на выходе интегратора. Выходное напряжение интегратора поступает на первый вход блока компенсации и изменяет его коэффициент передачи таким образом, что уменьшает величину разностного сигнала усиливаемого усилителем до нуля. При выполнении условия К>

5 R напряжение на выходе интегратора, поступающее в блок компенсации и, соответственно, в индикатор, линейно зависит от измеряемой температуры:

0и Ь " т к4 т (3)

Ч К2 l к!

Чувствительность устройства можно в широких пределах менять путем изменения величины резистора 18, а нуль отсчета шкалы можно изменять путем изменения величины опорного напряжения, подаваемого на второй вход блока компенсации.

Достоинством устройства является то, что точность измерения температуры практически определяется разбросом параметров пассивных элементов и не зависит от дрейфа усилителя, фазочувстви тельного детектора, изменения теплового тока диода и на. пряжения источника напряжения.

Наличие новых элементов в предлагаемом устройстве и видоизменение схемы устройства выгодно отличает его от известного устройства, так как позволяет повысить точность измерения температуры, расширить сферу применения устройства.

Формула изобретения

1. Устройство для измерения температуры, содержащее в качестве термопреобразователя полупроводниковый диод, генератор, соединенный с модулятором и. фазочувствительным детектором,. источник напряжения, выход которого через модулятор и преобразователь напряжение-ток подключен к диоду, индикатор, о т л и ч .а ю " щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения температуры, в него введены вычитающий усилитель, интегратор и блок компенсации, первый вход которого соединен с выходом ин.тегратора, второй вход - с источни ком напряжения, третий вход - с вы22532 б ходом модулятора, а выход соединен с первым входом вычитающего усмлмтеля, второй вход которого соединен с диодом, а вымол через фазочувствительный детектор подключен к входу интегратора, соединенного с индикатором.

2. Устройство по и. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что блок компенсации содержит первый усилитель, 10 вход которого соединен с первым резистором, в цепь обратной связи вклю" чен первый полевой транзистор, зашунтированный конденсатором, а выход соединен с затвором второго поле15 вого транзистора, исток и сток которого соответственно соединены с вторым резистором, подключенным к входу второго усилителя с третьим резистором в цепи обратной связи.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Руел. Полупроводниковый датчик температуры и сравнение его с температурными датчиками других типов.

"Электроника", 1975, т. 48, N 6, с 59.

2. Патент СВА К 3812717, кл. 73-362, опублик. 1974 (прототип).