Устройство для измерения температуры

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 11% 011 2185 А ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ 9 17онструкторскоеоению и средствам(71) Специальноебюро по прибороставтоматизации(57) Изобретениетельной технике, а 2рии, Цель изобретения - повышение точности. Устройство содержит первый транзистор 1, Л параллельно включенных между собой транзисторных диодов от 2 до И+1 между базой и коллектором первого транзистора 1, с коллекторно-эмиттерного перехода которого снимается .выходной сигнал 0 температуры. База транзистора.1 соединена через ограничительный резистор Я+2 спервым выводом И+3 источника питания, второй вывод которого соединен с змиттером транзистора 1 и общей шиной 0+4 устройства. Выходная шина В+5 соединена с коллектором транзистора 1, 1 ил.17321Изобретение относится к областитепловых измерений и может быть использовано в измерителях температуры,системах .термостатирования радиоэлектроннки, регуляторах температуры, приэтом преимущественной областью егоиспользования является приборостроение и измерительная техника.Известно устройство для измерения 1 ртемпературы, содержащее в качествечувствительного элемента транзистор,к коллектору которого подключен первый вьвод источника питания второйвывод которого подключен к подвижномуконтакту потенциометра, база транзистора соединена с первьм выводом индикатора и первьм крайним выводом потенциометра, эмиттер транзистора соединен с, вторым выводом индикатора 20и вторьм крайним, выводом потенциометра, при этом транзистор включен инверсно. Принцип действия этого устройства основан на зависимости от температуры коэффициента усиления тока 25базы транзистора, при этом в коэффициент преобразования температура -напряжение не входят твердые физические константы.Устройство имеет невысокую точность ввиду нестабильности и нелинейности характеристики преобразования .Известен также полупроводниковыйдатчик температуры, содержащий полупроводниковый диод, подключенный первым вьводом к первьм выводам источников соответственно меньшего и большего тока, вторые вьводы которых подключены .к первой и второй ламелям двухвходового коммутатора, общий вывод ко рторого соединен с вторьм выводом полупроводникового диода, который черезконденсатор и динамический регйстратор температуры соединен с первымвьводом полупроводникового диода.Устройство является сложньм ввидуналичия двух источников тока, коммутатора. Кроме того, для получения выхода по постоянному току необходимывыпрямитель и фильтр. 50Наиболее близким по техническойсущности к предлагаемому являетсяустройство для измерения температуры,содержащее транзистор, подключенныйколлектором к выходной шине сигналатемпературы и соединенный базой непосредственно с первьм выводом резистора, подключенного вторьм вывопом кпервому выводу источника питания,485второй вьвод которого соединен с общей шиной, подсоединенной непосредственно к эмиттеру транзистора, иряд дополнительных транзисторов, приэтом коллектор транзистора соединенчерез регистратор температуры и переменный резистор с эмиттером транзистора,Недостатком известного устройстваявляется невысокая точность ввидузависимости коэффициента преобразования температура - напряжение отколлекторного тока транзистора.Цель изобретения - повышение точ"ности измерения температуры,Поставленная цель достигается тем,что коллектор транзистора подключеннепосредственно к эмиттеру каждогодополнительного транзистора, а первыйвывод резистора соединен непосредственно с базой и коллектором каждогодополнительного транзистора.На чертеже схема устройства.Устройство для измерения температуры содержит транзистор 1, дополнительные транзисторы(Я+1), резистор Я+. Вместо резистора Я+2 можновключить стабилизатор тока. Источникпитания подключается между выводами(Я+3) и (Я+4), при этом вьвод (Я+4)является общей шинойСигнал температуры снимается с выходной шины (Я+5)относительно общей шины Я+4 устройства. Таким образом, выход устройствавключен параллельно коллекторно-эмиттерному переходу транзистора 1.Каждый дополнительньпЪ транзистор2, (Я+1) имеет диодное включение(в дальнейшем - транзисторный диод)и включен между базой и коллекторомтранзистора 1 (основного). При этомтранзисторные диоды 2, (Я+1) включены параллельно друг другу. По технологии .изготовления и параметрам целесообразно, чтобы все транзисторыбыли одинаковыми. Вместо транзисторов 2, (Я+1) может быть включенодин транзистор, площадь базы которого в Я раз больше площади базытранзистора 1.Устройство. работает следующим образом.Под действием напряжения Е и источника через резистор Я 2 .и коллектор-но-эмиттерный переход транзисторе 1протекает ток 1. При.рассмотрениибудем пренебрегать токами баз транзисторов ввиду больших их коэффици(3) где Кч щюТоТ постоянная Больцмана; .заряд электрона:теоретически обратный ток;абсолютная температура,ЗС 5ентов усиления (в частности, могут быть применены так называемые супер- - -транзисторы). Ввиду параллельного соединения транзисторных диодов 2, (0+1) и их идентичности ток через5 коллекторно-эмиттерный переход каждо 1го из них равен в(частичный ток). Ток 1 создает на эмиттерно-базовом 1переходе транзистора 1 падение на 1пряжения ИТок - создает падение.ьэ . 0напряжения на эмиттерно-базовом переходе каждого из транзисторов 2, (0+1) и на всех вместе напряжение б 8 . ЭтиВэ величины и их разность, являющаяся выходным сигналом температуры, описьг ваются известными формулами:К 1Ц = - Т 1 п -э 1 о(1) щения погрешности ввиду утечки токачерез базово-коллекторный переходтранзистора 1. Утечка практическиполностью исключается при И ) 0,08 Вв диапазоне измеряемых температур,В данном случае (при Я = 100 и диапазоне измеряемых температур от -50одо +100 С) . Ч изменяется в диапазоне0,0882-1,475 В, что является приемлемьи.Точность предлагаемого устройстваявляется высокой ввиду того, что вконтуре измерения отсутствуют резисторы, являющиеся нестабильными приполупроводниковой технологии.и превышает точность известных устройств неменее чем в 3 раза,Технико-экономический эффект применения устройства связан с сочетаниемдвух качеств: точности и простоты.При интегральном исполнении его ценане превысит 0,5 руб: Коэффициентпередачи устройства можйо стандартизировать, в результате чего оно может быть взаимозаменяемьи. При этомподгонка коэффициента преобразованияможет быть осуществлена вариациейчисла дополнительных транзисторовпережиганием межсоединений с помощьюлазера,Коэффициент преобразования температуры, равный .изменению выходногонапряжения на 1 фС (1 К) равен - 1 п Я3 что в:милливольтах на градус составит 0,0862 ф 1 п 0, Таким образом, он являет- ся постоянным, что указывает на линейность устройства. Например, при 0 = 100 это численно составит 41 каждого дополнительного транзистора, 10,39 б мВ С" . Выражение (3) показывает, что выходной сигнал устройства зависит только от физических величинф и не зависит ни от напряжения Е источ- ника, ни от сопротивления резистора 0+2, ни отпротекающего через него тока Т.Указанная величина должна быть достаточно большей как с точки зреЯ ния получения достаточного коэффици. ента передачи, так и для повышения точности устройства путем предотвраФормула изобр ет ения Устройство для измерения температуры, содержащее транзистор, подключенный коллектором к выходной шине сигнала температуры и и соединенный базой непосредственно с первьи вьводом резистора, подключенного вторьи вьводом к первому выводу источника питания, второй вьвод которого .соединен с общей шиной, подсоединенной не- посредственнЬ к эмиттеру транзистора, и дополнительные транзисторы, о т - . л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения температуры, коллектор транзистора подключен непосредственно к эмиттеру каждого дополнительного транзистора, а первый вьвод резистора соединен непосредственно с базой и коллектором каждого дополнительного транзистора.