Устройство для измерения температуры

Оп ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕ Н ИЯ Союз СоветскимиСоциалистическихРеспублик 11 732685 К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(22) Заявлено 01.03.78 (21) 2584106/18-Ю с присоединением заявки Ле Гасударственный камнтет(23) Приоритет по делам нэабретений и открытий(72) Авторы изобретения А. К, Кукдрских и В. В. Носов Биолого-почвенный институт Дальневосточного научного центра АН СССР(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ Изобретение сцносится к у 1 ройствзм для измерения температуры, в которыХ в качестве термочувствительного элемента используют ся полупроводниковые диоды.Известны устройства цля измерения температуры, содержащие лолупровоцниковый диод, усилитель, резисторы, источник питзния, регистратор 1.1 и 21.Из известных устройств наиболее близким по технической сущности является устройство цля измерения темперзт)ры, содержащее в качестве термочувствизельного элемента полу. проводниковый диод, смещенный в прямом направлении, тзбилиздтор тока, выполненный нз оперзционном усилителе, инвертирующий вход которого соединен с выводом диодз и через резис 1 ор с ис гочником питания, д нсинвентнрующий вход соединен: с делителем напряжения нз переменном резисторе, поцключенным к источнику питания 3).Недостзт ком э гого ус гройствз является его невысокое быгродействие, обусловлен.ное тепловой инерционностью тсрмочувствительного элеменгз. Целью изобретения является повышениебыстродействия устройствз,Поставленная цель достигается тем, что вустройство введены резистор и конденсатор,причем выход усилителя через резистор сое 5динен с другим выводом диода, соединеннымчерез конценсзтор с нулевой точкой источни.кд питания.Нд чертеже изображена схема устройства.Устройство для измерения температуры со.10держит термочувствительный элемент - полупрозодниковый диод 1, соединенный с выхо.дом операционного усилителя 2 стабилизаторатока 3 через резистор 4, конденсатор 5,включенный межцу нулевой точкой источникаф 5питания и точкой соединения резистора 4 сдиодом 1, резистивный делитель напряжения,6 к которому подключен неинвертирующийвход операционного усилителя , резистор 7и источник питзния 8.Устройство работает следующим образом.Стабилизатор тока 3 обеспечивает разностьпотенциалов между инвертирующим и неинвертирующим входами операпионного усилителя732685 4напряжения на реэилоре 4 на величину, про.порциональную скорости изменения 1 емперату.ры термочувстви 1 ельного элемента а, следо.вательно, пропорциональную разности междутемпературой окружавшей среды и температурой термочувсвительного элемента. Напряжение на выходе операционного усилителя изменится на величину, равную сумме падений напряжений на термочувствительном эле.1 о менте и на резисторе 4, то есть на величину,пропорциональную изменению температурыокружающей среды,Подключение термочувствительного элемен.та к выходу операционного усилителя через15 резистор и соединение обшей точки этого ре.зистора и термочувствительного элемента снулевой точкой источника питания через конденсатор повышае быстродействие устройства.Испытания показали, что быстродействие устройства для измерения температуры с термочувствительным элементом - кремниевым диодом КД 102 А по сравнению с известным устройством, в котором используется тот жетермочувствительный элемент, повышено в13 раз.- температура измеряемой среды;- напряжение на положительной 25клемме источника питания;К - масштабный коэффициент резистивного делителя;В, - сопротивление резистора 4;ЗО- производная температуры по времеВ 1ни;С - емкость конденсатора 5;- постоянная времени 1 ермочувстви.тельного элемента.При выполнении условий СВ 1=Г; ЕпК=Одо35 + В, напряжение на выходе операционного усилителя прямо пропорционально изменению температуры среды, окружающей термочувствиэельный элемент, и мало зависит от инерцион.40 :ос н термочувствительного элемента:О = А(Тс - То).При изменении температуры среды Тс, окру. жаюшей термочувствительный элемент, темпера. тура Т термочувствительного элемента изменя. ется со скоростью, пропорциональной разности (Тс - Т) между температурой окружающей среды и температурой термочувствительного элемента.При увеличении (уменыпении) температуры термочувствительного элементападение напря. жения на термочувствительном элементе умень.шится (увеличится) пропорционально изменению температуры термочувс тви тельного элемента, а через конденсатор 5 потечет ток, пропорциональный скорости изменения температуры тер. мочувствительцо о элемента . Ток через резистор 4 уменьцппся (увеличися) на величину. равную значению тока через конленса 1 ор 5, при этом соот. ветственно уменыпп 1 ся (увеличится) падение где Тс Епз2, равную нулю, и поддерживае 1 неизменнымзначение тока 1 с через термочувствительныйэлемент 1.Зависимость падения напряжения О 9 на термочувствительном элементе 1 от температурыможно записать в виде уравнения прямой:О 9 = О - А (Т - Т,),где То - температура, принятая за нольдиапазона измерений;Т - температура термочувствительного элемента 1,О - падение напряжения на термоочувствительном элементе при Т=ТО;А - постоянный коэффициент (чувст.вительность термочувствительногоэлемента) .Напряжение на выходе операционного уси.лителя с учетом инерционности термочувствительного элемента равно: с 3 1О=А(т -Т )Е к-О -1 Я А (Ся - С)с о и то су 1 с 1 1 Формула изобретения Устройство для измерения температуры, содержащее в качестве термочувствительного элемента полупроводниковый код, смещенный в прямом направлении, стабилизатор тока, выполненный на операционном усилителе, инвертирующий вход которого соединен с выводом диода и через резистор с источником питания, а неинвертирующий вход соединен с делителем напряжения на переменном резисоре, подключенным к источнику питания, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения быстродействня устройства, в него введены резистор и конденсатор, при. чем выход усилителя через резистор соединен с другим выводом диода, соединенным через конденсатор с нулевой точкой источника. пи. тания. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Кривоносов А. И. Полупроводниковыедатчики температуры. М "Энергия", 1974,с. 105, рис, 3-7.2. Авторское свидетельство С(ТР Ь 287358,кл. 6 01 К 7/16, 1969.3. Кох. Линейный термометр на диоде илитранзисторе. "Электроника 1976, Р 10, с.60рис, 2 (прототип).732685 Составитель В. КуликоТехред С, Мигай рректор О, Ковинск едактор А. Ахмед Тираж 713ПИ Государственногг комитетаделам изобретений и открытийМосква, Ж - 35, Раушская наб.,аз 1726 32 ПодписноеСР 1130 Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул.Проектн