Устройство для измерения температуры

(51) М. Кл. б 01 К 7/22 Геоударстееииый ионитет СССР Опубликовано 15.09.82, Бюллетень34Дата опубликования описания 25.09.82по делан иэобретеиий и открытий, С. Баран, А. К. Баринов, Б. С. Голуб Г 1) Заявител ЕМПЕРАТУРЫ 54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕ Наитехничзультания темтока свителючен Изобретение относится к температурньм измерениям, а именно к устройствам для измерения температуры, в которых в качестве чувствительного элемента используется термочувствительный логарифмирующий диод.Известно устройство для измерения температуры, содержащее транзисторный термочувствительный элемент, включенный в мостовую измерительную схему 1 .Недостатком устройства является большой разброс напряжений на прямосмещенном эмиттерном переходе у различных экземпляров транзисторов, что ограничивает их взаимозаменяемость и приводит к низкой точности измерения даже при индивидуальной разбраковке на группы с близкими параметрами. более близким к предлагаемому по ской сущности и достигаемому реу является устройство для измерепературы, содержащее два источника аналоговыми ключами и термочувьный полупроводниковый диод, подный к логарифматору, вход которого через аналоговые ключи соединен с источниками тока 12.Недостатком устройства является то, чточасть напряжения выходного сигнала определяется объемным сопротивлением диода, разброс которого значителен у различных экземпляров даже однотипных диодов, Это снижает точность измерения и ограничивает взаимозаменяемость термочувствительных диодов.Цель изобретения - повышение точности измерения температуры.Поставленная цель достигается тем, чтов устройство введены реверсивный интегратор, задатчик временных интервалов, компаратор, третий источник тока с аналого вым ключом, источник опорного напряжения и аналоговый переключатель, соединенный с измерительным входом интегратора, выход которого через компаратор подключен к входу задатчика временных интервалов, первые три выхода которого соединены с входами управления соответствующих ключей, четвертый - с входом управления переключателя, а пятый - с входом управления интегратора, при этом третий источник тока через аналоговый ключ подключен к входу логарифматора, а источник опорного напряжения - к первому входу переключателя, второй вход которого соединен с выходом логарифматора.На фиг. 1 представлена функциональная схема устройства для измерения температуры; на фиг. 2 - временные диаграммы, иллюстрирующие работу устройства. Устройство для измерения температурысодержит источники тока , 2 и 3, аналоговые ключи 4, 5 и 6, логарифматор 7 стерм очувствительным логарифмирующимдиодом 8, реверсивный интегратор 9, задатчик временных интервалов 10, источникопорного напряжения 11, аналоговый переключатель 12 и компаратор 13. Источникитока 1, 2 и 3 через аналоговые ключи 4, 5и 6 подключены к логарифматору тока 7,в цепь которого включен диод 8. К интегратору 9 через переключатель 12 может бытьподключен либо выход логарифматора 7,либо источник опорного напряжения 11.Выход интегратора 9 соединен со входомкомпаратора 13, выход которого подключенк входу задатчика 10, первые три выходазадатчика управляют ключами 4, 5 и 6,четвертый выход управляет переключателем 12, а пятый - интегратором 9. Выходной сигнал устройства для измерения температуры снимается с выхода задатчикавременных интервалов 10.Устройство для измерения температурыработает следующим образом.В момент времени, предшествующий начальному, произведен сброс интегратора 9,а ключи 4, 5 и 6 разомкнуты. В начальный момент времени от задатчика 10 поступают сигналы на замыкание ключа 4 иперевод интегратора 9 в режим прямогоинтегрирования. Ток 1 от источника тока1 поступает на вход логарифматора тока 7.При прохождении тока через диод 8 на немвозникает напряжение)= ц 81 п +1 о,где К - постоянная Больцмана;с 1 - элементарный заряд;0 - абсолютная температура;1 - характеристический ток диода;Ко в объемное сопротивление диода.Это напряжение подается с выхода логарифматора 7 на интегратор 9, на котором оно интегрируется в течение интервала времени Т. К концу этого интервала напряжение на интеграторе равноУил01 п-д-+К 1-где Т - постоянная времени интегратора,В момент времени 1 =от задатчика 10поступает сигнал на выключение ключа 4и включение ключа 5. На вход логарифматора тока 7 поступает ток 1 от источникатока 2. Возникшее на выходе логарифмато 5 1 О 5 20 25 30 35 40 45 50 55 ра 7 напряжение Ц интегрируется в течение интервала времени от момента 1=Тдо момента 1=2. К моменту времени 2на интеграторе напряжение равноиг =01 пг +Ко(11+ 1 г)гВ момент временй 1=21 по сигналам отзадатчика 10 происходит размыкание ключа 5, замыкание ключа 6 и реверс - переключение направления интегрирования реверсивного интегратора 9. На вход логарифматора 7 от источника 3 поступает ток1 . Возникшее на выходе логарифматоранапряжение з интегрируется интегратором9 в течение интервала времени 2 от момента времени 1=2 ь до момента 1=4 СК концу этого интервала напряжениена реверсивном интеграторе 9 равноЦиз =- " 8 и - .г - + Йо(11+ 1 г 21 з)(1)Из выражения з(1) видно, что если выполняется условие1,+1, - 21,=0, (2)то выходное йапряжение устройства(3)прямо пропорционально абсолютной температуре диода и не зависит от его конкретного объемного сопротивления.В момент времени 1 =4 т, по сигналу отзадатчика 10 переключатель 12 подключаетвход интегратора к источнику опорного напряжения 11, на выходе задатчика 1 О, являющемся выходом устройства, появляетсясигнал логической , При этом напряж:ние на выходе интегратора уменьшается донуля за интервал времени Ы, который можно определить из равенстваУщ - ф Ы=О (4)где Ц - опорное напряжение.Через интервал времени, определяемыйравенством, на выходе компаратора 3 формируется импульс, который инициирует начало нового цикла времени, а на выходезадатчика 10, являющемся выходом устройства, появляется сигнал логического нуля.Из сопоставления выражений (1) и (4)с учетом (2) можно определить связь выходного интервала времени с температуройД 1=81 пф,ч ч,цВыходной сигнал в виде интервала времени Л 1 прямо пропорционален абсолютнойтемпературе и не зависит от объемного сопротивления термочувствительного диода иот параметров времени интегрирования реверсивного интегратора.В случае необходимости амплитудноезначение выходного напряжения реверсивного интегратора, определяемое выражением (3), может быть использовано дляиндикации температуры,В предлагаемом устройстве достигнутавысокая точность измерения температуры,что в сочетании с временным выходом позволяет использовать его в цифровых контрольно-измерительных приборах.95885 5Формула изобретения итель В . Бойка аздыревКорр Состав едактор Н. Киштулинец Техред А аказ 6770/55 Тираж 8 ВНИИПИ Государстве по делам изобрет 113035, Москва, Ж - 35,филиал ППП Патент, г.ектор М. Коста исноеСР итета СС открытий я наб., д ул, Проек нного коений иРаушскУжгород,4/5 ная Устройство для измерения температуры, .содержащее два источника тока с аналоговыми ключами и термочувствительный полупроводниковый диод, подключенный к логарифматору, вход которого через аналоговые ключи соединен с источниками тока, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения, в устройство введены реверсивный интегратор, задатчик временных интервалов, компаратор, третий источник тока с аналоговым ключом, источник опорного напряжения и аналоговый переключатель, соединенный с измерительным входом интегратора, выход которого через компаратор подключен к входу задатчика временных интервалов, первые три выхода которого соединены с входами управления соответствующих ключей, четвертый - с входом управления переключателя, а пятый - свходом управления интегратора, при этомтретий источник тока через аналоговый ключподключен к входу логарифматора, а источник опорного напряжения - к первомувходу переключателя, второй вход которогосоединен с выходом логарифматора.Источники информации,10 принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР361398, кл. б 01 К 7/22, 12.03,71,2. Патент США3812717,кл, Сг 01 К 7/24, опублик. 28.05.74 (прототип).