Термозависимый потенциометр

СООЗ СОВЕТСНИХ ЦИАЛИСТИЧЕСНИХ СПУБЛИН(51) 4 К 7 МФг,ч Е ИЗОБР СВИДЕТЕЛЬСТВ ОПИСА ВТОРСНОМ Р 23.В.Тулин детельство СССР 1 К 7/20, 1984. ТРемператенияв т дных ии дополнительных е направ цепочек.относител льта ельнои цепочки дополни Возможн подключе 15 получ ции темп апп о в ст исимос атурнои ратуры относиил. тем ону уве ельно н чен маль ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИИ(54) ТЕРМОЗАВИСИМЫИ ПОТЕНЦИОМЕ (57) Изобретение относится к т турным измерениям. Цель изобре повьппение точности воспроизведения температурных характеристик различных видов, Первая дополнительная цепочка содержит потенциометр 18, диодь 19, 20, 16 и 17, вторая цепочка содержит потенциометр 21 и 2 п, диодов 22, 23. Третья цепочка содержит потенциометр 24 и 2 п диодов 25 и 26.1 Одновременная работа двух диодныхцепочек при пониженной температуреотносительно нормальной позволяетрасширить количество типов зависимостей выходного сигнала от температурыпри выбранных положениях подвижныхконтактов потенциометров 21, 18 и 24.Диодная цепочка 13 обеспечивает получение дополнительной точки аппроксимации температурной зависимости,количество которых может быть увелипараллельным включение ри понижении темпер но нормальной в рез131Изобретение относится к области температурных измерений, в частности к термозависимым потенциометрам, и является усовершенствованием устройства, описанного в авт.св. В 1191755.Известен термозависимый потенциометр, содержащий три параллельно соединенных резистивных делителя, общие точки которых подключены к источнику питания, причем первый резистивныый, делитель образован двумя постоянными резисторами, а каждый из двух других - терморезистором и постоянным резистором, образуют мостовую схему с терморезисторами в противоположных плечах, и включенную в диагональ моста диодную цепочку, образованную двумя однонаправленными диодами, вторую диодную цепочку, включенную в диаго,наль моста, диоды которой включены встречно по отношению к диодам первой диодной цепочки, и два потенциометра, включенных в каждой диодной цепочке между диодами, при этом подвижные контакты потенциометров соединены между собой и средней точкой первого резистивного делителя.Целью изобретения является повышение точности воспроизведения температурных характеристик различных видов.На фиг,1 представлена схема термозависимого потенциометра; на фиг.2 - области возможных изменений выходных напряжений: с - известного устройства (сплошные линии) и Е- предлагаемого устройства (пунктирные линии) в диапазоне температур.Термозависимый потенциометр (фиг.1) содержит три параллельно соединенных резистивных делителя, подключенных к источнику питания (не показан) с напряжением Е Первый резистивный делитель состоит из двух постоянных резисторов 1 и 2 с одинаковыми сопротивлениями, а два других резистивных делителя - из терморезисторов 3 и 4 и постоянных резисторов 5 и 6 с одинаковым сопротивлением. Терморезисторы 3, 4 и резисторы 5, 6 образуют мостовую схему, в диагональ которой включены две диодных цепочки. Первая диодная цепочка состоит из диода 7, потенциометра 8 и диода 9, а вторая диодная цепочка - из диода 10, потенциометра 11 и диода 12, причем диоды 7 и 9 включены в одном направлении, а диоды 10 и 12 - в другом. Парал-лельно первой и второй диодным цепочкам включены ш дополнительных диод 8806 55 10 15 20 25 30 35 40 45 50 2ных цепочек. Число дополнительных цепочек может быть различным в зависимости от требуемой температурной характеристики термозависимого потенциометра (например, на фиг.1 термозависимый потенциометр содержит тридополнительных цепочки 13,14 и 15).Каждая дополнительная цепочка содержит 2 п последовательно включенных диодов с потенциометром, включеннымв середине цепочки. Число диодов 2 пв каждой цепочке зависит от требуемого вида температурной характеристикитермозависимого потенциометра,Первая дополнительная цепочка состоит из последовательно включенныхдиодов 16 и 17 (п, =2) потенциометра18 и диодов 19 и 20 (фиг.1). Втораядополнительная цепочка содержит потенциометр 21 и 2 п диодов 22 и 23,третья дополнительная цепочка содержит потенциометр 24 и 2 п диодов 25и 26. Подвижные контакты всех потекциометров соединены со средней точкойпервого делителя, являющейся выходомтермозависимого потенциометра относительно нулевой шины.Термозависимый потенциометр работает следующим образом.При нормальной температуре То(фиг.2) вследствие равенства сопротивленж 1 и 2, 5 и 6 выходное напряжение Б ц =У =Е,и./2, напряжение вдиагонали моста (фиг2 б) равно нулю,при этом ток через диодные цепочкиотсутствует и выходное напряжение независит от положения подвижных контактов потенциометров.При уменьшении температуры сопротивление терморезисторов 3 и 4 увеличивается, что ведет к увеличениюпадения напряжения на них, разбалансировке моста и соответственно к увеличению напряжения Б (фиг.2 б) в диагонали моста. По достижении в диагонали моста напряжения, равногоудвоенному напряжению отпирания диодаУ (Ц=0,2-0,3 В для германиевых диодов и П =0,6 В для кремниевых диодов)Б= 2 Б, при температуре Т первая диодная цепочка отпирается и начинает пропускать ток в прямом направлении.Остальные диодные цепочки остаютсязапертыми, Ток, протекающий через первую диодную цепочку, создает падение напряжения на потенциометре 8. При этом перемещение подвижного кон. такта потенциометра приводит у изменению выходного напряжения У.806 4нии, то выходной сигнал в диапазонетемператур от Т, до Т не изменяетсяи остается равным Б (как и й известном устройстве) при любом положении потенциометра 18., А от температуры Т до температуры Т выходнойсигнал может быть изменен потенциометром 18 в пределах области, заштрихованной на фиг.2 а вертикальными пря"мыми линиями. При температуре Твыходное напряжение равно Б(У (Б со у(У) при размещении подвижного контакта потенциометра 18 со стороныдиода 17, равно Уо - в среднем поло жений; равно У 4 Й (Б(У,) при размещении подвижного контакта потенциометра 18 со стороны диода 19 и принимает промежуточные значения от У3до Б при промежуточных соответству-.ющих положениях подвижного контактапотенциометра 18.Таким образом, одновременная работа двух диодных цепочек при пониженных температурах относительно нормальной Т позволяет расширить количество типов зависимостей выходногосигнала от температуры при выбранныхположениях подвижных контактов потенциометров. В частности, в отличие отизвестного устройства, обеспечивающего только монотонные зависимости,можно получить и экстремальные зависимости с минимумом или максимумомвыходного сигнала вблизи температурыТ открывания дополнительной диоднойцепочки 13. Кроме того, две диодныкцепочки позволяют точно аппроксимировать желаемую температурную зависимость выходного сигнала в двух температурных точках (без учета То),например в Т и Т , что повышает точность аппроксимации или воспроизведения температурных зависимостей.Температура Т открывания дополнительной диодной цепочки 13 или температура дополнительной точки аппроксимации определяются напряжением вдиагонали моста Б , (фиг.2 б) и количеством 2 п диодов в диодной цепочке. 3 1318Дальнейшее уменьшение температуры до температуры Т приводит к увелигчению напряжения Б в диагонали моста до значения, равного Б й 4 Б =2 п Бк(где п,=2), при этом дсполнительйая диодная цепочка открывается и начинает пропускать ток в прямом направлении, т.е. начинают работать одновре/менно две диодных цепочки, а остальные диодные цепочки остаются закрытыми и не участвуют в работе, причем диодная цепочка 13 работает и влияет на выходной сигнал аналогчно первой диодной цепочке за счет тока, протекающего через цепочку. 1Если предположить, что при дальнейшем уменьшении температуры до Тг будут работать только эти открытые цепочки, то область регулирования будет определяться положениями подвиж ных контактов двух потенциометров 8 и 18. Если подвжкный контакт потенциометра 8 находится со стороны диода 7, то выходной сигнал в диапазоне температур от Т до Т изменяется 25 аналогично сигналу в известном устройстве при любом положении потенциометра 13 (сплошная линия с Б при Т). А в диапазоне температур от Т1 до Т выходной сигнал потенциометром 18 может быть изменен в пределах области, заштрихованной на фиг,2 а наклонными прямыми линиями сверху - вниз - налево. Если сопротивление резисторов 1 и 2 значительно больше 35 сопротивления любого другого резистора, а сопротивление открытых диодов мало, то при температуре Т выходное напряжение при изменении положения движка потенциометра 18 от 4 О вывода соединенного с диодом 17 до другого вывода, будет изменяться отдо П.Если подвижный контакт потенциометра 8 находится со стороны диода 45 9, то выходной сигнал от температуры Т, до Т изменяется, как и в известном устройстве (сплошная линия с Б при Тг) при любом положении потеяциометра 18А от температуры Т до температуры Т выходной сигнал предглагаемогс устройства потенциометром 18 может быть изменен от Б до Ц в пределах области заштрихованной на фиг.2 а наклонными прямыми линиями 55 сверху - вниз - направо,Если подвижный контакт потенциометра 8 находится и срежнем положеПри использовании одного и того же моста с известной зависимостью напряжения диагонали моста от температуры температура открывания дополнительнои диодной цепочки может быть выбрана с дискретом 2 п выбором количества диодов. Причем каждая дополнительная диодная цепочка должка содержать одинаковое число и диодов сдвух сторон относительно потенциометра этой цепочки для симметричной работы потенциометра и обеспечения развязки по постоянному току относительно других диодных цепочек. Дополнительная диодная цепочка 13 обеспечивает получение второй дополнительной точки аппроксимации температурной зависимости, Количество точек аппроксимации может быть увеличено парал О лельным включением в том же направлении дополнительных диодных цепочек, Для получения аппроксимации выходного сигнала в диапазоне температур от Тр до Т (а также от Тр до Т) в К 15 точках необходимо включить (К) дополнительных диодных цепочек. Причем количество 2 п диодов каждой дополнительной диодной цепочки определяется из соотношения 2 О1 Пк Пк+ 1) 2 п (1)2 Б 2 Иучитывающего то, что 2 п должно быть целым, а температура отпирания соответствующей дополнительной диодной цепочки может быть несколько больше нормальной температуры Тр, чем температурная точка аппроксимации, В этом выражении У - напряжение в диаК ЗО гонали моста, соответствующее К-й точке аппроксимации температурной зависимости, абсолютное значение которой 1 И,)позволяет распространить выражение (1) на температуры больше и меньше нормальной температуры Тр.Каждая дополнительная диодная цепочка работает аналогично описанным, причем дополиительные диодные цепочки 1не расширяют диапазон изменения выходного сигнала предлагаемого устройства.относительно известного (ограниченного сплошными линиями на фиг.2 а, и напряжениями У и У при температуре Т ), а разделяют всю область регулировки на области с раз г ) 45 личным характером температурной зависимости, увеличивая тем самым количество точек температурной аппроксимации, что позволяет увеличить точность воспроизведения температурных зави.симостей в К точках относительно температуры ТНа фиг.1 в качестве примера показано включение второй дополнительной диодной цепочки 14 с количеством диодов 2 п для получения третьей точки .(на фиг.2 третья точка не показана) аппроксимации температурной зависимости в области уменьшения температуры относительно нормальной Тр и возможности получения еще двух экстремумов в температурной зависимости,Рассмотренный режим работы термоэависимого потенциометра при пониженных температурах относительно нормальной Т может быть распространен-ри на повышенные температуры относительно нормальной до температуры Тг .При повьппении температуры относительно Т р первая диодная цепочка и дополнительные диодные цепочки 13 и 14 остаются все время запертыми и не участвуют в работе. При достижении температуры Т 1, при которой напряжение в диагонали моста равно 0=-2 Б, вторая диодная цепочка отпирается и начинает пропускать ток в прямом направлении, Ток, протекающий через вторую диодную цепочку, создает падение напряжения на потенциометре 11, и перемещение подвижного контакта потенциометра приводит к изменению выходного напряжения в пределах области., ограниченной сплошными линиями на фиг.2 а, при увеличении температуры относительно Тр. При температуре Т напряжение в диагонали моста. (фиг.2 б) достигает величины 0 =-2 п П и дополнительная диодная цепочка отпирается. И далее с увеличением темпера 1туры от Т до Т г одновременно работают обе диодных цепочки, а область регулирования так же, как и при пониженных температурах, разделяется на области с различным характером температурной зависимости, например, области, заштрихованные на Фиг,2 а. В результате подключения одной дополнительной диодной цепочки 15 получаем возможность аппроксимации температурной зависимости в сторону увеличения температуры относительно Тр при двух 1 температурах Т и Т, т.е, на единицу больше числа работающих в данном диапазоне температур дополнительных диодных цепочек.Формула изобретенияТермозависимый потенциометр.по авт.св. й" -1191755, о т л и ч а ю - щ и й с я тем, что, с целью повьппения точности воспроизведения температупных характеристик различных видов, в него введено не менее одной дополнительной однонаправленной диодной цепочки, включенной параллельно первой и второй диодным цепочкам, при. Ильин едак Подписи аказ 2498/32 Тираж 77 бВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д, 4 Производственно-полиграфическое предприятие, г. ужгород, ул. ктная,этом каждая дополнительная диоднаяцепочка содержит последовательно соединенные через потенциаметр группыиз не менее одного диода, причем под 880 б 8вижные контакты потенциометров каждой дополнительнойиодной цепочки соединены со средней точкой первогЬ резистивного делителя