CS195425B1 - Connection of the electronic thermometer - Google Patents

Description

SOCIALISTICKÁ POPIS VYNÁLEZU K AUTORSKÉMU OSVĚDČENÍ 195425 (11) (Bl)

/22/ Přihlášeno 13 04 76/21/ /PV 2433-76/ (51) int. Cl.^ G 01 K 7/00 (lil) Zveřejněno 3 1 05 79

ÚŘAD PRO VYNÁLEZY

A OBJEVY (45) Vydáno 1 5 05 82 (75)

Autor vynálezu KŘIŠŤAN LUDĚK ing. CSc. a BRUN ZDENĚK ing., PRAHA (54) Zapojení elektronického teploměru 1

Vynález se týká zapojení elektronickéhoteploměru s polovodičovým čidlem teploty,u něhož se využívá čidla teploty se dvěmadiodovými přechody pn v polovodiči ve spo-jení s operačními zesilovači a sítí odporů.

Dosud jsou známa zapojení elektronickýchteploměrů s polovodičovými čidly teploty,která využívají teplotní závislosti napě-tí na polovodičovém diodovém přechodu pnv propustném směru, přičemž napětí na pře-chodu pn je srovnáváno se stálým referenč-ním napětím, a to bud přímo,nebo v můstko-vém zapoj ení.

Nevýhodou těchto zapojení je nutnostpečlivé stabilizace referenčního napětí.

Jiné známé zapojení využívá skutečnosti,že rozdíl dvou napětí měřených na polovo-dičovém přechodu pn v propustném směru přidvou různých proudech je při konstantnímpoměru těchto proudů přímo úměrný absolutníteplotě diodového přechodu pn.

Nevýhodou tohoto zapojení je jeho slo-žitost a nákladnost, nebot je nutnox použítobvod pro řízené přepínání dvou prsfccovníchproudů tekoucích diodovým přechodem a obvodpro přesné vyhodnocení rozdílu dvou napětína diodě určených těmito pracovními proudy.

Uvedené nevýhody lze odstranit zapojenímelektronického teploměru sestávajícíhoz teplotního čidla, dvou operačních zesilo-vačů a sítě odporů podle vynálezu.

Podstata vynález spočívá v tom, že s nu-lovou výstupní svorkou jsou spojeny anodypolovodičových diod teplotního čidla, při-čemž katoda prvé diody je spojena s jednímvývodem rozdílového odporu, jehož druhý vý-vod je spojen s jedním vývodem kclektorového 2 odporu a s invertujícím vstupem prvého ope-račního zesilovače, a katoda druhé diody jespojena s jedním vývodem ěmitorového odporu,s neinvertujícím vstupem druhého operačníhozesilovače a s neinvertujícím vstupem prvéhooperačního zesilovače, jehož výstup je spojens druhým vývodem kolektorového odporu, s dru-hým vývodem ěmitorového odporu a s jednímvývodem předřadného odporu, přičemž druhývývod předřadného odporu je spojen s jednímvývodem dělicího odporu, s jedním vývodemzpětnovazebního odporu a s invertujícímvstupem druhého operačního zesilovače, jehožvýstup je spojen s druhým vývodem zpětnova-zebního odporu, zatímco druhý vývod dělicíhoodporu je spojen s nulovou výstupní svorkou. Přínos zapojení podle vynálezu spočíváv tom, že pro napájení postačí nestabilizo-vané, přibližně souměrné napájecí napětí,zapojení je jednoduché a obsahuje malý početsoučástek. Elektronický teploměr je protospolehlivý a levný a může být s výhodouproveden jako záměnná teplotní sonda, u kte-ré tvoří teplotní čidlo konstrukční celeks elektronickou částí. Další výhodou jemožnost použití tranzistoru jako teplotníhočidla, čímž je zaručeno velmi dobré vyrovná-ní teplot diodových přechodů emitor-bázea kolektor-báze, které je předpoklademsprávné funkce teploměru. Příklad zapojení.elektronického teplo-měru podle vynálezu je znázorněn na připo-jeném výkrese. Teploměr sestává z teplotníhočidla, dvou operačních zesilovačů a sítěodporů, S nulovou výstupní svorkou 16 jsouspojeny anody polovodičových diod 1 8 teplotního čidla _1_, přičemž katoda prvé 195425

Claims (1)

195425 diody 17 je spojena s jedním vývodem rozdí-lového odporu 2^, jehož druhý vývod je spo-jen s jedním vývodem kolektorového odporu3_ a s ínvertujícím vstupem 6_ prvého operač-ního zesilovače 7_ a katoda druhé diody 18je spojena s jedním vývodem emitorovéhoodporu s neinvertujícím vstupem 13 dru-hého operačního zesilovače 14 a s neinvertu-jícím vstupem prvého operačního zesilova-če 2_, jehož výstup 8^ je spojen s druhýmvývodem kolektorového odporu 3_, s druhýmvývodem emitorového odporu 4^ a s jednímvývodem předřadného odporu přičemž druhývývod předřadného odporu 3. 3e spojen s jednímvývodem dělicího odporu 1 0, s jedním vývo-dem zpětnovazebního odporu 11 a s invertují-cím vstupem 12 druhého operačního zesilova-če iA> jehož výstup 15 je spojen s druhýmvývodem zpětnovazebního odporu 11, zatímcodruhý vývod dělicího odporu 10 je spojens nulovou výstupní svorkou 16. činnost zapojení je dále objasněna pomo-cí připojeného výkresu. Z teorie polovodi-čů je známo, že rozdíl napětí měřených napolovodičové diodě při dvou různých prou-dech v propustném směru je při konstantnímpoměru těchto proudů přímo lineárně úměrnýabsolutní teplotě diodového přechodu. Tentopoznatek platí rovněž pro dvojici diod,jestliže vzájemný poměr proudů tekoucíchkaždou z diod v propustném směru je udržo-ván na konstantní hodnotě. Tuto úlohu plníprvý operační zesilovač Naproti tomu napětí na diodě v propustnémsměru se vzrůstající teplotou přibližnělineárně klesá. Toto napětí je z druhé diody18 přiváděno na neinvertující vstup 13.dru-hého operačního zesilovače 1 4 , kde se odněho odečítá část výstupního napětí prvéhooperačního, zesilovače 7 přivedená na inver-tující vstup 12 druhého operačního zesilo-vače 1 4. Na výstupu 15 druhého operačního zesilo-vače 14 se vytváří tudíž lineární kombina-ce složky napětí klesajícího s teplotoua složky napětí vzrůstajícího s teplotou. Při polaritě diod podle připojeného výkresuje napětí na výstupu 8^ prvého operačníhozesilovače 7 záporné proti nulové výstupnísvorce 16 a na výstupu 15 druhého operační-ho zesilovače 14 je výstupní napětí U, kte-ré se při rostoucí teplotě mění směrem kekladným hodnotám. Pro správnou činnost musíbýt při shodných diodách 17 a 18 hodnotakolektorového odporu 3_ větší než hodnotaemitorového odporu _4. Jako teplotní čidlo lze s výhodou použít tranzistor, přičemž báze tranzistoru jespojena s nulovou výstupní svorkou 16, ko-lektor tranzistoru je spojen s jedním vý-vodem rozdílového odporu 2, a emitor tranzis-toru je spojen s neinvertujícím vstupem _5prvého operačního zesilovače 7, přičemždruhý vývod rozdílového odporu 2 je spojens ínvertujícím vstupem 6^ prvého operačníhozesilovače 7. Při opačné polaritě diod obsažených včidle teploty nebo při použití komplementár-ního tranzistoru se ustálí automaticky vý-stupní napětí 1J opačné polarity, jinak nenítřeba na zapojení nic měnit. <i Neinvertující vstup 13 druhého operační-ho zesilovače 14 může být připojen na libo-volný vstup prvého operačního zesilovače 7,avšak spojení neinver tuj ícího vstupu 1 3druhého operačního zesilovače 14 na neinver-tující vstup _5 prvého operačního zesilova-če 7_, uvedené na výkrese, je poněkud vý-hodnější, protože na druhé diodě 18 jenižší impedance vůči nulové výstupní svor-ce 1 6. Jestliže se provedou dva ze tří odporů.2» -L2.’ JJ. jako měnitelné, je možno nastavitzvolenými dvěma měnitelnými odpory shoduvýstupního napětí U s požadovanými hodnota-mi při dvou různých teplotách. Rovněž jemožné sdružit dva z odporů j), 1 1 , 1 1 a pro-vést je jako potenciometr, kde běžec jespojen se zbývajícím třetím odporem. Výstupní napětí U se měří voltmetremocejchovaným v jednotkách teploty, s výhodoučíslicovým voltmetrem, přičemž jsou voltmetrs teploměrem navzájem přizpůsobeny tak, žeje možné odečítat teplotu číselně, např.ve stupních Celsia. Elektronický teploměr podle vynálezulze využít pro měření teplot v rozsahupřibližně -100 až +120 °C. Závislost výstup-ního napětí na teplotě je prakticky lineár-ní, takže postačuje cejchování ve dvou bo-dech stupnice. Teploměr lze snadno upravitrovněž na skokový regulátor teploty vynechá-ním zpětnovazebního odporu 1 1 , popřípadě 'vytvořit z druhého operačního zesilovače14 klopný obvod s hysterezí přepojením prvé-ho vývodu zpětnovazebního odporu 11 vhodnéhodnoty z invertujícího vstupu 12 druhéhooperačního zesilovače 14 na jeho neinvertu-jící vstup 1 3 . Elektronický teploměr podlevynálezu zapojený podle příkladu na výkre-se nebo v některé uvedené modifikaci lzepoužívat obecně v měřicí a regulační techni-ce . á PŘEDMĚT vynálezu Zapojení elektronického teploměru tvoře- a s neinvertujicím vstupem /5/ prvého ope- ného teplotním Čidlem, dvěma operačními račního zesilovače /7/, jehož výstup /8/ zesilovači a sítí odporů, vyznačené tím, že je spojen s druhým vývodem kolektorového s nulovou výstupní svorkou /16/ jsou spo- odporu /3/, s druhým vývodem emitorového jeny anody polovodičových diod /17, 18/ odporu /4/ a s jedním vývodem předřadného teplotního Čidla /1/, přičemž katoda prvé odporu /9/, přičemž druhý vývod předřadného diody /17/ je spojena s jedním vývodem roz- odporu /9/ je spojen s jedním vývodem dělí- dílového odporu /2/, jehož druhý vývod je čího odporu /10/, s jedním vývodem zpětno- spojen s jedním vývodem kolektorového odpo- vazebního odporu /11/ a s ínvertujícím vstu ru /3/ a s Ínvertujícím vstupem /6/ prvého pem /12/ druhého operačního zesilovače /14/ operačního, zesilovače /7/, a katoda druhé jehož výstup /15/ je spojen s druhým vývo- diody /18/ je spojena s jedním vývodem emi- dera zpětnovazebního odporu /11/, zatímco torového odporu /4/, 8 neinvertujícím vstu- druhý vývod dělicího odporu /10/ je spojen pem /13/ druhého operačního zesilovače /14/ s nulovou výstupní svorkou /16/. 1 list výkresů Severoprafia. o. p.. aávod 7. Moel