CS195425B1 - Connecting an electronic thermometer - Google Patents

Connecting an electronic thermometer Download PDF

Info

Publication number
CS195425B1
CS195425B1 CS243376A CS243376A CS195425B1 CS 195425 B1 CS195425 B1 CS 195425B1 CS 243376 A CS243376 A CS 243376A CS 243376 A CS243376 A CS 243376A CS 195425 B1 CS195425 B1 CS 195425B1
Authority
CS
Czechoslovakia
Prior art keywords
resistor
operational amplifier
inverting input
terminal
output
Prior art date
Application number
CS243376A
Other languages
Czech (cs)
Inventor
Ludek Kristan
Zdenek Brun
Original Assignee
Ludek Kristan
Zdenek Brun
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ludek Kristan, Zdenek Brun filed Critical Ludek Kristan
Priority to CS243376A priority Critical patent/CS195425B1/en
Publication of CS195425B1 publication Critical patent/CS195425B1/en

Links

Landscapes

  • Measuring Temperature Or Quantity Of Heat (AREA)

Abstract

Vynález se týká zapojení elektronického teploměru s polovodičovým čidlem teploty, u něhož se využívá čidla teploty se dvěma diodovými přechody pn v polovodiči ve spojení s operačními zesilovači a sítí odporůThe invention relates to the connection of an electronic thermometer with a semiconductor temperature sensor, which uses a temperature sensor with two diode pn junctions in a semiconductor in conjunction with operational amplifiers and a resistor network.

Description

SOCIALISTICKÁ POPIS VYNÁLEZU K AUTORSKÉMU OSVĚDČENÍ 195425 (11) (Bl)SOCIALIST DESCRIPTION OF THE INVENTION FOR AUTHOR CERTIFICATE 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 79/22/ Registered 13 04 76/21/ /PV 2433-76/ (51) int. Cl.^ G 01 K 7/00 (lil) Published 3 1 05 79

ÚŘAD PRO VYNÁLEZYOFFICE FOR INVENTIONS

A OBJEVY (45) Vydáno 1 5 05 82 (75)AND DISCOVERIES (45) Published 1 5 05 82 (75)

Autor vynálezu KŘIŠŤAN LUDĚK ing. CSc. a BRUN ZDENĚK ing., PRAHA (54) Zapojení elektronického teploměru 1Author of the invention KŘIŠŤAN LUDĚK ing. CSc. and BRUN ZDENĚK ing., PRAGUE (54) Connection of an electronic thermometer 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.The invention relates to the connection of an electronic thermometer with a semiconductor temperature sensor, which uses a temperature sensor with two diode pn junctions in a semiconductor in conjunction with operational amplifiers and a resistor network.

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.So far, electronic thermometers with semiconductor temperature sensors are known, which use the temperature dependence of the voltage on the semiconductor diode pn junction in the forward direction, while the voltage on the pn junction is compared with a constant reference voltage, either directly or in a bridge connection.

Nevýhodou těchto zapojení je nutnostpečlivé stabilizace referenčního napětí.The disadvantage of these connections is the need for careful stabilization of the reference voltage.

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.Another known circuit uses the fact that the difference between two voltages measured at a semiconductor pn junction in the forward direction at two different currents is directly proportional to the absolute temperature of the diode pn junction, with a constant ratio of these currents.

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.The disadvantage of this connection is its complexity and cost, since it is necessary to use a circuit for controlled switching of two working currents flowing through the diode junction and a circuit for accurate evaluation of the difference between two voltages on the diode determined by these working currents.

Uvedené nevýhody lze odstranit zapojenímelektronického teploměru sestávajícíhoz teplotního čidla, dvou operačních zesilo-vačů a sítě odporů podle vynálezu.The above disadvantages can be eliminated by connecting an electronic thermometer consisting of a temperature sensor, two operational amplifiers and a resistor network according to the invention.

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 195425The essence of the invention lies in the fact that the anodes of the semiconductor diodes of the temperature sensor are connected to the zero output terminal, the cathode of the first diode being connected to one terminal of the differential resistor, the second terminal of which is connected to one terminal of the collector resistor and to the inverting input of the first operational amplifier, and the cathode of the second diode being connected to one terminal of the emitter resistor, to the non-inverting input of the second operational amplifier and to the non-inverting input of the first operational amplifier, the output of which is connected to the second terminal of the collector resistor, to the second terminal of the emitter resistor and to one terminal of the series resistor, the second terminal of the series resistor being connected to one terminal of the divider resistor, to one terminal of the feedback resistor and to the inverting input of the second operational amplifier, the output of which is connected to the second terminal of the feedback resistor, while the second terminal of the divider resistor is connected to the zero output terminal. The benefit of the circuit according to the invention lies in the fact that an unstabilized, approximately symmetrical supply voltage is sufficient for the power supply, the circuit is simple and contains a small number of components. The electronic thermometer is therefore reliable and inexpensive and can be advantageously designed as a replaceable temperature probe, in which the temperature sensor forms a structural unit with the electronic part. Another advantage is the possibility of using a transistor as a temperature sensor, which guarantees very good temperature compensation of the emitter-base and collector-base diode junctions, which is a prerequisite for the correct functioning of the thermometer. An example of the circuit of the electronic thermometer according to the invention is shown in the attached drawing. The thermometer consists of a temperature sensor, two operational amplifiers and a resistor network. The anodes of the semiconductor diodes 1 8 of the temperature sensor _1_ are connected to the zero output terminal 16, with the cathode of the first 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. Moel195425 of diode 17 is connected to one terminal of difference resistor 2, whose second terminal is connected to one outlet of collector resistor 3 and to inverting input 6 of first operational amplifier 7 and cathode of second diode 18 is connected to one emitter resistor with non-inverting input 13 of the second operational amplifier 14 and with the non-inverting input of the first operational amplifier 2, the output 8 of which is connected to the second lead of the collector resistor 3, with the second lead of the emitter resistor 4 'and with one lead of the resistor, the latter of which is connected to one outlet of the resistor 10, with one output of the feedback resistor 11 and the inverting input 12 of the second operational amplifier whose output 15 is connected to the second outlet of the feedback resistor 11, while the second outlet of the resistor 10 is connected to the null output terminal 16. wiring activity is further clarified of the attached drawing. It is known from the theory of semiconductors that the voltage difference measured by a semiconductor diode at two different transmittance currents is linearly proportional to the absolute temperature of the diode transition at a constant ratio of these currents. This also applies to a pair of diodes when the ratio of the current flowing through each of the diodes in the forward direction is kept constant. This role is fulfilled by the first operational amplifier. In contrast, the voltage on the diode in the forward direction decreases with increasing temperature. This voltage is fed from the second diode 18 to a non-inverting input 13 of the second operational amplifier 14, where a portion of the output voltage of the first operational amplifier 7 applied to the inverting input 12 of the second operational amplifier 14 is read from it. Thus, the operational amplifier 14 produces a linear combination of the voltage component decreasing with the temperature of the stress component increasing with temperature. In the polarity of the diodes according to the attached drawing, the voltage at the output 8 of the first operational amplifier 7 is negative against the zero output terminal 16, and at the output 15 of the second operational amplifier 14 there is the output voltage U which changes at the rising temperature. For proper operation, it must be greater than the value resistance 4 with the same diode 17 and 18 of the value of the resistor 3. As a temperature sensor, a transistor can preferably be used, with the transistor base coupled to the zero output terminal 16, the transistor coaxial to one output of the differential resistor 2, and the transistor emitter connected to the non-inverting input 5 of the first operational amplifier 7, the second the outlet of the differential resistor 2 is the connection of the inverting input 6 ^ of the first operational amplifier 7. With the opposite polarity of the diodes contained in the temperature or using the complementary transistor, the output voltage 1J of the opposite polarity is set automatically, otherwise there is no need to change anything. The non-inverting input 13 of the second operational amplifier 14 may be connected to any input of the first operational amplifier 7, but connecting the non-inverting input 1 to the second operational amplifier 14 to the non-inverting input 5 of the first operational amplifier 7 shown at In the drawing, it is somewhat more advantageous because on the second diode 18 the impedance relative to the zero output terminal 16 is better. If two of the three resistors 2 &apos; as variable, it is possible to set the two adjustable resistors to match the output voltage U to the desired values at two different temperatures. Also possible to associate two of the resistors j), 1 1, 1 1 and lead them as a potentiometer where the runner is connected with the remaining third resistor. The output voltage U is measured by voltmeteremetered in temperature units, preferably by a digital voltmeter, and the voltmeter is thermally matched to one another so that the temperature can be read numerically, e.g., in degrees Celsius. The electronic thermometer according to the invention can be used to measure temperatures in the range of about -100 to +120 ° C. The dependence of the output voltage on the temperature is practically linear, so that the calibration in two points of the scale is sufficient. The thermometer can also be readily adapted to the step temperature controller by omitting the feedback resistance 11, or to create a flip-flop circuit from the second operational amplifier 14 by switching the first feedback feedback terminal 11 of the appropriate value from the inverting input 12 of the second operational amplifier 14 to its non-inverting input 1 3. The electronic thermometer according to the invention connected in accordance with the example to the drawing or in some of said modifications is generally not used in measuring and control technology. BACKGROUND OF THE INVENTION Involvement of an electronic thermometer with and without a non-inverting input (5) of the first temperature sensor, two operational amplifiers (7) whose output (8) is an amplifier and a network of resistors, characterized in that it is connected to a second outlet of the collector s. the zero output terminal (16) is a resistor (3), with the second emitter yoke terminal of the anode of the semiconductor diode (17, 18) of the resistor (4) and one lead of the temperature sensor (1), wherein the cathode of the first resistor (9), the second ballast diode terminal (17) is connected to one resistor terminal (9) is connected to one divider resistor terminal (2), the other one of which has a single resistor (10), one outlet connected to one terminal collector resistor / 11 / and with inverting input rs / 3 / and with inverting input / 6 / first pem / 12 / second operational amplifier / 14 / operational, amplifier / 7 /, and cathode whose output (15) is connected to a second output (18) is coupled to one feedback resistance emulator (11) while the torque resistor (4) (8) does not invert the input (2) of the resistor (10) is connected with a second operational amplifier (14) with a zero output terminal (16). 1 sheet of Severoprafia drawings. o. p .. aavod 7. Moel
CS243376A 1976-04-13 1976-04-13 Connecting an electronic thermometer CS195425B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CS243376A CS195425B1 (en) 1976-04-13 1976-04-13 Connecting an electronic thermometer

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CS243376A CS195425B1 (en) 1976-04-13 1976-04-13 Connecting an electronic thermometer

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CS195425B1 true CS195425B1 (en) 1980-02-29

Family

ID=5361474

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CS243376A CS195425B1 (en) 1976-04-13 1976-04-13 Connecting an electronic thermometer

Country Status (1)

Country Link
CS (1) CS195425B1 (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US3688581A (en) Device for correcting the non-linear variation of a signal as a function of a measured magnitude
US3654545A (en) Semiconductor strain gauge amplifier
JPS6116026B2 (en)
US3961247A (en) Linear output moisture meter with temperature compensator
EP0233786A2 (en) Circuit for providing a controlled resistance
US3882728A (en) Temperature sensing circuit
US3420104A (en) Temperature measuring apparatus using semiconductor junction
US6232618B1 (en) Sensor with temperature-dependent measuring resistor and its use for temperature measurement
US3106645A (en) Temperature compensated transistor sensing circuit
US3267376A (en) Electric measurement apparatus using a pair of oppositely poled thermoelectric junctions in parallel and diode stabilizing means
US5096303A (en) Electronic circuit arrangement for temperature measurement based on a platinum resistor as a temperature sensing resistor
CS195425B1 (en) Connecting an electronic thermometer
CN215865540U (en) A thermocouple cold junction compensation circuit and thermocouple temperature measurement system
US3187576A (en) Electronic thermometer
JPH102807A (en) Thermocouple measuring device
RU2024831C1 (en) Device for measuring pressure
US11940402B2 (en) Circuit arrangement and sensor arrangements including the same
JP4366468B2 (en) Current detection circuit
SU1760374A1 (en) Device for measuring temperature
JPS5821208B2 (en) linearizer
JPH087465Y2 (en) Highly stable constant current power supply
JPH1096703A (en) Heat conduction parameter sensing method with resistor, and sensor circuit
SU1723462A1 (en) Converter of non-electric values to electric signal
KR100262225B1 (en) A measurement circuit of flow rate
SU396637A1 (en) RESISTANCE METER