CS217348B1

CS217348B1 - Thermistor Vacuum

Info

Publication number: CS217348B1
Application number: CS650580A
Authority: CS
Inventors: Jiri Zabransky; Zdenek Plichta
Original assignee: Jiri Zabransky; Zdenek Plichta
Priority date: 1980-09-26
Filing date: 1980-09-26
Publication date: 1982-12-31

Abstract

Vynález se týká oboru měřicích přístrojů. Dosavadní zapojení termistorových vakuoměrů využívají umístění měrného termistoru do jedné větve Wheastonova můn stku a měřidlo je zapojeno do úhlopříčky tohoto můstku. Vynález řeSÍ problém nízká teplotní závislosti bez užití referenčního termistoru a rychlého dvojbodového nastavení stupnice za souhlasu celé stupnice. Podstatou vynálezu je, že zdroj konstantního proudu i vyhodnocovací obvod jsou napojeny paralelně přímo na vstup a výstup měrného termistoru. Vynález je možno s výhodou použít zejména v organické chemii při procesech za sníženého tlaku.The invention relates to the field of measuring instruments. The current connections of thermistor vacuum gauges use the placement of a measuring thermistor in one branch of the Wheatstone bridge and the gauge is connected to the diagonal of this bridge. The invention solves the problem of low temperature dependence without the use of a reference thermistor and fast two-point scale adjustment with the agreement of the entire scale. The essence of the invention is that the constant current source and the evaluation circuit are connected in parallel directly to the input and output of the measuring thermistor. The invention can be used with advantage especially in organic chemistry in processes under reduced pressure.

Description

Vynález se týká termistorového vakuoměru pro měření tlaků v oblasti cca 130 mPa až 1,3 kPa popřípadě do atmosferického tlaku.BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to a thermistor vacuum gauge for measuring pressures in the region of about 130 mPa to 1.3 kPa or atmospheric pressure.

Dosavadní zapojení termistorových vakuoaěrů využívají umístění měrného termistoru do jedné větve Wheaatonova můstku. Můstek je napájen stejnosměrným proudem, někdy přes stabilizátor napětí. Měřidlo je zapojeno do úhlopříčky Wheaatonova můstku.Existing connections of thermistor vacuum sensors use the placement of a specific thermistor in one branch of the Wheaaton bridge. The bridge is supplied with direct current, sometimes via a voltage stabilizer. The gauge is connected to the diagonal of the Wheaaton bridge.

Nevýhodou dosavadních řešení je nutnost individuální kalibrace stupnice každého přístroje, což je dáno velkým rozptylem parametrů vyráběných termistorů. Další nevýhodou je velká závislost čidla na teplotě okolí. Tepelná kompenzace není u dosavadních řešení provedena buá vůbec, nebo je velmi složité a nákladná.The disadvantage of the existing solutions is the necessity of individual calibration of the scale of each instrument, which is given by the large variance of the parameters of the manufactured thermistors. Another disadvantage is the large dependence of the sensor on the ambient temperature. In the prior art, thermal compensation is either not performed at all or is very complex and expensive.

Výhodou vakuoměru podle vynálezu je nízká teplotní závislost bez užití referenčního termistoru, zapojení umožňuje rychlé dvójbodové nastavení stupnice za souhlasu celé stupni ce, což je výhodné při výměně čidla nebo při výrobě více kusů. Kromě toho se nastavovací prvky navzájem neovlivňují, což urychluje a zpřesňuje kalibraci vakuoměru. Zapojení není závislé na kolísání napětí napájecího zdroje. Zapojení respektuje a vychází ze specifických vlastností termistorů, zejména jejich strmé negativní teplotní závislosti, které není možno podle známých zapojení Wheaatonova můstku využít.The advantage of the vacuum gauge according to the invention is the low temperature dependence without the use of a reference thermistor, the wiring enables fast two-point adjustment of the scale with the agreement of the whole stage ce, which is advantageous when changing the sensor or making more pieces. In addition, the adjusting elements do not influence each other, which speeds up and refines the vacuum gauge calibration. The wiring is not dependent on power supply voltage fluctuations. The connection respects and is based on the specific properties of thermistors, especially their steep negative temperature dependence, which cannot be used according to the known Wheaaton bridge connections.

Podstata termistorového vakuoměru podle vynálezu spočívá v tom, že výstup zdroje konstantního proudu je společně s měrným vstupem vyhodnocovacího obvodu napojen na vstup měrného termistoru, jehož výstup je jednak spojen se vstupem zdroje konstantního proudu a jednak je uzemněn přes měrný odpor zdroje konstantního proudu ; a referenční vstup uzemněného vyhodnocovacího obvodu je připojen ke zdroji konstantního napětí. Vyhodnocovací obvod obsahuje měrný potenciometr, jehož jeden konec tvoří měrný vstup vyhodnocovacího obvodu, jezdec měrného potenciometru je připojen přes první omezovači odpor na měrný vstup diferenčního voltmetru, přičemž tento měrný vstup je uzemněn přes ochrannou Zennerovu diodu,jeden konec referenčního potenciometru tvoří referenční vstup vyhodnocovacího obvodu, jeho jezdec je spojen jednak s druhým koncem měrného potenciometru a jednak před druhý omezovači odpor s referenčním vstupem diferenčního voltmetru.The essence of the thermistor vacuum meter according to the invention is that the output of the constant current source, together with the measuring input of the evaluation circuit, is connected to the input of the measuring thermistor, the output of which is connected to the input of the constant current source and grounded through the specific resistance of the constant current source; and the reference input of the grounded evaluation circuit is connected to a constant voltage source. The evaluation circuit comprises a measuring potentiometer, one end of which is the measuring input of the evaluation circuit, the slider of the measuring potentiometer is connected via the first limiting resistor to the measuring input of the differential voltmeter, this measuring input being grounded via a protective Zenner diode; , its slider is connected to the other end of the measuring potentiometer and to the reference input of the differential voltmeter before the second limiting resistor.

Příklad zapojení termistorového vakuoměru podle vynálezu je znézorněn na výkrese, představujícím blokové schéma.An example of the connection of a thermistor vacuum gauge according to the invention is shown in the drawing representing a block diagram.

Na obrá'zku je zdroj 1 konstantního napětí, jehož výstup je společně s měrným vstupem vyhodnocovacího obvodu χ napojen na vstup měrného termistoru X, jehož výstup je jednak spojen se vstupem zdroje 1 konstantního proudu a jednak je uzemněn přea měrný odpor 2 zdroje 1 konstantního proudu. Referenční vstup uzemněného vyhodnocovacího obvodu 4 je připojen ke zdroji X konstantního napětí. Vyhodnocovací obvod 4 obsahuje měrný potenciometr X, jehož jeden konec tvoří měrný vstup vyhodnocovacího obvodu £. Jezdec měrného potenciometru 6 je připojen přes první omezovači odpor 2 na měrný vstup diferenčního voltmetru £ ; tento měrný vstup je uzemněn přes ochrannou Zennerovu diodu 8. Jeden konec referenčního potenciometru 11 tvoří referenční vstup vyhodnocovacího obvodu 4, jeho jezdec je spojen jednak s druhým koncem měrného potenciometru X a jednak přes druhý omezovači odpor 10 s referenčním vstupem diferenčního voltmetru χ. Zdroj χ konstantního napětí může býtIn the figure, the constant voltage source 1 is connected to the input of the measuring thermistor X, the output of which is coupled to the input of the measuring thermistor X, the output of which is connected to the input of the constant current source 1 and grounded. . The reference input of the grounded evaluation circuit 4 is connected to a constant voltage source X. The evaluation circuit 4 comprises a measurement potentiometer X, one end of which forms the measurement input of the evaluation circuit 6. The slider of the measuring potentiometer 6 is connected via the first limiting resistor 2 to the measuring input of the differential voltmeter 6; this measuring input is grounded via a protective Zenner diode 8. One end of the reference potentiometer 11 forms the reference input of the evaluation circuit 4, its slider being connected both to the other end of the measuring potentiometer X and to the reference input of the differential voltmeter χ. The constant voltage source χ can be

217 348 nahrazen napěťovým aubnormálem zdroje 1 konstantního proudů, jak je na obrázku znázorněno čárkovaným spojem.217 348 replaced by the voltage aubnormal of the constant current source 1 as shown in the figure by the dashed line.

Funkce zapojení termistorového vakuoměru znázorněného na obrázku je taková, že v okamžiku zapnutí přístroje má měrný termistor J teplotu okolí a proto vysoký odpor. Na výstupu zdroje 1 konstantního proudu ee objeví plná napětí, která způsobí nažhavení měrného termistoru J, takže průchodem konstantního proudu se teplota měrného termistoru J rychle ustaví v závislosti na tepelná vodivosti respektive tlaku jeho okolí. Měřítkem tepelných ztrát měrného termistoru J je spád napětí, který se na měrném termistoru J průchodem konstantního proudu uataví. Druhý konec měrného potenciometru 6 vyhodnocovacího obvodu J je spojen s jezdcem referenčního potenciometru 11, což podstatně usnadňuje nastavování celého přístroje. Referenčním potenciometrem 11 teče mnohem větáí proud než měrným potenciometrem £, a to má za následek, Že na druhém konci měrného potenciometru & je prakticky konstantní napětí, která je rovno napětí na referenčním vstupu diferenčního voltmetru'2· ^v okamžiku zapnutí přístroje je zapotřebí měrný termistor J, nejprve nažhavit na pracovní teplotu, e ohledem na to, že při teplotě okolí má měrný tranzistor J vysoký odpor. Je tedy třeba přivést na něj napětí několikanásobně vyšší, než jaká na něm se ustaví při jeho pracovní teplotě. Zdroj konstantního proudu tento požadavek automaticky zajistí bez nebezpečí zničení měrného termistoru 2 jeho přehřátím. Aby nedošlo k napěťovému přetížení měrného vstupu diferenčního voltmetru J, jé tento vstup uzemněn přes ochrannou Zennerovu diodu 8 e nízkým svodovým proudem.The function of the connection of the thermistor vacuum gauge shown in the figure is such that at the moment of switching on the instrument the thermistor J has an ambient temperature and therefore a high resistance. At the output of the constant current source 1 ee, full voltages appear which cause the specific thermistor J to heat up, so that by passing the constant current, the temperature of the specific thermistor J is quickly established depending on the thermal conductivity or ambient pressure. The measure of the thermal losses of the specific thermistor J is the voltage drop, which is sealed on the specific thermistor J by passing a constant current. The other end of the measuring potentiometer 6 of the evaluation circuit J is connected to the slider of the reference potentiometer 11, which greatly facilitates the adjustment of the entire instrument. The reference potentiometer 11 flows much larger current than a specific potentiometer £, and this has the consequence that the other end of the measuring potentiometer & practically constant voltage which is equal to the voltage on the reference input of differential voltmetru'2 · ^{at the} time of power-on is required specific thermistor J, first to heat to the operating temperature, considering that at ambient temperature the specific transistor J has a high resistance. It is therefore necessary to apply a voltage several times higher than that established at its working temperature. A constant current source automatically ensures this requirement without the risk of destroying the thermistor 2 by overheating it. In order to avoid a voltage overload of the differential input of the differential voltmeter J, this input is grounded via a protective Zenner diode 8 e with a low leakage current.

Termistorový vakuoměr podle vynálezu ee vyznačuje nízkou závislostí měřených hodnot tlaku na teplotě okolí, což je způsobeno negativní zpětnou vazbou. Dojde-li ke zvýšení teploty okolí a tím i ke zvýšení teploty měrného termistoru J,,vede do ke zmenšení jeho odporu, čímž klesne i příkon měrného termistoru J, což má za následek zpětné snížení teploty měrného termistoru J.The thermistor vacuum meter according to the invention is characterized by a low dependence of the measured pressure values on the ambient temperature, which is caused by the negative feedback. If the ambient temperature rises and thus the temperature of the specific thermistor J is increased, this leads to a decrease in its resistance, which also decreases the power input of the specific thermistor J, resulting in a backward decrease in the temperature of the specific thermistor J.

Termistorový vakuoměr podle vynálezu se nastavuje tak, že se nejprve nastaví požadovaný konstantní proud měrným termistorem J, pak se jezdec měrného potenciometru 6 nastaví na maximální hodnotu měrného potenciometru 6, to je k jeho konci představujícímu měrný vstup vyhodnocovacího obvodu 4. Pomocí referenčního potenciometru 11, při nejnižším tlaku, který měřeným vakuoměrem má být měřen, se nastaví nulová výchylka diferenčního voltmetru 2, a měrným potenciometrem 6 se při atmosferickém tlaku nastaví maximální výchylka diferenčního voltmetru 2*The thermistor vacuum meter according to the invention is set by first setting the desired constant current by the specific thermistor J, then adjusting the slider of the potentiometer 6 to the maximum value of the potentiometer 6, that is to its end representing the specific input of the evaluation circuit 4. the differential pressure of the differential voltmeter 2 is set at the lowest pressure to be measured by the vacuum gauge, and the differential pressure meter of the differential voltmeter 2 is set at the atmospheric pressure by the potentiometer 6 *

Termistorový vakuoměr podle vynálezu je možno s výhodou využít zejména v organické chemii při procesech za sníženého tlaku.The thermistor vacuum meter according to the invention can be advantageously used in particular in organic chemistry under reduced pressure processes.

Claims

SUBJECT OF THE INVENTION

Thermistor vacuum meter comprising a constant current source, a specific thermistor and an evaluation circuit, characterized in that the output of the constant current source (1) is connected together with the specific input of the evaluation circuit (4) to the input of the specific thermistor (3). is connected to the input of the constant current source (1) and is grounded via the resistor (2) of the constant current source (1), and the reference input of the grounded evaluation circuit (4) is connected to the constant voltage source (5).

Thermistor vacuum meter according to claim 1, characterized in that the evaluation circuit (4) comprises a measuring potentiometer (5), one end of which is the measuring input of the evaluation circuit (4), the slider of the measuring potentiometer (6) connected via a first limiting resistor (7). ) to the differential input of the differential voltmeter (9), which input is grounded via a protective Zenner diode (8), one end of the reference potentiometer (11) forms the reference input of the evaluation circuit (4), its slider connected to the other end (6) and a second limiting resistor (10) with a reference input of the differential voltmeter (9).

Thermistor vacuum meter according to claim 1, characterized in that the constant voltage source (5) is a voltage subnormal of the constant voltage source (1).