CS242264B1 - Polovodičový diodový teploměr s úplnou normalizací teplotních čidel - Google Patents
Polovodičový diodový teploměr s úplnou normalizací teplotních čidel Download PDFInfo
- Publication number
- CS242264B1 CS242264B1 CS841032A CS103284A CS242264B1 CS 242264 B1 CS242264 B1 CS 242264B1 CS 841032 A CS841032 A CS 841032A CS 103284 A CS103284 A CS 103284A CS 242264 B1 CS242264 B1 CS 242264B1
- Authority
- CS
- Czechoslovakia
- Prior art keywords
- normalization
- diodes
- thermometer
- resistor
- diode
- Prior art date
Links
- 238000010606 normalization Methods 0.000 title claims abstract description 29
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims abstract description 16
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 claims description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 6
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 3
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 2
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 1
- 238000009529 body temperature measurement Methods 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Indication And Recording Devices For Special Purposes And Tariff Metering Devices (AREA)
Abstract
Diodový polovodičový teploměr s úplnou
normalizací teplotních čidel, tj. zapojení
pro kompenzaci lišících se úbytků napětí
polovodičových diod a lišících se teplotních
koeficientů jednotlivých diod, které jsou
výsledkem výrobního rozptylu. Zapojení
sestává ze zdroje konstantního proudu,
zdroje konstantního napětí, měrné diody,
lineárního zesilovače, tří normalizačních
odporů a měřidla. Zapojením je dosaženo úplné
záměrnosti čidel bez nutnosti výběru
a třídění teploměrných diod.
Description
Diodový polovodičový teploměr s úplnou normalizací teplotních čidel, tj. zapojení pro kompenzaci lišících se úbytků napětí polovodičových diod a lišících se teplotních koeficientů jednotlivých diod, které jsou výsledkem výrobního rozptylu. Zapojení sestává ze zdroje konstantního proudu, zdroje konstantního napětí, měrné diody, lineárního zesilovače, tří normalizačních odporů a měřidla. Zapojením je dosaženo úplné záměrnosti čidel bez nutnosti výběru a třídění teploměrných diod.
Vynález se týká zapojení polovodičového diodového teploměru s úplnou normalizací teplotních čidel, tj. zapojení pro kompenzaci lišících se úbytků napětí polovodičových diod v propustném směru a pro kompenzaci lišících se teplotních koeficientů jednotlivých diod způsobených výrobním rozptylem.
Měření teploty s použitím polovodičových diod jako čidla spočívá ve sledování změn úbytku napětí na měrné diodě při průchodu konstantního proudu v propustném směru v závislosti na teplotě. Teplotní závislost polovodičových diod je záporná a prakticky lineární. Důvodem zájmu o tato čidla jsou linearita, nízká cena, vynikající dlouhodobá stabilita spolu s poměrně velkým teplotním rozsahem, pro křemíkové diody 70 až 420 K. Menší rozsah oproti platinovým teploměrům pro řadu použití v technologických procesech a při skladování je zcela dostatečný, naproti tomu výhodou je úspora platiny, lepší linearita v oblasti pod 0 °C a menší vliv odporu vedení. Základními parametry měrných diod jsou napěťový úbytek při určité teplotě a teplotní koeficient jednotlivých diod. Oba tyto parametry se u jednotlivých diod nezávisle na sobě liší, což je způsobeno výrobním rozptylem. Při výběru dvojic, n-tic nebo při výměně čidla je nutno prověřit velký počet diod k dosažení shody obou parametrů současně. Tato nevýhoda brání rozšíření tohoto jinak výhodného čidla do výroby a průmyslové praxe.
Dosud známá zapojení diodových teploměrů založených na sledování změn úbytku napětí polovodičových diod při průchodu konstantního proudu v propustném směru neřeší uvedené nevýhody, předpokládají vždy současnou kalibraci čidla a vyhodnocovacího obvodu, což je pro výrobu a průmyslovou praxi nepřijatelné. Zlepšené zapojení dle čs. autorského osvědčení č. 234 245 řeší normalizaci úbytku napětí jednotlivých diod při určité teplotě, avšak diody je nutno třídit podle lišících se teplotních koeficientů.
Zmíněné nevýhody odstraňuje polovodičový diodový teploměr podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že k výstupu uzemněného zdroje konstantního napětí je připojeno sériové spojení prvního normalizačního odporu, měrné diody, zapojené v propustném směru, a druhého normalizačního odporu. Druhý konec sériového spojení je připojen jednak k výstupu uzemněného zdroje konstantního proudu a dále je současně připojen ke vstupu uzemněného lineárního zesilovače. Toto sériové spojení je voleno tak, aby součet úbytků na tomto spojení při průchodu určitého konstantního proudu a při určité teplotě byl roven konstantě. Současně napětí na výstupu zdroje konstantního napětí je v absolutní hodnotě shodné se součtem úbytků na sériovém spojení, ale opačné polarity, což má za následek, že při této teplotě je napětí na vstupu lineárního zesilovače nulové. K výstupu lineárního zesilovače je připojeno měřidlo, jehož výstup je uzemněn. Ke svorkám změny zesílení lineárního zesilovače je připojen třetí normalizační odpor, jehož velikost má vliv na zesílení lineárního zesilovače. Pomocí změny třetího normalizačního odporu je možno dosáhnout konstantní odezvy na výstupu lineárního zesilovače pro různé měrné diody s různým teplotním koeficientem.
Výhodou polovodičového diodového teploměru podle vynálezu je úplná normalizace teploměrných diod, zapojení odstraňuje nejen nutnost výměru diod podle shodných napětí v propustném směru, ale současně odstraňuje i nutnost výběru podle shodných teplotních koeficientů jednotlivých diod.
Příklad zapojení polovodičového diodového teploměru, který vynález vysvětluje, ale neomezuje, je znázorněn na obr. 1, příklad vnitřního zapojení lineárního zesilovače je na obr. 2.
K výstupu uzemněného zdroje 5 konstantního napětí je připojeno sériové spojení prvního normalizačního odporu 3, měrné diody 2, zapojené v propustném směru, a druhého normalizačního odporu 4, druhý konec sériového spojení je připojen jednak k výstupu uzemněného zdroje 1 konstantního proudu a dále je současně připojen ke vstupu uzemněného lineárního zesilovače 6, jehož výstup je připojen ke vstupu měřidla 8, jehož výstup je uzemněn. Celkový úbytek napětí na sériovém spojení prvního normalizačního odporu 3, měrné diody 2 a druhého normalizačního odporu 4 je dán rovnicí UN = UD 4-; Rsl + Rd, kde UD je napěťový úbytek na měrné diodě 2 a Rl jsou napěťové úbytky na normalizačních odporech 3, 4. Celkový úbytek napětí UN je výhodné volit při použití křemíkových diod UN = 800,0 mV při 0 °C, konstantní proud je výhodné volit 1 mA nebo i méně až do 0,1 mA. Pokud se nastaví na výstupu zdroje 5 konstantního napětí, napětí opačné — 80,0 mV, bude na vstupu lineárního zesilovače 6 a tím i na jeho výstupu napětí nulové. Jedno z možných vnitřních zapojení lineárního zesilovače 6 představuje obr. 2. Vstup lineárního zesilovače 6 je zapojen přes vstupní odpor 12 do neinvertujícího vstupu operačního zesilovače 9, jehož výstup je spojen s výstupem lineárního zesilovače 6. Mezi invertujícím vstupem operačního zesilovače 9 a jeho výstupem je zapojen první zpětnovazební odpor 10 a dále je tento vstup operačního zesilovače 9 uzemněn přes druhý zpětnovazební odpor 11. Paralelně k tomuto druhému zpětnovazebnímu odporu 11 je připojen třetí normalizační odpor 7. Zesílení lineárního zesilovače 6, znázorněného na obr. 2 jako neinvertující zapojení operačního zesilovače 9, je bez připojeného třetího normalizačního odporu 7 dáno vztahem A = Rio/Rii + 1 (I), kde A je napěťové zesílení, Rio je první zpětnovazební odpor 10 a Rn je druhý zpětnovazební odpor 11. Výstupní signál lineárního zesilovače fi na obr. 1 je dán vztahem Uo = A . tk (tmax — t0) (II), kde Uo je výstupní napětí lineárního zesilovače 6, A je napěťové zesílení lineárního zesilovače 6, tk je teplotní koeficient měrné diody 2, tmax je teplota maxima stupnice měřidla 8, t0 je teplota minima stupnice měřidla 8. Z rovnice (II) je zřejmé, že rozdíly v teplotním koeficientu tk jednotlivých diod je možno dokompenzovat změnou zesílení A, které je jednoduše možno měnit podle vztahu (I) poměrem odporů. Hodnoty zpětnovazebních odporů 10 a 11 je výhodné stanovit tak, aby zesílení A a stanovené výstupní napětí Uo nebylo zcela dosaženo ani pro nejvyšší absolutní hodnotu teplotního koeficientu tk vyskytujícího se u měrných diod. Pro křemíkové diody při použití konstantního proudu 1 mA byl nalezen v teplotním intervalu 0 až 100 °C teplotní koeficient v rozmezí —1,8190 až —2,0210 mV/K, proto je výhodné volit pro výpočet zpětnovazebních odporů 10 a 11 podle rovnic (I) a (II) hodnotu tk alespoň —2,1 mV/K. Připojením třetího normalizačního odporu 7 se zvětší napěťové zesílení lineárního zesilovače 6, čímž je dána možnost dokompenzovat teplotní koeficient reálné měrné diody 2. Pro výpočet třetího normalizačního odporu 7 byl odvozen vztah
Ak . Rn — Rio — Rli kde Ak je skutečné zesílení lineárního zesilovače 6, potřebné podle vztahu (II) po dosazení teplotního koeficientu tk konkrétní měrné diody 2.
Zapojením podle vynálezu se dosáhne úplné normalizace měrných diod 2. Je nutno pouze změřit oba základní parametry měrných diod a na základě nich vypočítat první, druhý a třetí normalizační odpor. Rozdílné úbytky napětí při určité teplotě se dokompenzují, normalizačními odpory 3, 4, které je vhodné vložit do sestavy konektoru čidla. Vzhledem k tomu, že normalizační odpory 3, 4 Jsou součtem odporu vedení k čidlu a vloženého odporu, je zapojením současně vykompenzován odpor vedení k čidlu. Rozdílné teplotní koeficienty měrných diod 2 jsou vykompenzovány pomocí třetího normalizačního odporu 7, který je rovněž výhodné vložit do sestavy konektoru čidla; dosáhne se tak úplné záměrnosti čidel.
Claims (3)
1. Polovodičový diodový teploměr s úplnou normalizací teplotních čidel tvořený teploměrnou diodou a vyhodnocovacím zařízením, vyznačený tím, že k výstupu uzemněného zdroje (5) konstantního napětí je připojeno sériové spojení prvního normalizačního odporu (3), měrné diody (2), zapojené v propustném směru, a druhého normalizačního odporu (4), druhý konec sériového spojení je připojen jednak k výstupu uzemněného zdroje (1) konstantního proudu a dále je současně připojen ke vstupu uzemněného lineárního zesilovače (6J, k
YNÁLEZU jehož výstupu je připojen vstup měřidla (8), jehož výstup je uzemněn, ke svorkám změny zesílení lineárního zesilovače (6J je připojen třetí normalizační odpor (7).
2. Polovodičový diodový teploměr podle bodu 1, vyznačený tím, že první normalizační odpor (3J je tvořen pouze odporem připojovacího vedení.
3. Polovodičový diodový teploměr podle bodu 1, vyznačený tím, že druhý normalizační odpor (4) je tvořen odporem připojovacího vedeni.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CS841032A CS242264B1 (cs) | 1984-02-14 | 1984-02-14 | Polovodičový diodový teploměr s úplnou normalizací teplotních čidel |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CS841032A CS242264B1 (cs) | 1984-02-14 | 1984-02-14 | Polovodičový diodový teploměr s úplnou normalizací teplotních čidel |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CS103284A1 CS103284A1 (en) | 1985-08-15 |
| CS242264B1 true CS242264B1 (cs) | 1986-04-17 |
Family
ID=5343678
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CS841032A CS242264B1 (cs) | 1984-02-14 | 1984-02-14 | Polovodičový diodový teploměr s úplnou normalizací teplotních čidel |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CS (1) | CS242264B1 (cs) |
-
1984
- 1984-02-14 CS CS841032A patent/CS242264B1/cs unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CS103284A1 (en) | 1985-08-15 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7053600B2 (en) | Current sensor | |
| CA2145698C (en) | Electronic circuit for a transducer | |
| US4986131A (en) | Semiconductor strain detector | |
| US3379973A (en) | Impedance measuring circuit having the unknown impedance in the feedback path of an amplifier | |
| US4565097A (en) | Method and apparatus for transducer error cancellation | |
| US3406331A (en) | Compensating power supply circuit for non-linear resistance bridges | |
| US6417678B2 (en) | Bridge circuit for detector | |
| US4109196A (en) | Resistance measuring circuit | |
| US4448078A (en) | Three-wire static strain gage apparatus | |
| US5253938A (en) | Thermistor controlled current source versatile temperature sensor | |
| US3651696A (en) | Linearized resistance bridge circuit operable in plurality from a common power supply | |
| US3319155A (en) | Electrical calibration device for strain gage bridges | |
| CS242264B1 (cs) | Polovodičový diodový teploměr s úplnou normalizací teplotních čidel | |
| US3341757A (en) | Bridge circuit for determining the inverse of resistance | |
| US2960866A (en) | System for measuring thermalgradients and the like | |
| USRE27103E (en) | Bridge circuit for determining the inverse of resistance | |
| US3478588A (en) | Cardiac output meter | |
| TR201614439A1 (en) | SMART OPTIMAL ANALOG CIRCUIT FOR SENSOR LINEARIZATION IN A WIDE RANGE | |
| JP2948958B2 (ja) | トランスジューサ回路 | |
| Anderson | The new current loop: NASA's successor to the Wheatstone bridge | |
| SU789763A1 (ru) | Устройство дл измерени физических величин | |
| SU1303851A1 (ru) | Устройство дл измерени температуры и деформации | |
| KR100262225B1 (ko) | 유속측정회로 | |
| CS234245B1 (cs) | Zapojení diodového teploměru | |
| SU1128125A1 (ru) | Устройство дл измерени разности температур |