CS243676B1 - Semiconductor diode thermometer connection - Google Patents
Semiconductor diode thermometer connection Download PDFInfo
- Publication number
- CS243676B1 CS243676B1 CS844417A CS441784A CS243676B1 CS 243676 B1 CS243676 B1 CS 243676B1 CS 844417 A CS844417 A CS 844417A CS 441784 A CS441784 A CS 441784A CS 243676 B1 CS243676 B1 CS 243676B1
- Authority
- CS
- Czechoslovakia
- Prior art keywords
- evaluation
- sensor
- semiconductor
- operational amplifier
- amplifier
- Prior art date
Links
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims abstract description 23
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 claims abstract description 21
- 238000010606 normalization Methods 0.000 claims abstract description 7
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims description 3
- 238000002955 isolation Methods 0.000 claims description 3
- 238000000926 separation method Methods 0.000 abstract 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 2
- 230000002950 deficient Effects 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 230000003071 parasitic effect Effects 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
Landscapes
- Measuring Temperature Or Quantity Of Heat (AREA)
Abstract
Řeěení se týká zapojení polovodičového diodového teploměru sestávajícího ze snímače teploty, tvořeného dvěma nebo více sériově spojenými polovodičovými diodami a normalizačními rezistory, a z vyhodnocovacího zařízení. Snímač je s vyhodnocovacím zařízením propojen třívodičovým vedením. Vyhodnocovací zařízení pak sestává z oddělovacího stupně a z vlastního vyhodnocovacího zesilovače, tvořeného operačním zesilovačem, měřidlem a dvěma stejnými rezistory. Zapojením lze dosáhnout úplné normalizace teplotních snímačů s polovodičovými diodami.The solution relates to semiconductor wiring a diode thermometer consisting of a sensor two or more series coupled semiconductor diodes and normalization resistors, and from an evaluation device. The sensor is with the evaluation device interconnected by a three-wire line. Evaluation the device then consists of a separation stage and from its own evaluation amplifier, operational amplifier, meter and two same resistors. By engaging, full normalization can be achieved temperature sensors with semiconductor diodes.
Description
(54) Zapojení polovodičového diodového teploměru(54) Connection of semiconductor diode thermometer
Řeěení se týká zapojení polovodičového diodového teploměru sestávajícího ze snímače teploty, tvořeného dvěma nebo více sériově spojenými polovodičovými diodami a normalizačními rezistory, a z vyhodnocovacího zařízení. Snímač je s vyhodnocovacím zařízením propojen třívodičovým vedením. Vyhodnocovací zařízení pak sestává z oddělovacího stupně a z vlastního vyhodnocovacího zesilovače, tvořeného operačním zesilovačem, měřidlem a dvěma stejnými rezistory.The solution relates to the connection of a semiconductor diode thermometer consisting of a temperature sensor consisting of two or more series connected semiconductor diodes and standard resistors, and an evaluation device. The sensor is connected to the evaluation device via a three-wire line. The evaluation device then consists of a decoupling stage and of the evaluation amplifier itself, consisting of an operational amplifier, a meter and two identical resistors.
Zapojením lze dosáhnout úplné normalizace teplotních snímačů s polovodičovými diodami.It is possible to achieve a complete normalization of temperature sensors with semiconductor diodes.
Vynález se týká zapojení polovodičového diodového teploměru. Elektronické měření teploty polovodičovými prvky je založeno na poznatku, že při konstantním proudu, procházejícím polovodičovým přechodem v propustném směru, vykazuje tento přechod úbytek napětí, jenž je lineárně závislý na teplotě.The invention relates to a semiconductor diode thermometer. The electronic measurement of the temperature by the semiconductor elements is based on the realization that at a constant current passing through the semiconductor junction in the forward direction, this junction exhibits a voltage drop which is linearly temperature dependent.
Základními parametry měrných diod jsou napětový 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.Basic parameters of specific diodes are voltage drop at a certain temperature and temperature coefficient of individual diodes. Both of these parameters differ from one diode to another independently of each other, which is caused by the manufacturing variance.
Při výběru dvojic, n-tic nebo při výměně čidla je nutno proměřit velký počet diod k dosažení shody obou parametrů současně. Tato nevýhoda brání rozšíření tohoto jinak výhodného čidle do výroby a průmyslové praxe.When selecting pairs, tuples or replacing a sensor, it is necessary to measure a large number of diodes in order to achieve a match between the two parameters simultaneously. This disadvantage hinders the expansion of this otherwise advantageous sensor into manufacturing and industrial practice.
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.The hitherto known diode thermometer connections based on monitoring the voltage drop of the semiconductor diodes when passing a constant current in the forward direction do not solve these disadvantages, always assuming simultaneous calibration of the sensor and the evaluation circuit, which is unacceptable for manufacturing and industrial practice.
Zlepšení zapojení podle 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.Improvement of wiring according to MS. No. 234 245 addresses the normalization of voltage drop of individual diodes at a certain temperature, but the diodes have to be sorted according to different temperature coefficients.
Signál z pasivních snímačů, mezi něž polovodičový přechod náleží, se většinou vyhodnocuje tak, že se snímač napájí proudem o známé hodnotě a měří se napětí na svorkách snímače. Při dálkovém měření se však k odporu vlastního snímače přičítá odpor vedení, který do měření zanáší chybu.The signal from passive sensors, which include the semiconductor transition, is usually evaluated by supplying the sensor with a current of known value and measuring the voltage at the sensor terminals. However, when measuring remotely, the resistance of the sensor itself adds the line resistance, which entails an error in the measurement.
Je-li odpor vedení konstantní, je možno jej změřit a údaj vyhodnocovacího systému příslušně korigovat. V případě proměnlivého odporu vedení však není možno tuto korekci provést. Problém se pak řeší tak, že snímač je k vyhodnocovacímu systému připojen čtyřmi vodiči, z nichž dva jsou napájecí a dva snímací; snímací vodiče nesmí být zatíženy, aby na nich nevznikl úbytek napětí. Při dálkovém měření je ovšem čtyřvodičové vedení, nežádoucí vzhledem k velké spotřebě deficitní mědi.If the line resistance is constant, it can be measured and the evaluation system data corrected accordingly. However, in case of variable line resistance, this correction cannot be made. The problem is then solved in that the sensor is connected to the evaluation system by four wires, two of which are power supply and two are sensing; the sensing wires must not be loaded to avoid voltage drop. However, in remote measurement, a four-conductor line is undesirable due to the high consumption of deficient copper.
Další nevýhodou dosud známých zapojení elektronických teploměrů, používajících jako snímače jediný element, je malý výstupní signál. Např. polovodičové čiody se vyznačují výstupním signálem cca 2 mV/Κ; tak malý signál se obtížně vyhodnocuje, nebot jeho hodnota je srovnatelná za nepříznivých podmínek s parazitními signály.Another disadvantage of the prior art wiring of electronic thermometers using a single element as sensors is the small output signal. E.g. semiconductor leads are characterized by an output signal of about 2 mV / Κ; such a small signal is difficult to evaluate because its value is comparable to parasitic signals under unfavorable conditions.
Uvedená nevýhody odstraňuje zapojení polovodičového diodového teploměru podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že sestává ze snímače teploty, tvořeného nejméně dvěma sériově spojenými polovodičovými diodami a normalizačními rezistory, a z vyhodnocovacího zařízení; snímač je s vyhodnocovacím zařízením propojen třlvodičovým vedením.These disadvantages are overcome by the wiring of a semiconductor diode thermometer according to the invention, which consists of a temperature sensor consisting of at least two semiconductor diodes connected in series and standard resistors and an evaluation device; the sensor is connected to the evaluation device via a three-conductor line.
Vyhodnocovací zařízení pak sestává z oddělovacího stupně a z vlastního vyhodnocovacího zesilovače, tvořeného operačním zesilovačem, měřidlem a dvěma stejnými rezistory. První rezistor je zapojen mezi výstupní svorku oddělovacího stupně a vstupní invertujíeí svorku operačního zesilovače, druhý reeistor je zapojen mezi vstupní invertujíeí svorku a mezi výstupní svorku operačního zesilovače.The evaluation device then consists of a decoupling stage and of the evaluation amplifier itself, consisting of an operational amplifier, a meter and two identical resistors. The first resistor is connected between the output stage of the decoupling stage and the input inverting terminal of the operational amplifier, the second resistor is connected between the input inverting terminal and the output terminal of the operational amplifier.
Mezi výstupní svorku operačního zesilovače a zem je zapojeno měřidlo. Neinvertující vstup oddělovacího stupně je přitom připojen k výstupu proudového zdroje tak, aby věechny diody byly zapojeny v propustném směru.A meter is connected between the output terminal of the operational amplifier and the ground. The non-inverting input of the decoupling stage is connected to the output of the power source so that all diodes are connected in the forward direction.
Výhodami zapojení polovodičového diodového teploměru podle vynálezu jsou: úplná norma3 lizace teplotních snímačů, zapojení odstraňuje nejen nutnost výběru diod podle shodných napětí v propustném směru, ale současně odstraňuje i nutnost výběru podle shodných teplotních koeficientů jednotlivých diod; podstatná úspora mědi oproti čtyřvodičovárnu zapojení, což při dálkovém měření představuje značné úspory; zvýšení výstupního signálu na dvoj- i vícenásobek, čímž se ve stejném poměru zvýší citlivost a přesnost teploměru.The advantages of wiring the semiconductor diode thermometer according to the invention are: complete standardization of temperature sensors, wiring eliminates not only the choice of diodes according to identical forward voltage, but also eliminates the need to select according to the same temperature coefficients of individual diodes; substantial copper savings compared to a four-wire wiring plant, which represents considerable savings in remote measurement; increasing the output signal to two or more times, increasing the thermometer's sensitivity and accuracy in the same ratio.
Příklad zapojení podle vynálezu je na výkresu, který představuje polovodičový teplotní snímač, vyhodnocovací zařízení a jejich vzájemné propojení.An example of a circuit according to the invention is shown in the drawing, which represents a semiconductor temperature sensor, an evaluation device and their interconnection.
Vlastní snímač, sestávající ze dvou nebo více sériově spojených polovodičových diod 2, > £2 ··· 2n a norma-^za®n4ch rezistorů R,, g2 ... 2n+r je napojen pomocí třlvodičového vedení o ddporu g^ každé větve na vyhodnocovací zařízeni, sestávající z oddělovacího 3tupně g, a vyhodnocovacího zesilovače, jenž je tvořen operačním zesilovačem g2, měřidlem M a dvěma stejnými rezistory gp, a gp2 zapojenými tak, že první rezistor gp, je zapojen mezi výstupní svorku oddělovacího stupně a vstupní invertující svorku operačního zesilovače druhý rezistor gp2 je zapojen mezi vstupní invertující svorku a výstupní svorku téhož operačního zesilovače Ag.The actual sensor, consisting of two or more series-connected semiconductor diodes 2,> £ 2 ··· 2n and the standard - ^ for the n4c h resistors R, g 2 ... 2n + r is connected by a three-wire line with support g ^ each branch to the evaluation device, comprising separating 3tupně g, and evaluating an amplifier which is composed of an operational amplifier g 2, meter M and two identical resistors GP and GP 2 connected so that the first resistor gp is connected between the output terminal separating stage and the opamp input terminal of the opamp second resistor gp 2 is connected between the input invert terminal and the output terminal of the same opamp Ag.
Mezi výstupní svorku operačního zesilovače A2 a zem je zapojeno měřidlo M. Neinvertující vstup oddělovacího stupně ΰθ zároveň připojen na výstup proudového zdroje 2g·A meter M is connected between the output terminal of the operational amplifier A 2 and the ground. The non-inverting input of the isolation stage zároveňθ is also connected to the output of the 2g power supply ·
Zapojením podle vynálezu lze dosáhnout úplné normalizace teplotních snímačů s polovodičovými diodami. Dostatečné množství polovodičových diod, s výhodou desítky až několik tisíc, se rozdělí do dvojic (trojic, ... n-tic) tak, aby aritmetický průměr teplotních koeficientů jednotlivých diod v každé dvojici (trojici, ... n—tici) měl stejnou hodnotu.The circuitry according to the invention can achieve complete normalization of temperature sensors with semiconductor diodes. Sufficient semiconductor diodes, preferably tens to several thousand, are divided into pairs (triplets, ... n-tuples) so that the arithmetic mean of the temperature coefficients of each diode in each pair (triplet, ... n-tuple) has the same value.
Normalizační odpory v každém snímači se pak navrhnou tak, aby při daném proudu a dané teplotě byl na snímači zvolený normalizovaný úbytek napětí.The normalization resistances in each sensor are then designed so that at a given current and temperature a normalized voltage drop is selected at the sensor.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CS844417A CS243676B1 (en) | 1984-06-12 | 1984-06-12 | Semiconductor diode thermometer connection |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CS844417A CS243676B1 (en) | 1984-06-12 | 1984-06-12 | Semiconductor diode thermometer connection |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CS441784A1 CS441784A1 (en) | 1985-09-17 |
| CS243676B1 true CS243676B1 (en) | 1986-06-12 |
Family
ID=5386873
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CS844417A CS243676B1 (en) | 1984-06-12 | 1984-06-12 | Semiconductor diode thermometer connection |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CS (1) | CS243676B1 (en) |
-
1984
- 1984-06-12 CS CS844417A patent/CS243676B1/en unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CS441784A1 (en) | 1985-09-17 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4374384A (en) | Matrix encoder for resistive sensor arrays | |
| US5171091A (en) | Temperature measuring circuit | |
| US4492123A (en) | Thermal conductivity vacuum gage | |
| KR20190064451A (en) | Current sensor and method for measuring an electric current | |
| US4748858A (en) | Strain gage transducer | |
| US7031855B2 (en) | Current sense resistor circuit with averaging Kelvin sense features | |
| US4025847A (en) | Measurement system including bridge circuit | |
| US4448078A (en) | Three-wire static strain gage apparatus | |
| US4282753A (en) | Combination absolute and differential temperature system | |
| US4071823A (en) | Two-wire type amplifier | |
| CS243676B1 (en) | Semiconductor diode thermometer connection | |
| US3543583A (en) | Circuit arrangement for connecting devices for picking up measuring values to be recorded | |
| US5336990A (en) | Electrical test shunt having dual contact point mating terminals | |
| US3230772A (en) | Electrical measurement of a physical quantity | |
| GB1456646A (en) | Measuring-transducer circuits | |
| US3250991A (en) | Temperature measuring bridge circuit having a pair of zener diodes as part of the bridge circuit | |
| US3192770A (en) | Multi-point measuring apparatus | |
| CN104515600B (en) | Infrared sensor | |
| US3453536A (en) | Common power supply resistance bridge system providing excitation,individual bridge sensor resistance,and signal output terminals all referenced to a common potential | |
| US3478588A (en) | Cardiac output meter | |
| JPS5831078Y2 (en) | Thermoelectric temperature measuring device | |
| CN212363473U (en) | Cold end compensation device for PLC thermocouple module | |
| SU1594433A1 (en) | Multichannel meter | |
| SU1520359A1 (en) | Device for measuring temperature | |
| SU1597596A1 (en) | Electronic temperature-sensitive element |