ЭЛЕКТРОННЫЙ ТЕРМОМЕТР
М.ШУСТОВ, г.Томск.
Электронный термометр, схема которого приведена на рисунке, выполнен по балансно-мостовой схеме и содержит стабилизатор напряжения (микросхема DA1), стабилизатор тока (микросхема DA2), мостовую измерительную схему, датчик температуры - полупроводниковый диод VD1 - и измерительный прибор РА1. Принцип действия термометра основан на том, что при неизменном и малом токе через полупроводниковый диод VD1 падение напряжения на его переходе прямо пропорционально температуре окружающей среды: I=Io(eqUo/rT -1), или dU=KdT. Наиболее точно на практике эта зависимость выполняется в области малых (порядка единиц...десятков миллиампер) токов. В то же время, одновременно со снижением тока снижается изменение напряжения на переходе при равных изменениях температуры окружающей среды Для питания полупроводникового датчика использован генератор стабильного тока, (микросхема DA2), обеспечивающий постоянный ток через диод 10 мА. Для малогабаритных кремниевых и германиевых диодов крутизна преобразования составляет 0,6...0,7 мВ/°С. Так, например, для диода Д9Г падение напряжения на п-р переходе при 24°С и токе 10 мА равно 745 мВ; крутизна преобразования равна 0,7 мВ/°С; для Д20 - 655 мВ и 0,6 мВ/°С; КД503А - 805 мВ и 0,6 мВ/°С, КД102А - 730. .740 мВ и 0,7 мВ/°С. Тепловая инерция для диодов КД102А массой 100 мг составляет 2,5°С/с. Чувствительность термометра может быть повышена за счет последовательного соединения нескольких диодов-датчиков, но одновременно возрастает инерционность прибора.
Сигнал, снимаемый с диодного датчика, поступает на измерительный прибор (с током полного отклонения 50...100 мкА). В термометре "плюсовых" и "минусовых" температур можно использовать микроамперметр, стрелка которого расположена посередине шкалы. Мостовая измерительная схема и сам генератор стабильного тока питаются от стабилизатора напряжения на микросхеме DA1. Потенциометром R4 устанавливают чувствительность термометра, например, 1 мкА/°С. Потенциометр R1 предназначен для установления стрелки прибора при "начальной" температуре в "начальную" точку отсчета, например, 20°С. Диапазон измеряемых устройством температур при использовании полупроводниковых датчиков потенциально может лежать в интервале от -60 до +150°С. Наибольшая линейность шкалы, разумеется, соответствует более узкому диапазону температур. Ток, потребляемый термометром от источника питания, не превышает 12 мА. Несколько упростить схему термометра можно за счет исключения стабилизатора напряжения (микросхемы DA1) и питания устройства от 9 В.
PM 11/2001.