Электронный термометр

Известно, что ток через р-п переход полупроводникового диода или транзистора практически линейно связан с изменением температуры в широком диапазоне температур (от -55 до +125 °С). Для измерения температуры необходимо поддерживать постоянное напряжение на р-п переходе. На рис. 11.7 показана схема электронного термометра на ОУ. В качестве датчика температуры применен переход база-эмиттер транзистора VT1. Схема питается от стабилизированных напряжений, поскольку они используются й качестве опорных напряжений датчика. Выводы базы и коллектора VT1 подключены к положительному выводу питания схемы, а вывод эмиттера через резистор R1 подключен к инвертирующему входу ОУ DA1. В результате напряжение база-эмиттер VT1 остается постоянным, а ток эмиттера зависит только от температуры кристалла VT1.

Ток эмиттера усиливается ОУ DA1. Коэффициент усиления схемы с помощью резистора R6 устанавливается таким образом, чтобы получить коэффициент преобразования термометра 100 мВ/К. Линейное преобразование температурной шкалы Кельвина в шкалу по Цельсию осуществляется суммированием тока от источника отрицательной полярности через цепь R2, R3 с током транзистора VT1. Таким образом, ОУ DA1 работает как двухвходовой сумматор. Нулевого напряжения на выходе ОУ добиваются при нулевой температуре транзистора VT1 с помощью подстроечного резистора R2.

Рис. 11.7. Электронный термометр

Схема размещения деталей и печатная плата термометра показаны на рис. 11.8. Датчик температуры выносной, подключается к разъему XS1. В качестве VT1 следует применить транзистор в металлостеклянном корпусе (КТ312, КТ342), поскольку такие корпуса обеспечивают лучшую теплопередачу, чем пластмассовые. Соединение осуществляют гибким витым проводом с шагом 2—3 витка на сантиметр, а сам датчик помещают в отрезок металлической трубки и герметизируют эпоксидной смолой. Вместо транзистора возможно применение кремниевого полупроводникового диода.

Рис. 11.8. Печатная плата и размещение элементов электронного

термометра

Операционный усилитель может быть заменен на К140УД7, К153УД5. Резисторы MJIT, подстроечные СПЗ-19а.

Регулировка термометра проста. Поместив датчик VT1 в таящий лед или снег, подстроечным резистором R2 добиваются нулевого напряжения на выходе ОУ DA1. Затем датчик помещают в воду, нагретую до температуры 30…45 °С. Температуру воды контролируют образцовым термометром. Подстроечным резистором R6 устанавливают показание вольтметра соответствующим показанию образцового термометра. В качестве измерительного прибора можно использовать тестер или микроамперметр с током полного отклонения 50… 100 мкА. Последовательно с микроамперметром включают резистор такого сопротивления, чтобы полному отклонению стрелки прибора соответствовало напряжение 5 В. При измерении как положительных, так и отрицательных температур желателен микроамперметр с нулем в середине шкалы.

Юному радиолюбителю для прочтения с паяльником / В. В. Мосягин