通用电子温度计。方案、说明

通用电子温度计。无线电电子电气工程百科全书

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这里描述的温度计可以让您测量电机、变压器、晶体管外壳、二极管、烙铁头和其他设备各个点的温度。测量温度范围 - 0...100°С 和 0...1000°С。

温度计的温度传感器是由直径为0.2毫米的电线焊接而成的铬镍合金热电偶。众所周知，热电偶产生的电动势值与其“热”端和“冷”端之间的温差成正比。该电子温度计具有自动补偿热电偶冷端温度的功能。（“房间”）与此。从而测量装置指示出物体的温度t。而不是它的区别：t - t。

温度计的示意图如图所示。

万能电子温度计

它由测量电桥（VT1、VT2、RK1、R1-R5）组成。其电源为稳压器（VT3、VT4、R6）、热电偶VK1。电压放大器(DA1、DA2、R7-R11、SA1)、微安表PA1、电源开关SA2和电源GB1。

测量电桥的下臂包括铜热敏电阻RK1和电阻器R3，而晶体管VT1和VT2上的这些电阻器的电流稳定器包括在上臂。在其测量对角线上 - 热电偶 VK1 和电压放大器的微电路 DA1、DA2 的同相输入。由于放大器的输入阻抗非常高，测量对角线上几乎没有电流，并且其输入电压 (Uw) 不受电阻器 R3 两端压降的影响。 RK1 和热电偶导体。热电偶的冷端必须位于温度计外壳内。

当温度t变化时（t恒定），热敏电阻RK1（Urk1）上的电压和热电偶E的电动势反相变化，因此它们的总和始终保持恒定。为了使测量装置 PA1 刻度上的零对应于 0°C 的温度，并且温度计读数不依赖于温度 tk，电阻器 R3 两端的电压设置为等于 URz × UPC10 × K /LRx。 (1). 其中 Urk1o - t.=1°C 时 RK0 上的电压； K——热电偶的热电势系数：LRK1——电阻器RK1的电阻温度系数。如果满足以下不等式，则相关性 (1) 有效：LRk1 "LR3 (2)。如果 RK1 用铜线绕制，并且使用 MLT 电阻器作为 R3，则可以很容易满足此条件。如果要求 (1)满足 (2) 时，输入电压 Uk = K t (3). 相同的电压将施加到电阻器 R8（测量温度范围 0 ... 10CGS）或电阻器 P9（测量温度范围） 0 ... 1000X). 由于运算放大器 DA1 根据电压跟随器电路连接，而运算放大器 DA2 根据非反相放大器的方案连接。因此，反馈电路 RA1 中的电流。 R10将等于：loc=Uin/R，其中R是电阻器R8或R9的阻值。考虑到等式(3)╡os╡os╡os╡os╡os∽Kt/R，即流过微安表PA1的电流成正比为物体的温度 t。

PA1使用100μA微安计。电阻 RK1 缠绕在一块 20x10 mm、1 mm 厚的 Textolite 板上，并用直径 0.1 mm 的绝缘铜线缠绕，电阻可达 60 ... 100 欧姆。晶体管 VT3 作为测量电桥的电压调节器。其功能可由任何基极-发射极结击穿电压低于7V的低功率硅晶体管来执行。晶体管VT1、VT2、VT4——任何具有p-n结截止电压VT1的低功率场效应晶体管。 VT2——不超过4V。 VT4——不超过2V。晶体管VT4的截止电压和晶体管VT3的稳定电压之和必须小于电池电压GB1。这个量越小，电池放电越深，恒温器将保持运行。

微功耗运算放大器仅出于最小功耗的原因而使用。当通过 DAI、DA2 等电源为温度计供电时，最好使用精密运算放大器。微调电阻器 R2、R5、R8、R9 - 多匝 - SP5-2V 或其他类似电阻器。其余电阻为 MLT-0.125。

温度计的调整从电压 UR3 的计算开始。对于“铬镍铁合金”热电偶，K = 4.065 10-2 mV/°C。对于铜 LRK1 = 4.3 10-3/°С。使用等式（1）。我们得到 URc =4.065 10-2/ 4.3' 10-3 = 9,453 mV。接下来，关闭开关 SA2。电压表（最好是数字的）与电阻器 R3 并联，计算出的电压通过电阻器 R5 以尽可能高的精度设置。之后，将开关SA1移至“100°”位置。将热电偶接点放入装有冰融化的容器中，将电阻器 R2 设置为微安表 PA1 的箭头为 0。如果电阻器 R2 或 P5 没有足够的控制限制，则应相应更换电阻器 R1 或 R4。然后将热电偶结点放入装有沸水的容器中，电阻器 R8 将箭头 PA1 设置为刻度的最后一个格 - 100 μA。此外，在不将热电偶从沸水中取出的情况下，将开关SA1置于“1000°”位置，电阻器R9将箭头PA1设置为10μA。这样就完成了设置。

设备运行过程中，室温下测量极限1℃时PA100箭头超出刻度，表明GB1电池已放电，需要更换。温度计的最大电源电压由 OU 的允许电源电压（对于 K140UD12 微电路 UMa.c = 15 V）或 VT4 晶体管的允许漏极-栅极电压加上 VT3 晶体管的基极-发射极过渡的稳定电压决定。 VT3晶体管。最小电源电压不同于稳定电压VT4和晶体管VT7,5的截止电压之和（作者的Umin为0,6V）温度计消耗的电流为0,9…XNUMXmA。

测量负温度时，应交换热电偶与温度计的连接端。

作者使用铬镍合金热电偶，因为它的工作温度较高（高达1300°C）。如果测量温度的极限不超过 500°C，则可以采用 Chromel-Kopel 热电偶或用另一对可用金属（合金）焊接热电偶。显然，新对将具有不同的热电动势系数 K 值，相应地，Ug 值也会不同。系数K的值可以通过从手册中获取这些与铂配对的金属的热电动势值并相互减去来计算，或者通过实验确定K的值。为此，应将热电偶连接到数字毫伏表，并首先放入装有融化冰的容器中，然后放入装有沸水的容器中，每次记录电压表读数（考虑到符号）。然后你需要找到获得的值之间的差并除以100。

总之，我想指出热电偶相对于其他温度传感器的优势。首先，尺寸小（用直径0,2毫米的电线焊接而成的热电偶焊球的直径不超过0,5毫米；如果电线更细，那么球就会更小）。其次，可互换性，即可以将安装在不同物体上或一个物体的不同点上的任意数量的热电偶定期连接到一个温度计。对于半导体热敏电阻或二极管，由于其参数的分布，这是不可能的。第三，工作温度高，这使得热电偶在测量15℃以上的温度时必不可少。第四，成本可以忽略不计并且易于制造和维修。第五，在绝大多数情况下，即使在测量电解质温度时，也无需将热电偶与环境隔离。由于热电动势值很小，热电偶中的电化学过程是不可能的，因此，电解质不会封闭它，当然，前提是热电偶本身的材料不与该电解质发生化学相互作用。

作者：V.Burkov，伊万诺沃

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