เทอร์มิสเตอร์

อุปกรณ์และประเภท

เทอร์มิสเตอร์เป็นอุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์ที่มีความต้านทานขึ้นอยู่กับอุณหภูมิ ความต้านทานอาจเพิ่มขึ้นหรือลดลงเมื่อร้อนขึ้นทั้งนี้ขึ้นอยู่กับประเภทขององค์ประกอบ เทอร์มิสเตอร์มีสองประเภท:

• NTC (ค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิติดลบ) - ด้วยค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิติดลบของความต้านทาน (TCR) พวกมันมักถูกเรียกว่า "เทอร์มิสเตอร์"
• PTC (ค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิบวก) - ด้วย TCS บวก พวกมันถูกเรียกว่า "โพซิสเตอร์"

สำคัญ! ค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิของความต้านทานไฟฟ้าขึ้นอยู่กับความต้านทานอุณหภูมิ อธิบายจำนวนโอห์มหรือเปอร์เซ็นต์ของค่าเล็กน้อยที่ความต้านทานของธาตุเปลี่ยนแปลงเมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้น 1 องศาเซลเซียส

ตัวอย่างเช่น ตัวต้านทานแบบธรรมดามี TCR ที่เป็นบวก (เมื่อถูกความร้อน ความต้านทานของตัวนำจะเพิ่มขึ้น)

เทอร์มิสเตอร์มีอุณหภูมิต่ำ (สูงถึง 170K) อุณหภูมิปานกลาง (170-510K) และอุณหภูมิสูง (900-1300K) ตัวเครื่องสามารถทำจากพลาสติก แก้ว โลหะ หรือเซรามิก

การกำหนดกราฟิกเชิงสัญลักษณ์ของเทอร์มิสเตอร์ในไดอะแกรมคล้ายกับตัวต้านทานทั่วไป และความแตกต่างเพียงอย่างเดียวคือพวกมันถูกขีดฆ่าด้วยแถบและตัวอักษร t ถูกระบุถัดจากนั้น

นี่เป็นวิธีกำหนดตัวต้านทานใด ๆ ความต้านทานที่เปลี่ยนแปลงภายใต้อิทธิพลของสิ่งแวดล้อมและประเภทของปริมาณที่มีอิทธิพลจะถูกระบุด้วยตัวอักษร t คืออุณหภูมิ

ลักษณะสำคัญ:

• ความต้านทานสูงสุดที่ 25 องศาเซลเซียส
• กระแสไฟสูงสุดหรือการกระจายพลังงาน
• ช่วงอุณหภูมิในการทำงาน
• ทีเคเอส.

ข้อเท็จจริงที่น่าสนใจ: เทอร์มิสเตอร์ถูกประดิษฐ์ขึ้นในปี 2473 โดยนักวิทยาศาสตร์ซามูเอลรูเบน

มาดูกันดีกว่าว่ามันทำงานอย่างไรและแต่ละอย่างมีไว้เพื่ออะไร

การวัด

	ในการวัดอุณหภูมิ สามารถใช้เซมิคอนดักเตอร์ไดโอดและทรานซิสเตอร์เป็นตัวแปลงความร้อนได้ เนื่องจากที่ค่าคงที่ของกระแสที่ไหลในทิศทางไปข้างหน้า เช่น ผ่านจุดต่อของไดโอด แรงดันไฟฟ้าที่จุดเชื่อมต่อจะเปลี่ยนเกือบเป็นเส้นตรงตามอุณหภูมิ เพื่อให้ค่าปัจจุบันคงที่ ก็เพียงพอที่จะรวมความต้านทานเชิงรุกขนาดใหญ่ในอนุกรมกับไดโอด ในกรณีนี้ กระแสที่ไหลผ่านไดโอดไม่ควรทำให้ร้อนขึ้น สามารถสร้างลักษณะการสอบเทียบของเซ็นเซอร์อุณหภูมิดังกล่าวได้โดยใช้จุดสองจุด - ที่จุดเริ่มต้นและจุดสิ้นสุดของช่วงอุณหภูมิที่วัดได้ รูปที่ 1 a แสดงวงจรวัดอุณหภูมิโดยใช้ไดโอด VD แบตเตอรี่สามารถใช้เป็นแหล่งพลังงานได้ ข้าว. 1. แบบแผนสำหรับการวัดอุณหภูมิโดยใช้ไดโอด (a) และทรานซิสเตอร์ (b, c) ปิ๊กอัพแบบบริดจ์ช่วยให้คุณเพิ่มความไวสัมพัทธ์ของอุปกรณ์ได้โดยการชดเชยค่าเริ่มต้นของความต้านทานของเซ็นเซอร์ ในทำนองเดียวกัน อุณหภูมิจะส่งผลต่อความต้านทานของการเปลี่ยนสถานะอิมิตเตอร์-เบสของทรานซิสเตอร์ ในกรณีนี้ ทรานซิสเตอร์สามารถทำหน้าที่เป็นทั้งเซ็นเซอร์อุณหภูมิและเป็นแอมพลิฟายเออร์สัญญาณของตัวเองได้พร้อมกัน ดังนั้นการใช้ทรานซิสเตอร์เป็นเซ็นเซอร์ความร้อนจึงมีข้อได้เปรียบเหนือไดโอด รูปที่ 1b แสดงวงจรเทอร์โมมิเตอร์ซึ่งใช้ทรานซิสเตอร์ (เจอร์เมเนียมหรือซิลิกอน) เป็นตัวแปลงอุณหภูมิ ในการผลิตเทอร์โมมิเตอร์ทั้งบนไดโอดและบนทรานซิสเตอร์ จำเป็นต้องสร้างคุณลักษณะการสอบเทียบ ในขณะที่เทอร์โมมิเตอร์แบบปรอทสามารถใช้เป็นเครื่องมือวัดที่เป็นแบบอย่างได้ ความเฉื่อยของเทอร์โมมิเตอร์บนไดโอดและทรานซิสเตอร์มีขนาดเล็ก: บนไดโอด - 30 วินาที บนทรานซิสเตอร์ - 60 วินาที สิ่งที่น่าสนใจในทางปฏิบัติคือวงจรบริดจ์ที่มีทรานซิสเตอร์อยู่ที่แขนข้างหนึ่ง (รูปที่ 1, c) ในวงจรนี้ ชุมทางอีซีแอลจะรวมอยู่ในแขนข้างหนึ่งของสะพาน R4 ซึ่งใช้แรงดันบล็อกเล็ก ๆ กับตัวสะสม นี่คือสิ่งที่ความคิดเห็นของคุณมีความสำคัญ  — ใส่คะแนนของคุณ (จัดอันดับ - 6 ครั้ง)   68   Tags: ไดโอด, ทรานซิสเตอร์, อุณหภูมิ
	ดูสิ่งนี้ด้วย:
	เทอร์โมสแตทแบบง่ายสำหรับรถพ่วงสำหรับงานก่อสร้างหรือตู้ปลา แหล่งจ่ายไฟสำหรับอุปกรณ์ OS อุปกรณ์พกพาสำหรับเลือกคู่ของทรานซิสเตอร์ทรงพลัง KB เพาเวอร์แอมป์ ... เทอร์โมมิเตอร์แบบดิจิตอลอย่างง่ายบน KR572PV5 เทอร์โมมิเตอร์แบบดิจิตอลพร้อมเซ็นเซอร์เซมิคอนดักเตอร์ เทอร์โมมิเตอร์สำหรับเครื่องทำน้ำอุ่นแก๊ส เทอร์โมมิเตอร์แบบเซมิคอนดักเตอร์อย่างง่าย เครื่องวัดความถี่พร้อมสเกลเชิงเส้น โวลต์มิเตอร์ของกระแสตรงและกระแสสลับ เครื่องขยายสัญญาณเสียงเบสแบบไม่มีหม้อแปลงไฟฟ้าแบบเส้นตรง 10W อิเล็กโทรเทอร์โมมิเตอร์อย่างง่าย สถานีวิทยุบนทรานซิสเตอร์สองตัว โวลต์มิเตอร์-ตัวบ่งชี้บน LEDs เทอร์โมมิเตอร์อิเล็กทรอนิกส์บนชิปแอนะล็อก National Semiconductor ได้เปิดตัวเซ็นเซอร์อุณหภูมิแบบดิจิตอลที่...

ไดโอดเป็นเซ็นเซอร์อุณหภูมิ - ฟังก์ชันเซมิคอนดักเตอร์

ไดโอดเป็นอุปกรณ์ที่ง่ายที่สุดในการกำหนดค่าที่มีคุณสมบัติของเซมิคอนดักเตอร์

ระหว่างสุดขั้วทั้งสองของไดโอด (ผู้บริจาคและตัวรับ) อยู่บริเวณประจุพื้นที่ มิฉะนั้น: p-n-junction "สะพาน" นี้ช่วยให้แน่ใจว่าอิเล็กตรอนสามารถแทรกซึมจากส่วนหนึ่งไปยังอีกส่วนหนึ่งได้ ดังนั้นเนื่องจากชื่อที่แตกต่างกันของประจุที่เป็นส่วนประกอบ กระแสที่ค่อนข้างเล็ก แต่ก็ยังปรากฏอยู่ภายในไดโอด การเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอนผ่านไดโอดเกิดขึ้นในทิศทางเดียวเท่านั้น แน่นอนว่ามีการเคลื่อนไหวย้อนกลับ แต่ไม่มีนัยสำคัญเลย และเมื่อคุณพยายามเชื่อมต่อแหล่งพลังงานในทิศทางนี้ ไดโอดจะถูกบล็อกโดยแรงดันย้อนกลับ นี้จะเพิ่มความหนาแน่นของสารและการแพร่กระจายเกิดขึ้น ด้วยเหตุผลนี้เองที่ไดโอดเรียกว่าวาล์วเซมิคอนดักเตอร์ (มีการเคลื่อนไหวในทิศทางเดียว

หากคุณพยายามเพิ่มอุณหภูมิของไดโอด จำนวนพาหะส่วนน้อย (อิเล็กตรอนที่เคลื่อนที่ไปในทิศทางตรงกันข้ามกับทิศทางหลัก) จะเพิ่มขึ้น และทางแยก p-n จะเริ่มยุบ

หลักการทำงานร่วมกันระหว่างแรงดันตกคร่อมทางแยก p-n ของไดโอดและอุณหภูมิของตัวไดโอดนั้นถูกเปิดเผยเกือบจะในทันทีหลังจากที่ได้รับการออกแบบ

ด้วยเหตุนี้ จุดเชื่อมต่อ p-n ของซิลิกอนไดโอดจึงเป็นเซ็นเซอร์อุณหภูมิที่ง่ายที่สุด TKV (ค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิแรงดันไฟฟ้า) ของมันคือ 3 มิลลิโวลต์ต่อองศาเซลเซียส และจุดปล่อยแรงดันไฟไปข้างหน้าประมาณ 0.7V

สำหรับการทำงานปกติ ระดับแรงดันไฟนี้ต่ำโดยไม่จำเป็น ดังนั้นจึงมักไม่ใช้ไดโอดเอง แต่เป็นทางแยก p-n ของทรานซิสเตอร์พร้อมตัวแบ่งแรงดันไฟพื้นฐาน

เป็นผลให้การออกแบบในคุณภาพสอดคล้องกับลำดับของไดโอดทั้งหมด เป็นผลให้ตัวบ่งชี้แรงดันไฟฟ้าตกอาจมีขนาดใหญ่กว่า 0.7V

เนื่องจาก TCR (ค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิของความต้านทาน) ของไดโอดเป็นค่าลบ (-2mV / ° C) จึงกลายเป็นว่ามีความเกี่ยวข้องมากสำหรับการใช้งานใน varicaps ซึ่งมีบทบาทในการทำให้ความถี่เรโซแนนซ์ของวงจรออสซิลเลเตอร์มีความคงตัว . ควบคุมโดยอุณหภูมิ

ข้อมูลแรงดันตกคร่อมไดโอด

เมื่อวิเคราะห์การอ่านค่ามัลติมิเตอร์แบบดิจิตอล จะสังเกตได้ว่าข้อมูลแรงดันตกคร่อมทางแยก pn สำหรับไดโอดซิลิคอนคือ 690-700 mV และสำหรับเจอร์เมเนียม - 400-450 mV (แม้ว่าไดโอดประเภทนี้จะแทบไม่ ที่ใช้อยู่ในขณะนี้) หากอุณหภูมิของไดโอดเพิ่มขึ้นในระหว่างการวัด ในทางกลับกัน ข้อมูลมัลติมิเตอร์จะลดลง ยิ่งแรงความร้อนมากเท่าใด ข้อมูลดิจิทัลก็ยิ่งลดลงเท่านั้น

โดยปกติคุณสมบัตินี้จะใช้เพื่อทำให้กระบวนการทำงานในระบบอิเล็กทรอนิกส์มีเสถียรภาพ (เช่น สำหรับเครื่องขยายสัญญาณความถี่เสียง)

แบบแผนของเทอร์โมมิเตอร์บนไดโอด

เซ็นเซอร์อุณหภูมิสำหรับไมโครคอนโทรลเลอร์

ในขณะนี้ ไมโครคอนโทรลเลอร์หลายวงจรสร้างขึ้น และยังสามารถรวมมาตรวัดอุณหภูมิต่างๆ ได้ที่นี่ ซึ่งสามารถใช้เซ็นเซอร์เซมิคอนดักเตอร์ได้ โดยมีเงื่อนไขว่าอุณหภูมิระหว่างการทำงานไม่เกิน 125 ° C

เนื่องจากเครื่องวัดอุณหภูมิได้รับการสอบเทียบที่โรงงาน ไม่จำเป็นต้องสอบเทียบและปรับเซนเซอร์ผลลัพธ์ที่ได้จากข้อมูลเหล่านี้ในรูปแบบของข้อมูลดิจิทัลจะถูกส่งไปยังไมโครคอนโทรลเลอร์

การใช้งานข้อมูลที่ได้รับขึ้นอยู่กับเนื้อหาซอฟต์แวร์ของคอนโทรลเลอร์

เหนือสิ่งอื่นใด เซ็นเซอร์ดังกล่าวสามารถทำงานในโหมดควบคุมอุณหภูมิ นั่นคือ (ด้วยโปรแกรมที่กำหนดไว้ล่วงหน้า) จะเปิดหรือปิดเมื่อถึงอุณหภูมิที่กำหนด

อย่างไรก็ตาม หากตัวบ่งชี้อุณหภูมิอื่น ๆ กลายเป็นข้อมูลอ้างอิง โปรแกรมจะต้องถูกเขียนใหม่

แอปพลิเคชั่นอื่นๆ

แม้ว่าในปัจจุบันการเลือกเซ็นเซอร์อุณหภูมิจะกว้างมาก แต่ก็ยังไม่มีใครลืมรุ่นไดโอดซึ่งมักใช้ในเตารีดไฟฟ้า เตาผิงไฟฟ้า และอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ในแง่กว้างที่สุด

แม้จะมีข้อจำกัดในสภาวะอุณหภูมิ เซ็นเซอร์ไดโอดก็มีข้อดีที่สำคัญ:

- ความเลวสัมพัทธ์;

- ขนาดเจียมเนื้อเจียมตัว

- ติดตั้งอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์จำนวนมากได้อย่างง่ายดาย

- ความไวและความแม่นยำที่ยอดเยี่ยม

ด้วยคุณสมบัติทั้งหมดเหล่านี้ ขอบเขตการใช้งานเซ็นเซอร์ประเภทนี้จึงเติบโตขึ้นทุกปี

เขียนความคิดเห็นเพิ่มเติมในบทความบางทีฉันอาจพลาดอะไรไป ดูแผนผังเว็บไซต์ ฉันจะดีใจถ้าคุณพบสิ่งอื่นที่เป็นประโยชน์ในเว็บไซต์ของฉัน

เทอร์โมมิเตอร์แบบอิเล็กทรอนิกส์อย่างง่ายบนทรานซิสเตอร์แบบแยกเดียว

หมวดหมู่

วงจรวิทยุสำหรับบ้าน

I. Nechaev. KurskRadio, 1992, No. 8, pp. 17-18

ในบทความนี้เราจะพูดถึงความเป็นไปได้ในการออกแบบอุปกรณ์สำหรับการวัดอุณหภูมิในระยะไกล - นอกบ้านหรือพูดใน "ร้านขายผัก" ที่ระเบียง มีแผนการมากมายที่ช่วยให้คุณสามารถทำหน้าที่นี้ได้ มีคุณสมบัติบางอย่างเมื่อเลือกเซ็นเซอร์ที่ไวต่ออุณหภูมิ

ตามกฎแล้ว ในกรณีส่วนใหญ่ เมื่อออกแบบอุปกรณ์ดังกล่าว เทอร์มิสเตอร์มักถูกใช้โดยนักวิทยุสมัครเล่น พวกมันมีค่าสัมประสิทธิ์การต้านทานความร้อนที่ค่อนข้างกว้าง (ต่อไปนี้จะเรียกว่า TCR) - มากถึง 8% ต่อองศา อย่างไรก็ตาม โซนอุณหภูมิที่วัดได้จะมีความแตกต่างกันอย่างมาก หากสำหรับเทอร์โมมิเตอร์ที่บ้าน คุณสามารถหลับตาเพื่อข้อเท็จจริงนี้ ถ้าเรากำลังพูดถึงช่วงอุณหภูมิที่กว้าง (เช่น ในกรณีของเรา จาก - 40 องศาเซลเซียส ถึง + 40 องศาเซลเซียส) ปัญหาบางอย่างจะเกิดขึ้นกับ การสำเร็จการศึกษาของอุปกรณ์มาตราส่วนการวัดก็จะสูญเสียความเป็นเส้นตรงไป

เรายังทราบด้วยว่าจุดต่อ pn ที่พบบ่อยที่สุดของอุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์สามารถใช้เป็นเซ็นเซอร์อุณหภูมิได้ อย่างไรก็ตาม TCH ของจุดต่อแบบธรรมดามีขนาดเล็กมาก - ไม่เกิน 0.3% ต่อองศา และต้องมีการแนะนำวงจรขยายเพิ่มเติม ซึ่งทำให้การออกแบบซับซ้อนมาก

จากประสบการณ์ที่แสดงให้เห็น ทรานซิสเตอร์แบบ unijunction ของประเภท KT117 เหมาะที่สุดสำหรับใช้เป็นเซ็นเซอร์อุณหภูมิ (ถูกใช้ในแหล่งจ่ายไฟของทีวี USCT 2 \ 3 และหาได้ยาก) หากคุณเชื่อมต่อตามที่แสดง ในรูปภาพ

จากการรวมดังกล่าว เราจะได้เทอร์มิสเตอร์ที่มีความต้านทาน 5 ... 10 kOhm โดยมี CTS ประมาณ 0.7 ... 0.9% ต่อองศา C ในกรณีนี้ มาตราส่วนของอุปกรณ์จะเป็นเส้นตรงเหนือ ช่วงอุณหภูมิทั้งหมด คุณสมบัติของทรานซิสเตอร์ unijunction ทำให้สามารถใช้เป็นเซ็นเซอร์อุณหภูมิในอุปกรณ์ได้ซึ่งวงจรจะแสดงในรูป

 

พื้นฐานของเทอร์โมมิเตอร์แบบอิเล็กทรอนิกส์ที่พิจารณาคือสะพานวัดบนตัวต้านทาน R2-R5 ในแขนข้างหนึ่งซึ่งเชื่อมต่อทรานซิสเตอร์ unijunction VT1 ไมโครแอมมิเตอร์ PA1 ที่มีศูนย์อยู่ตรงกลางถูกติดตั้งในแนวทแยงของบริดจ์ วงจรเรียงกระแสแบบเต็มคลื่นสามารถทำหน้าที่เป็นแหล่งพลังงานได้ ด้วยเหตุนี้ จึงมีการนำพาราเมตริกโคลงบนทรานซิสเตอร์ VT2 และไดโอดซีเนอร์ VD1 เข้ามาในวงจร หากอุปกรณ์ทำงานในช่วงเวลาสั้น ๆ (เปิด, ดู, ปิด) ก็สามารถใช้แบตเตอรี่ 9 โวลต์ประเภท "Krona" ได้ซึ่งในกรณีนี้วงจรป้องกันภาพสั่นไหวจะถูกแยกออกจากวงจร

สาระสำคัญของอุปกรณ์มีดังนี้ตัวต้านทานทั้งหมดในวงจรได้รับการแก้ไขเฉพาะความต้านทานของเซ็นเซอร์อุณหภูมิซึ่งบทบาทของทรานซิสเตอร์เล่นเป็นตัวแปรเมื่ออุณหภูมิแวดล้อมเปลี่ยนแปลง กระแสที่ผ่านเซ็นเซอร์อุณหภูมิจะเปลี่ยนไป ยิ่งกว่านั้นกระแสจะเปลี่ยนทั้งขึ้นตามอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นและลดลงตามอุณหภูมิที่ลดลงปรากฎว่ายังคงอยู่เพียงการเลือกตัวต้านทานของสะพานวัดและปรับตัวต้านทานปรับ R1 เพื่อตั้งค่าการอ่านค่าของเครื่องมือ ลูกศรไปที่ศูนย์ที่ 0 องศาเซลเซียส

เมื่อตั้งค่าอุปกรณ์ คุณสามารถใช้คำแนะนำต่อไปนี้ - น้ำแข็งละลายจากตู้เย็นสามารถใช้เป็นข้อมูลอ้างอิงสำหรับอุณหภูมิ "ศูนย์" นอกจากนี้ยังไม่ยากที่จะได้รับอุณหภูมิ 40 ... 50 องศาเซลเซียส คุณสามารถอุ่นเตาอบให้มีอุณหภูมิที่ต้องการได้ ดังนั้น คุณสามารถตั้งค่าตำแหน่งศูนย์ของอุปกรณ์และค่าบวกสูงสุดโดยทำเครื่องหมายที่เหมาะสมบนมาตราส่วน เครื่องหมาย "ลบ" สามารถทำได้ในระยะเดียวกับเครื่องหมาย "บวก" เนื่องจากมาตราส่วนการวัดจะเป็นเส้นตรง

ทุกส่วนของเทอร์โมมิเตอร์จะติดตั้งอยู่บนแผงวงจรพิมพ์ที่ทำจากกระดาษฟอยล์ด้านเดียว ซึ่งเป็นภาพสเก็ตช์ที่แสดงไว้ในภาพ

ลักษณะโดยประมาณของอุปกรณ์แสดงในรูปต่อไปนี้

สำหรับเทอร์โมมิเตอร์นี้ ไมโครแอมป์มิเตอร์ประเภท M4206 สำหรับกระแส 50 μA ที่มีค่าศูนย์ตรงกลางสเกลนั้นเหมาะสมที่สุด หากไม่มีอุปกรณ์นี้ในทันใดคุณสามารถใช้ไมโครมิเตอร์อื่นสำหรับกระแสที่ระบุ (ควรมีสเกลการวัดขนาดใหญ่) แต่จะต้องเพิ่มปุ่มเพิ่มเติมในวงจรเพื่อให้สามารถควบคุมค่าบวกและ อุณหภูมิติดลบแยกกัน ดังแสดงในรูป

ในที่สุด: หากจำเป็น อุปกรณ์สามารถติดตั้งเซ็นเซอร์อุณหภูมิได้หลายตัวโดยเปิดใช้งานตามรูปแบบต่อไปนี้

ดังนั้น เราจะสามารถควบคุมอุณหภูมิในวัตถุต่างๆ ได้ เช่น ที่บ้านและบนถนน

เซ็นเซอร์ความร้อนบนทรานซิสเตอร์ในวงจร MK

ลักษณะทางกายภาพของวัสดุเซมิคอนดักเตอร์นั้นขึ้นอยู่กับอุณหภูมิค่อนข้างมาก ในวงจรขยายสัญญาณแบบธรรมดาปรากฏการณ์นี้ต่อสู้ได้ในขณะที่ตัววัดอุณหภูมิตรงกันข้ามพวกเขาได้รับการสนับสนุน ตัวอย่างเช่น ในทรานซิสเตอร์ซิลิกอนที่มีกระแสสะสมคงที่ด้วยอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นแรงดันเบส-อิมิตเตอร์ U^^^ จะลดลงด้วย ค่าสัมประสิทธิ์ทางทฤษฎี 2.1 mV / ° C การเปลี่ยนแปลงจริงเป็นสัดส่วนกับอัตราส่วน 1000|mV|/Gx1 K] โดยที่ Gx คืออุณหภูมิปานกลางในระดับเคลวิน

ตัวอย่างการคำนวณ ให้แรงดันไฟระหว่างฐานและอีซีแอลของทรานซิสเตอร์ซิลิกอนมาตรฐานที่อุณหภูมิ 7;) = 20°C เป็น ^^^

เมื่ออุณหภูมิของเคสเพิ่มขึ้นเป็น G \u003d 35 ° C แรงดันไฟฟ้านี้จะลดลง 49m V: i

แรงดันไฟฟ้าจริงอาจแตกต่างกันเล็กน้อยจากค่าที่คำนวณได้ ขึ้นอยู่กับตำแหน่งของจุดทำงานของทรานซิสเตอร์และประเภทของทรานซิสเตอร์ ไม่ว่าในกรณีใด ขอแนะนำให้ลดและทำให้กระแสที่ไหลผ่านจุดแยก /?-/7 เสถียร เพื่อที่จะขจัดผลกระทบจากการทำให้ผลึกร้อนในตัวเอง

ข้าว. 3.67. แบบแผนสำหรับการเชื่อมต่อเซ็นเซอร์ความร้อนทรานซิสเตอร์กับ MK:

ก) การวัดอุณหภูมิในช่วง -30…+150°C เซ็นเซอร์อุณหภูมิคือทรานซิสเตอร์ VTI ซึ่งแรงดันไฟฟ้า (/[^e "ดริฟท์" โดยมีค่าสัมประสิทธิ์ประมาณ 2 mV / ° C ตัวต้านทาน R4 และ 7 ตั้งค่าช่วงอุณหภูมิและ +3 V แรงดันสอบเทียบที่อินพุต MK ที่อินพุต MK ที่ อุณหภูมิห้อง +25 ° C ทรานซิสเตอร์ VTI มีตัวเรือนโลหะซึ่งส่วนท้ายสามารถกดลงในท่อพลาสติกทนความร้อนและโครงสร้างทั้งหมดสามารถใช้เป็นโพรบหรือโพรบภายนอกได้

b) เซ็นเซอร์อุณหภูมิที่ใช้ทรานซิสเตอร์แบบทางแยกเดี่ยว VTI ให้ความเป็นเส้นตรงของการวัดอุณหภูมิในช่วง 0…+ 100°С;

ค) ทรานซิสเตอร์ VTI ถูกใช้เป็นพิเศษโดยติดตั้งบนพื้นผิวขนาดเล็ก (SMD) นี่เป็นสิ่งจำเป็นในการลดความเฉื่อยทางความร้อนของเซ็นเซอร์ ตัวอย่างเช่น ทรานซิสเตอร์ SMD เข้าสู่ระบบการระบายความร้อนที่เสถียรหนึ่งนาทีหลังจากอุณหภูมิเพิ่มขึ้น 10 ° C (ทรานซิสเตอร์ "ใหญ่" ทั่วไปใช้เวลานานกว่าหลายเท่า)ตัวต้านทาน /^/ ปรับสมดุลวงจรดิฟเฟอเรนเชียลประกอบด้วยทรานซิสเตอร์ VTI, VT2\

ในรูป 3.67, a ... d แสดงไดอะแกรมการเชื่อมต่อของเซ็นเซอร์ความร้อนทรานซิสเตอร์กับ MK

d) ทรานซิสเตอร์ VT1 มีรูในตัว ซึ่งสามารถแก้ไขได้ด้วยสกรูบนพื้นผิวของวัตถุที่กำลังวัด ตัวเก็บประจุของทรานซิสเตอร์เชื่อมต่อกับร่างกายด้วยไฟฟ้าซึ่งจะต้องนำมาพิจารณาระหว่างการติดตั้ง ค่าสัมประสิทธิ์การแปลงอุณหภูมิเป็นสัดส่วนโดยตรงกับอัตราส่วนของตัวต้านทาน R3/R2 (ในวงจรนี้ ประมาณ 20 mV/°C)

เซ็นเซอร์ความร้อนบนทรานซิสเตอร์ E-core

ในบทความนี้ ผมจะพูดถึงการใช้ทรานซิสเตอร์แบบไบโพลาร์เป็นเซนเซอร์อุณหภูมิ คำอธิบายมีให้ในบริบทของการใช้เพื่อวัดอุณหภูมิของฮีทซิงค์ (ฮีทซิงค์)

ข้อได้เปรียบหลักของเซ็นเซอร์อุณหภูมิบนทรานซิสเตอร์คือให้การสัมผัสทางความร้อนที่ดีกับหม้อน้ำและง่ายต่อการติดตั้งและทรานซิสเตอร์แบบไบโพลาร์ไม่แพง

ด้านล่างเป็นไดอะแกรมของการสลับบนทรานซิสเตอร์และหน่วยประมวลผลสัญญาณบน op-amp VT1 เป็นเซ็นเซอร์อุณหภูมิทรานซิสเตอร์ซึ่งติดอยู่กับหม้อน้ำ

ทรานซิสเตอร์ถูกใช้โดยเจตนาในโครงสร้าง pnp ฮีทซิงค์มักจะเชื่อมต่อกับสายสามัญของวงจรและตัวเก็บประจุของทรานซิสเตอร์ในแพ็คเกจ TO-220 นั้นเชื่อมต่อกับฮีทซิงค์และเมื่อติดตั้งทรานซิสเตอร์ไม่จำเป็นต้องแยกฮีทซิงค์ด้วยไฟฟ้า ซึ่งทำให้การออกแบบง่ายขึ้น

แรงดันตกคร่อมทางแยก p-n เปลี่ยนไปตามอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นโดยมีความชันประมาณ -2 mV / องศา (เช่น ลดลงเมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้น) การเปลี่ยนแปลงแรงดันไฟฟ้าเล็กน้อยดังกล่าวไม่สะดวกในการประมวลผล ADC ยิ่งไปกว่านั้นเมื่อการพึ่งพาอาศัยกันโดยตรงจะสะดวกกว่าเช่น เมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้น สัญญาณอุณหภูมิจะเพิ่มขึ้น

อคติของวงจรข้างต้น กลับด้านและขยายสัญญาณจากทรานซิสเตอร์ ให้แรงดันเอาต์พุตเพิ่มขึ้นพร้อมกับอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้น และทำงานดังนี้

จากแรงดันอ้างอิงที่สร้างโดยตัวแบ่ง R1R2 แรงดันตกคร่อมทรานซิสเตอร์จะถูกลบออกและผลลัพธ์ของการลบจะถูกขยายออก แรงดันอ้างอิงจะถูกเลือกไว้เหนือแรงดันตกคร่อมทรานซิสเตอร์ที่อุณหภูมิ 25 องศา ซึ่งทำให้มั่นใจได้ว่าแรงดันไฟฟ้าวัดได้ต่ำกว่า 25 องศา

อัตราขยายของวงจรกำหนดโดยอัตราส่วน R5/R4 + 1 และสำหรับวงจรนี้เท่ากับ 11 ความชันสุดท้ายของสัญญาณอุณหภูมิคือ 2*11=22mV/องศา ดังนั้น เพื่อให้แน่ใจว่าการวัดอุณหภูมิตั้งแต่ 0 องศา สัญญาณเอาต์พุตที่ 25 องศาต้องเป็นอย่างน้อย 25*0.022=0.55V แรงดันไบอัสส่วนเกินเหนือการตกของทรานซิสเตอร์ที่ 25 องศาต้องมีอย่างน้อย 0.05V

แรงดันตกคร่อมทรานซิสเตอร์ที่ 25 องศาคือ 0.5-0.6V และขึ้นอยู่กับชนิดของทรานซิสเตอร์และกระแสที่ไหลผ่าน และอาจเป็นไปไม่ได้ที่จะเลือกแรงดันอ้างอิง "ทันที" ดังนั้นในขั้นตอนการแก้ไขข้อบกพร่อง จำเป็นต้องเลือกตัวต้านทาน R1R2 สำหรับทรานซิสเตอร์บางประเภทและกระแสผ่านจากทรานซิสเตอร์ตัวหนึ่งไปยังอีกตัวหนึ่งค่านี้อาจเปลี่ยนแปลงได้ แต่สามารถแก้ไขได้ด้วยวิธีซอฟต์แวร์

กระแสผ่านทรานซิสเตอร์ถูกกำหนดโดยความต้านทานของตัวต้านทาน R3 ในวงจรนี้กระแสจะอยู่ที่ประมาณ 15mA โดยประมาณ ค่าที่แนะนำของกระแสผ่านทรานซิสเตอร์คือ 10-20mA

วงจรด้านบนนี้ได้รับการดัดแปลงสำหรับ ADC ที่มีแรงดันอ้างอิง 3.3V แต่ยังสามารถใช้สำหรับแรงดันอ้างอิง 5V ได้ด้วย ด้วยเหตุนี้จึงจำเป็นต้องเพิ่มอัตราขยายของวงจรตามช่วงอุณหภูมิที่ต้องการ

ในองค์ประกอบ R6VD1 จะมีการประกอบวงจรจำกัดแรงดันเอาต์พุตในกรณีฉุกเฉิน เช่น สายไฟขาดไปยังทรานซิสเตอร์ หากแรงดันไฟของ op-amp ไม่เกินแรงดันอ้างอิงของ ADC ก็สามารถยกเว้นได้

ในฐานะ DA1 คุณสามารถใช้ออปแอมป์ใดๆ ก็ได้ที่ให้การทำงานกับแหล่งจ่ายไฟแบบยูนิโพลาร์และแรงดันไฟฟ้าอินพุตตั้งแต่ 0V ตัวอย่างเช่น LM358 ราคาถูกและธรรมดา

ในฐานะทรานซิสเตอร์ สามารถใช้ทรานซิสเตอร์ที่ไม่ผสมของโครงสร้าง pn-p ได้