Электронный термометр-приставка к авометру

Электронный термометр, схема которого показана на рис. 1, предназначен для измерения температуры воздуха, жидкости, сыпучих тел и т. д. в двух диапазонах: от -- 18 до +42 °С и от —50 до +10°С. Если необходимо, эти диапазоны можно сместить в ту или другую сторону при сохранении указанного перекрытия но температуре.

Как видно из схемы, устройство представляет собой измерительный мост, плечи которого образованы резисторами R1, R3—R5 и сопротивлением участка эмиттер — коллектор одного из транзисторов (T1 или Т2 в зависимости от положения переключателя В1), используемых в качестве датчиков температуры (для простоты на схеме показаны два датчика, но их может быть и больше). Применение германиевых транзисторов в качестве термочувствительных элементов обеспечивает хорошую линейность шкалы температур, а следовательно позволяет градуировать ее всего но двум-трем опорным отметкам (например, в начале, середине и конце шкалы). В одну из диагоналей измерительного моста включен измерительный прибор (авометр в режиме измерения постоянного тока), в другую подается напряжение питания, снимаемое с регулируемого делителя R7R8, включенного параллельно источнику питания. Приставка питается от одного элемента 332 и потребляет ток около 2 мА.

Для устранения влияния питающего напряжения на точность измерения температуры предусмотрена возможность установки и контроля напряжения питания измерительного моста перед измерениями. В этом случае (переключатель В2 — в положении Питание) авометр подключается через добавочный резистор R6 параллельно резистору R8. Изменяя сопротивление резистора R7, устанавливают стрелку прибора на отметку шкалы, соответствующую необходимому напряжению питания.

Приставка рассчитана на работу с комбинированным прибором Ц4313, включенным в режим измерения тока на пределе 120 мкА. С таким же успехом можно использовать приборы Ц435, ТТ-3, а также микроамперметры на 100—150 мкА.

Транзисторы для работы в качестве датчиков подбирают следующим образом. К выводам каждого из них припаивают изолированные провода длиной около 1 м, затем помещают их в среду с постоянной и непрерывно контролируемой температурой. Последовательно подключая транзисторы к измерительному мосту, отбирают те из них, при работе с которыми стрелка измерительного прибора устанавливается на одну и ту же отметку шкалы.

Шкалу градуируют по одному из отобранных транзисторов, поместив его в термостат, с помощью которого последовательно устанавливают два-три значения температуры (например через 20°С) начиная с наиболее близкой к верхнему пределу измерений (для первого диапазона +40 °С). Отметив по шкале авометра положения стрелки прибора, размечают всю шкалу, деля дуги между соседними отметками на соответствующее число частей (рис. 2). В результате получаются и крайние значения (пределы) измеряемых температур: максимальная (при этой температуре мост должен быть сбалансирован и ток через измерительный прибор равен нулю) и минимальная (ток в цепи прибора максимальный). Если крайние значения температуры отличаются от указанных в настоящей статье, то необходимо подобрать резистор R3.

При отсутствии термостата шкалу термометра можно отградуировать по двум точкам, измеряя температуру таяния льда (0°С) и температуру тела здорового человека (36,5 °С). Чтобы нанести на шкалу отметку 0 °С транзистор-датчик помещают в полиэтиленовый мешочек с грузом, который затем погружают в сосуд емкостью 3—5 л с наполовину растаявшим льдом. До требуемой температуры транзистор охлаждается через 8— 10 мин. Столько же времени его выдерживают и при измерении температуры 36,5 °С.

Шкалу второго диапазона можно отградуировать, измеряя минимальную температуру первого диапазона и максимальную—второго, в обоих положениях выключателя ВЗ. По полученным опорным отметкам как и раньше градуируют всю шкалу.

После этого желательно проверить в работе все датчики, поочередно подключая их к измерительному мосту и сравнивая показания стрелочного прибора авометра при измерении нескольких разных температур.

Может случиться, что из транзисторов, имеющихся в распоряжении радиолюбителя, не удастся подобрать нужное число одинаковых экземпляров. В этом случае следует выбрать транзисторы с наиболее близкими температурными характеристиками (зависимость сопротивления участка эмиттер — коллектор от температуры окружающей среды), отградуировать приставку по одному из них, а при измерении температуры остальными датчиками делать соответствующие поправки.

Следует учесть, что на погрешность измерений оказывает влияние сопротивление проводов, соединяющих датчики с приставкой, которое не должно превышать 1,5—2 Ом (сопротивление медного провода диаметром 1 мм длиной 100 м).

Эксплуатация приставки показала, что изменение температуры на ±10 °С в помещении, где установлена приставка, не вызывает заметной погрешности измерений. Влияние временной нестабильности параметров транзисторов также невелико и составляет всего несколько сотых долей градуса в год. Это позволяет использовать транзисторные датчики в течение 8—10 лет без какой-либо подстройки измерительного моста.