Электронный термометр, схема которого изображена на рис. 1, решает эту задачу. Датчиком температуры служат три соединенных последовательно полупроводниковых диода (VD1-VD3). Они могут быть любого типа - германиевыми или кремниевыми. Важно лишь, чтобы диоды были малогабаритными, это уменьшит инерционность прибора. Стабилизированное напряжение питания 5 В подают от любого подходящего источника. Потребляемый ток не превышает 10 мА. Я воспользовался блоком питания БП2-3 из комплекта калькулятора БЗ-34.
Действие термометра основано на том, что падение напряжения на полупроводниковом диоде при неизменном прямом токе линейно зависит от температуры его р-n перехода. Если при нулевой температуре движок подстроечного резистора R5 установить таким образом что напряжение между ним и минусом источника питания равно падению напряжения на диодах VD1-VD3, ток через микроамперметр РА1 в этих условиях отсутствует. С нагревом диодов напряжение на них уменьшается и через микроамперметр потечет ток пропорциональный температуре.
Рамка использованного автором микроамперметра сопротивлением Rp=617 Ом изготовлена из медного провода (температурный коэффициент сопротивления a=4.3*10-3 °С-1). При изменении температуры рамки на dT=20 °С прирост её сопротивления составит
dR = Rp*a dT = 617*4,3-3*20=53 Ом
Так как динамическое сопротивление диодов VD1-VD3 мало и номиналы резисторов R4-R6 невелики, ток, текущий через микроамперметр РА1 при заданной температуре, зависит в основном от суммы сопротивлений R2, R3 и Rp. В данном случае она приблизительно равна 7 кОм. Составив пропорцию 7000 Ом - 100 %, 53 Ом - х %, найдём
X=53*100/7000=0.76%
Следовательно, при колебаниях температуры в месте установки микроамперметра РА1 на 20 °С показания термометра будут изменяться менее чем на 1 %. А вот если оставить в схеме один диод, для сохранения прежней чувствительности прибора придётся уменьшить суммарное сопротивление резисторов и рамки в три раза, поэтому погрешность утроится.
Градуируют термометр в следующей последовательности:
- погрузив диоды VD1-VD3 в сосуд с тающим льдом (снегом), подстроечным резистором R5 устанавливают стрелку микроамперметра РА1 на нулевую отметку шкалы;
- погрузив диоды в сосуд с кипящей водой, подстроечным резистором R3 устанавливают стрелку на отметку 100 °С.
Остается закрепить диоды на трубе, по которой течёт горячая вода, как можно ближе к месту, где нужно контролировать ее температуру. Возможный вариант крепления показан на рис. 2. Чтобы температура диодов 2 не отличалась от температуры трубы 1 и воды в ней, узел следует покрыть асбестовой теплоизоляцией 3, а поверх неё - алюминиевой фольгой 4. Проводами 5, длина которых практически не ограничена, диоды 2 соединяют с остальными элементами термометра, которые можно разместить вблизи регулятора газовой колонки, даже находящейся в другом помещении.
В. БУРКОВ, г. Иваново Радио 2004 №3
