В настоящее время повсеместно на смену уже морально и физически устаревшим универсальным стрелочным приборам типа Ц-20 приходит новое поколение "тестеров" — цифровые мультиметры серии М-830, и сейчас такой прибор можно встретить, практически у каждого радиолюбителя. Несмотря на то, что многие из этих приборов имеют функцию измерения температуры окружающей среды, использовать их в качестве медицинского термометра или для измерения температуры каких-то процессов, и даже, просто для измерения температуры воздуха, затруднительно. Входящий в комплект прибора измерительный датчик работает крайне неточно и нелинейно.
Для того, что приспособить мультиметр для точного измерения температуры необходимо дополнить его измерительной преобразователем, линейно преобразующим температуры в градусах °С в постоянное напряжение. На рисунке показана схема такой приставки, обеспечивающей линейный коэффициент преобразования 0,1В/1°С. Таким образом, если подать выходное напряжение этой приставки на вход мультиметра, включенного на режим измерения постоянного напряжения до 20В, нормальная температура тела человека будет индицироваться как 3,66 В (36,6 °С).
Обычно, для точного измерения температуры в небольших пределах (до 150°С) используют в качестве датчиков терморезисторы. Но хороших результатов это не дает из-за их нелинейной температурной характеристики. Применение различных линеаризующих цепей приводит к снижению чувствительности и сужению измерительного диапазона.
Более качественным температурным преобразователем может служить обыкновенный кремниевый транзистор в металлическом корпусе (такой корпус лучше проводит тепло), например КТ312. Поскольку ток через переход зависит как от температуры, так и от приложенного к нему напряжения.
Экспериментальным путем удалось установить, что использование в качестве температурного датчика транзистора КТ312 позволяет линейно измерять температуру в пределах от 218К до 398К (-55...+125°С). Схема одноточечной измерительной приставки показана на рисунке 1. Роль выносного датчика выполняет транзистор VT1, он должен при помощи кабеля соединяться с разъемом Х1 приставки.
Для получения чистой температурной зависимости тока через переход необходимо поддерживать на нем постоянное напряжение. Для этого используется параметрический стабилизатор на стабилитроне VD1, обеспечивающий стабильное напряжение +6,2В, приложенное к базе и коллектору измерительного транзистора VT1. Эмиттер этого транзистора находится под потенциалом инвертирующего входа операционного усилителя. В результате ток эмиттера транзистора зависит только от температуры, поскольку напряжение база-эмиттер поддерживается постоянным.
Транзисторный датчик выполняется таким образом, чтобы исключить влияния внешней Среды на проводимость его перехода. Необходимо выводы транзистора надежно заизолировать при помощи эпоксидного клея и кембриков. Особенно это важно, если предполагается измерять температуру жидкости или человеческого тела.
Настраивается измерительная приставка подстройкой двух подстроечных резисторов. При помощи R6 устанавливают коэффициент усиления операционного усилителя, при котором изменению температуры на один градус соответствует изменение выходного напряжения приставки на 0,1 В. Чтобы получился коэффициент преобразования 0,1 В/К.
Чтобы преобразовать шкалу Кельвина в шкалу Цельсия производится суммирование тока, поступающего от стабилизатора на VD2 с током через транзисторный датчик. Чтобы нуль напряжения на выходе операционного усилителя соответствовал нулю Цельсия подстраивают резистор R3 предварительно погрузив датчик в таящий лед (температура таящего льда равна 0°С). Точность прибора можно установит взяв за образец медицинский термометр, делая контрольные замеры температуры тела человека.
В некоторых случаях желательно иметь многоточечный термометр, при помощи которого можно измерять температуры в разных местах просто переключая датчики при помощи обычного переключателя. На первый взгляд может показаться разумным оснастить приставку несколькими транзисторными датчиками, которые расположить в местах измерения и подключать к разъему Х1 при помощи переключателя.
Но попытка построения многоточечного термометра таким способом не дала положительных результатов. Дело в том, что измерительная приставка в процессе настройки настраивается на работу с строго определенным экземпляром транзистора-датчика. Как известно, даже взятые из одной партии транзисторы могут иметь существенные различия электрических параметров. В результате получается, что приставка настроенная с одним датчиком работает точно, но про подключении к ней другого датчика точность измерения ухудшается.
