В основу роботи приладу покладено залежність падіння напруги на p-n перехід кремнієвого діода від температури при протіканні через нього фіксованого прямого струму. Воно лінійно зменшується на 2...2,5 мВ з кожним градусом приросту температури в інтервалі -60...+120 °С. Термометр, схема якого показана на рис. 1, представляє собою, по суті, милливольтметр постійного струму. У ньому прийнятий ряд заходів, що зменшують вплив зміни температури елементів (крім датчика - діода VD1) на свідчення.
Струм датчика стабілізовано транзистором VT2, працюючим в точці термостабильной вихідний характеристики (струм стабілізації - приблизно 200 мкА). Аналогічним чином транзистором VT3 стабілізований струм в ланцюзі формування зразкового напруги. Обидва транзистора мікросхеми DA1 знаходяться на одному напівпровідниковому кристалі та мають ідентичні параметри, однаково залежні від температури. В внаслідок показання мікроамперметра РА1 залежать тільки від температури датчика.
На транзисторі VT1 і стабілітроні VD2 зібраний стабілізатор напруги живлення термометра. Струм стоку транзистора VT1 залишається рівним приблизно 3,5 мА при зміні напруги живлення в інтервалі 8... 12 Ст. Це додатково покращує стабільність вихідної напруги стабілізатора і показань приладу.
Прилад збирають навісним монтажем на невеликий текстолітової платі. Її можна зміцнити безпосередньо на гвинтах-висновках мікроамперметра РА1 - М42304 з нульовою оцінкою посередині шкали. Зручно вибирати мікроамперметр таким чином, щоб струм повного відхилення його стрілки в микроамперах відповідав необхідного інтервалу вимірюваної температури в градусах Цельсія. Тоді, не змінюючи цифри на шкалі, досить виправити зазначену там одиницю виміру.
Можна застосувати й звичайний мікроамперметр (з нулем на початку шкали), підключивши його за схемою, показаної на рис. 2. Але зі зміною знака вимірюваної температури доведеться кожен раз перекладати перемикач SA2 у відповідне положення.
Транзистори КП103Л можна замінити на КП103Ж. При можливості в якості VT2 і VT3 потрібно використовувати підібрані на заводі транзистори з близькими параметрами. До позначення подібних транзисторів додають індекс Р (КП103ЖР, КП103ЛР) і постачають їх попарно в загальній упаковці. Мікросхему можна замінити КР159НТ1 інтегральним комутатором К101КТ1А, що містить два транзистора із загальним колектором, або його імпортним аналогом КС809. В крайньому випадку можна скористатися двома окремими транзисторами, наприклад, КТ3102 з будь-яким буквеним індексом, але досягти високої стабільності приладу при цьому навряд чи вдасться. Тим не менш подібне рішення цілком допустимо, якщо вимірювальна частина приладу буде постійно перебувати в приміщенні з порівняно стабільною температурою. У цій ситуації можна піти на ще більше спрощення, замінивши ланцюга VT2R1 і VT3R7 однаковими постійними резисторами номіналом 100 кОм.
Діод VD1 розміщують там, де необхідно контролювати температуру. Довжина екранованої витої пари проводів, яка з'єднує датчик з приладом, може досягати п'яти і більше метрів. Для усунення перешкод, викликаних детектуванням високочастотних сигналів прилеглих радіо - і телевізійних станцій, діод датчика корисно зашунтувати керамічним конденсатором ємністю не менше 0,1 мкФ. Крім зазначеного на схемі КД102А в якості датчика підійдуть і інші малогабаритні кремнієві діоди. Досвід показує, що швидкість реакції на зміна температури тим вище, чим менше розміри діода і тонше його висновки.
Приступаючи до налагодження термометра, перш за все слід знайти термостабільні робочі точки транзисторів VT2 і VT3. Врахуйте, недбале виконання цих операцій призведе до абсолютно неправильної роботи приладу. Для регулювання стабілізатора струму на транзисторі VT2 послідовно з діодом VD1 або замість нього включають мікроамперметр (придатний будь-який з широко поширених цифрових мультиметрів) і підлаштування резистором R1 встановлюють тут струм приблизно 200 мкА. По черзі нагріваючи транзистор паяльником і охолоджуючи його ватою, змоченою ацетоном, підбирають таке положення движка резистора R1, при якому струм через датчик не залежить від температури транзистора. Аналогічним чином, включивши мікроамперметр в розрив ланцюга R5R6, знаходять термостабильную робочу точку транзистори VT3, регулюючи струм підлаштування резистором R7.
Перш ніж приступати до калібрування шкали приладу, необхідно захистити від вологи діод-датчик VD1 і місця пайки до нього з'єднувальних проводів. Захищаються ділянки покривають яким-небудь бескислотным герметиком. Склади на кислотній основі (їх відрізняє характерний запах оцту) в даному випадку непридатна, оскільки роз'їдають тонкі висновки діода і володіють помітною електропровідністю. Акуратна герметизація захистить датчик від шкідливих впливів і в процесі експлуатації, лише незначно збільшивши його теплову інерційність.
Для калібрування потрібно посудину з тане льодом і нагрівальний прилад з киплячої, бажано дистильованої водою. Датчик опускають в танучий лід, намагаючись помістити його як можна ближче до межі вода-лід. Підлаштування резистором R5 домагаються нульових показань мікроамперметра РА1. Переносять датчик в киплячу воду і підлаштування резистором R3 встановлюють стрілку мікроамперметра на відмітку +100 °С. Ці операції корисно повторити кілька раз, коригуючи при необхідності положення движків підстроювальних резисторів. Додаткової контрольної точкою може стати температура людського тіла (+36,6 °С), яку, при необхідності, легко уточнити з допомогою медичного термометра.
Автор: С. Ганц, р. Губкінський Ямало-Ненецького АТ