Die Frequenz gibt die absolute Temperatur an

Jun 09, 2023

Es ist kein Geheimnis, dass Halbleiterkontakte ihr Verhalten mit der Temperatur ändern, und Sie können diese Tatsache nutzen, um einen Temperatursensor herzustellen. Das Problem besteht darin, dass Sie jedes Gerät für jeden bestimmten Transistor kalibrieren müssen, den Sie als Sensor verwenden möchten, auch wenn sie dieselbe Teilenummer haben. Bereits 2011 und 1991 stellte der berühmte [Jim Williams] fest, dass die Spannung zwar nicht bekannt sei, die Differenz zwischen zwei Messwerten bei unterschiedlichen Stromstärken jedoch auf bekannte Weise mit der Temperatur korreliere. Er machte sich dies in einer Anwendungsnotiz zunutze und kürzlich verwendete [Stephen Woodward] dasselbe Prinzip in einem Oszillator, der die Temperatur ablesen kann.

Die Schaltung verwendet einen Integrator und einen Komparator. Ein FET schaltet zwischen zwei Werten des Kollektorstroms um. Ein Komparator treibt den FET an und dient gleichzeitig als Ausgang. Anstatt zu versuchen, die Schaltung nur anhand des Schaltplans herauszufinden, können Sie sie ganz einfach mit LT Spice oder Falstad simulieren. Der Falstad-Simulator hat keine Möglichkeit, die Temperatur zu ändern, aber Sie können sehen, wie er funktioniert. Das Modell ist nicht gut genug, um tatsächlich eine Temperatur abzulesen, aber Sie können sehen, wie die Oszillation funktioniert

Man kann sich das wie einen Temperatur-Frequenz-Wandler vorstellen. Es wäre einfach, beispielsweise mit einem Mikrocontroller abzulesen und die Periode in Temperatur umzuwandeln. Alle 10 Mikrosekunden entsprechen einem Grad Kelvin. Nicht schlecht für etwas, das man nicht kalibrieren muss.

Thermistoren sind eine weitere Möglichkeit, die Temperatur zu messen. Manchmal braucht man überhaupt keinen Sensor.