PL214084B1

PL214084B1 - Temperature meter

Info

Publication number: PL214084B1
Application number: PL386684A
Authority: PL
Inventors: Dominik Jurków
Original assignee: Politechnika Wroclawska
Priority date: 2008-12-04
Filing date: 2008-12-04
Publication date: 2013-06-28
Also published as: PL386684A1

Description

Opis wynalazkuDescription of the invention

Przedmiotem wynalazku jest miernik temperatury zintegrowany z niskotemperaturową ceramiką współwypalaną.The subject of the invention is a temperature meter integrated with low-temperature co-fired ceramics.

Znany z pracy magisterskiej P. Bębnowicza, „Mikroreaktor komorowy PCR wykonany w technologii LTCC”, 2006, układ składa się z układu mikrokontrolera z peryferiami w postaci tranzystorów kluczujących i układów stabilizacji napięcia. Urządzenie jest przeznaczone do sterowania temperaturą układu, który ma zintegrowany czujnik temperatury z grzejnikiem. Pomiar temperatury odbywa się poprzez pomiar rezystancji rezystora grzejnego.Known from the thesis of P. Bębnowicz, "PCR chamber microreactor made in LTCC technology", 2006, the system consists of a microcontroller system with peripherals in the form of keying transistors and voltage stabilization systems. The device is designed to control the temperature of a system that has an integrated temperature sensor with a heater. The temperature is measured by measuring the resistance of the heating resistor.

Z publikacji K. Wiśniewski, H. Tetrycz, A. Żyromski, W. Siemaszko, „Mikroprocesorowy miernik rozkładu temperatury w profilu gleby”, 6, 2008, Elektronika, składa się z układu czujnika temperatury, mikroprocesora, i interfejsu do transmisji danych. Całość wykonana jest na podłożu z laminatu a elektroniczne elementy składowe występują w postaci elementów dyskretnych.From the publication of K. Wiśniewski, H. Tetrycz, A. Żyromski, W. Siemaszko, "Microprocessor meter of temperature distribution in the soil profile", 6, 2008, Electronics, consists of a temperature sensor system, a microprocessor, and an interface for data transmission. The whole thing is made on a laminate substrate and the electronic components are in the form of discrete elements.

Z polskiego opisu patentowego nr PL 197207 znany jest sposób i układ pomiaru temperatury metodą bezstykową na podstawie promieniowania emitowanego przez ciało. Promieniowanie emitowane przez ciało, kierowane jest do układu optycznego wyposażonego w filtry przepuszczające wiązki promieniowania o różnych szerokościach widma i tej samej efektywnej długości fali. Z filtrów wiązki kierowane są do dwóch fotodetektorów podczerwieni, które przetwarzają je na sygnały elektryczne, proporcjonalne do mierzonej temperatury.The Polish patent description No. PL 197207 describes a method and system for measuring temperature by a contactless method based on radiation emitted by the body. The radiation emitted by the body is directed to the optical system equipped with filters that pass radiation beams with different spectral widths and the same effective wavelength. The beams are directed from the filters to two infrared photodetectors, which convert them into electrical signals proportional to the measured temperature.

Sposób pomiaru temperatury znany jest z polskiego opisu patentowego nr PL 196470, który realizowany jest za pomocą dwóch czujników temperatury o różnych parametrach dynamiki, znajdujących się w podobnych warunkach wymiany ciepła. W sposobie wzmocnione sygnały z czujników temperatury przekształca się na postać cyfrową, następnie sygnał z jednego z czujników przekazuje się do korektora dynamiki, którego wyjściowy sygnał porównuje się z sygnałem wyjściowym drugiego czujnika.The method of temperature measurement is known from the Polish patent specification PL 196470, which is carried out by means of two temperature sensors with different dynamics parameters, under similar heat exchange conditions. In the method, the amplified signals from the temperature sensors are converted into a digital form, then the signal from one of the sensors is transferred to a dynamics corrector, the output of which is compared with the output of the second sensor.

Istota miernika według wynalazku, polega na tym, że ma obwód napięcia stałego połączony z obwodem stabilizacji napięcia posiadającym element aktywny obwodu stabilizacji napięcia połączony z elementem biernym obwodu stabilizacji napięcia wykonanym techniką grubowarstwową na podłożu z niskotemperaturowej ceramiki współwypalanej. Obwód stabilizacji napięcia połączony jest z obwodem mikroprocesora z obwodem wizualizacji danych, a także z obwodem źródła prądowego. Pomiędzy obwód mikroprocesora i obwód źródła prądowego włączony jest obwód termistorowy. Ponadto obwód mikroprocesora wyposażony jest w mikroprocesor połączony z co najmniej jednym elementem biernym obwodu mikroprocesora wykonanym techniką grubowarstwową na podłożu z niskotemperaturowej ceramiki współwypalanej, natomiast obwód źródła prądowego wyposażony jest w co najmniej jeden element aktywny obwodu źródła prądowego połączony jest z co najmniej jednym elementem biernym obwodu źródła prądowego wykonanym techniką grubowarstwową na podłożu z niskotemperaturowej ceramiki współwypalanej.The essence of the meter according to the invention consists in the fact that it has a DC voltage circuit connected to a voltage stabilization circuit having an active element of the voltage stabilization circuit connected to a passive element of the voltage stabilization circuit made with a thick film technique on a low-temperature co-fired ceramic substrate. The voltage stabilization circuit is connected to the microprocessor circuit with the data visualization circuit, and also to the current source circuit. A thermistor circuit is connected between the microprocessor circuit and the current source circuit. In addition, the microprocessor circuit is equipped with a microprocessor connected to at least one passive element of the microprocessor circuit made with a thick-film technique on a substrate of low-temperature co-fired ceramics, while the current source circuit is equipped with at least one active element of the current source circuit is connected to at least one passive element of the circuit current source made with the thick-film technique on a substrate of low-temperature co-fired ceramics.

Zaletą wynalazku jest wykonanie układu biernego miernika technikami grubowarstwowymi, przy czym elementy bierne nanoszone są w postaci warstw powierzchniowych lub zagrzebanych na podłożu z niskotemperaturowej ceramiki współwypalanej. W mierniku tym mikroprocesor jest jednostką nadrzędną i steruje on pomiarem i wizualizacją jego wyników. Ponadto miernik jest wykonany na niskotemperaturowej ceramice współwypalanej wraz ze ścieżkami przewodzącymi łączącymi wszystkie elementy układu. Elementy aktywne są połączone z podłożem z niskotemperaturowej ceramiki współwypalanej. Stosuje się elementy aktywne nieobudowane i przymocowane do podłoża za pomocą bondingu drutowego.The advantage of the invention is that the passive meter system is made using thick-layer techniques, where the passive elements are applied in the form of surface or buried layers on a substrate made of low-temperature co-fired ceramics. In this meter, the microprocessor is the master unit and it controls the measurement and visualization of its results. Moreover, the meter is made of low-temperature co-fired ceramics with conductive tracks connecting all elements of the system. The active elements are bonded to a low-temperature co-firing ceramic substrate. Active elements are used, not cased and attached to the substrate by wire bonding.

Przedmiot wynalazku w przykładzie realizacji jest objaśniony na rysunku, który przedstawia schemat blokowy miernika temperatury.The subject of the invention in an exemplary embodiment is explained in the drawing which shows a block diagram of a temperature meter.

P rzy kład 1Example 1

Miernik temperatury ma obwód napięcia stałego NW połączony z obwodem stabilizacji napięcia OS, który połączony jest z obwodem mikroprocesora OP, obwodem wizualizacji danych OW oraz z obwodem źródła prądowego OZ. Pomiędzy obwód mikroprocesora OP i obwód źródła prądowego OZ włączony jest obwód termistorowy OT. Obwód stabilizacji napięcia OS ma element aktywny obwodu stabilizacji napięcia SN połączony z dwoma elementami biernymi obwodu stabilizacji napięcia BN w postaci kondensatorów. Obwód mikroprocesora OP wyposażony jest w mikroprocesor MP połączony z pięcioma elementami biernymi obwodu mikroprocesora BP w postaci dwóch kondensatorów i trzech rezystorów. Obwód źródła prądowego OZ ma siedem elementów aktywnych obwodu źródłaThe temperature meter has a DC voltage circuit NW connected to the voltage stabilization circuit OS, which is connected to the microprocessor OP circuit, the data visualization circuit OW and the current source circuit OZ. An OT thermistor circuit is connected between the OP microprocessor circuit and the OZ current source circuit. The voltage stabilization circuit OS has an active element of the MV voltage stabilization circuit connected to two passive elements of the voltage stabilization circuit BN in the form of capacitors. The OP microprocessor circuit is equipped with an MP microprocessor connected to five passive elements of the BP microprocessor circuit in the form of two capacitors and three resistors. The current source circuit OZ has seven active elements of the source circuit

PL 214 084 Β1 prądowego ZP połączonych z elementem biernym obwodu źródła prądowego BZ w postaci siedmiu kondensatorów. Elementy bierne obwodu stabilizacji napięcia BN, obwodu mikroprocesora BP i obwodu źródła prądowego BZ wykonane są techniką grubowarstwową na podłożu z niskotemperaturowej ceramiki współwypalanej.PL 214 084 Β1 current ZP connected to the passive element of the BZ current source circuit in the form of seven capacitors. The passive elements of the BN voltage stabilization circuit, the BP microprocessor circuit and the BZ current source circuit are made with a thick-film technique on a substrate of low-temperature co-fired ceramics.

W celu wykonania pomiaru temperatury pobudza się termistor prądem o niewielkim natężeniu i zadanej wartości, po czym za pomocą obwodu mikroprocesora OP mierzy się napięcie na termistorze. W związku z tym, że rezystancja termistora zmienia się z temperaturą, zatem stały prąd płynący przez ten element powoduje spadki napięcia zależne od temperatury. Następnie zmierzony sygnał napięciowy w mikroprocesorze MP, przetwarza się temperaturę.In order to measure the temperature, the thermistor is stimulated with a small current and the set value, and then the voltage across the thermistor is measured by the OP microprocessor circuit. Since the resistance of a thermistor changes with temperature, a constant current through this element causes voltage drops depending on the temperature. Then the measured voltage signal in the MP microprocessor, the temperature is processed.

P rzy kład 2Example 2

Miernik temperatury wykonany jak w przykładzie pierwszym, z tą różnicą, że obwód źródła prądowego OZ ma siedem elementów aktywnych obwodu źródła prądowego ZP połączonych z elementem biernym obwodu źródła prądowego BZ w postaci czternastu kondensatorów.Temperature meter made as in the first example, with the difference that the current source circuit OZ has seven active elements of the current source circuit ZP connected to the passive element of the current source circuit BZ in the form of fourteen capacitors.

P rzy kład 3Example 3

Miernik temperatury wykonany jak w przykładzie pierwszym, z tą różnicą, że obwód mikroprocesora OP wyposażony jest w mikroprocesor MP połączony z dwoma elementami biernymi obwodu mikroprocesora BP w postaci dwóch kondensatorów.The temperature meter is made as in the first example, with the difference that the OP microprocessor circuit is equipped with an MP microprocessor connected to two passive elements of the BP microprocessor circuit in the form of two capacitors.

Claims

A temperature meter equipped with a thermistor circuit connected to the microprocessor and a power supply circuit, characterized by a direct voltage (NW) circuit connected to the voltage stabilization circuit (OS) having an active element of the voltage stabilization circuit (MV) connected to the passive element of the voltage stabilization circuit (BN ) made with a thick-film technique on a substrate of low-temperature co-fired ceramics, where the voltage stabilization circuit (OS) is connected with the microprocessor circuit (OP), with the data visualization circuit (OW), and with the current source circuit (OZ), and between the circuit microprocessor (OP) and the current source circuit (OZ) the thermistor circuit (OT) is on, moreover, the microprocessor circuit (OP) is equipped with a microprocessor (MP) connected to at least one passive element of the microprocessor circuit (BP) made with a thick-film technique on a substrate with low-temperature co-fired ceramics, while the current source circuit (OZ) is equipped with the least One active element of the current source circuit (ZP) is connected to at least one passive element of the current source circuit (BZ) made with a thick-film technique on a substrate of low-temperature co-fired ceramics.