Измерение распределения температуры с помощью трехпроводной системы датчиков на основе термисторов

Повышение надежности и увеличение ресурса радиоэлектронной аппаратуры космических аппаратов связывают с возможностью непрерывного контроля температурных полей печатных плат. Такая задача может быть решена только с использованием большого количества датчиков температуры. При этом возникает проблема подключения измерительных элементов и регистрирующей аппаратуры. Предложено несколько способов, имеющих свои достоинства и недостатки.

Одним из реализованных и запатентованных способов является использование набора резистивно-диодных датчиков, установленных последовательно на трехпроводной линии. Датчиками температуры являются пары встречно включенных диодов с последовательным опросом при подаче пилообразного напряжения. Система простая и легко реализуемая, но её основной недостаток заключается в способе определения температуры по измерению амплитуды суммарных обратных токов диодных пар. Именно этим определяются большие погрешности измерения, особенно в области температур меньше 20 °С.

В статье рассматривается аналогичная конструкция трехпроводной цепи, но с принципиально иным подходом к измерению температуры. Датчиком температуры здесь являются не диодные пары, а термисторы с хорошо известной зависимостью сопротивления от температуры и высокой точностью, а диодные пары фиксируют только момент совпадения величины пилообразного напряжения с напряжением на термисторах.

Такой подход позволяет использовать математические методы обработки сигналов для точного определения падения напряжения на термисторе, а это обеспечивает и точность определения сопротивления / температуры и расширения температурного диапазона измерений.

Учитывая то, что термисторы все чаще используются для измерения температуры, упрощение схемы их включения в большом количестве позволит регистрировать температурное поле радиоэлектронных блоков, что крайне важно для космических аппаратов.

Предложенный вариант трехпроводной схемы подключения датчиков температуры в нескольких точках проверен экспериментально, в том числе и при отрицательных температурах.