Грубое измерение криогенных температур (~77K) Опции

[neptune-1]

Уважаемые коллеги!

Для контроля температуры жидкого азота нужен криогенный термометр на диапазон 60...90 К.

То что есть в продаже - лабораторные термометры. Очень точные, но и очень дорогие. Поскольку точность 1К вполне устроила бы, не очень хочется платить 1000$.

Не подскажите ли идею, как можно сделать такой термометр?

[Black Pahan]

Пользуем холодильные машины у которых в холодной зоне стоит обычный кремниевый диод типа КД522-1N4148. Схема - источник тока на 100 мкА и напряжометр. Диод поверяется опусканием в жидкий азот и замером падения на нём. Типичное значение 1.022В при 100мкА и 77К. Зависимость 2мВ/К.

[neptune-1]

Большое спасибо откликнувшимся!

Устройство нужно для школьного кабинета физики (друзья попросили).

Пока больше всего нравится идея с кремниевым диодом.

Пользуем холодильные машины у которых в холодной зоне стоит обычный кремниевый диод типа КД522-1N4148. Схема - источник тока на 100 мкА и напряжометр. Диод поверяется опусканием в жидкий азот и замером падения на нём. Типичное значение 1.022В при 100мкА и 77К. Зависимость 2мВ/К.

А не подскажите, на чём делали источник тока и марку того операционника, который напряжометр?

Лучше бескорпусные диоды.

КД102А подойдёт? У него вроде ленточные выводы, поэтому теплопередача должна быть хорошей.

Скорее всего автор не может откачивать, а то бы не спрашивал про грубое измерение - было бы у него и не грубое... Сухой лед высоко... А кривая EMF vs. Temptrature становится очень кривой вблизи 77 K.

Нет, не могу откачивать . Ну, жидкий азот и 77К у нас есть, а вот что если взять в качестве второй точки калибровки уличную температуру и спиртовой термометр (когда будет -25°С)? Насколько велика будет погрешность вблизи 77 К?

[Tanya]

Большое спасибо откликнувшимся!

Устройство нужно для школьного кабинета физики (друзья попросили).

Пока больше всего нравится идея с кремниевым диодом.
А не подскажите, на чём делали источник тока и марку того операционника, который напряжометр?
КД102А подойдёт? У него вроде ленточные выводы, поэтому теплопередача должна быть хорошей.
Нет, не могу откачивать . Ну, жидкий азот и 77К у нас есть, а вот что если взять в качестве второй точки калибровки уличную температуру и спиртовой термометр (когда будет -25°С)? Насколько велика будет погрешность вблизи 77 К?

Диод лучше бескорпусный для того, чтобы циклирование выдерживал лучше. А зачем Вам тогда более низкие температуры, если их нет у Вас? Термопара проще и лучше. До азота по таблице - никакой калибровки не нужно. Только хороший тестер... и второй спай во льду с водой.
Это дело в пенопласт. Воду брать дистиллированную. Еще не забудьте, что на дне вода будет не при нуле, а выше... 4 С. Лед надо до дна заталкивать, а термопару выше.

[neptune-1]

А зачем Вам тогда более низкие температуры, если их нет у Вас?

Чтобы как-то продемонстрировать, что термометр не липовый... а в общем, не знаю. Может даже и не нужно.

Термопара проще и лучше.

А какое она выдаёт ЭДС при 77К? Не потонет ли сигнал на фоне шумов?
Есть ли ограничения на входное сопротивление и коэффициент шума того операционника, к которому её подключать?

До азота по таблице - никакой калибровки не нужно. Только хороший тестер... и второй спай во льду с водой. Это дело в пенопласт. Воду брать дистиллированную. Еще не забудьте, что на дне вода будет не при нуле, а выше... 4 С. Лед надо до дна заталкивать, а термопару выше.

Спасибо!

[vvs157]

А какое она выдаёт ЭДС при 77К? Не потонет ли сигнал на фоне шумов?
Есть ли ограничения на входное сопротивление и коэффициент шума того операционника, к которому её подключать?

Табличное значение ЭДС при азоте для термопары медь-константан 5354 мкВ (теплый спай при 0 С). Зависимость термо-ЭДС от азота до комнаты не совсем линейна, так что надо использовать таблицы или полином для аппроксимации. По азотной точке при необходимости вводится линейная поправка к эталонной градуировке.
Особых ограничений по шумам ОУ нет. Основное требование - низкое напряжение смещения нуля и низкой температруный дрейф смещения нуля. Термопара - низкоомный источник сигнала, поэтому входное сопротивление ОУ значения не имеет. Для термопар такого типа с запасом подойдет ICL7650.

[neptune-1]

Табличное значение ЭДС при азоте для термопары медь-константан 5354 мкВ (теплый спай при 0 С). Зависимость термо-ЭДС от азота до комнаты не совсем линейна, так что надо использовать таблицы или полином для аппроксимации. По азотной точке при необходимости вводится линейная поправка к эталонной градуировке.
Особых ограничений по шумам ОУ нет. Основное требование - низкое напряжение смещения нуля и низкой температруный дрейф смещения нуля. Термопара - низкоомный источник сигнала, поэтому входное сопротивление ОУ значения не имеет. Для термопар такого типа с запасом подойдет ICL7650.

Спасибо, это уже кое-что.
А нельзя ли обойтись без второго, "теплого" спая при 0С? То есть, снимать напряжение непосредственно с измерительной термопары?

[Tanya]

Спасибо, это уже кое-что.
А нельзя ли обойтись без второго, "теплого" спая при 0С? То есть, снимать напряжение непосредственно с измерительной термопары?

Можно, но для школьников лучше иметь возможность иметь второй спай для наглядности.
Его, например, можно поместить в жидкий азот... Или один в азот, а другой будет комнатную температуру измерять... Лучше классическим методом измерять, чем объяснять школьникам методы компенсации температуры (в данном случае - теплого) спая.