Устройство для измерения темпера-туры

Устройство для измерения темпера-туры

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советсник

Социалистических

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ пн821954 (61) Дополнительное к авт. сеид-ву (51)PA. Кд (22) Заявлено 050679 (21) 2776083/18-10 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет

G 01 К 7/18

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий

Опубликовано 150481,Бюллетень ¹ 14 (53) УДК 536.53 (088.8) Дата опубликования описания 15. 04. 81 (72) Авторы изобретения

О. A Тихомирова, С. Д. Шпота и A. P. Решети!

) (t (71) Заявитель

Минский радиотехнический институт (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ

Изобретение относится к термометрии.

Известно устройство для измерения температуры, содержащее источник питания, к которому подключен преобразователь температуры, состоящий из термочувствительного элемента и схемы преобразования сигнала (1) .

Однако данное устройство не обладает требуемой точностью измерения, имеет малую крутизну преобразования и недостаточный предел измерения отрицательной температуры.

Наиболее близким по технической сущности к предложенному является устройство для измерения температуры, содержащее источник питания, к которому подключен преобразователь температуры в напряжение, состоящий из термочувствительного элемента, постоянного и переменного резисторов, стабилитрона и стабилизатора тока, подключенный к согласующему каскаду, выход которого соединен со входом преобразователя напряжения в видеоимпульсы 2) .

Однако данное устройство не обладает требуемой точностью измерения и имеет ограниченный диапазон измеряемой температуры.

Цель изобретения — повышение точности измерения при одновременном расширении диапазона измеряемой температуры

Эта цель достигается тем, что термочувствительный элемент выполнен в виде однопереходного транзисторас отключенным эмиттером, подсоединенного к переменному резистору, который соединен с коллекторной цепью регулирующего транзистора, образующего с усилительным транзистором стабилизатор тока, причем база и эмиттер регулирующего транзистора соединены соответственно с коллектором и базой усилительного транзистора а база регулирующего транзистора через второй переменный резистор подключена к минусовой клемме источника питания, к противоположной клем ме которого через резистор подключена база усилительного транзистора и через стабилитрон — его эмиттер.

На чертеже представлена схема устройства.

Устройство содержит аналоговый преобразователь 1 температуры в напряжение, регулирующий и усилительный транзисторы 2,3, термочувствительный элемент 4, выполненный в виде одно821954

25 переходного транзистора с отключенным эмиттером, переменные резисторы

5,6, резистор 7, стабилитрон 8, транзистор 9, резистор 10, диод 11, преобразователь 12 напряжения в видеоимпульсы, выполненный в виде автофан- 5 тастрона, транзисторы 13-15, резисторы 16-21, конденсаторы 22, 23 согласующий каскад 24.

Устройство работает следующим образом. !О

При измерении температуры окружающей среды происходит изменение межбазового сопротивления однопереходного транзистора 4 с отключенным эмиттером, являющегося термочувствительным элементом, имеющим в широком диапазоне температур от -70 до

+ 120 С прямолинейную характеристику (межбазовое сопротивление — температура). Межбазовое сопротивление однопереходного транзистора 4 и вклю- 20 ченный с ним последовательно переменный резистор 5 (й „ ) составляют нагрузку регулирующего транзистора

2 (R< R8> +В ) последовательного стабилйэатора тока, собранного на двух транзисторах 2 и 3. Стабилитрон 8 включен в прямом направлении, что позволяет производить измерение сопротивления коллекторной нагрузки регулирующего транзистора 3()

3 в IHpoKHx пределах. Величина соНротивления резистора 7 неизменна, и ток эмиттера и приблизительно равный ему ток коллектора транзистора

2 поддерживается неизменным. 35

Следовательно, и по межбаэовому сопротивлению однопереходного транзистора с отключенным эмиттером 4 при изменении температуры окружающей среды в широких пределах (например 4р о

I от -70 до +120 C) протекает тот же неизменный ток. Вследствие этого напряжение, снимаемое с нагрузки, прямо пропорционально ее сопротивлению, т.е. меняется с изменением межбазового сопротивления ВВ8, а

45 значит и с изменением температуры окружающей среды. Переменный резистор 5 (Нрв„ ) позволяет производить настройку аналогового преобразователя температура-напряжение при наличии разброса номинального межбазового сопротивления. Меняя сопротивление резистора 6, можно регулировать угол наклона характеристики выходное напряжение — температура,55 т.е. изменять чувствительность аналогового преобразователя, обеспечивая вэаимозаменяемость однопереходных транзисторов.

Напряжение, снимаемое с нагрузки 6О преобразователя температура, — напряжение, подается на согласующий каскад 24. Напряжение, снимаемое с резистора 10, в дальнейшем испОльзуется как управЛяющее напряжение 65 автогенератора фантастронного типа, собранного на трех транзисторах

13-15. Линейно меняющееся управляющее напряжение через разделительный диод 11 подключено к коллектору транзистора 13 автофантастрона, являющегося линейным преобразователем управляющее напряжение — пе- . риод следования прямоугольных видеоимпульсов 12, снимаемых с коллектора транзистора 15. В первом временно устойчивом состоянии транзисторы 14 и 15 открыты и насыщены, а транзистор 13 закрыт. Конденсатор

22 заряжается через резистор 16, а конденсатор 23 разряжается до момента, когда транзистор 13 откроется. Создаются условия, при которых все транзисторы открыты, возникает лавинообразный процесс, приводящий к тому, что наступает второе временное устойчивое состояние (время формирования длительности импульса), при котором транзисторы 13 и 14 открыты и находятся в активной области, а транзистор 15 закрыт, конденсатор 22 разряжается через резистор 17, источник питания и транзисторы 13 и 14. Благодаря действию отрицательной обратной связи разряд конденсатора 22 происходит по линейному закону (постоянным током). Действие этой связи прекращается в тот момент, когда потенциал коллектора транзистора 13 относительно эмиттера достигает минимального напряжения, что соответстует моменту вхождения транзистора 13 в насыщение. Создаются условия для второго лавинообразного скачка, в результате которого транзистор 13 закроется, а транзисторы 14 и 15 открыты и насыщены.

Этим кончается период автоколебаний автофантастрона 12.

На коллектор транзистора 13 предлагаемого устройства через диод 11 подается управляющее напряжение, пропорциональное температуре. Это напряжение фиксирует потенциал коллектора транзистора 13. Разряд конденсатора 22, происходящий по линейному закону, заканчивается в момент достижения потенциала коллектора 13 фиксированного уровня. При этом прекращается действие отрицательной обратной связи с коллектора транзистора 13 на базу транзистора 14,раз- . вивается лавинообразный процесс — конец периода колебаний. Чем выше тем- пература, тем больше напряжение на резисторе 10, тем ниже фиксированный потенциал коллектора транзистора

13, тем меньше длительность импульса (второе временно устойчивое состояние), а значит и период следова.ния прямоугольных видеоимпульсов, снимаемых с коллектора транзистора

15. Таким образом, преобразователь

821954

Формула изобретения

Составитель А. Тереков

Редактор М.. Хома Техред М.Табакович Корректор О. Билак

Эакаэ 1799/63 Тираж 907 Подпи"ное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наФ., д. 4/5

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 напряжения в видеоимпульсы (автофантастрон) 12 преобразует аналоговый сигнал — (управпяющее напряжение) в последовательность прямоугольных видеоимпульсов, период следования которых прямо пропорционален температуре измеряемой среды.

Предложекное устройство повышает точность измерения за счет увеличения крутизны преобразования и расширяет диапазон измеряемой температуры.

Устройство для измерения температуры, содержащее источник литания, к которому подключен преобразователь температуры в н<апряжение, состоящий из термочувствительного элемента, постоянного и переменного резисторов, стабилитрона и стабилизатора тока, подключенный к согласующему каскаду, выход которого соединен со входом преобразователя напряжения в ви- деоимпульсы, о т л и ч а ю щ е,е— с я тем, что, с целью повышения точности измерения при одновременном расширении диапазона измеряемой тем. пературы, термочувствительный элемент выполнен в виде однопереходного транзистора с отключенным эмиттером, подсоединенного к переменному резистору, который подключен к коллек торной цепи регулирующего транзистора, образующего с усилительным транзистором стабилизатор тока, причем база и эмиттер регулирующего транзистора соединены соответственно с коллектором и базой усилительного транзистора, а база регулирующего транзистора через второй переменный резистор подключена к минусовой клемме источкика питания, к IIpoTHBoIIo15 ложной клемме которого через резистор подключен база усилительного транзистора и через стабилитрон его эмиттер.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Zotzsehe P. Temperaturmefgerat

mit c8irekter 6inearer Auzeige. Electron, 1977, 9 9, с. 301-302.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 517810, кл. G 01 К 7/18, 31.12.74 (прототип).