Устройство для измерения температуры

Устройство для измерения температуры

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 07. 09. 79 (21) 2815683/18-10 с присоединением заявки ¹â€” (23) Приоритет—

Опубликовано 150681. Бюллетень № 22

Дата опубликования описания 15.0681

Союз Советских

Социалистических

Республик

<о838409 (51)М. ((д.з

G 01 К 7/00

Государственный комитет

СССР оо делам изобретений и открытий (5З) 4К 536. 53 (088. 8) (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРЛТУРН

Изобретение относится к термометрии и предназначено для измерения температуры в труднодоступных объектах,. удаленных от места расположения оператора на значительное расстояние. . Известно устройство для измерения температуры, содержащее датчик температуры, .выполненный в виде релаксационного генератора, источник питания, схему измерения (1 J.

Однако это устройство не обеспечивает требуемой точности измерения из-за систематической ошибки, обусловленной схемой измерения.

Наиболее близким по технической сущности к предложенному является устройство для измерения температуры, содержащее источник питания, регистрирующую аппаратуру, датчик температуры,20 выполненный в виде релаксационного генератора, содержащего конденсатор, резисторы, и-р-и и р-п-р транзисторы, база одного иэ которых соединена с

его эмиттером и коллектором резисторами и непосредственно подключена к коллектору второго транзистора, база которого соединена двумя последовательно включенными резисторами с его ,емиттером и непосредственно подклю- ЗО чена к коллектору первого транзистора P j.

Однако данное устройство имеет значительные потери мощности сигнала датчика температуры в канале связи, что затрудняет дистанционное измерение температуры, требует усложнения регистрирующей аппаратуры.

Цель изобретения — снижение потерь мощности сигнала датчика температуры при дистанционном измерении температуры.

Указанная цель достигается тем, что в устройство введена двухпроводная линия связи, соединяющая датчик температуры с источником питания, один из полюсов которого подключен к ней через резистор, параллельно которому включен вход регистрирующей аппаратуры, а эмиттеры транзисторов датчика температуры соединены между собой конденсатором, при этом эмиттер первого транзистора подключен к одному из проводов двухпроводной. линии связи, а общая точка соединения двух последовательно включенных резисторов — к другому проводу.

На фиг.1 приведена функциональная схема устройства; на фиг.2 — принципиальная схема датчика температуры;

838409 на фиг.3 — зависимость частоты следования импульсов датчика от температуPbl .

Схема устройства содержит источник 1 питания, регистрирующую аппаратуру 2, датчик 3 температуры, двухпроводную линию 4 связи, провода 5 и 6 линии связи, резистор 7. Датчик

3 температуры содержит п-р-и транзистор 8, р-п-р транзистор 9, конденсатор 10, резисторы 11-13.

Устройство работает следующим образом.

После включения источника 1 пита(0 ния напряжение на коллекторе транзистора 8 при некоторой температуре окружающей его среды имеет величину

Ul, а напряжение на конденсаторе 10 возрастает с постоянной времени, рав60

Е

R +" 7 потребляемый от источпитания, во время разконденсатора 10; где — ток, ника ряда

65 ной произведению величин емкости конденсатора 10 и резистора 14. При этом, если напряжение на конденсаторе 10 20 меньше U òî транзистор 9 заперт, поскольку к его эмиттерному переходу окажется приложенным обратное напряжение. Когда напряжение на конденса— торе 10 превышает напряжение 0к íà )5 величину напряжения отпирания перехода база-эмиттер транзистора 9, то последний открывается, и в результате действия положительной обратной связи оба транзистора переходят в режим насыщения, и, конденсатор 10 быстро разряжается через малые сопротивления открытых транзисторов. Величины резисторов 11-14 выбираются таким образом, чтобы после разряда конденсатора 10 схема вернулась в исходное состояние, т.е. транзистор 9 заперт, а транзистор 8 работает в режиме усилителя постоянного тока. После возвращения схемы в исходное состояние вновь начинается заряд конденса- 4п тора 10, и описанный процесс повторяется. Таким образом, схема генерирует короткие импульсы тока, протекающего через транзисторы 8 и 9. Ток, протекающий по реэисторУ 7 во время 45 заряда конденсатора 10, практически равен току коллектора „ транзистора

8, поскольку ток, протекающий по резисторам 11 и 12, выбран значительно меньше,g< . Ток заряда конденсатора gg

10 также выбран значительно меньше

Поэтому ток, потребляемый датчиком температуры от источника питания,во время заряда конденсатора 10 практически равен току 3< .Во время разряда конденсатора 10 оба транзистора оказываются открытыми, поэтому ток, потребляемый от источника питания, больше х и ориентировочно определяется из соотношения

Š— ЭДС источника питания;

R, — величина резистора 13;

R — величина резистора 7.

Во время разряда конденсатора 10 падение напряжения на резисторе 7 равно U 7 = j< R, а во время заряда конденсатора 10 падение напряжения на резисторе 7 U7 = )кК действует импульсное напряжение, равное ьО=О -u,=i,R„- ÄR,=Р,-З,)u,= Э, где ь!

Это импульсное напряжение подается на вход регистрирующей аппаратуры.

Частота следования импульсов напряжения на резисторе 7 зависит от температуры окружающей датчик среды, поскольку, например, при увеличении температуры увеличивается. ток Д транзистора 8, что приводит к уменьшению напряжения на его коллекторе относительно эмиттера. Одновременно при увеличении температуры уменьшается напряжение оптирания перехода база-эмиттер транзистора 9. Это вызывает увеличение частоты следования импульсов датчика 3 температуры, но при этом необходимо, что величина емкости конденсатора 10 либо мало зависела от температуры, либо уменьшалась с ее увеличением. Для получения более монотонной зависимости частоты следования импульсов датчика от температуры лучше применять .конденсаторы, у которых зависимость величины емкости от температуры слабо выражена.

В предложенном устройстве наряду с уменьшением мощности потерь сигнала датчика в канале связи удается по одной и той же линии осуществить как передачу сигнала от датчика к регистрирующей аппаратуре, так и подачу питания от источника к датчику. Кроме того, в предложенном устройстве датчик температуры проще датчика в известном устройстве, поскольку он не содержит полевого транзистора и светоида. Использование предложенного устройства для дистанционного измерения температуры позволяет упростить комплекс оборудования, а также снизить затраты на его обслуживание, его изготовление не требует разработки специальной технологии и применения специального оборудования, в процессе эксплуатации не возникает необходимость в подстройке датчика температуры. Экспериментальные исследования показали, что при использовании стабилизированного источника питан <я устройство позволяет измерять температуру в диапазоне от 0 до

+150 C с точностью не хуже + 0,5 С.

Формула изобретения

Устройство для измерения температуры, содержащее источник питания, 838409 регистрирующую аппаратуру, датчик температуры, выполненный в виде релаксационного генератора, содержащего конденсатор, резисторы, и-р-п и р-п-р транзисторы, база одного иэ которых соединена с змиттером и коллектором резисторами и непосредственно подключена к коллектору второго транзистора, база которого соединена двумя последовательно включенными резисторами с его эмиттером и непосредственно подключена к коллектору первого транзистора, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью снижения потерь мощности сигнала датчика температуры при дистанционном измерении температуры, в него введена двухпроводная линия связи, соединяющая датчик температуры с источником питания, один из полюсов которого подключен к ней через резистор, параллельно которому включен вход регистрирующей аппаратуры, а эмиттеры транзисторов датчика температуры соединены между собой конденсатором, при этом змит5 тер первого транзистора подключен к одному из проводов двухпроводной линии связи, а общая точка соединения двух последовательно включенных резисторов — к другому проводу. !

О

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент C2IA 9 3383920, кл. 73-362, опублик. 1968.

15 2. Авторское свидетельство СССР по заявке 9 2758671/18-10, кл. G 01 К 7/00, 27.04.79.

838409

Гб

/О др Юо r2o 4о

Тендлер а тура

Фиг, 5

Составитель A.Tåðåðoâ

Редактор A.Äoëèíê÷ Техред 3,фанта Корректор М.Лароши

Заказ 4410/59 Тираж 907 Подписное

ВНИИПИ Росударственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", r.Óæãîðoä, ул.Проектная,4