Термический датчик перемещений

 

ТЕРМИЧЕСКИЙ ДАТЧИК ПЕРЕМЕЩЕНИЙ , содержащий термочувствительный элемент и нагреватель, подключенный к источнику питания и связываемый в процессе измерения с контролируемым объектом, отличающийся тем, что, с целью новьшения чувствительности и помехоустойчивости , термочувствительный элемент выполнен в виде нитевидного рднопереходного транзистора, а нагреватель - в виде нитевидного кристаллического полупроводника. (П С fi/8.f

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) (И) ЗЦ11 G 01 В 7/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ХОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТХРЫТИЙ

ОПИСЛНИ ИЭОБРЯтяНИя/, . и ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ ----" : (21) 2790457/18 — 28 (22) 11.07.79 (46) 23.!1.84.Бюл.¹ 43. (72) В.A.Елисеев, В.Н,Сарыкалин и H.Â.Òðåùàëêíà (71) Воронежский политехнический инстигут (53} 621.317.39:531.14(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

¹ 6!5355, кл. G О! В 7/00, 1976.

2. Авторское свидетельство СССР № 625130, кл. G 01 В 7/00, !976.

3. Агейкин Д.И. и др. Датчики контроля и регулирования. М., Машиностроение"., 1965, с.254(пвототип). (54) (57) ТЕРМИЧЕСКИЙ ДАТЧИК ПЕРЕМЕЩЕНИЙ, содержащий термочувствительный элемент и нагреватель, подключенный к источнику питания и.связываемый в процессе измерения с контролируемым объектом, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повьпиения чувствительности и помехоустойчивости, термочувствительный элемент выполнен в виде нитевидного однопереходного транзистора, а нагреватель — в виде нитевидного кристаллического полупроводника.

1125466

Изобретение относится к контроль-., но-измерительной технике и может быть использовано, в частности, для контроля и измерения перемещений, линейных размеров и других неэлектрических величин, преобразуемых в

4 перемещение.

Известны датчики перемещений ин" . дуктивного (!) и емкостного (2) типов,обладающие высокой чувствитель- !О ! ностью и точностью, но имеющие недостаточную помехоустойчивость при изменении условий внешней среды, например температуры, Наиболее близким техническим ре- !5 шением к изобретению является термический датчик перемещений, содержащий термочувствительный элемент н нагреватель, подключенный к источнику питания и связываемый в процес- 20 се измерения с контролируемым объектом. Термочувствительный элемент Рыполнен резистивным и включен в плечо мостовой измерительной схемы, в другое плечо которой включен вто- 25 рой резистивный термочувствительный элемент, идентичный первому, но не подвергающийся нагреву (3) .

Недостатком известного датчика

1 является низкая помехоустойчивость, так как его выходной сигнал зависит от величины и изменений сопротивления соединительных проводов, особенно при большом удалении регистрирующей аппаратуры от датчика.

Целью изобретения является повышение чувствительности и помехоустойчивости.

Поставленная цель достигается тем, что термочувствительный элемент 40 выполнен в виде нитевидного однопереходного транзистора, а нагреватель— в виде нитевидного кристаллического полупроводника.

На фиг.l схематично изображен предлагаемый датчик; на фиг.2 — электри- . ческая схема его включения, I

Датчик содержит термочувствительный элемент 1, выполненный в виде нитевидного кристалла 2 из полупровод- 50 никового материала, например кремния, к которому присоединены три токоподвода 3 — 5. Крайние токоподводы 3 и

5 присоединены к полупроводниковому кристаллу 2 через омические контакты,ы а средний токопровод 4 — через электронно-дырочный переход. Нитевидный полупроводниковый кристалл 2 с токопроводами 3 — 5 является линейным аналогом однопереходного транзисто ра. В непосредственной близости от термочувствительного элемента размещен нагреватель 6, выполненный в виде нитевидного кристаллического полупроводника 7 с двумя -.oêîïoäâoдами 8,и 9, присоединенными к нему через омические контакты.

Термочувствительный элемент 1 включен в схему релаксационного генератора, содержащего, например, резисторы 10 и ll и конденсатор 12 !фиг.2).

Нагреватель 6 подключен к источнику постояннного напряжения (не показан}. Частота колебаний, генерируемых релаксационным генератором на однопереходном транзисторе, определяется емкостью С и резисторами R в цепи генератора, а также внутрен 34 ним коэффициентом деления

$$ транзистора, где К 4и К,1 — сопротивление материала кристаллического полупроводника между его токоподводами 3-4 и 3-5 соответственно.

Период Т колебаний генератора определяется соотношением

T=R Ñ 1п — -,Учитывая, что R R < +К4, это соотношение может быть преобраэовано к виду

Т=R с 1I1(1 --. . ).

К45

Датчик работает следующим о6разом.

При перемещении нагревателя 6 относительно термочувствительного элемента 1 изменяется внутренний коэффицнент деления !l, а следовательно, и частота колебаний релаксационного генератора. Например, при перемещении нагревателя вдоль термочувствнтельного элемента в направлении участка R>4 относительно его положения симметрии

0-0 сопротивление этого участка полупроводникового материала уменьшается, а сопротивление участка R увеличивается, следовательно, частота генератора увеличивается, Й наоборот, частота генератора уменьшается, когда нагреватель 6 перемещается в сторону участка К4 термочувствительного элемента 1.

Таким образом, частота ыа выходе датчиков однозначно связана с поло-.

Благодаря тому, что выходным параметром датчика, несущим информаФиг.2

Составитель С.Скрыпник

Редактор О.Филипова Техред З.Палий Корректор А.Тяско

Заказ 8527/29 Тираж 586

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Подписное

Филиал ППП "Патент", r.Ужгород, ул.Проектная, 4 з 1125466 4 жением нагревателя. Благодаря усили- цию о положении или перемещении нательным свойствам активного термо- гревательного элемента, является час1 чувствительного элемента-транэисто- тота, существенно повышается помехора увеличивается и чувствительность устойчивость датчика. Вследствие этодатчика к перемещениям. го возможна передача информационноР го сигнала на значительное расстояние и усиление его практически беэ искажений.