Устройство для измерения температуры

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ, содержащее генератор импульсов на транзисторе с термочувствительным элементом и двумя катушками индуктивности, одна из которых включена в цепи коллектора транзисгора, a другая - между его.базой и потенциальной шиной источника питания, величина напряжения которого находится в пределах области насыщения транзистора , отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения и снижения потребляемой мощности, первая катушка индуктивности включена последовательно с термочувствительным элементов между коллектором транзистора и потенциальной шиной источника питания. сл 00 со со 4

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

Т ВВТ

РЕСПУБЛИК

4(51) GO К 700

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

В AOTOPCNOMV СВИВВТЕЛЬВТВТ (21) 3481287/24-10 (22) 11.08.82 (46) 30.01.85.Бюл. ¹ 4 (72) Е.П.Максимчук (53) 536.53(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР № 183430, кл. G О! К 7/00, 1965.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке № 3447086/18-10, кл. G 01 К 7/00, 02.06.82 (прототип) . (54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ

ТЕМПЕРАТУРЫ, содержащее генератор импульсов на транзисторе с термочувст-. вительным элементом и двумя катушками..SU„„È 334 А индуктивности, одна .из которых включена в цепи коллектора транзистора, а другая — между его.базой и потенциальной шиной источника питания, величина напряжения которого находится в пределах области насыщения транзистора, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения и снижения потребляемой мощности, первая катушка индуктивности включена последовательно с термочувствительным элементом между коллектором транзистора и потенциальной шиной источника питания.

1137334

Изобретение относится к термометрии, а именно, к устройствам для измерения температуры с непосредствен ным преобразованием ее в частоту электрического сигнала, и может быть использовано преимущественно в условиях ограничения на потребляемую от источника питания мощность.

Известно устройство для измерения температуры, содержащее генератор им- lO пульсов на транзисторе, в цепи базы которого включены термочувствительный элемент и катушка индуктивности, а между коллектором и потенциальной шиной источника питания включена l5 другая катушка индуктивности (1).

Такое устройство сравнительно простое, но однако имеет невысокий коэффициент преобразования при большой потребляемой мощности. 20

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство для измерения температуры, содержащее генератор импульсов на транзисторе с термочувствительным 25 элементом и двумя катушками индуктивности, одна из которых включена в .цепи коллектора транзистора, а другая — между его базой и потенциальной шиной источника питания, величи- ЗО на напряжения которого нахбдится в пределах области насыцения транзистора (23.

Недостатками известного устройства являются сравнительно невысокая 35 точность измерения и относительно большая потребляемая мощность.

Цель изобретения — повышение точ". ности измерения и снижение потребляемой от источника питания мощности.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для измерения температуры, содержащем генератор импульсов на транзисторе с термочувствительным элементом и двумя катушками 45 ийдуктивности, одна из которых включена в цепи коллектора транзистора, а другая — между его базой и потенциальной шиной источника питания, величина напряжения которого находит-50 ся в пределах области насыщения транзистора, первая катушка индуктивнос", ги включена последовательно с термочувствительным элементом. между кол- . лектором транзистора и потенциальной 55 шиной источника питания..

Такое включение термочувствительного элемента и катушек индуктивности в схеме генератора импульсов обеспечивает высокий коэффициент преобразования с малым потреблением мощности. При этом относительное изменение частоты д Й/f на 1С С составляет о

5-13 10 э для частоты f генерируемых о колебаний при заданных начальных условиях, т.е.при температуре, равной ООС, изменяющейся в пределах от

553 до 365 кГц соответственно для германиевых транзисторов р-и-р типа при напряжении источника питания

ы210 мВ и кремниевых транзисторов и-р-и типа при напряжении источника питания 510 мВ..

На фиг. 1 приведена схема устрой-. ства; на фиг. 2 приведены зависимос- ти частоты генератора от температуры для медно-константановой термопары (e), сопротивления (о) и индуктивности (Ь) термочувствительного элемента для двух типов транзисторов (кривая

1 соответствует включению транзисто" ра типа 2Т301Ж, кривая 2-П416).

Устройство для измерения температуры содержит генератор импульсов на транзисторе 1 с термочувствительным элементом,2 и двумя катушками индуктивности 3 и 4. Катушка индук-. тивности 3 включена последовательно с термочувствительным элементом 2 между коллектором транзистора 1 и, потенциальной шиной 5 источника питания 6. Катушка индуктивности 4 включена между той же шиной 5 источника питания 6 и базой транзистора.

Величина напряжения источника питания 6 выбирается в пределах области насыцения транзистора 1 и соответ" ствует 210 мВ для германиевых транзисторов р-и-р типа и 510 мВ для кремниевых транзистдров п-р-и типа.

В качестве термочувствительного элемента 2 могут быть использованы термопары, низкоомные резисторы и катушки индуктивности, параметры которых зависят от температуры.

Устройство работает следующим образом., При подаче электрического напряжения от источника питания 6 на выходе генератора формируется последовательность импульсов, частота следования которых зависит от параметров катушек индуктивности 3 и 4 и термочувствительного элемента 2. Изменение параметров термочувствительного элемента

2 при изменении температуры среды

113

Замена транзистора 2Т301Ж в указанной выше схеме генератора на германие- . вый транзистор типа П416 позволяет снизить потребляемый ток.и мощность до-0,4 мА и 86 мкВт соответственно, причем крутизна преобразования увеличивается до 150 Гц/ С. приводит.к изменению потенциала коллектора транзистора 1. Это и вызывает изменение частоты следования генерируемых импульсов вследствие изменения активной и реактивной составляющих сопротивления транзистора 1, коэффициента связи между катушками индуктивности 3 и 4 и изменения суммарной индуктивности генератора. Индуктивность катушек 3 и 4 и активное сопротивление термочувствительного элемента 2 определяют начальную часто ту генератора. Последовательность выходных импульсов снимается с шин

7 и 8 через разделительный конденсатор 9.

Пример. Генератор выполнен на транзисторе типа 2Т301Ж с двумя катушками индуктивности типа ДИ-0,2 по 224 мкГн каждая при напряжении ис- 2б точника питания 510 мВ и термочувствительным элементом, в качестве которого использована термопара медь— константан. Зависимость частоты от температуры приведена на фиг. 2а — 25 кривые 1 и 1. Кривая 1 получена при подключенном к коллектору транзисто-. ра константановом электроде термопары, кривая 1 — медном электроде.

Амплитуда выходных импульсов гене- ратора при указанном напряжении ис7334 4 точника питания равна я 2 В,.потребляемый ток и мощность равны 0,6 мА и

310 .мкВт соответственно, средняя крутизна преобразования 77 Гц/ С.

Предложенное устройство отличает" ся универсальностью, так как позволяет получить информацию не только о температуре, но и других физических величинах, например деформации, давлении, влажности, радиации и т.д., если при этом вместо термочувствительного элемента включить соответствующие датчики сопротивления или индуктивности. В этом случае средняя крутизна преобразования составляет 2000 и 8000 Гц/Ом для транзисторов

П416 и 2Т301Ж,соответственно, при изменении сопротивления от 0 до

270 Ом (фиг . 2б), и с 600 Гц/мкГн при изменении индуктивности от 100 до

500 мкГн для транзистора типа 2Т301Ж (фиг. 2в) °.1137334 м Флсэ а . л

%ф

Юз

СФ

44Ъ .

В !

)3Н36ШИ Заказ 10512/30 Ти аж 898 По сяое