Устройство для измерения температуры

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ, содержащее генератор импульсов на транзисторе с термочувствительным элементом и двумя катушками индуктивности, первая из которых включена между базой транзистора и потенциальной шиной источника питания , величина напряжения которого находится в пределах области насыщения транзистора, а вторая - между той же шиной источника питания и коллектором транзистора, отличающееся тем, что, с целью повьшения точности измерения и снижения потребляемой мощности, термочувствительный элемент включен между эмиттером транзистора и нулевой шиной источника питания. 8 СО 0, 8ых | со со ел

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК ае (и)

4 (51) С 01 К 7/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3488981/24-10 (22) 10.09.82 (46) 30. 01. 85. Бюл. К 4 (72) Е.П.Максимчук (53) 536.53(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Р 183430, кл. С 01 К 7/00, 1965.

2 ° Авторское свидетельство СССР по заявке и 3447086/18-10, кл. G 01 К 7/00, 1982 (прототип) . (54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ

ТЕМПЕРАТУРЫ, содержащее генератор импульсов на транзисторе с термочувствительным элементом и двумя катушками индуктивности, первая из которых включена между базой транзистора и потенциальной шиной источника питания, величина напряжения которого находится в пределах области насыщения транзистора, а вторая — между той же шиной источника питания и коллектором транзистора, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения.и снижения потребляемой мощности, термочувствительный элемент включен между эмитте- ром транзистора и нулевой шиной источника питания.

1 113733

Изобретение относится к устройст- вам для измерения температуры с непосредственным преобразованием ее в частоту электрического сигнала.

Известно устройство для измерения температуры, содержащее генератор импульсов на транзисторе, в цепи базы которого включены термочувствительный элемент и первая катушка индуктивности, а между его коллектором и 10 потенциальной шиной источника питания включена вторая катушка индуктивности f13.

Такое устройство относительно простое, однако имеет малый коэффициент преобразования при большой по-. требляемой мощности.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является устройство 2О для измерения температуры, содержащее генератор импульсов на транзисторе с термочувствительным элементом и двумя катушками индуктивности, первая из которых включена между базой ZS транзистора и потенциальной шиной источника питания, величина напряжения которого находится в пределах области насыцения транзистора, а вторая — между той же шиной источника

,питания и коллектором тразистора $2 3.

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

Цель изобретения. — повышение точ- ности измерения и снижение потребляемой мощности.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для измерения температуры, содержащем генератор импульсов на транзисторе с термочувствительным элементом и двумя катушками индуктивности, первая из которых включена между базой транзистора и потенциальной шиной источника пита-. ния, величина напряжения которого находится в пределах области насыщения транзистора, а вторая — между . той же шиной источника питания и кол- лектором транзистора, термочувствительный элемент включен между змиттером транзистора и нулевой шиной ис.точника питания.

Такое включение термочувствитель- 5 ного элемента обеспечиваЕт повышение коэффициента преобразования устройства при одновременном снижении потреб5 з ляемой от источника питания мощности.

При этом относительное изменение частоты Ь Е/Г на 1 С составляет (46—

150) ° 10-4 для частоты f генерируемых колебаний при заданных начальных условиях, т.е. при температуре равной 0 С и частоте 540 и 403 кГц соответственно для кремниевых транзисторов ь-р- и типа (например, 2Т301Ж) при напряжении источника питания

510 мВ и германиевых транзисторов типа p-n-p (например, П416) при напряжении источника питания 210 мВ.

На фиг. 1 приведена схема устройства; на фиг. 2 — зависимости частоты выходного сигнала от температуры: а) для медно-константановой термопары; б) термометра сопротивления; в) индуктивности для двух типов транзисторов (кривая 1 соответствует включению транзистора 2Т301Ж, кривая 2 — П416) .

Устройство содержит генератор импульсов, выполненный на транзисторе

1 с термочувствительным элементом 2, включенным между эмиттером транзистора 1 и нулевой шиной 3 источника

4 питания, и двумя катушками 5 и 6 индуктивности, первая из которых включена между базой транзистора 1 и потенциальной шиной 7 источника 4 питания, а вторая — между той же шиной 7 и коллектором транзистора l.

Величина напряжения источника 4 питания выбирается в пределах области насыцения транзистора 1 и соответствует 210 мА для германиевых транзисторов р-tl- р типа и 510 мВ для кремниевых транзисторов и-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 включении источника 4 питания на выходе генератора (шина 8, подключена через конденсатор 9 к коллектору транзистора 1) формируются импульсы, частота повторения которых определяется уровнем напряжения источника 4 питания, параметрами катушек

5 и 6 индуктивности и термочувствительного элемента 2. Изменение параметров термочувствительного элемента

2 при изменении температуры среды приводит к изменению потенциала эмитПредложенное устройство по сравнению с прототипом в зависимости от типа чувствительного элемента, в качестве которого могут быть использо.

2п ваны также резистивные или индуктивные датчики влажности, радиации, деформации и т.д., позволяет в несколько раз повысить точность измерения при одновременном снижении потребляемой от источника питания мощности. з 11373 тера транзистора 1 относительно нуле вой шины 3 источника 4 питания, а следовательно, и потенциалов базы и коллектора транзистора 1 относительно его эмиттера. Это, в свою очередь, вызывает изменение активной и реактивной составляющих сопротивления транзистора 1, изменение коэффициента связи между катушками 5 и 6 индуктивности, а следовательно и изменение 10 частоты генерируемых колебаний.

Пример 1. Генератор выполнен на транзисторе типа П416 с двумя катушками индуктивности типа ДМ-0,2 по

224 мкГн каждая. Напряжение источника 15 питания 210 мВ. В качестве термочувствительного элемента использована термопара медь-константан. Зависи-. мость частоты выходного сигнала от температуры приведена на фиг. 2а кривые 2 и 2, которые соответствуют ! различному включению термоэлектродов (кривая 2 получена при подключенном к эмиттеру транзистора медном электроде термопары, кривая 2 — констан35 4 тановом электроде) . Амплитуда выходных импульсов при указанном выше напряжении источника питания около

0,6В, .потребляемый ток и потребляемая мощность составляют соответственно 0,4 мА и 84 мкВт, средняя крутиз- на преобразования равна 202 Гц/ С для кривой 2 и 244 Гц/ С для кри° вой 2. При включении вместо термопары резистора или катушки индуктивности схема генератора в указанном режиме обеспечивает среднюю крутизну

Ф3000 Гц/OM и 11000 Гц/мкгн соответственно.

Составитель В.Голубев

Редактор Л.Пчелинская Техред Л.Мартяшова Корректор О.Тигор

Заказ 10512/30 Тираж 898 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035,. Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная, 4