Устройство для измерения температуры

 

О Н- Й- C"А -Н И Е

ИЗОБРЕТЕН И Я

< >640I42

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное ж авт. свид-ву— (22) Заявлено 01.08.77 (21) 2514296/18-10 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (43) Опубликовано 30.12.78. Бюллетень¹ 48 (45) Дата опубликования описания 20.02.79 (51) Ч.Кл 2 601 К7/16

Государственный комитет па делам изобретений и открытий (53) УДК 536 53 (088.8) (?2) Авторы изобретения

А. К. Гребнев, В. П. Ьудянов, А. И. Кривоносов и Ю. H. Сулицкий (71) Заявигель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ

Изобретение относится к области термометрии.

Известно устройство для измерения температуры, содержащее тиристор с анодной нагрузкой, конденсатор, подключенный между его анодом и катодом, источник питания (1).

Однако известное устройство обладает недостаточной точностью измерения, имеет ограниченный рабочий диапазон.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство для измерения температуры, содержащее тиристор с анодной нагрузкой, конденсатор, подключенный между анодом и катодом тиристора, термочувствительный элемент, резистор, источник питания, биполярный транзистор (2).

К недостаткам такого устройства относятся невысокая точность измерения и 2О ограниченный рабочий диапазон.

Цель изобретения — повышение точности измерения.

Для этого в устройство дополнительно введены два резистора, источник питания, стабилитрон, три полевых транзистора, у двух из которых истоки закорочены, а затвор каждого из них связан со стоком другого. Сток полевого транзистора с каналом р-типа подсоединен к минусовой клемме источника питания, а сток полевого транзистора с каналом и-типа — к затвору третьего полевого транзистора с каналом р-типа и через термочувствительный элемент к эмиттеру биполярного транзистора, база которого соединена с анодом тиристора, и к резистору, подключенному противоположным выводом к плюсовой клемме основного источника питания. Исток третьего дополнительного полевого транзистора соединен с плюсовой клеммой дополнительного источника питания и с катодом стабилитрона, сток его — с выходом устройства и также через первый дополнительный резистор — с минусовой клеммой дополнительного источника питания и со вторым дополнительным резистором, противоположный вывод которого подключен к аноду стабилитрона и минусовой клемме основного источника питания.

На фиг. 1 показана схема предлагаемого устройства.

Она содержит тиристор 1 с анодной нагрузкой 2, источник 8 питания, конденсатор

4, биполярный транзистор 5, резистор б, терморезистор 7, полевой транзистор 8, полевые транзисторы 9 и 10, образующие двухполюсник, дополнительный источник

11 питания, стабилитрон 12, первый И и второй И дополнительные резисторы.

640142

U — U. (1пз

На фиг. 2 представлена вольт-амперная характеристика двухполюсника, образованного двумя полевыми транзисторами, где

/„и U„— координаты точки переключения.

Устройство работает следующим образом.

Тиристор 1, конденсатор 4, анодная нагрузка 2 и источник 8 питания представляют собой обычный релаксационный автогенератор, частота генерации которого определяется цепью заряда: нагрузка 2, конденсатор 4, напряжением источника,1 питания и напряжением переключения тиристора 1. Для автогенерации необходимо, чтобы линия нагрузки 2 пересекала бы вольт-амперную характеристику тиристора

1 на участке с отрицательным дифференциальным сопротивлением. Биполярный транзистор 5 в используемом включении выполняет функцию управляемого стабилитрона с напряжением стабилизации, определяемым напряжением íà его базе, т. е. на обкладках конденсатора 4. Резистор б используется в качестве ограничительного сопротивления как в обычном параметрическом стабилизаторе напряжения. Соединение полевых транзисторов 9, 10 позволяет получить вольт-амперную характеристику, представленную на фиг. 2. Вместе с термочувствительным элементом (терморезистором) 7 транзисторы 9, 10 образуют термочувствительный делитель напряжения, сигнал с выхода которого подается на затвор транзистора 8.

При постоянных параметрах схемы автогенератора напряжение U, подаваемое на вход тсрмочувствительного делителя напряхкения, имеет неизменное амплитудное значение. Если значение сопротивления терморезистора Rf меньше, чем определяемое по выражению: (1 где 1„ U„ — координаты точки переключения (фиг. 2), то падение напряжения на транзисторах 9, 10 определяется падепием напряжения на участке оа (фпг. 2).

Если это условие не реализуется, то падение напряжения на транзисторах 9, 10 определяется значением напряяения U„„ (фиг. 2). Напряжение стабилизации стабилитрона 12 выбирается примерно равным напряжению U„. В момент переключения (точки а фиг. 2) напряжение на транзисторах 9, .10 скачком возрастает от U „U„р, определяемого точкой б после переключения. На границе переключения (точка а) напряжение на затворе транзистора 8 около нуля, что обеспечивает его открытое состояние. При этом с его стока снимается сигнал минимального уровня. После переключения падение напряяения на транзисторах 9, 10 резко возрастает и так как па5

65 пряяение U„çíà÷èòåëüíî больше напряжения отсечки транзистора 8, последний запирается и с его стока снимается сигнал высокого уровня, равный напряжению дополнительного источника 11. Первый дополнительный резистор 13 служит в качестве стоковой нагрузки транзистора 8 и используется для съема выходного сигнала, второй дополнительный резистор 14 предусмотрен для ограничения тока стабилитрона 12.

Переключение из точки а в точку б и обратно осуществляется за счет изменения сопротивления терморезистора 7. Когда это сопротивление уменьшается до уровня, при котором условие (1) нарушается, происходит переключение и на выходе появляются периодические прямоугольные импульсы с частотой, определяемой частотой генерации автогенератора на элементах 1, 2, 4. При возрастании сопротивления, когда условие (1) становится вновь справедливым, транзистор 8 переходит в статическое состояние и импульсы на выходе прекращаются.

Следовательно, предложенный термопреобразователь за счет введения новых элементов и новых связей между ними, а также благодаря особому включению биполярного транзистора характеризуется положительным эффектом, заключающимся в повышении точности измерения и улучшении стабильности получения релейной импульсной передаточной характеристики в функции температуры контролируемой среды при одновременном получении прямоугольных импульсов на выходе схемы.

Формула изобретения

Устройство для измерения температуры, содержащее тиристор с анодной нагрузкой, конденсатор, подключенный между анодом и катодом тиристора, термочувствительный элемент, резистор, источник питания, биполярный транзистор, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения, в устройство дополнительно введены два резистора, источник питания, стабилитрон, три полевых транзистора, у двух из которых истоки закорочены, а затвор каждого из них связан со стоком другого, причем сток полевого транзистора с каналом р-типа подсоединен к минусовой клемме источника питания, а сток полевого транзистора с каналом п-типа — к затвору третьего полевого транзистора с каналом р-типа и через термочувствительный элемент к эмиттеру биполярного транзистора, база которого соединена с анодом тиристора, и к резистору, подключенному противоК IIJIIOCOBOH КЛЕММЕ основного источника питания, а исток третьего дополнительного полевого транзисто640142

Рпг. /

Jï

U и пр

Дуг. 2

Ссста."..òå..ь . *:.. Тереков

Редактор Е. 1(арпулова Тс::.;:;ед H. Рыокипа 1О р1:сктор С. фа си

Заказ 985/1570 11зд. X 83: Тп р ".:к:;;, .",9 Г! «д:и"-.с.":.

HIlO Государстве :»;.о кои;с;с;г (.Г:СР по делам и овгс."сll .é и открь1тпй

113085, З1осква, )1(-35, 1 аушская пао., д. 4/5

Тип. Харьк. фил. пред. «Патспт,> ра соединен с плюсовой клеммой дополнительного источника питания и с катодом стабилитрона, сток его — с выходом устройства и также через первый дополнительный резистор — с минусовой клеммой 5 дополнительного источника питания и с вторым дополнительным резистором, другой вывод которого подключен к аноду стабилитрона и минусовой клемме основного источника питания. 10

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Вилик P. В. и др. Импульсные схемы на динисторах и тиристорах. М., «Наука», 1970, с. 38.

2. Авторское свидетельство СССР

¹ 190246, кл. G 01 К 7/16, 1967.