ДАТЧИК ТЕМПЕРАТУРЫ Российский патент 1997 года по МПК G01K5/18 

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к термометрии.

Известен датчик температуры с электрическим преобразователем выходного сигнала [1] Недостатком этого датчика является большая погрешность в измерениях.

В качестве прототипа выбран датчик температуры, электрический преобразователь которого содержит генератор, в цепь которого включена катушка индуктивности. Сигнал в генераторе от положения сердечника [2] Недостатком этого датчика является сравнительно низкая точность и чувствительность.

Целью изобретения является улучшение указанных параметров. Эта цель достигается тем, что в датчике температуры, содержащем подвижной термочувствительный элемент, связанный с сердечником обмотки индуктивности, включенной в цепь генератора, последний выполнен высокочастотным с положительной обратной связью и содержит транзистор, в эмиттерную и коллекторную цепи которого включены обмотки без сердечников, индуктивно связанные между собой, а в качестве сердечника использована дополнительная обмотка, подключенная к выходному каскаду датчика.

Схема датчика преобразователя показана на чертеже и представляет собой высокочастотный (ВЧ) генератор пилообразного тока с положительной обратной связью.

Обмотки L₁ и L₂ индуктивно связаны между собой. Относительно обмотки L₂ с возможностью перемещения установлена обмотка L₃. Все обмотки используются без сердечников.

Цепочка С_эД₁ предназначена для запуска генератора, т.е. для изначального отпирания транзистора. В зависимости от вида транзистора (вид перехода) меняется полярность включения диода.

Принцип действия преобразователя поясняется следующим образом. Нетрудно заметить, что генератор (без выходного каскада с обмоткой L₃) построен по схеме усилительного каскада. При запуске генератора с помощью цепочки С_эД₁ на входе, т.е. на обмотке L₁ возникает начальное напряжение, которое усиливается транзисторным каскадом. На выходе, т.е. на обмотке L₂ возникает повышение (усиленное) напряжение, которое вследствие индуктивной связи возникает на обмотке L₁. Уже повышенное напряжение на обмотке L₁ вновь усиливается и поступает на обмотку L₂, а с нее вновь на обмотку L₁. Таким образом, происходит процесс лавинообразного нарастания напряжения. Этот процесс происходит только при наличии индуктивности связи обмотки L₂ с обмоткой L₃, которая в данном случае играет роль сердечника.

Предельная величина напряжения, возбуждаемого на катушке L₂ (предел насыщения) зависит от параметров схемы, величины /И/ питания и расстояния между обмотками L₂ и L₃. Таким образом, в собранной схеме это расстояние является единственной переменной величиной, т.е. величина сигнала на обмотке L₂ зависит от удаления или приближения к ней обмотки L₃, на которой этот сигнал возбуждается и через выпрямительный каскад поступает на индикатор в виде постоянного напряжения.

Следовательно, установив обмотку L₃ на подвижном элементе датчика, можно измерять величину перемещения, которое зависит от величины измеряемого параметра.

Поскольку схема построена на ВЧ-генератора, то неизбежно возникновение частоты. Но т.к. генератор высокочастотный, влияние частотной составляющей будет настолько ничтожно, что на показании выходного прибора это влияние никак не сказывается. Эксперименты показывают линейный характер зависимости выходного сигнала от перемещения (расстояния между обмотками L₂ и L₃).

За счет мультипликативного эффекта расширения измерения выходного сигнала по отношению к изменению расстояния (к перемещению), т.е. к величине измеряемого параметра существенно повышается точность и чувствительность прибора.

Использование в измерительной технике для измерения температуры. Сущность изобретения: датчика построен на основе высокочастотного генератора с положительной обратной связью. Генератор выполнен на транзисторе, в эмиттерной и коллекторной цепях которого включены индуктивно связанные между собой обмотки без сердечников. Третья обмотка также без сердечника установлена на подвижном термочувствительном элементе датчика с возможностью взаимодействия с обмоткой генератора и подключена к выходному каскаду датчика. 1 ил.

Датчик температуры, содержащий подвижный термочувствительный элемент, высокочастотный генератор с положительной обратной связью и дополнительный элемент, включенный в цепь генератора параллельно аналогичному элементу генератора и связанный с подвижным термочувствительным элементом, отличающийся тем, что генератор выполнен на транзисторе, в коллекторную и эмиттерную цепи которого включены обмотки, индуктивно связанные между собой, а дополнительный элемент выполнен в виде другой обмотки.