Устройство для измерения температуры Советский патент 1984 года по МПК G01K7/01 

1 1 Изобретение относится к области термометрии, а именно к устройствам для измерения температуры с непосред ственным преобразованием ее в частоту электрического сигнала, и может быть использовано преимущественно в автономньпс системах, где наложены ограничения на потребляемую от источника питания мощность. Известно устройство для измерения температуры, содержащее два генератора частоты на транзисторах, в цепь базы одного из которых включен термочувствительный элемент, при этом выходы генераторов подключены к входам блока регистрации отношения частот 1 . Недостатками устройства являются сложность и малый коэффициент преобразования при большой потребляемой мощности. Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство для измерения температуры, содержащее генератор импульсов на транзисторе, s цепь базы которого включены термочувствительный элемент и первая катушка индуктивности, а между коллектором и потенциальной шиной источника питания включена вторая катутака индуктивности 2. Недостатками известного устройства являются невысокая трчность измерения температуры вследствие малой крутизны его выходной характеристики и сравнительно большая потребляемая мощность. Цель изобретения - повышение точности измерения и снижение потребляе мой устройством мощности. Поставленная цель достигается тем, что в устройстве, содержащем генератор импульсов на транзисторе, в цепь базы которого включены термочувстШ1 тельный элемент и первая катушка индуктивности, а между коллектором и потенциальной шиной источника питания включена вторая катушка индуктивности, первая катушка индуктивности включена последовательно с термочувствительным элементом межд базой транзистора и потенциальной ши ной источника питания, при этом величина напряжения источника питания находится в пределах области насьш1ения транзистора. Такое включение термочувствительного элемента и катушек индуктивности и выбор режима работы транзистора обеспечивает увеличение крутизны выходной характеристики генератора при малой потребляемой мощности. При этом относительное изменение частоты (f/ffl на 1 С составляет, например (2-4)40 для частоты fo генерируемых колебаний при заданных начальных условиях, равной 295 кГц и 322 кГц соответственно для кремниевых транзисторовп -р-и типа при напряжении источника питания --510 мВ и германиевых транзисторов р-п-р типа при напряжении источника питания 210 мВ. На фиг. 1 приведена схема устройства; на фиг. 2 - зависимости частоты выходного сигнала от температуры для медно-константановой термопары (а), сопротивления (Ь) и индуктивности (Ь) термочувствительного элемента для двух типов транзисторов (кривая 1 соответствует транзистору типа 11416, кривая 2 - транзистору типа 2Т301Ж).. Устройство для измерения температуры содержит генератор импульсов на транзисторе 1 с катушкой 2 индуктивности в цепи коллектора и последовательно соединенными термочувствительным элементом 3 и другой катушкой 4 индуктивности в цепи базы и источник 5 питания, к потенциальной шине 6 которого подключены два выхода катушек 2 и 4 индуктивности, а с общей щиной 7 соединен эмиттер транзистора 1. Величина напряжения источника 5 питания лежит в области насьш{ения транзистора 1 и соответствует 210 мВ для германиевых транзисторов типа и-МО мВ для кремниевых транзисторов h-p-ri типа. В качестве т«рмочуствительного элемента могут быть использованы низкоом1н 1е и мйлоиндуктивные термопары, терморезисторы и катушки индуктивности. Индуктивности катушек 2 и 4 определяют частоту генератора при заданных начальных условиях. Последовательность выходных импульсов снимается меяаду коллектором транзистора 1 и общей шиной 7 источника 5 питания через конденсатор 8. Пример. Транзистор 1 - П416, индуктивности 2 и 4 по 224 мкГн каждал типа ДМ-0,2, напряжение источника 5 питания 210 мВ, медно-константановая термопара, подключенная к базе транзистора 1 либо медным (кривал 1 на фиг.2(01), либо константановым электродом (кривая 1 на фиг.2о|). Амплитуда выходньпс имп льсов составляет 0,9 В, потребляемый ток 0,6 мА, потребляемая мощность 126 мкВт, среднее приращение по частоте 120 .

Предложенное устройство позволяет осуществить частотное преобразование не только температуры, но и многих других физических величин.

например влажности, давления, деформации и т.д., что обеспечивается соответствующим выбором чувствительного злемента. При этом осуществляемое непосредственное преобразование в частоту импульсов с большой амплитудой (1 В и более) и крутизной существенно повьшает точность измерения преобразуемой величины, так как исключает погрешности, неизбежные при использовании промежуточных элементов (усилителей и т.д.).

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ, содержащее генератор импульсов на транзисторе, в цепь базы которого включены термочувствительный элемент и первая катушка индуктивности, а между коллектором и потенциальной шиной источника питания включена вторая катушка индуктивности, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения и снижения потребляемой мощности, первая катушка Индуктивности включена последовательно с термочувствительным элементом между базой транзистора и потенциальной шиной источника питания, при этом величина напряжения источника питания нахо дится в пределах области насьпцения. транзистора.

-яо - -т -я о 5в т t т tc 9 wo га от т ) т квн)