Преобразователь температуры в частоту Советский патент 1984 года по МПК G01K7/01 

изобретение относится к термометрии и может быть использовано при измерении криогенных температур, а также при автоматическом регулировании и поддержании криогенной тем-пературы в заданных пределах.

Известен преобразователь темпераTjrpb в .частоту, выполненный в виде релаксационного генератора на двух транзисторах с гальванической коллек торно-базовой связью и конденсатором включенным между базой одного транзистора и коллектором другого, при этом термочувствительный транзистор включен междубазами транзисторов генератора, которые подключены к резистивным делителям напряжений lj

Недостатками этого преобразователя являются низкая чувствительность, сложность схемы, большая потребляема мощность и большое рассеивание мощности на термочувствительном транзисторе, что приводит к большим погрешностям измерения, особенно в области криогенных температур.

Известен также преобразователь температуры в частоту, в котором в качестве термочувствительного элемента использован диффузионньй транзистор, работаювщй в режиме лавинног пробоя, инверсно включенный в схему RC-репаксационного генератора 2,

Недостатком данного преобразователя является использование транзистора в pesaitMe лавинного пробоя, что приводит к рассеиванию большой мощ ности, а это приводит к значительной погрешности при измерении низких температур.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является преобразователь температуры в частоту, содержап ий транзистор, эмиттер которого соединен с первым выводом источ ника питанияJ второй вывод которого соединен с первым выводом первой индуктивности, вторую индуктивность, В1слючекную между коллектором транзистора и вторым выводом источника питания з .

Недостатком известного преобразо вателя является то, что в качестве чувствительного элемента используется термоэлектрический термопреобразователь, включенный между базой транзистора и вторьп выводо1-5 первой ин,цуктивности, что усложняет конструк.ию преобразователя. Кроме того.

он имеет низкую точность преобразования, поскольку она зависит от постоянства температуры свободных концов термоэлектрического преобразователя, а также постоянства температуры транзистора,

Целью изобретения является упрощение преобразователя температуры в частоту и повьппение точности преобразования ,

Поставленная цель достигается тем, что 3 преобразователе температуры в частоту, содержащем транзистор, эмиттер которого соединен с первым выводом источника питания, второй вывод которого соединен с первым выводом первой индуктивностиS вторую индуктивность, включенную между коллектором транзистора и вторым выводом источника питания, второй вывод первой индуктивности соединен с баЗОЙ транзистора, используемого в качестве термочувствительного элемента

На фиг.1 приведена схема преобразователя температуры в частоту; на фиг.2 - график зависимости выходной частоты преобразователя от измеряемой температуры.

Преобразователь температуры в частоту содержит транзистор 1, являющийся термочувствительным элементом, две индуктивности 2 и 3j источник 4 питания, переменный конденсатор 5, включенный между эмиттером и базой транзистора. Конденсатор 5 необходим только для подстройки частоты преобразователя при смене транзистор ив принципе может отсутствовать. Выходной сигнш снимается с коллектора транзистора, например, через развязывающий конденсатор 6.

Преобразователь работает следующим образом.

При включении термопрёобразовател генерирует импульсные сигналы. Генерация осуществляется за счет накопления энергии в индуктивностях 4 и 5 с периодического пробоя базоэмиттерного перехода транзистора.

При понижении температуры транзистора вплоть до -196°С частота генерации увеличивается за счет уменьшения емкостей переходов транзистора. При этом возрастает чувствительность преобразователя.

В связи с малым активньпу сопротивлением , для ее работы используют низкое напряжение питания. Так,

при использоааник германиевых транзисторов обоих типов проводимости напряжение питания не превьппает 300 мВ, а при использовании кремниевых транзисторов напряжение питания схемы не превышает 600 мВ.

На фиг.2 приведена зависимость выходной частоты преобразователя, выполненного на транзисторе П402 в индуктивностях типа ДМ-0,2 по 224 мкГн от температуры при напряжении питания 260 мВ, При этом потребляемая мощность при 25 С составила 622 мкВт, а при 255 мкВт. Среднее приращение частоты в зависимости от температуры составляет 3670 Гц/ С, причем, чем ниже измеряемая температура, тем вьппе приращение. Таку в диапазоне

температур от -180 до -196°С среднее прнрзщег ие составляет примерно 5250 .

Средняя точность измерения темпе™ в диапазоне от +25 до -196 С составляет 2,. При этом напряжение на выходе схемы в импульсе превьшает напряжение питания примерно в 10 раз. Это позволит без промежуточных усилителей подавать выходной сигнал преобразователя на дальнейшую обработку, например в ЭВМ.

По сравнению с известньм предлаraetfl ift преобразователь значительно проще и дешевле, имеет более высокую точность преобразования температуры в частоту в области криогенных темпе ратур.

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ТЕМПЕРАТУРЫ В ЧАСТОТУ, содержащий транзистор, эмиттер которого соединен с первым выводом источника питания, второй вывод которого соединен с первым выводом первой индуктивности, вторую индуктивность, включенную между коллектором транзистора и вторым выводом источника питания, отличающийся тем, что, с целью его упрощения и повьшения точйости преобразования, второй вывод первой индуктивности соединен с базой транзистора, используемого в качестве .термочувствительного элемента. HF-«y, N9 я 9 4 вых Ф1И.1