Устройство для измерения температуры Советский патент 1985 года по МПК G01K7/01 

11 Изобретение относится к термометрии, а именно, к устройствам для измерения температуры с непосредствен; ным преобразованием ее в частоту электрического сигнала, и может быть использовано преимущественно в условиях ограничения на потребляемую от источника питания мощность. Известно устройство для измерения температуры, содержащее генератор им пульсов на транзисторе, в цепи базы которого включены термочувствительный элемент и катущка индуктивности, а между коллектором и потенциальной шиной источника питания включена другая катушка индуктивности l3. Такое устройство сравнительно простое, но однако имеет невысокий коэффициент преобразования при большой потребляемой мощности. Наиболее Ьлизким по технической сущности к изобретению является устройство для измерения температуры, содержащее генератор импульсов на транзисторес термочувствительным элементом и двумя катушками индуктив ности, одна из которых включена в .цепи коллектора транзистора, а другая - между его базой и потенциальной шиной источника питания, величина напряжения которого нахддится в пределах области насьщения транзис тора 23. 1 Недостатками известного устройства являются сравнительно невысокая точность измерения и оя-носительно большая потребляемая мощность. Цель изобретения - повьщ ение точности измерения и снккение потребляе мой от источника питания мощности. Поставленная цель достигается тем что в устройстве для измерения темпе ратуры, содержащем генератор импульсов на транзисторе с термочувствительным элементом и двумя катушками индуктивности, одна из которых включена в цепи коллектора транзистора, а другая - между его базой и потенциальной шиной источника питания, величина напряжения которого находит ся в пределах области насыщения тран зистора, первая катущка индуктивное-; ги включена последовательно с термочувствительным элементом между коллектором транзистора и потенциальной шиной источника питания. Такое включение термочувствительного элемента и катушек индуктивносАти в схеме генератора импульсов обеспечивает высокий коэффициент преобразования с малым потреблением мощности. При этом относительное изменение частоты 4f/fp на 1°С составляет 5-13Ю для частоты f генерируемых колебаний при заданных начальных условиях, т.е.при температуре, равной 0С, изменяющейся в пределах от 553 до 365 кГц соответственно для германиевых транзисторов р-п-р типа при напряжении источника питания v210 мВ и кремниевых транзисторов , п-р-п типа при напряжении источника питания 510 мВ. На фиг. 1 приведена схема устройства; на фиг. 2 приведены зависимости частоты генератора от температуры для медно-константановой термопары (а), сопротивления (5) и индуктивности (ft) термочувствительного элемента для двух типов транзисторов (кривая 1 соответствует включению транзисто.ра типа 2Т301Ж, кривая 2-П416). Устройство для измерения температуры содержит генератор импульсов на транзисторе 1 с термочувствительным элементом.2 и двумя катушками индуктивности 3 и 4. Катушка индуктивности 3 включена последовательно с термочувствительным элементом 2 , между коллектором транзистора 1 и , потенциальной шиной 5 источника питания 6. Катушка индуктивности 4 включена между той же шиной 5 источника питания 6 и базой транзистора. Величина напряжения источника питания 6 выбирается в пределах области насыщения транзистора 1 и соответствует мВ для германиевых транзисторов р-п-р типа и л510 мВ для кремниевых транзистс5ров п-р-п 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 подаче электрического напряжения от источника питания 6 на выходе генератора формируется последовательность импульсов, частота следования которых зависит от параметров катушек индуктивности 3 и 4 и термочувствительного элемента 2. Изменение параметров термочувствительного з лемента 2 при изменении температуры среды

приводит к изменению потенциала коллектора транзистора 1. Это и вызывает изменение частоты следования генерируемых импульсов вследствие изменения активной и реактивной составляющих сопротивления транзистора 1, коэффициента связи между катушками индуктивности 3 и 4 и изменения суммарной индуктивности генератора. Индуктивность катушек 3 и 4 и активное сопротивление термочувствительного элемента 2 определяют начальную частоту генератора. Последовательность выходных импульсов снимается с гаин 7 и 8 через разделительный конденсатор 9.

Пример. Генератор выполнен на транзисторе типа 2Т301Ж с двумя катушками индуктивности типа ДМ-0,2 по 224 мкГн каждая при напряжении источника питания 510 мВ и термочувствительным элементом, в качестве которого использована термопара медь константан. Зависимость частоты от . температуры приведена на фиг. 2а кривые 1 и l. Кривая 1 получена при подключенном к коллектору транзистора константановом электроде термопары, кривая 1 - медном электроде.

Амплитуда выходных импульсов генератора при указанном напряжении источника питания равна ь/2 В, потреблямый ток и мощность равны 0,6 мА и ЗЮмкВт соответственно, средняя крутизна преобразования 77 Гц/С.

Замена транзистора 2Т301Ж в указанной выше схеме генератора на германиевый транзистор типа П416 позволяет снизить потребляемый ток и мощность до 0,4 мА и 86 косВт соответственно, причем крутизна преобразования увеличивается до 150 Гц/ €.

Предложенное устройство отличается универсальностью, так как позволяет получить информацию не только о температуре, но и других физических величинах, например деформации, давлении, влажности, радиации и т.д. если при этом вместо термочувствительного элемента включить соответствующие датчики сопротивления или индуктивности. В этом случае средняя крутизна преобразования составляет и Гц/Ом для транзисторов П416 и 2Т301Ж .соответственно, при изменении сопротивления от О до |270 Ом (фиг . 25), и лбОО Тц/мкГн при изменении индуктивности от 100 до :500 мкГн для транзистора типа 2Т301Ж (фиг. 2в).

t -I

N Ч

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ, содержащее генератор импульсов на транзисторе с термочувствительным элементом и двумя катушками индуктивности, одна из которых включена в цепи коллектора транзисгора, a другая - между его.базой и потенциальной шиной источника питания, величина напряжения которого находится в пределах области насыщения транзистора, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения и снижения потребляемой мощности, первая катушка индуктивности включена последовательно с термочувствительным элементов между коллектором транзистора и потенциальной шиной источника питания. сл 00 со со 4

J