ТЕРМИСТОРНОЕ ТЕРМОЧУВСТВИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО Советский патент 1970 года по МПК G01K7/18 

Изобретение отиосится к области теиловых измерений.

Известные термисторные измерители темиературы обладают линейной характеристикой в узком диапазоне температуры.

В предлагаемом устройстве с целью получения линейной характеристики в широком дианазоне температур первый термистор с линейной зоной характеристики на верхнем участке темнературного диапазона нодключен параллельно ряду цепочек, соединенных параллельно и состоящих из термистора с линейной зоной характеристики на соответственно более низких участках температурного диапазона, частично нерекрывающсй лннейную зону характернстнки нредыдуп;его термистора и последовательно соедлнеппого с термистором резистора, а вся указанная термочувствительная цепь соедннена нараллельно с источником энергии, имеющим сопротивление, равное эквнвалеитному сонротивлепию всей термочувствительной цепи.

Настоящее изобретение основывается частично на том факте, что, щуитируя термистор электрическим сопротивлением определенной величины, можно уменьшить чувствительность термистора только на ЗОэ/о, что считается донустнмым; нри этом сохраняется чувствительность, онределяющая вышеназванные нренмущества термисторов.

Настоящее изобретение имеет целью создаине практнческн лпнейной характеристики термисторов и связанных с ними цеией для дианазона измерений темиературы, наирнмер 1 - 100°С; прн температуре 20°С допуск (отклоненпе) чувствительностн равен донуску обычных термисторных термочувствительных устройств. С помощью предлагаемого изобретения можно нолучить чувствительность и линейную характеристику с отклонением 0,2J/o в днапазоне до 100°С и, следовательно, с отклоненнем 0.1% в днаназоне до 50°С.

Чувствительность и быстрота измерения усовершеиствоваиной термнсторной термочувствнтельной ценн ирисущн термнсторам, но днапазоп ее измерения превосходнт днапазоп пзмерения обычных одииочпых термисторов.

Предлагаемое устройство может быть использовано для правнлыюго измерения неренадов температуры, причем обе сравниваемые температуры могут изменяться - удаляться нли сблнл аться между собой с одннаковой скоростью - нлн из.меняться в иротивополол-:иых направлениях с различной скоростью.

Устройство может быть выполнено в виде отдельного пробника, включающего два нли более термистора. которые могут быть подвержены действию одной и той же окружающей температуры, по каждый из которых имеет свою собственную характернстнку «температура-сопротивление, причем эти характеристики имеют оиределенный вид и соответствуют оиределенному диапазоиу температур, иа котором требуются точные показания.

На черте ке изображено предлагаемое устройство.

Оно содержит термистор Гь иараллельио которому включен ряд цепочек, содержащих сопротивление R.2 постояниой величины и термнстор Т-2. Термистор TI выбран так, что он имеет липейную зоиу характеристики иа первом (высшем) дпапазоие темиератур, папример от 60 до 100°С. Термнстор Т- имеет линейную зону характеристики на более иизком диаиазоне темиератур, перекрывающем высщий днапазои термистора 7i; паиример, днапазоп линейности термпстора Т-2 30-70°С. Сопротивление включено последовательно термистору 7-2, поэтому ток через сочетапие «R.,-Т-2, щунтирующее термнстор Гь оказывает влияние иа выходное наиряжение цепп. Инымн словами, выходная разность потепииалов EIJ зависит от суммарного тока через 7i и через иоследовательпую цепь, включающую R-2 и Т.2.

Третий термистор Т и третье сопротивлеиие Кя постоянной величины соединены иоследовательио в цепь, которая включена параллельно термистору TI и образует другую шунтирующую цепь. Термистор Т дает лииейиое нзмеиенне соиротивлеиня на еще более низком диапазоне температур, например от О до 40°С. Вся цепь может быть продолжена дальще путем добавления аиалогичных шунтирующих ветвей, каждая из которых включает доиолиительную последовательную цепь с постоянным сопротивлением и термистором.

Устройство содержит источник эиергии 5 и постоянное сопротивление Ri. К ирибору М приложено выходное нанряжеине 0, а эквивалентное сопротивление всех ветвей, входящих в термочувствительную цепь, обозначено через Rjf.

Исиользование источника постояииого напряжения иногда предночтительнее источника постоянного тока. Например, для получения постоянного тока можно применять источники сравнительно высокого иотеициала; этого же можно добиться с помощью сервосистем, регулирующих выходной ток. Одпако в обоих случаях оборудование может оказаться сложным и громоздким.

При использовании источника постоянного напряжения, например никель-кадмиевой батареи, в сочетании с сопротивлением Ri, имеющим постоянную величину, зависящую от величины Kjf, получается простой источник энергии. Такую величину возбуждающего напряжения от источника в качестве используемого сигнала бывает необходимо использовать, например, в телеметрических системах. Кроме того, для получения максимальной четкости связи или информации от источника измерений выходное напряжение Eg должио иметь линейную характеристику с изменепием

измеряемого параметра иа всем диапазоие возможного его изменення.

Эквивалентное сопротивление R онределяется путем сложения проводимостей различных щунтовых цепей: т. е. и ,+7з и Tj. Если источник энергии иредставляет собой источник ностоянного тока, ввиду постоянства тока его можно исключить из вычислений; применяя закон Ома, получаем, что выходное наиряжеиие Е(, прямо пропорционально эквивалеитпому сопротивлению включенному параллельпо R. Аналогично, если источник энергии представляет собой источник постоянного нанряжения, где Ki образует ноловпну цепи разделения напряжения вместе с У. и изолирует источник от выхода, выходиое наиряжение ЕО будет заиа.тогично пропорциопальпо и зависимо от эквивалентного сопротивления Rj.

Сонротивление PI должно быть равно общему сопротивлению цепи, состоящей из TI Т-2 и 2 и т. д., т. е. эквивалеитиому сопротивлеиию RX при некоторой температуре, находящейся в пределах системы. Какой именно должна быть эта определенная темнература, зависит от различиых факторов, онределяемых конкретной конструкцией данной цепи. Вообще говоря, температура, при которой сопротивление равно соиротивлеиию термочувствительиой сети, смещена от средней точки диапазона измереиия в иаправлении верхиего нредела этого диапазона. Величина смещения температуры, при которой иаступает это равенство, зависит дополпительно от различия характеристик «температура-сопротивлеиие у термисторов TI п Т-2, входящи.х в даииую цепь.

Термисторы Т и Го н т. д. расиоложепы близко друг к другу так, чтобы одновремеппо реагировать на одну и ту же величииу измеряемой темиературы.

Предмет изобретения

Термисторное термочувствительное устройство, содержащее термисторы, иаходящнеся иод одинаковым температурным воздействием, расположенные иа общей плите и включепные в цень источника питания, резисторы и индикатор, отличающиееся тем, что, с целью по- лучения лииейной характеристики в щироком диапазоне температур, в пем первый термистор с лппейной зоной характеристики на верхнем участке температурного диапазона подключен параллельпо ряду цепочек, соединеипых параллельно п состоящих из термпстора с липейиой зоной характеристики па соответственно более низких участках температурного диапазона, частично перекрывающей лииейную зоиу характеристики предыдущего термистора и последовательио соедиценного с термистором резистора, а вся указанная термочувствительная цепь соединена параллельно с источником энергии, имеющим сопротивление, равное эквивалентному сопротивлению всей термочувствительной цепи.