Устройство для измерения и регулирования температуры Советский патент 1979 года по МПК G01K7/00 G05D23/24 

I

Изобретение относится- к области термометрии и может быть использовано в химической промышленности, в приборостроении, а также в средах с высоким уровнем радиации для измерения и регулирования, те мпературы окружающей среды.

Известно устройство для обнаружения изменений температуры 1, содержащее чувствительный элемент, регулирующий электрическое напряжение в цепи, усилитель, RCцепочку, определяющую постоянную времени, элемент с большим входным импедансом, цепь отрицательной обратной связи. Устройство применяется в системах противопожарной сигнализации посредством температурного эффекта.

Недостатком указанного устройства является узкий диапазон измеряемых температур, а также невозможность регулирования температуры.

Известно также устройство для управления температурой, главным образом печей 2, содержащее источник переменного напряжения, к которому параллельно подключены резистор, тиристор, нагреватель и первичная обмотка трансформатора, соединенные между собой последовательно, а вторичная обмотка трансформатора соединена с управляющим электродом тиристора.

Тиристор включен между источником питания переменного напряжения и электриЧеским нагревательным устройством и служит для периодической подачи питания нагревательному устройству. Трансформатор имеет первичную и вторичную обмотки и магнитный сердечник, точка Кюри которого соответствует определенной температуре. Петля гистерезиса сердечника имеет полностью прямоугольную форму с малой коэрцитивной силой, и высокой дифференциальной проницаемостью для напряженности магнитного поля, равной коэрцитивной силе.

Трансформатор соединен термически с электрическим нагревательным устройством. Первичная обмотка соединена с источником.питания переменного напряжения через резистор. Вторичная обмотка соединена с управляющим электродом тиристора. Тиристор запирается импульсом, поступающим со вторичной обмотки трансформатора. Устройство может применяться-для управления температурой печей.

Описанное устройство имеет следующие недостатки: сравнительно невысокий предел управляе дых температур, возможность управлять температурой печей только в узком диапазоне, а также однофункциональность.

Целью изобретения является расширение рабочего диапазона и области применения устройства.

Это достигается тем, что в предлагаемое устройство введены источник регулируемого напряжения, измеритель температуры и термочувствительный переключающий элемент, выполненный на основе жидких полупроводников с дополнительным измерительным электродом, причем переключающие электроды, измерительный элемент и управляющая обмотка трансформатора последовательно подключены к источнику регулируемого напряжения, а измеритель температуры включен между измерительным и переключающим электродами. Устройство содержит также цепи измерения и регулирования температуры. К клеммам измерительной цепи термочувствительного элемента подсоединен градуированный по температуре измеритель сопротивления, а управление электрическим нагрев ателем осуществлено тем, что к клеммам управления термочувствительного переключающего элемента подсоединены последовательно включенные источник регулируемого напряжения, сопротивление и обмотка управления магнитной проницаемостью сердечника трансформатора, первичная обмотка которого соединена с источником питания переменного напряжения через второй резистор, и вторичная обмотка соединена с управляющим электродом тиристора, который последовательно соединен с источником питания переменного напряжения и электрическим нагревателем. Тиристор управляется импульсом, поступающим со вторичной обмотки трансформатора, уровень которогозадается величиной тока, протекающего через обмотку управления магнитной проницаемостью сердечника трансформатора.

На фиг. 1 изображена схема устройства для измерения и регулирования температуры; на фиг. 2,а - зависимость напряжения переключения жидкого проводника от температуры окружающей среды; на фиг. 2, б - зависимость сопротивления жидкого полупроводника между электродами от температуры окружающей среды; на фиг. 2,в - вольтамперная характеристика S-типа.

Устройство для измерения и регулирования температуры содержит диэлектрическую ампулу 1, заполненную полупроводником 2; электроды для терморегулирования 3 с микрозазором 4 между ними последовательно соединены с регулируемым источником напряжения 5, резистором 6 и обмоткой управления магнитной проницаемостью сердечника трансформатора 7, первичная обмотка которого соединена с источником8 питания переменного напряжения через резистор 9, а вторичная обмотка соединена с управляющим электродом тиристора 10, который последовательно соединен с нагревателем 11 и источником питания переменного напряжения 8. Измеритель температуры, напри- мер градуированный по температуре измеритель сопротивления 12, подсоединен к одному из электродов 3 и к дополнительному

электроду 13.

Работа устройства основана на температурной зависимости проводимости жидких проводников и зависимости напряжения переключения, от величины микрозазора 4 между электродами 3. На электроды 3 (фиг. 1) термочувствительного переключающего элемента, помещенного в среду, температуру которой необходимо измерить и регулировать, от источника напряжения 5 подается,

0 например, заданное напряжение U| (фиг. 2,б). При увеличении температуры, например, от значения Ti до Тг, (фиг. 2,а) вследствие рассогласования коэффициентов термического расщирения диэлектрической ампулы 1 (фиг. 1) и материала переключающих электродов 3, микрозазор 4 между электродами 3 уменьщается, приложенное к ним заданное фиксированное напряжение Ui (фиг. 2,в) становится равным напряжению переключения (фиг. 2,а), и термочувствительный пео реключающий элемент на основе жидких полупроводников скачкообразно из низкопроводящего состояния «а (фиг. 2,в) переходит в высокопроводящее состояние «б, при котором ток в обмотке управления магнитной проницаемостью сердечника трансформатора 7 (фиг. 1) изменяется от значения /, (фиг. 2,в) до It.. При уменьщении температуры величина микрозазора 4 активной области переключения (фиг. 1) увеличивается и при определенной ее величине

Q элемент скачкообразно переходит в исходное низкопроводящее состояние «а (фиг.2б), при котором ток в обмотке управления магнитной проницаемостью сердечника трансформатора 7 (фиг, 1) падает от значения /1 до /1. При изменении тока в, обмотке

управления магнитной проницаемостью трансформатора 7 от значения / до It или наоборот изменяется магнитная проницаемость сердечника трансформатора 7. В результате этого меняется напряжение во

Q вторичной обмотке трансформатора 7. В зависимости от величины этого напряжения, приложенного к управляющему электроду тиристора 10, изменяется ток, протекающий через нагреватель 11.

5 Измерение температуры производится следующим образом. При том же увеличении температуры от значения 7| до Tt (фиг. 2,а) сопротивление жидкого полупроводника 2 между электродами 3, 13 уменьшается или увеличивается. Изменение AlgR (фиг. 2,ё) фиксируется измерителем температуры 12. Использование в качестве термочувствительного элемента переключателей, выполненных на основе жидких полупроводников, значительно увеличивает область применения предлагаемого устройства. Это обусловлено тем, что эффект переключения и полупроводниковая зависимость сопротивления от температуры в некоторых материалах имеют место и при высоких ,температурах (до 1000 К). Предлагаемое устройство по сравнению с известным обладает расширенной функциональностью. Устройство для измерения и регулирования температуры в случае применения жидкого полупроводника-селена выполняет функции измерения температуры и регулирова.ния ее в интервале температур от 498 К до 773 К. В этом интервале температура переключения задается величиной напряжения, приложенного к переключаюшим электродам, а также величиной микрозазора между ними. Устройство применимо в средах с высоким уровнем радиации, а также в агрессивных средах. Формула изобретенця Устройство для измерения и регулирования температуры, содержащее источник переменного напряжения, к которому параллельно подключены резистор, тиристор, нагреватель и первичная обмотка трансформатора, соединенные между собой последовательно, а вторичная обмотка трансформатора соединена с управляюш,им электродом тиристора, отличающееся тем, что, с целью расширения рабочего диапазона и области применения устройства, в него введены источник регулируемого напряжения, измеритель температуры и термочувствительный переключаюший элемент, выполненный на основе жидких полупроводников с дополнительным измерительным электродом, причем переключающие электроды и управляющая обмотка трансформатора последовательно подключены к источнику регулируемого напряжения, а измеритель температуры включен между измерительным и переключаюшим электродами. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Патент Франции № 216126, кл. G 01 К 7/00, опублик. 1973. 2.Патент Франции № 2232794, кл. G 05 D 23/26, опублик. 1975 (прототип).

.., -v .v--vV 6904-&§ .

.. X .4.I-

v

.

/, ,

ut.Z