Устройство для измерения температуры Советский патент 1981 года по МПК G01K7/01 

1

Изобретение относится к термометрии и предназначено для измерения температуры в труднодоступных объектах,. удаленных от места расположения оператрра на значительное расстояние.

. Известно устройство для измерения температуры, содержащее датчик температуры, -выполненный в виде релаксационного генератора, источник питания, схему измерения i ,

Однако это устройство не обеспечивает требуемой точности измерения из-за систематической ошибки, обусловленной схемой измерения.

Наиболее близким по технической сущности к предложенному является устройство для измерения температуры, содержащее источник питания, регистрируклдую аппаратуру, датчик температуры выполненный в виде релаксационного генератора, содержащего конденсатор,, резисторы, п-р-п и р-п-р транзисторы, база одного из которых соединена с . его эмиттером и коллектором резисторами и непосредственно подключена к коллектору второго транзистора, база которого соединена двумя последовательно включенными резисторами с его эмиттером и непосредственно подключана к коллектору первого транзистора 2J.

Однако данное устройство имеет значительные noxepii мощности сигнала датчика температуры в канале связи что затрудняет дистанционное измерение температуры, требует усложнения регистрирующей аппаратуры,

Цель изобретения - снижение потерь

0 мощности сигнала датчика температуры при дистанционном измерении температуры.

Указанная цель достигается тем, что в устройство введена двухпроводная линия связи, соединяющая датчик температуры с источником питания, один из полюсов которого подключен к ней через резистор, параллельно которому включен вход регистрирующей ап0паратуры, а эмиттеры транзисторов датчика температуры соединены между собой конденсатором, при зтом эмиттер первого транзистора подключен к одному из проводов двухпроводной линии связи, а общая точка соединения двух последовательно включенных резисторов - к другому проводу.

На фиг,1 приведена функциональная схема устройства; на фиг,2 - принци0пиальная схема датчика температуры; на фиг.З - зависимость частоты следо вания импульсов датчика от температу ры. Схема устройства содержит источник 1 питания, регистрирующую аппара туру 2, датчик 3 температуры, двухпроводную линию 4 связи, провода 5 и 6 линии связи, резистор 7. Датчик 3 температуры содержит п-р-п транзистор 8, р-п-р транзистор 9, конденсатор 10, резисторы 11-13. Устройство работает следующим образом. После включения источника 1 питания напряжение на коллекторе транзис тора 8 при некоторой температуре окружающей его среды имеет величину а напряжение на конденсаторе 10 возрастает с постоянной времени, ра ной произведению величин емкости кон денсатора 10 и резистора 14. При это если напряжение на конденсаторе 10 меньше и ,то транзистор 9 заперт, поскольку к его эмиттерному переходу окажется приложенным обратное напряжение. Когда напряжение на конденсаторе 10 превышает напряжение (i на величину напряжения отпирания перехода база-эмиттер транзистора 9, то последний открывается, и в результате действия положительной обратной связ оба транзистора переходят в режим насыщения, И; конденсатор 10 быстро разряжается через малые сопротивления открытых транзисторов. Величины резисторов 11-14 выбираются таким образом, чтобы после разряда конденсатора 10 схема вернулась в исходное состояние, т.е. транзистор 9 заперт а транзистор 8 работает в режиме усилителя постоянного тока. После врзвреицения схемы в исходное состояние вновь начинается заряд конденсатора 10; и описанный процесс повторяется. Таким образом, схема генерирует короткие импульсы тока, протекающего через транзисторы 8 и 9. Ток, протекающий по рез ИСТОРГ 7 во время заряда конденсатора 10, практически равен току коллектора J ц транзистор 8, поскольку ток, протекающий по резисторам 11 и 12, выбран значительно меньше,О ц . Ток заряда конденсатора 10 также выбран значительно меньше . Поэтому ток, потребляемый датчиком температуры от источника пита ния, во время заряда конденсатора 10 практически равен току Зц.Во время разряда конденсатора 10 оба транзис тора оказываются открытыми, поэтому ток, потребляемый от источника пита ния, больше 3 и ориентировочно опр деляется из соотношения где 3ч - ток, потребляемый от источ ника питания, во время разряда конденсатора 10j Б - ЭДС источника питания; R - величина резистора 13; R-y - величина резистора 7. Во время разряда конденсатора 10 падение напряжения на резисторе 7 равно и у 3 R-y, а во время заряда онденсатора 10 падение напряжения на резисторе 7 U-7 к. импульсное напряжение, равное uU--U-,-u/-3 R-,,nVJK7 T где д1 ;) -tl . Это импульсное напряжение подаётся на вход регистрирующей аппаратуры. Частота следования импульсов напряжения на резисторе 7 зависит от температуры окружающей датчик среды, поскольку, например, при увеличении температуры увеличивается, ток Эк транзистора 8, что приводит к уменьшению напряжения на его коллекторе относительно эмиттера. Одновременно при увеличении температуры уменьшается нап1ряжение оптирания перехода база-эмиттер транзистора 9. Это вызывает увеличение частоты следования импульсов датчика 3 температуры, но при этом необходимо, что величина емкости конденсатора 10 либо мало зависела от температуры, либо уменьшалась с ее увеличением. Для получения более монотонной зависимости частоты следования импульсов датчика от температуры лучше применять .конденсаторы, у которых зависимость величины емкости от температуры слабо выражена. В предложенном устройстве наряду с уменьшением мощности потерь сигнала датчика в канале связи удается по одной и той же линии осуществить как передачу сигнала от датчика к регистрирующей аппаратуре, так и подачу питания от источника к датчику.Кроме того, в предложенном устройстве датчик температуры проще датчика в известном устройстве,поскольку он не содержит полевого транзистора и светоида. Использование предложенного устройства для дистанционного измерения температуры позволяет упростить комплекс оборудования, а также снизить затраты на его обслуживание, его изготовление не требует разработки специальной технологии и применения специального оборудования, в процессе эксплуатации не возникает необходимость в подстройке датчика температуры. Экспериментальные исследования показали, что при использовании стабилизированного источника питанчя устройство позволяет измерять температуру в диапазоне от О до + 150с с точностью не хуже + 0,5°С. Формула изобретения Устройство для измерения температуры, содержащее источник питания.

регистрирующую аппаратуру, датчик температуры, выполненный в виде релаксационного генератора, содержащего конденсатор, резисторы, п-р-п и р-п-р транзисторы, база одного из которых соединена с эмиттером и коллектором резисторами и непосредственно подключена к коллектору второго транзистора, база которого соединена двумя последовательно включеннытли резисторами с его эмиттером и непосредственно подключена к коллектору первого транзистора, отличающееся тем, что, с целью снижения потерь мощности сигнала датчика температуры при дистанционном измерении температуры, в него введена двухпроводная линия связи, соединяющая датчик температуры с источником питания.

один из полюсов которого подключен к ней через резистор, параллельно которому включен вход регистрирующей аппаратуры, а эмиттеры транзисторов датчика температуры соединены между собой конденсатором, при этом эмиттер первого транзистора подключен к одному из проводов двухпроводной линии связи, а общая точка соединения двух последовательно включенных резисторов - к другому проводу.

0

I

Источники информации,

принятые во внимание при экспертизе

1.Патент США 3383920, кл. 73-362, опублик. 1968.

5

2.Авторское свидетельство СССР по заявке 2758671/18-10,

кл. G01 К 7/00, 27.04.79.

Ч

Ui.Z fiO6080 Температ /рл Фиг. J OO С