электронный датчик температуры

Классы МПК:G01K7/14 устройства, меняющие выходные характеристики, например для линеаризации 
Автор(ы):, ,
Патентообладатель(и):Викулин Иван Михайлович[UA],
Гречан Виктор Иванович[UA],
Халимов Игорь Равильевич[UA]
Приоритеты:
подача заявки:
1991-09-04
публикация патента:

Изобретение относится к термометрии, а именно к электронным устройствам измерения температуры и может быть использовано в измерительной технике и автоматике. Сущность изобретения: с целью увеличения точности измерения, уменьшения энергопотребления функциональных возможностей, в схему датчика входит релаксационный генератор на однопереходном транзисторе, частота пилообразных импульсов с эмиттера которого пропорциональна температуре транзистора. При питании генератора прямоугольными импульсами напряжения, в течение одного импульса питания генератор выдает пакет импульсов с эмиттера , количество которых пропорционально величине температуры. Эти импульсы подаются на счетчик импульсов, а с него - на цифровой индикатор, на табло которого высвечивается значение температуры. Опытные образцы датчиков, предназначенных для медицины, собраны вместе с источником питания в корпусе размером с авторучку, на конце которого размещен термочувствительный однопереходный транзистор, а на боковой поверхности - трехразрядный цифровой индикатор. При питании в 5 В датчик имеет точность 0,1 oС в диапазоне температур 35-45 oС. 1 ил.
Рисунок 1

Формула изобретения

ЭЛЕКТРОННЫЙ ДАТЧИК ТЕМПЕРАТУРЫ, содержащий генератор на однодисперсном транзисторе, эмиттер которого соединен с отрицательным полюсом источника питания через конденсатор и с положительным его полюсом, первая база транзистора соединена с отрицательным полюсом, а вторая база с положительным полюсом источника питания, отличающийся тем, что в него введены токозадающий транзистор, формирователь отрицательного импульса, первый и второй диоды, конденсатор и резистор, при этом эмиттер однопереходного транзистора соединен с положительным полюсом источника питания через токозадающий транзистор, а первая база однопереходного транзистора соединена с отрицательным полюсом источника питания через последовательно соединенные диод и конденсатор, средняя точка которых через последовательно соединенные второй диод и формирователь отрицательного импульса подключена к положительному полюсу источника питания.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к термометрии, а именно к электронным устройствам измерения температуры и может быть использовано в измерительной технике и автоматике.

Известны электронные датчики температуры (ЭДТ), содержащие генератор на однопереходном транзисторе (ОПТ), эмиттер которого соединен с отрицательным полюсом источника питания через конденсатор и с положительным его полюсом, первая база ОПТ соединена с отрицательным полюсом, а вторая база с положительным полюсом источника питания. Поскольку характеристики ОПТ зависят от температуры, частота генератора f является также функцией температуры, поэтому измеряя f с помощью частотомера можно по его шкале производить отсчет температуры.

Недостатками ЭДТ являются: невысокая точность измерения (связанная с саморазогревом ОПТ при его работе в непрерывном режиме), большое энергопотребление, невысокие функциональные возможности (сигнал с ЭДТ нельзя прямо ввести в ЭВМ).

Цель изобретения увеличение точности измерения, уменьшение энергопотребления, расширение функциональных возможностей.

Указанная цель достигается тем, что в ЭДТ введены токозадающий транзистор, формирователь отрицательного импульса, первый и второй диоды, конденсатор и резистор, при этом эмиттер ОПТ соединен с положительным полюсом источника питания через токозадающий транзистор, а первая база ОПТ соединена с отрицательным полюсом источника питания через последовательно соединенные диод и конденсатор, средняя точка которых через последовательно соединенные второй диод и формирователь отрицательного импульса подключена к положительному полюсу источника питания.

На чертеже показана схема ЭДТ, где 1 ОПТ, 2 токозадающий транзистор, 3,4 конденсаторы, 5,6 резисторы, 7,8 диоды, 9 формирователь отрицательного импульса, 10 источник питания, 11 выключатель, 12-14 счетчики импульсов, 15-17 цифровые индикаторы.

ЭДТ работает следующим образом. ОПТ 1 с задающим его эмиттерный ток Iэ транзистором 2 и конденсатором С 3 является релаксационным генератором, с эмиттера которого снимается напряжение в виде пилообразных импульсов. При непрерывном питании период следования пилообразных импульсов

T 1/f C(VВ Vо)/Iэ, (1) где VВ и Vo напряжение включения и остаточное напряжение эмиттерной характеристики ОПТ. Если же генератор питать прямоугольными импульсами с длительностью электронный датчик температуры, патент № 2058019>> Т, то за время одного импульса питания электронный датчик температуры, патент № 2058019 генератор выдаст n электронный датчик температуры, патент № 2058019/Т пилообразных импульсов с эмиттера ОПТ. Подбором величины Iэ резистором 5 и конденсатором С 3 можно установить любое значение Т, а значит и получить любое количество импульсов с эмиттера n за один импульс питания электронный датчик температуры, патент № 2058019. Например, при использовании ЭДТ в медицине можно установить такое Т, чтобы за электронный датчик температуры, патент № 2058019= 0,1 с генератор выдавал no 360 импульсов при 36оС. При изменении температуры изменяется напряжение включения ОПТ VВ за счет зависимости электрофизических параметров полупроводника от температуры. Подбором величины R 6 в цепи базы можно получить такую зависимость Т от температуры, что при увеличении температуры на 1оС изменение электронный датчик температуры, патент № 2058019n 10, т.е. один импульс с ОПТ соответствует 0,1оС. Сигнал с ОПТ подается на счетчики импульсов 12-14 с цифровыми индикаторами 15-17. Очевидно, число импульсов на шкале индикаторов 300 соответствует температуре 30оС, 400-40оС и т.д. Отсюда же следует, что точность датчика при указанных условиях не выше 0,1оС, так как счетчик считает только целое число импульсов. Однако установив no 3600 можно повысить точность до 0,01оС.

Процесс измерения при этом чрезвычайно прост. Прижимаем ОПТ к телу, температура которого измеряется, и выдерживаем около 20 с (время передачи тепла к ОПТ), затем кнопкой 11 включаем питание. Формирователь импульса 9 выдает только один отрицательный импульс питания на базу ОПТ длительностью 0,1 с, в течение которого ОПТ генерирует пакет, например, из 366 импульсов. Эти импульсы подаются с эмиттера ОПТ на счетчики импульсов 12-14, которые включают три цифровых индикатора 15-17, на которых светится цифра 366, т.е. 36,6оС. Эта цифра сохраняется на индикаторе сколь угодно долго, пока включен выключатель 11, сам же генератор на ОПТ работает лишь во время отрицательного импульса питания 0,1 с, а затем после окончания импульса не действует, несмотря на то, что выключатель 11 может быть включен для сохранения цифр на индикаторе. Для следующего измерения температуры нужно отпустить и опять нажать кнопку выключателя 11 и т.д.

Опытные образцы ЭДТ изготавливались на основе элементов: ОПТ типа КТ117, транзистор 2 типа КТ104, формирователь 9 две микросхемы К176ЛА7, счетчики 12-14 микросхемы К176ИЕ4, индикаторы 15-17 типа АЛСЗ14. Все элементы ЭДТ вместе с источником питания размещались в корпусе от авторучки с ОПТ на конце и цифровым индикатором на боковой стороне. ЭДТ работоспособен в диапазоне температур (- 60)-(+ 120)оС. В медицинском диапазоне температур 35-45оС зависимость периода (1) от температуры линейна, точность измерения составляет 0,1о при количестве импульсов на градус 10.

В разработанном ЭДТ, благодаря питанию в виде одиночного импульса в процессе одного измерения, практически исключается разогрев ОПТ собственным током, что повышает точность измерения температуры. Это же обеспечивает и уменьшение энергопотребления.

Нормированный выход (10 импульсов на градус или 100, 1000 и т.д.) позволяет непосредственно, без дополнительного преобразования, вводить сигнал с ЭДТ в ЭВМ, что значительно расширяет его функциональные возможности.

Наверх