Датчик температуры

 

Изобретение относится к технике измерения температуры и позволяет упростить конструкцию, увеличить точность и повысить пространственное разрешение. Интегральный мембранный тензопреобразователь 5 с профилированным упругим элементом герметически сочленен по периметру осевого опорного основания со стороны ребер жесткости мембраны с биметаллической пластиной 7, 8. Полость между мембранным тензопреобразователем 5 и биметаллической пластиной 7,8, заполнена жидкой или газообразной средой. При изменении темпеоатуоы пооисходит деформация биметаллической пластины 7. 8, приводящая к изменению давления жидкой или газообразной среды в полости, которое вызывает возникновение электрического сигнала в измерительной диагонали тенэорезистивного моста мембранного тензопреобразователя 5. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИ AJl ИСТИЧ Е СКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 G 01 К 5/62

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

IlO ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

7 о Ю мв

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4487517/10 (22) 28,09,89 (46) 07.10.91. Бюл. N 37 (75) А.Ф.Алейников (53) 536.51 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 267232, кл. G 01 К 5/02, 30.09.68.

Авторское свидетельство СССР

N 476460, кл. G 01 К 5/50, 29.09.72. (54) ДАТЧИК ТЕМПЕРАТУРЫ (57) Изобретение относится к технике измерения температуры и позволяет упростить конструкцию, увеличить точность и повысить пространственное разрешение.

Интегральный мембранный тенэопреобра„„Я2„„1682823 А1 зовател ь 5 с профилированным упругим элементом герметически сочленен по периметру осевого опорного основания со стороны ребер жесткости мембраны с биметаллической пластиной 7, 8. Полость между мембранным тензопреобразователем 5 и биметаллической пластиной 7, 8, заполнена жидкой или газообразной средой. При изменении темпеоатчоы пооисходит деформация биметаллической пластины 7, 8, приводящая к изменению давления жидкой или газообразной среды в полости, которое вызывает возникновение электрического сигнала в измерительной диагонали тенэорезистивного моста мембранного тензопреобраэователя 5. 2 ил.

1682823

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при измерении, например, температуры воздуха.

Целью изобретения являются упрощение конструкции, повышение точности и увеличение пространственного разрешения датчика.

На фиг,1 приведена конструкция датчика температуры; на фиг.2 — структурная "хема устройства для измерения температуры.

Датчик содержит корпус 1 с внешней 2 и внутренними 3 и 4 реэьбами, интегральный тенэопреобразоввтель 5 с электрическими выводами 6, биметаллическую пластину 7, 8, кольцо 9 с пазом 10 под;пециальным ключом, токосъемник 11 с контактными площадками l2, втулку 13, кабель 14 с проводниками 15, Устройство для измерения температуры содержит (фиг.2) интегральный тензопреобразователь 5 с тензорезисторами

16 — 19, блок 20 измерения в составе источника 21 постоянного тока и нормирующего усилителя 22 постоянного тока, аналогоцифровой преобразователь 23, блок 24 управления и цифровой индикатор 25.

Корпус 1 выполнен (фиг.1) в виде полой цилиндрической втулки с внешней резьбой

2 из диэлектрического теплоизоляционного материала, например пластмассы. B верхней части корпуса 1 изготовлено углубление с внутренней резьбой 3 для установки интегрального преобразователя 5, биметаллической пластины 7, 8 и кольца 9. Корпус 1 имеет два центральных сопряженных отверстия с разными диаметрами для установки токосъемника 11, электрических выводов

6 интегрального преобразователя 5, втулки

13 и электрического кабеля 14 с электрическими проводниками 15. В нижней части корпуса 1 изготовлена резьба 4 для установки втулки 13; Нэ внешней нижней поверхности корпуса 1 большего диаметра может быть изготовлена накатка, предназначенная для удобства установки датчика температуры на объекте.

Рассмотрим связи между элементами в устройстве для измерения температуры.

В одной из диагоналей тенэорезистивного моста 16 — 19 интегрального тензопреобразователя подключен источник 21 постоянного тока. Измерительная диагональ тенэорезистивного моста 16 — 19 соединена с входами нормирующего усилителя

22 постоянногс тока, выход которого подключен к информационному входу аналого-цифрового преобразователя 23, установленный вход которого соединен с выходом блока управления, а выход под5

55 ключен к входу цифрового индикатора 25, Элементы измерительного блока устройства могут быть выполнены на базе известных технических средств. Так, например, усилитель 23 может быть реализован на базе микросхем К140УД5,6 13. Блок 24 управления может быть выполнен на базе формирователя периодических импульсов или таймеров, Например, он может быть выполнен на базе микросхемы таймера KP 1006 ВИ1, выполняющего функцию формирователя периодических импульсов с заданными (программным путем) длительностью и последовательностью.

Датчик работает следующим образом, С изменением температуры происходит деформация (отгибание) биметаллической пластины 7, 8 в ту или иную сторону, в результате чего изменяется давление в промежутке ("окне") между пластиной 8 и интегральным преобразователем 5, Изменение давления приводит к деформации мембраны интеграл ьного преобразователя

5, на которой сформирован тензорезистивный мост 16-19. B результате этого в измерительной диагонали тензорезистивного моста 16-19 возникает сигнал рассогласования, который усиливается и нормируется (в соответствии с принятой шкалой измерения температуры) усилителем 22 постоянного тока. т.е. при температуре датчика, например, равной 0 С, на выходе усилителя устанавливается нулевой сигнал. Это достигается изменением напряжения смещения в усилителе. При необходимости усилитель 22 может выполнять функцию линеаризации градуи ровочной характеристики, Нормирование выходного сигнала усилителя 22 может осуществляться изменением коэффициента передачи усилителя.

Напря>кение с выхода усилителя 22 преобразуется в цифровой код с помощью аналого-цифрового преобразователя 23 и информация о .температуре отображается на цифровом индикаторе 25. Блок 24 ynpasления периодически приводит в исходное состояние аналого-цифровой преобразователь 23 и обеспечивает необходимое время индикации результатов измерения.

Все элементы устройства могут быть изготовлены методами интегральной технологии, в том числе и биметаллический чувствительный элемент. В результате этого создаются предпосылки для создания миниатюрного средства измерения температуры с высокими эксплуатационными характеристиками, Кроме того, при этом уменьшается тепловая инерция датчика, повышается чувствительность при измерении температуры. Габаритные размеры практи1682823 температуры и выдаче сигнала аварийной ситуации на объектах, где к измерительным приборам предъявляются прежде всего требования обеспечения минимальных габаритов и веса, а также повышенной надежности,,ФЛ

g5

I !

1 ! !

Г яг ХЯ

Г

lr !

1

Составитель Е.Рязанцев

Техред M. Моргентал Корректор M.Пожо

Редактор С.Пекарь

Заказ 3404 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101 чески реализованных профилированных интегральных преобразователей с квадратной мембраной составляют 2х2 мм при тЬлщине мембраны 10-100 мкм. . Кроме того, такие датчики могут быть 5 использованы для измерения давления, при этом биметаллический чувствительный элемент будет выполнять функцию термокомпенсатора, т.е. осуществлять автоматическую коррекцию дополнительной 10 погрешности при измерении давления (при этом измеряемое давление подводится . внутрь корпуса). Интегральный преобразователь обладает высокой чувствительностью 10 7 — 10 Па, что дает предпосылки 15 для повышения разрешающей способности измерения температуры. Выполнение деталей корпуса датчика из теплоизоляционных материалов снизит дополнительную погрешность при измерении температуры за 20 счет теплоотвода. Поверхность биметаллического чувствительного элемента может быть изготовлена с хорошими отражающими свойствами, что, в свою очередь, уменьшит влияние солнечной радиации на 25 процесс измерения температуры, Устройство может найти применение при измерении

Формула изобретения

Датчик температуры, содержащий кор пус с размещенными в нем термочувствительным элементом и мембранным тензопреобразователем, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью упрощения конструкции, увеличения точности и повышения пространственного разрешения, мембранный тензопреобразователь выполнен интег-, ральным с профилированным упругим элементом и герметически сочленен по периметру своего опорного основания со стороны ребер жесткости мембраны с тер-. мочувствительным элементом, выполненным в виде биметаллической пластины, причем полость между мембранным интегральным тензопреобразователем и термочувствительной биметаллической пластиной заполнена жидкой или газообразной средой,