PL62317B1 - - Google Patents

Description

Pierwszenstwo: Opublikowano: 20. III. 1971 62317 KI. 42 k, 14/01 MKP G 01 1, 11/00 UKD Twórca wynalazku: Wojciech Wlodarski Wlasciciel patentu: Politechnika Warszawska (Katedra Elektrotechniki Teoretycznej ^A"),-Warszawa (Polska) Elektryczny pólprzewodnikowy czujnik cisnienia hydrostatycznego Przedmiotem wynalazku jest elektryczny pól¬ przewodnikowy czujnik cisnienia hydrostatycz¬ nego.Do znanych elektrycznych czujników do pomiaru cisnienia hydrostatycznego zalicza sie przede wszystkim rezystancyjne czujniki metalowe, czuj¬ niki pólprzewodnikowe monokrystaliczne, oraz czujniki pólprzewodnikowe zlaczowe.Stosowane w miernictwie cisnieniowym rezy¬ stancyjne czujniki metalowe (manganian, stop zloto-chrom, stop mangan-srebro) charakteryzuja sie dluga i zmudna technologia majaca na celu uzyskanie powtarzalnych wyników oraz malym wspólczynnikiem czulosci temperaturowej, lecz w niewielkim zakresie zmiany temperatury. Wspól¬ czynnik ten definiowany jako wzgledna zmiana re¬ zystancji na jednostke temperatury przy stalym cisnieniu czyli /? .(UL) \ R dt/ p = const ma dla wy¬ mienionych powyzej metali wartosc rzedu 10—4°C~1.Czujniki pólprzewodnikowe monokrystaliczne (np. tellur lub antymonek indu) maja wartosc wspólczyn¬ nika czulosci temperaturowej przecietnie o dwa rze¬ dy wieksza a wiec 10—2°C—l.Z czujników pólprzewodnikowych zlaczowych naj¬ wieksze zastosowanie znalazla dioda tunelowa z ob¬ szarem rezystancji ujemnej, która nie daje jednak mozliwosci ciaglego pomiaru cisnienia a jedynie daje mozliwosc jego sygnalizacji. 20 25 30 Celem pomiaru cisnienia przy pomocy diody tu¬ nelowej nalezy droga specjalnych zabiegów techno¬ logicznych zlikwidowac obszar rezystancji ujem¬ nej. Nie istnieje zatem mozliwosc zastosowania do pomiaru cisnienia hydrostatycznego zlacza tune¬ lowego wyprodukowanego do innych celów. Wada tego czujnika jest poza tym ograniczenie od góry zakresu mierzonego cisnienia spowodowane mala wytrzymaloscia mechaniczna zlacza tunelowego; Przy zastosowaniu zwyklego zlacza pólprzewodni¬ kowego zakres mierzonych cisnien hydrostatycz¬ nych jest co prawda znacznie wiekszy niz przy za¬ stosowaniu diody tunelowej lecz zmiany parame¬ trów elektrycznych pod wplywem cisnienia sa male i trudno mierzalne. Celem zwiekszenia czulosci pomiaru mozna zastosowac tranzystor jako czujnik cisnienia hydrostatycznego.Dla takich pólprzewodnikowych czujników zla¬ czowych jak dioda tunelowa, dioda zwykla czy tranzystor wspólczynnik czulosci temperaturowej definiowany jako wzgledna zmiana napiecia lub pradu na jednostke temperatury przy stalym ci¬ snieniu czyli /d U \' / dl\ 6=1 p = const lub 6 = I — |p = const \(Jdt/ V I ¦«/ ma wartosc rzedu 10—2°C—l.Przy zastosowaniu wiec wszystkich z powyzej wy¬ mienionych czujników wystepuje trudny problem kompensacji temperaturowej. Celem wynalazku jest 6281762317 3 4 zmniejszenie wspólczynnika czulosci temperatu¬ rowej pomiaru przez zastosowanie diody Zenera jako czujnika cisnienia hydrostatycznego.Cel ten zostal osiagniety przez opracowanie czuj¬ nika wedlug wynalazku stanowiacego diode Ze¬ nera^ o jak najmniejszym mozliwym do uzyskania wspólczynniku czulosci temperaturowej napiecia najkorzystniej rzedu 10—5°C—* lub mniejszym, o charakterystyce wzorcowania wyrazonej zalez¬ noscia zmiany napiecia w kierunku zaporowym w funkcji cisnienia przy stalej temperaturze, umo¬ cowanej w obudowie przenoszacej cisnienie na przyklad plastikowej lub tez bez obudowy. < Czujnik cisnienia wedlug wynalazku zostanie objasniony blizej na rysunku na którym fig. 1 przedstawia zmiany w przebiegu charakterystyki pradowo-napieciowej diody Zenera spowodowane dzialaniem na diode cisnienia hydrostatycznego, fig. 2 charakterystyke wzorcowania diody Zenera jaka czujnika cisnienia hydrostatycznego, fig. 3 znany uklad kompensacji temperaturowej przy za¬ stosowaniu dwóch diod Zenera.Z fig. 1 wynika, ze czulosc diody Zenera jako czujnika cisnienia hydrostatycznego jest wieksza w przypadku gdy dioda jest spolaryzowana zapo¬ rowo. Przy stalej wartosci pradu plynacego przez zlacze nastepuje przesuniecie punktu pracy z Ax do A2.Wspólczynnik czulosci temperaturowej napie¬ cia dla diody Zenera definiowany jako „ / 1 d U \ 6 « I . L_ 1 p,I - const czyli wzgledna zmiana napiecia na jednostke tem¬ peratury, dla niektórych wspólczesnych diod Ze¬ nera ma wartosc rzedu 10—5°C—a lub mniejsza.Na fig. 2 pokazana jest zmierzona doswiadczal¬ nie charakterystyka wzorcowania diody Zenera jako. czujnika cisnienia hydrostatycznego czyli za¬ leznosc zmiany napiecia w kierunku zaporowym w -funkcji cisnienia przy stalym pradzie zaporo¬ wym. Charakterystyka ta ma przebieg liniowy w;szerokim zakresie zmiany cisnienia.W przypadku gdy niedostepne sa diody Zenera o wartosci /? r— co najmniej 10—5°C—l stosuje sie do pomiaru dwie diody Zenera polaczone szeregowo w znanym ukladzie kompensacji temperaturowej jak to pokazano na fig. 3, przy czym jedna z nich Dx pracujaca w kierunku zaporowym posiada do- 5 datni wspólczynnik czulosci temperaturowej na¬ piecia, druga natomiast D2 pracujaca w kierunku przewodzenia ujemny wspólczynnika czulosci tem¬ peraturowej napiecia, przy czym wspólczynniki te maja równe lub zblizone wartosci liczbowe.Zastosowanie czajnika cisnienia hydrostatycz¬ nego wedlug wynalazku pozwala na zmniejszenie co najmniej o rzad wielkosci wspólczynnika czu¬ losci temperaturowej w porównaniu z dotychczas stosowanymi czujnikami. Dioda Zenera pozwala na punktowy pomiar cisnienia hydrostatycznego w szerokim zakrr ~ie. Dodatkowa zaleta czujnika, wedlug wynalazku jest mozliwosc zastosowania do pomiaru cisnienia hydrostatycznego przyrzadu pól¬ przewodnikowego produkowanego seryjnie do in¬ nych celów. Czujnik wedlug wynalazku moze zna¬ lezc równiez zastosowanie w elektrycznych pomia¬ rach cisnien dynamicznych, sil, naprezen, drgan i przyspieszen. PL PL

Claims (3)

1. Zastrzezenia patentowe 1. Elektryczny pólprzewodnikowy czujnik cisnie¬ nia hydrostatycznego, znamienny tym, ze sta¬ nowi go dioda Zenera o charakterystyce wzor¬ cowania wyrazonej zaleznoscia zmiany napiecia w kierunku zaporowym w funkcji cisnienia przy stalej temperaturze, umocowany w obudowie przenoszacej cisnienie najkorzystniej plastiko¬ wej lub tez bez obudowy. 2. Czujnik wedlug zastrz. 1 znamienny tym, ze stanowi co najmniej dwie diody Zenera Di D2 polaczone szeregowo w znanym ukladzie kom¬ pensacji temperaturowej, przy czym jedna z nich pracujaca w kierunku zaporowym po¬ siada dodatni wspólczynnik czulosci temperatu¬ rowej napiecia, druga natomiast pracujaca w kierunku przewodzenia ujemny wspólczynnik czulosci temperaturowej napiecia, przy czym wspólczynniki te maja równe lub zblizone war¬ tosci liczbowe. . ¦ , : 15 20 25 30 35 40KI. 42 k, 14/04 62317 MKB G Dl 1,-11/00 Ux r7 •--4l Fll.4. u aU2 T * coraft fi*.

2. D, D1 Fi et.

3. PL PL