SU1682823A1 - Датчик температуры - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к технике измерени  температуры и позвол ет упростить конструкцию, увеличить точность и повысить пространственное разрешение. Интегральный мембранный тензопреобразователь 5 с профилированным упругим элементом герметически сочленен по периметру осевого опорного основани  со стороны ребер жесткости мембраны с биметаллической пластиной 7, 8. Полость между мемб- ранным тензопреобразователем 5 и биметаллической пластиной 7,8, заполнена жидкой или газообразной средой. При изменении темпеоатуоы пооисходит деформаци  биметаллической пластины 7. 8, привод ща  к изменению давлени  жидкой или газообразной среды в полости, которое вызывает возникновение электрического сигнала в измерительной диагонали тенэо- резистивного моста мембранного тензопре- образовател  5. 2 ил.

Description

Фиг. 1

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

Целью изобретени   вл ютс  упрощение конструкции, повышение точности и увеличение пространственного разрешени  датчика.

На фиг.1 приведена конструкци  датчика температуры; на фиг.2 - структурна  схема устройства дл  измерени  температуры,

Датчик содержит корпус 1 с внешней 2 и внутренними 3 и 4 резьбами, интегральный тензопреобразователь 5 с электрическими выводами 6, биметаллическую пластину 7, 8, кольцо 9 с пазом 10 под специальным ключом, токосъемник 11 с контактными площадками 12, втулку 13, кабель 14 с проводниками 15.

Устройство дл  измерени  температуры содержит (фиг.2) интегральный тензопреобразователь 5 с тензорезисторами 16-19, блок 20 измерени  в составе источника 21 посто нного тока и нормирующего усилител  22 посто нного тока, аналого- цифровой преобразователь 23, блок 24 управлени  и цифровой индикатор 25.

Корпус 1 выполнен (фиг.1) в виде полой цилиндрической втулки с внешней резьбой 2 из диэлектрического теплоизол ционного материала, например пластмассы. В верхней части корпуса 1 изготовлено углубление с внутренней резьбой 3 дл  установки интегрального преобразовател  5, биметаллической пластины 7, 8 и кольца 9. Корпус 1 имеет два центральных сопр женных отверсти  с разными диаметрами дл  установки токосьемника 11, электрических выводов 6 интегрального преобразовател  5, втулки 13 и электрического кабел  14 с электрическими проводниками 15. В нижней части корпуса 1 изготовлена резьба 4 дл  установки втулки 13; На внешней нижней поверхности корпуса 1 большего диаметра может быть изготовлена накатка, предназначенна  дл  удобства установки датчика температуры на объекте.

Рассмотрим св зи между элементами в устройстве дл  измерени  температуры.

В одной из диагоналей тензорезистив- ного моста 16-19 интегрального тенэопре- образовател  подключен источник 21 посто нного тока. Измерительна  диагональ тензорезистивного моста 16-19 соединена с входами нормирующего усилител  22 посто нного тока, выход которого подключен к информационному входу аналого-цифрового преобразовател  23, установленный вход которого соединен с выходом блока управлени , а выход подключен 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 управлени  может быть выполнен на базе формировател  периодических импульсов или таймеров. Например, он может быть выполнен на базе

микросхемы таймера КР 1006 ВИ1, выполн ющего функцию формировател  периодических импульсов с заданными (программным путем) длительностью и последовательностью .

Датчик работает следующим образом.

С изменением температуры происходит деформаци  (отгибание) биметаллической пластины 7, 8 в ту или ин«ю сторону, в результате чего измен етс  давление в промежутке (окне) между пластиной 8 и интегральным преобразователем 5. Изменение давлени  приводит к деформации мембраны интегрального преобразовател  5, на которой сформирован тензорезистивный мост 16-19. В результате этого в измерительной диагонали тензорезистивного моста 16-19 возникает сигнал рассогласовани , который усиливаетс  и нормируетс  (в соответствии с прин той шкалой измерени  температуры) усилителем 22 посто нного тока, т.е. при температуре датчика, например, равной 0°С, на выходе усилител  устанавливаетс  нулевой сигнал. Это достигаетс  изменением напр жени  смещени  в усилителе. При необходимости уси- литель 22 может выполн ть функцию линеаризации градуировочной характеристики . Нормирование выходного сигнала усилител  22 может осуществл тьс  изменением коэффициента передачи усилител . Напр жение с выхода усилител  22 преобразуетс  в цифровой код с помощью аналого-цифрового преобразовател  23 и информаци  о температуре отображаетс 

на цифровом индикаторе 25. Блок 24 управлени  периодически приводит в исходное состо ние аналого-цифровой преобразователь 23 и обеспечивает необходимое врем  индикации результатов измерени .

Все элементы устройства могут быть изготовлены методами интегральной технологии , в том числе и биметаллический чувствительный элемент. В результате этого создаютс  предпосылки дл  создани  миниатюрного средства измерени  температуры с высокими эксплуатационными характеристиками. Кроме того, при этом уменьшаетс  теплова  инерци  датчика, повышаетс  чувствительность при измерении

температуры. Габаритные размеры практически реализованных профилированных интегральных преобразователей с квадратной мембраной составл ют 2x2 мм при толщине мембраны 10-100 мкм

Кроме того, такие датчики могут быть использованы дл  измерени  давлени , при этом биметаллический чувствительный элемент будет выполн ть функцию термокомпенсатора, т е осуществл ть автоматическую коррекцию дополнительной погрешности при измерении давлени  (при этом измер емое давление подводитс  внутрь корпуса). Интегральный преобразователь обладает высокой чувствительностью - Па, что дает предпосылки дл  повышени  разрешающей способности измерени  температуры, Выполнение деталей корпуса датчика из теплоизол ционных материалов снизит дополнительную погрешность при измерении температуры за счет теплоотвода. Поверхность биметаллического чувствительного элемента может быть изготовлена с хорошими отражающими свойствами, что, в свою очередь, уменьшит вли ние солнечной радиации на процесс измерени  температуры Устройство может найти применение при измерении

температуры и выдаче сигнала аварийной ситуации на объектах, где к измерительным приборам предъ вл ютс  прежде всего требовани  обеспечени  минимальных габаритов и веса, а также повышенной надежности.

Claims (1)

1. Формула изобретени  Датчик температуры, содержащий корпус с размещенными в нем термочувствительным элементом и мембранным тензопреобразователем, отличающий- с   тем. что, с целью упрощени  конструкции увеличени  точности и повышени  пространственного разрешени , мембранный тензопреобразователь выполнен интегральным с профилированным упругим элементом и герметически сочленен по периметру своего опорного основани  со стороны ребер жесткости мембраны с термочувствительным элементом, выполненным в виде биметаллической пластины, причем полость между мембранным интегральным тензопреобразователем и термочувствительной биметаллической пластиной заполнена жидкой или газообразной средой.

   25

   ри.г Ј