SU690455A1

SU690455A1 - Temperature measuring and regulating device

Info

Publication number: SU690455A1
Application number: SU762372804A
Authority: SU
Inventors: Антанас Антано Алексеюнас; Сигитас Ионо Гечяуская
Original assignee: Ордена Трудового Красного Знамени Институт Физики Полупроводников Ан Литовской Сср
Priority date: 1976-06-14
Filing date: 1976-06-14
Publication date: 1979-10-05

Description

II

Изобретение относитс - к области термометрии и может быть использовано в химической промышленности, в приборостроении, а также в средах с высоким уровнем радиации дл измерени и регулировани , те мпературы окружающей среды.The invention relates to the field of thermometry and can be used in the chemical industry, in instrument making, as well as in environments with high levels of radiation for measuring and controlling the temperature of the environment.

Известно устройство дл обнаружени изменений температуры 1, содержащее чувствительный элемент, регулирующий электрическое напр жение в цепи, усилитель, RCцепочку , определ ющую посто нную времени , элемент с большим входным импедансом, цепь отрицательной обратной св зи. Устройство примен етс в системах противопожарной сигнализации посредством температурного эффекта.A device for detecting temperature changes 1 is known, containing a sensitive element regulating an electrical voltage in a circuit, an amplifier, an RC chain defining a time constant, an element with a large input impedance, a negative feedback circuit. The device is used in fire alarm systems by means of a temperature effect.

Недостатком указанного устройства вл етс узкий диапазон измер емых температур , а также невозможность регулировани температуры.The disadvantage of this device is the narrow range of measured temperatures, as well as the impossibility of controlling the temperature.

Известно также устройство дл управлени температурой, главным образом печей 2, содержащее источник переменного напр жени , к которому параллельно подключены резистор, тиристор, нагреватель и первична обмотка трансформатора, соединенные между собой последовательно, а вторична обмотка трансформатора соединена с управл ющим электродом тиристора.It is also known a temperature control device, mainly furnaces 2, containing an alternating voltage source to which a resistor, a thyristor, a heater and a transformer primary winding connected in series in series are connected in parallel, and the transformer secondary winding is connected to the control electrode of the thyristor.

Тиристор включен между источником питани переменного напр жени и электриЧеским нагревательным устройством и служит дл периодической подачи питани нагревательному устройству. Трансформатор имеет первичную и вторичную обмотки и магнитный сердечник, точка Кюри которого соответствует определенной температуре. Петл гистерезиса сердечника имеет полностью пр моугольную форму с малой коэрцитивной силой, и высокой дифференциальной проницаемостью дл напр женности магнитного пол , равной коэрцитивной силе.The thyristor is connected between the alternating voltage power source and the electrical heating device and serves to periodically supply power to the heating device. The transformer has a primary and secondary windings and a magnetic core, the Curie point of which corresponds to a certain temperature. The core hysteresis loop has a completely rectangular shape with low coercive force and high differential permeability for a magnetic field strength equal to the coercive force.

Трансформатор соединен термически с электрическим нагревательным устройством. Первична обмотка соединена с источником.питани переменного напр жени через резистор . Вторична обмотка соединена с управл ющим электродом тиристора. Тиристор запираетс импульсом, поступающим со вторичной обмотки трансформатора. Устройство может примен тьс -дл управлени температурой печей.The transformer is thermally connected to an electrical heating device. The primary winding is connected to a source of AC power through a resistor. The secondary winding is connected to the control electrode of the thyristor. The thyristor is locked by a pulse from the secondary winding of the transformer. The device can be used to control the temperature of the furnaces.

Описанное устройство имеет следующие недостатки: сравнительно невысокий предел управл е дых температур, возможность управл ть температурой печей только в узком диапазоне, а также однофункциональность.The described device has the following disadvantages: a relatively low limit of control of the respiratory temperatures, the ability to control the temperature of the furnaces only in a narrow range, as well as one-function functionality.

Целью изобретени вл етс расширение рабочего диапазона и области применени устройства.The aim of the invention is to expand the working range and scope of the device.

Это достигаетс тем, что в предлагаемое устройство введены источник регулируемого напр жени , измеритель температуры и термочувствительный переключающий элемент, выполненный на основе жидких полупроводников с дополнительным измерительным электродом, причем переключающие электроды , измерительный элемент и управл юща обмотка трансформатора последовательно подключены к источнику регулируемого напр жени , а измеритель температуры включен между измерительным и переключающим электродами. Устройство содержит также цепи измерени и регулировани температуры . К клеммам измерительной цепи термочувствительного элемента подсоединен градуированный по температуре измеритель сопротивлени , а управление электрическим нагрев ателем осуществлено тем, что к клеммам управлени термочувствительного переключающего элемента подсоединены последовательно включенные источник регулируемого напр жени , сопротивление и обмотка управлени магнитной проницаемостью сердечника трансформатора, первична обмотка которого соединена с источником питани переменного напр жени через второй резистор , и вторична обмотка соединена с управл ющим электродом тиристора, который последовательно соединен с источником питани переменного напр жени и электрическим нагревателем. Тиристор управл етс импульсом, поступающим со вторичной обмотки трансформатора, уровень которогозадаетс величиной тока, протекающего через обмотку управлени магнитной проницаемостью сердечника трансформатора.This is achieved by introducing an adjustable voltage source, a temperature meter and a temperature-sensitive switching element made on the basis of liquid semiconductors with an additional measuring electrode, the switching electrodes, the measuring element and the control winding of the transformer are connected in series with the adjustable voltage source, and a temperature meter is connected between the measuring and switching electrodes. The device also contains temperature measurement and control circuits. A temperature-graduated resistance meter is connected to the terminals of the measuring circuit of the temperature-sensitive element, and the electric heater is controlled by connecting in series to the control terminals of the thermosensitive switching element a series of adjustable voltage, resistance and control winding of the magnetic permeability of the transformer core, the primary winding of which is connected to a variable voltage power source through the second resistor, and toric winding is connected to the control electrode of the thyristor, which is connected in series with the power source AC voltage and an electric heater. The thyristor is controlled by a pulse coming from the secondary winding of the transformer, the level of which is determined by the amount of current flowing through the magnetic permeability control winding of the transformer core.

На фиг. 1 изображена схема устройства дл измерени и регулировани температуры; на фиг. 2,а - зависимость напр жени переключени жидкого проводника от температуры окружающей среды; на фиг. 2, б - зависимость сопротивлени жидкого полупроводника между электродами от температуры окружающей среды; на фиг. 2,в - вольтамперна характеристика S-типа.FIG. 1 is a diagram of a device for measuring and controlling temperature; in fig. 2, a - dependence of the switching voltage of the liquid conductor on the ambient temperature; in fig. 2, b - dependence of the resistance of the liquid semiconductor between the electrodes on the ambient temperature; in fig. 2, в - volt-ampere characteristic of S-type.

Устройство дл измерени и регулировани температуры содержит диэлектрическую ампулу 1, заполненную полупроводником 2; электроды дл терморегулировани 3 с микрозазором 4 между ними последовательно соединены с регулируемым источником напр жени 5, резистором 6 и обмоткой управлени магнитной проницаемостью сердечника трансформатора 7, первична обмотка которого соединена с источником8 питани переменного напр жени через резистор 9, а вторична обмотка соединена с управл ющим электродом тиристора 10, который последовательно соединен с нагревателем 11 и источником питани переменного напр жени 8. Измеритель температуры, напри- мер градуированный по температуре измеритель сопротивлени 12, подсоединен к одному из электродов 3 и к дополнительномуThe device for measuring and controlling temperature contains a dielectric ampoule 1 filled with semiconductor 2; thermoregulation electrodes 3 with microgap 4 between them are sequentially connected to an adjustable voltage source 5, a resistor 6 and a magnetic permeability control winding of the transformer core 7, the primary winding of which is connected to the alternating voltage power supply8 through a resistor 9, and the secondary winding is connected to the control a thyristor electrode 10, which is connected in series with a heater 11 and an alternating voltage power source 8. A temperature meter, for example, graduated in tons temperature resistance meter 12, is connected to one of the electrodes 3 and to the additional

электроду 13.electrode 13.

Работа устройства основана на температурной зависимости проводимости жидких проводников и зависимости напр жени переключени , от величины микрозазора 4 между электродами 3. На электроды 3 (фиг. 1) термочувствительного переключающего элемента , помещенного в среду, температуру которой необходимо измерить и регулировать , от источника напр жени 5 подаетс ,The operation of the device is based on the temperature dependence of the conductivity of the liquid conductors and the dependence of the switching voltage on the magnitude of the microgap 4 between the electrodes 3. On the electrodes 3 (Fig. 1) there is a temperature-sensitive switching element placed in an environment whose temperature is to be measured and adjusted, on the voltage source 5 served

0 например, заданное напр жение U| (фиг. 2,б). При увеличении температуры, например, от значени Ti до Тг, (фиг. 2,а) вследствие рассогласовани коэффициентов термического расщирени диэлектрической ампулы 1 (фиг. 1) и материала переключающих электродов 3, микрозазор 4 между электродами 3 уменьщаетс , приложенное к ним заданное фиксированное напр жение Ui (фиг. 2,в) становитс равным напр жению переключени (фиг. 2,а), и термочувствительный пео реключающий элемент на основе жидких полупроводников скачкообразно из низкопровод щего состо ни «а (фиг. 2,в) переходит в высокопровод щее состо ние «б, при котором ток в обмотке управлени магнитной проницаемостью сердечника трансформатора 7 (фиг. 1) измен етс от значени /, (фиг. 2,в) до It.. При уменьщении температуры величина микрозазора 4 активной области переключени (фиг. 1) увеличиваетс и при определенной ее величине0 for example, the set voltage U | (Fig. 2, b). When the temperature increases, for example, from the value of Ti to Tr, (Fig. 2, a) due to the mismatch of the thermal expansion coefficients of the dielectric ampoule 1 (Fig. 1) and the material of the switching electrodes 3, the microgap 4 between the electrodes 3 decreases, the given fixed the voltage Ui (Fig. 2, c) becomes equal to the switching voltage (Fig. 2, a), and the temperature-sensitive switching element based on liquid semiconductors abruptly from the low-conducting state "a (Fig. 2, c) turns into a high-conductor the current state e "b, in which the current in the control winding of the magnetic permeability of the core of the transformer 7 (Fig. 1) changes from the value of /, (Fig. 2, c) to It .. As the temperature decreases, the magnitude of the microgap 4 of the active switching area (Fig. 1 ) increases with a certain value

Q элемент скачкообразно переходит в исходное низкопровод щее состо ние «а (фиг.2б), при котором ток в обмотке управлени магнитной проницаемостью сердечника трансформатора 7 (фиг, 1) падает от значени /1 до /1. При изменении тока в, обмоткеThe Q element jumps to the initial low conducting state of "a" (Fig. 2b), in which the current in the control winding of the magnetic permeability of the core of the transformer 7 (Fig. 1) drops from the value of / 1 to / 1. When changing the current in, winding

управлени магнитной проницаемостью трансформатора 7 от значени / до It или наоборот измен етс магнитна проницаемость сердечника трансформатора 7. В результате этого мен етс напр жение во control of the magnetic permeability of the transformer 7 from the value of / to It, or vice versa, the magnetic permeability of the core of the transformer 7 changes. As a result, the voltage

Q вторичной обмотке трансформатора 7. В зависимости от величины этого напр жени , приложенного к управл ющему электроду тиристора 10, измен етс ток, протекающий через нагреватель 11.Q is the secondary winding of the transformer 7. Depending on the magnitude of this voltage applied to the control electrode of the thyristor 10, the current flowing through the heater 11 varies.

Claims

5 The temperature is measured as follows. With the same increase in temperature from 7 | to Tt (Fig. 2, a) the resistance of the liquid semiconductor 2 between the electrodes 3, 13 decreases or increases. The change in AlgR (Fig. 2, e) is recorded by a temperature meter 12. The use of switches made on the basis of liquid semiconductors as a thermosensitive element significantly increases the range of application of the proposed device. This is due to the fact that the switching effect and the semiconductor dependence of resistance on temperature in some materials also occur at high temperatures (up to 1000 K). The proposed device in comparison with the known has enhanced functionality. A device for measuring and controlling the temperature in the case of using liquid semiconductor-selenium performs the functions of measuring temperature and regulating it in the temperature range from 498 K to 773 K. In this interval, the switching temperature is determined by the magnitude of the voltage applied to the switching electrodes, as well as the size of the micro gap between them. The device is applicable in environments with high levels of radiation, as well as in aggressive environments. The invention is a device for measuring and controlling the temperature, which contains a source of alternating voltage to which a resistor, a thyristor, a heater and the primary winding of the transformer are connected in parallel in series, and the secondary winding of the transformer is connected to a controlled thyristor electrode, characterized by that, in order to expand the working range and area of application of the device, an adjustable voltage source, a temperature meter and a temperature-sensitive a switching element made on the basis of liquid semiconductors with an additional measuring electrode, the switching electrodes and the control winding of the transformer are connected in series to the controlled voltage source, and the temperature meter is connected between the measuring and switching electrodes. Sources of information taken into account in the examination 1.Patent of France No. 216126, cl. G 01 K 7/00, published 1973.

2. The patent of France No. 2232794, cl. G 05 D 23/26, published 1975 (prototype).

.., -v .v - vV 6904 & g.

.. X .4.I-

v

.

/,

ut.Z