Устройство для измерения и регулирования температуры

 

Союз Советских

Социалистических

Реслублик о И Е

ИЗОБРЕТЕН ИЯ iii690455

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 14.06.76 (2!) 2372804/24-10 с присоединением заявки ¹â€” (23) Приоритет— (51) М. Кл. б 05 Р 23/24 (01 К 7/00

Государственный комктвт

СССР оо делам кэобрвтвикй и открытий (53) УДК 536.53 (088.8) Опубликовано 05.10.79. Бюллетень ¹37

Дата опубликования описания 15.10.79 (72) Авторы изобретения

А. А. Алексеюнас и С. И. Гечяускас (71) Заявитель Ордена Трудового Красного Знамени Институт физики полупроводников АН Литовской CCP (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ И РЕГУЛИРОВАНИЯ

ТЕМПЕРАТУРЫ

Изобретение относится к области гермометрии и может быть использовано в химической промышленности, в приборостроении, а также в средах с высоким уровнем радиации для измерения и регулирования температуры окружаюшей среды.

Известно устройство для обнаружения изменений температуры (1), содержащее чувствительный элемент, регулирующий электрическое напряжение в цепи, усилитель, RCцепочку, определяющую постоянную времени, элемент с большим входным импедансом, цепь отрицательной обратной связи. Устройство применяется в системах противопожарной сигнализации посредством температурного эффекта.

Недостатком указанного устройства является узкий диапазон измеряемых температур, а также невозможность регулирования температуры.

Известно также устройство для управления температурой, главным образом печей (2), содержащее источник переменного напряжения, к которому параллельно подключены резистор, тиристор, нагреватель и первичная обмотка трансформатора, соединенные между собой последовательно, а вторичная обмотка трансформатора соединена с управляющим электродом тиристора.

Тиристор включен между источником питания переменного напряжения и электри5 ческим нагревательным устройством и служит для периодической подачи питания нагревательному устройству. Трансформатор имеет первичную и вторичную обмотки и магнитный сердечник, точка Кюри которого

1о соответствует определенной температуре.

Петля гистерезиса сердечника имеет полностью прямоугольную форм) с малой коэрцитивной силой и высокой дифференциальной проницаемостью для напряженности магнитного поля, равной коэрцитивной силе.

1 Трансформатор соединен термически с электрическим нагревательным устройством. Первичная обмотка соединена с источником питания переменного напряжения через резистор. Вторичная обмотка соединена с управляющим электродом тиристора. Тиристор запирается импульсом, поступающим со вторичной обмотки трансформатора. Устройство может применяться для управления температурой печей.

690455

Описанное устройство имеет следующие недостатки: сравнительно невысокий предел управляемых температур, возможность управлять температурой печей только в узком диапазоне, а также однофункциональность.

Целью изобретения является расширение рабочего диапазона и области применения устройства.

Это достигается тем, что в предлагаемое устройство введены источник регулиру мого напряжения, измеритель температуры и термочувствительный переключающий элемент, выполненный на основе жидких полупроводников с дополнительным измерительным электродом, причем переключающие электроды, измерительный элемент и управляющая обмотка трансформатора последовательно подключены к источнику регулируемого напряжения, а измеритель температуры включен между измерительным и переключающим электрода ми. Устройство содержит также пепи измерения и регулирования температуры. К клеммам измерительной цепи термочувствительного элемента подсоединен градуированный по температуре измеритель сопротивления, а управление электрическим нагревателем осуществлено тем, что к клеммàM управления термочувствительного переключаюгцего элемента подсоединены последовательно включеш4ые источник регулируемого напряжения, сопротивление и обмотка управления магнитной проницаемостью сердечника трансформатора, первичная обмотка которого соединена с источником питания переменного напряжения через второй резистор, и вторичная обмотка соединена с управляющим электродом тиристора, который последовательно соединен с источником питания переменного напряжения и электрическим нагревателем. Тиристор управляется импульсом, поступающим со вторичной обмотки трансформатора, уровень которого задается величиной тока, протекающего через обмотку управления магнитной проницаемостью сердечника трансформатора.

На фиг. 1 изображена схема устройства для измерения и регулирования температуры; на фиг. 2,а — зависимость напряжения переключения жидкого проводника от температуры окружающей среды; на фиг. 2, б— зависимость сопротивления жидкого полупроводника между электродами от температуры окружающей среды; на фиг. 2,в вольтамперная характеристика . >-типа.

Устройство для измерения и регулирования температуры содержит диэлектрическую ампулу 1, заполненную полупроводником 2; электроды для терморегулирования 3 с микрозазором 4 между ними последовательно соединены с регулируемым источником напряжения 5, резистором 6 и обмоткой управления магнитной проницаемостью сердечника трансформатора 7, первичная обмотка которого соединена е источником 8 питания переменного напряжения через резистор 9, а вторичная обмотка соединена с управляющим электрод0;v1 тиристора 10, который последовательно соединен с нагревателем 11 и источником питания переменного напряжения 8. Измеритель температуры, например градуированный по температуре измеритель сопротивления 12, подсоединен к одному из электродов 3 и к дополнительному электроду 13.

Работа устройства основана на температурной зависимости проводимости жидких проводников и зависимости напряжения переключения от величины микрозазора 4 между электродами 3. На электроды 3 (фиг. 1) термочувствительного переключающего элемента, помегценного в среду, температуру которой необходимо измерить и регулировать, от источника напряжения 5 подается, При увеличении температуры, например, от значения Т до Т (фиг. 2,a) вследствие рассогласования коэффициентов термического расширения диэлектрической ампулы (фиг. 1) и материала переключающих электродов 3, микрозазор 4 между электродами 3 уменьшается. приложенное к ним заданное фиксированное напряжение U< (фиг. 2,в) становится равным напряжению переключения (фиг. 2,а), и термочувствительный переключающий элемент на основе жидких полупроводников скачкообразно из низкопроводящего состояния «а» (фиг. 2,в) пезо реходит в высокопроводящее состояние «б», при котором ток в обмотке управления магнитной проницаемостью сердечника трансформатора 7 (фиг. 1) изменяется от значения 1 (фиг. 2,e) до 1 . При уменьшении температуры величина микрозазора 4 активной области переключения (фиг. 1) увеличивается и при определенной ее величине элемент скачкообразно переходит в исходное низкопроводящее состояние «а» (фиг.2в), при котором ток в обмотке управления магнитной проницаемостью сердечника трансформатора 7 (фиг, 1) падает от значения г4 до Тг . При изменении тока в обмотке управления магнитной проницаемостью трансформатора 7 от значения 1 до Jq или наоборот изменяется магнитная проницаемость сердечника трансформатора 7. В результате этого меняется напряжение во вторичной обмотке трансформатора 7. В зависимости от величины этого напряжения, приложенного к управляюгцему электроду тиристора 10, изменяется ток, протекающий через нагреватель 11.

Измерение температуры производится следующим образом. При том же увеличении температуры от значения Т1 до Т4. (фиг. 2,а) сопротивление жидкого полупроло например, заданное напряжение 1, < (фиг. 2,в) 690455 водника 2 между электродами 3, 13 уменьшается или увеличивается. Изменение 64gR (фиг. 2,б) фиксируется измерителем температуры 12.

Использование в качестве термочувствительного элемента переключателей, выполненных на основе жидких полупроводников, значительно увеличивает область применения предлагаемого устройства. Это обусловлено тем, что эффект переключения и полупроводниковая зависимость сопротивления от температуры в некоторых материалах имеют место и при высоких температурах (до 1000 К). Предлагаемое устройство по сравнению с известным обладает расширенной функциональностью.

Устройство для измерения и регулирования температуры в случае применения жидкого полупроводника-селена выполняет функции измерения температуры и регулирова.ния ее в интервале температур от 498 К 2о до 773 К. В этом интервале температура переключения задается величиной напряжения, приложенного к переключающим электродам, а также величиной микрозазора между ними. Устройство применимо в средах с высоким уровнем радиации, а также в

2$ агрессивных средах.

Формула изобретения

Устройство для измерения и регулирования температуры, содержащее источник переменного напряжения, к которому параллельно подключены резистор, тиристор, нагревате.пь и первичная обмотка трансформатора, соединенные между собой пос.педовательно, а вторичная обмотка трансформатора соединена с управляющим электродом тиристора, отличающееся тем, что, с целью рас1пирения рабочего диапазона и области применения устройства, в него введены источник регулируемого напряжения, измеритель температуры и термочувствительный переключающий элемент, выполненный на основе жидких полупроводников с дополнительным измерительным электродом, причем переключающие электроды и управляющая обмотка трансформатора последовательно подключены к источнику регулируемого напряжения, а измеритель температуры включен между измерительным и переключающим электродами, Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент Франции № 216126, кл. G 01 К 7/00, опуб.пик. 1973.

2. Патент Франции № 2232794, кл. G 05 D 23/26, опублик. 1975 (прототип).

Составитель Г. Мухина

Редактор Л. Бибер Техред О. Луговая Корректор Н. Стен

Заказ 5965 45 Тираж 1015 Подписное

ЦН И И П И Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, 7K — 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ПП П Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4