Технічні науки/6. Електротехніка і радіоелектроніка

Деундяк М.В., д. т. н. Осадчук В. С., д.т.н. Осадчук О.В. Деундяк В.П.

Вінницький національний технічний університет

Огляд сучасних сенсорів температури

Для виміру температури нині використовуються мікроелектронні сенсори, що виконані у вигляді мікросхем, інфрачервоні сенсори, термометри опору, термістори, термопари. Вони знаходять широке застосування у вимірювальних приладах, системах управління, медичній апаратурі, комп'ютерній техніці, засобах зв'язку та ін. Існуючим перетворювачам температури, якими є на сьогодні сенсори температури, притаманні певні особливості, розглянемо їх.

В джерелі [1] розглянуто сенсор температури, що складається з корпусу з трубним різьбленням, з'єднаний з зовнішньої трубкою, що виконана з полімерного матеріалу, всередині сенсора встановлений металевий стрижень, гвинтовий пристрій для вимірювання довжини металевого стержня, що має регулювальну різьбу, в яку встановлена однопозиційна заслінка, що містить пружний замикаючий елемент, ущільнювальне кільце, регулювальний диск.

В джерелі [2] розглянуто сенсор температури розплаву, що складається з чохла 1, термоелектродів 3, 4, 5 і фіксуючого їх у чохлі наповнювача, чохол виконаний з графіту, а в якості наповнювача використаний спечений тонкодисперсний порошок оксиду алюмінію 2.

 http://www.fips.ru/rupatimage/0/2000000/2300000/2360000/2366000/2366910-s2.gif
Рис. 1. Сенсор температури розплаву: 1 - чохол, 2 - тонкодисперсний порошок оксиду алюмінію  3, 4, 5 - термоелектроди

Компактний сенсор температури з удосконаленим з’єднанням виводів розглянуто в джерелі [3]. Його конструкція дозволяє полегшити кріплення виводів, які не призведуть до небажаного збільшення габаритів електронного модуля. Цей результат забезпечується за рахунок того, що в технологічному сенсорі, міститься його компактний електронний модуль, який встановлений в корпусі і має безліч точок кріплення виводів на його верхній поверхні, і одна з точок кріплення виводів містить зовнішній затиск кріплення виводів. 


Рис. 2.Компактний сенсор температури з удосконаленим з’єднанням виводів

Надпровідниковий сенсор температури розглянуто в джерелі [4]. Він містить термочутливу плівкову високотемпературну надпровідну доріжку, яка відрізняється тим, що критична температура переходу високотемпературного надпровідного матеріалу доріжки є функцією відстані від одного з її контактів так, що залежність опору сенсора від температури виражається:

,

де  - опір сенсора;  - опір сенсора в нормальному стані; - вимірювана температура; - критичні температури переходу сенсора з нормального стану в надпровідний у різних контактів; - робочий температури сенсора.

Електронний сенсор температури розглянуто в джерелі [5].У схему сенсора входить релаксаційний генератор на одноперехідному транзисторі, частота пилкоподібних імпульсів з емітера якого пропорційна температурі транзистора. При живленні генератора прямокутними імпульсами напруги, протягом одного імпульсу живлення генератор видає пакет імпульсів з емітера, кількість яких пропорційна величині температури. Ці імпульси подаються на лічильник імпульсів, а з нього – на цифровий індикатор, на табло якого зявляється значення температури.

Електронний сенсор температури розглянуто в джерелі [6]. Пристрій містить шість транзисторів 1, 5, 8, 11, 13, 14, шість транзисторів у діодному включенні 2, 3, 4, 12, 20, 21, три резистора 6, 7, 9, два термочутливих транзистора 15, 16 , змінний резистор установки крутизни перетворення 10, два резистора навантаження 17, 18 та змінний резистор установки нуля 19. Елементи 1-7 утворюють формувач опорної напруги, а емітерний повторювач, охопленим від’ємним зворотним зв'язком через транзистор 5. Елементи 9-14 утворюють другий формувач регульованих опорної напруги з емітерним повторювачем, охопленим від’ємним зворотним зв'язком через транзистори.

 C:\Documents and Settings\Roma\Мои документы\Downloads\2063620.tif
Рис. 3. Електронний сенсор температури

В джерелі [7] розглянуто волоконно-оптичний сенсор температури. Він містить освітлювальний 1 і приймальний 2 світловоди, перші кінці яких приєднані, відповідно, до джерела світла 3 і фотоприймачем 4, а другі - до капсули 5, в якій за рахунок відбиття від внутрішньокапсульного дзеркала 10 і здійснюється передача світлового потоку від освітлювального світловода до приймального світловоду. Підключення освітлювального і приймального світловодів до капсули здійснено через спрямований Y-подібний 6 волоконно-оптичний розгалужувач, порт вводу-виводу 7 якого закріплений 8 в капсулі 9 навпроти внутрішньокапсульного дзеркала, яке виконано на торці стержня 11, закріпленого своїм протилежним кінцем на дні капсули 12 з щілиною відносно до внутрішньої бічної поверхні капсули.


 Рис. 4 - Волоконно-оптичний сенсор температури: 1 – освітлювальний світловод; 2 – приймальний світловод; 3 – джерело світла; 4 – фотоприймач; 5, 8 – капсула; 6 – Y-подібний волоконно-оптичний розгалужувач; 7 – порт  вводу-виводу; 10 – лінза; 11 - внутрішньокапсульне дзеркало; 12 - щілина

Список використаних джерел:

1. Пат. 2399841 Российская Федерация, МПК7 F23N5/02 (2006.01) G01K13/02 (2006.01). Датчик температуры / Сердюков А. А.; заявитель и  патентообладатель Общество с ограниченной ответственностью "Научное Производственное Объединение Верхнерусские Коммунальные Системы". – № 2009102672/06; заявл. 27.01.2009; опубл. 20.09.2010, Бюл. № 23.

2. Пат. 2366910 Российская Федерация, МПК7 G01K7/02 (2006.01). Датчик температуры расплава / Клесников Н. Н.; заявитель и  патентообладатель Учреждение Российской академии наук Институт физики твердого тела РАН. – № 2008104892/28; заявл. 13.02.2008; опубл. 10.09.2009, Бюл. № 28.

3. Пат. 2324154 Российская Федерация, МПК7 G01K1/00 (2006.01). Компактный датчик температуры с усовершенствованным соединением выводов / Баушке Д. У.; заявитель и  патентообладатель Роузмаунт инк. – № 2004128799/28; заявл. 29.09.2004; опубл. 10.03.2006, Бюл. № 25.

4. Пат. 2008121096 Российская Федерация, МПК7 H01L39/24. Сверхпроводниковый датчик температуры и способ его изготовления / Игумнов В. Н.; заявитель и  патентообладатель Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Марийский государственный технический университет. – № 2008121096/28; заявл. 26.05.2008; опубл. 10.12.2009, Бюл. № 37.

5. Пат. 2058019 Российская Федерация, МПК7 G01K7/14. Электронный датчик температуры / Викулин И. М.; заявитель и  патентообладатель Викулин И. М. – № 5012497/28; заявл. 04.09.1991; опубл. 10.04.1996, Бюл. № 6.

6. Пат. 2063620 Российская Федерация, МПК7 G01K7/00, G01K7/22. Электронный датчик температуры/Мамро В. М.; заявитель и  патентообладатель Мамро В. М. – № 93029140/28; заявл. 01.06.1993; опубл. 10.07.1996, Бюл. № 12.

7. Пат. 2256890 Российская Федерация, МПК7 G01K11/32. Волоконно-оптический датчик температуры/Мешковский И.К.; заявитель и  патентообладатель Мешковский И.К. – № 2004107454/28; заявл. 03.03.2004; опубл. 20.07.2005, Бюл. № 10.