Датчик перегрева. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Регуляторы мощности, термометры, термостабилизаторы

 Комментарии к статье

Описываемый прибор представляет собой преобразователь температура - частота дискретного действия. По структуре это автогенератор, петля положительной обратной связи которого содержит ультразвуковую линию связи с включенным в нее чувствительным элементом. Им служит полимерный самовосстанавливающийся предохранитель. Благодаря зависимости от температуры не только электрических, но и акустических свойств такого предохранителя изменяется частота колебаний автогенератора.

Датчик разработан для работы в составе приборов допускового контроля температуры объектов, находящихся во взрывоопасных средах [1], но может найти применение и в других схожих по назначению системах, например, в устройствах аварийной пожарной сигнализации. Поскольку связь чувствительного элемента с электронным блоком акустическая, исключены протекание тока в измерительной цепи и возможность искрообразования в контролируемой зоне.

Основные технические характеристики

Температура срабатывания,
°С, не более...................60
Время срабатывания, с, не
более ........................10
Размах выходного напряжения, В, не менее ................5
Напряжение питания, В .........27±3
Ток потребления, мА, не более .......................100

Прибор состоит из чувствительного элемента, включенного в разрыв звуковода, образующего ультразвуковую линию связи между излучающим и приемным пьезопреобразователями, усилителя мощности, предварительного усилителя и цепи обратной связи, соединяющей выход предварительного усилителя с входом усилителя мощности.

Излучающий преобразователь возбуждает в звуководе акустические волны, которые проходят через чувствительный элемент и достигают приемного преобразователя, преобразующего их в электрический сигнал. Этот сигнал, усиленный предварительным усилителем, через цепь обратной связи поступает на вход усилителя мощности. В результате положительной обратной связи в системе возникают автоколебания.

Чувствительный элемент датчика выполнен из материала, акустическое сопротивление которого резко изменяется при определенной температуре. В результате происходит скачкообразное изменение частоты колебаний, что и служит сигналом перегрева. После устранения причины перегрева температура чувствительного элемента понижается, акустическое сопротивление линии связи и частота колебаний возвращаются к первоначальным значениям - датчик вновь готов к работе.

Рис. 1

Схема датчика изображена на рисунке. На транзисторах VT1-VT4 выполнен усилитель мощности. Его коэффициент усиления по напряжению определяется отношением сопротивлений резисторов R6 и R4. К выходу усилителя подключен излучающий пьезопреобразователь BQ1, он через звуковод и чувствительный элемент ВК1 акустически связан с приемным пьезопреобразователем ВМ1. Конденсаторы С1 и С4 - разделительные. Диоды VD1 и VD2 задают напряжение смещения транзисторов VT3 и VT4. Усилитель мощности питается от стабилизатора напряжения 20 В на микросхеме DA1. Конденсатор СЗ - фильтрующий в цепи питания.

Предварительный усилитель собран на ОУ DA3. Поскольку питание ОУ однополярное, с помощью резисторов R10, R11 и R13 на его неинвертирующий вход подано смещение, равное половине напряжения питания. Конденсатор С6 - блокировочный в цепи смещения. Резистором R12 задан режим работы ОУ. Резисторы R14-R16 и конденсатор С7 образуют цепь отрицательной обратной связи, задающей коэффициент усиления предварительного усилителя. Выход этого усилителя соединен с входом усилителя мощности через конденсатор С9, который замыкает цепь положительной обратной связи. Конденсатор СЮ - разделительный.

Предварительный усилитель питается от стабилизатора напряжения 15 В на микросхеме DA2. Конденсатор С5 - элемент фильтрации в цепи питания.

Чувствительным элементом ВК1 служит полимерный самовосстанавливающийся предохранитель MULTIFUSE фирмы Bourns [2]. В охлажденном состоянии структура заполняющего его полимера напоминает кристаллическую решетку. При нагревании она изменяется, поэтому при достижении определенной температуры происходит скачок не только электрической проводимости полимера, но и его акустического сопротивления.

Большинство деталей датчика расположены на макетной плате с металлизированными отверстиями, монтаж выполнен тонкими изолированными проводами. Плата помещена в металлический корпус, на котором установлены пьезопреобразователи. Чувствительный элемент датчика находится снаружи и соединен с пьезопреобразователями звуководом - U-образным коленом из стальной проволоки диаметром 0,8 мм и длиной 1 м. Противоположные концы звуковода припаяны к рабочим поверхностям пьезопреобра-зователей. Чувствительный элемент впаян в разрыв звуковода в месте его изгиба.

В датчике применены танталовые оксидные конденсаторы К53-52, допустимо использовать и другие, например К53-4. Керамические конденсаторы - К10-176 (или КМ-3-КМ-6). Постоянные резисторы С2-33 (возможная замена - С2-23, МЛТ, ОМЛТ). Подстроечный резистор - СПЗ-39а (или СПЗ-37, РП1-48). Диоды КД522Б можно заменить другими кремниевыми диодами, например, из серий КД503, КД521. Транзисторы КТ503Г могут быть заменены транзисторами этой же серии или кремниевыми приборами других серий с аналогичными параметрами. КТ814Г и КТ815Г можно заменить транзисторами тех же серий или серий КТ816 и КТ817 соответственно. Вместо импортных микросхем L7815, L7820 можно использовать отечественные микросхемы КР142ЕН8В и КР142ЕН9А соответственно. Пьезоакустические преобразователи BQ1, ВМ1 - бескорпусные трехвыводные зарубежного производства (предположительный тип FML-34.7T-2.9B1 -L). Самовосстанавливающийся предохранитель MF-R025 допустимо заменить аналогичным фирмы RaychemVTyco или Little Fuse.

Налаживание датчика заключается в установке подстроечным резистором R16 такого коэффициента усиления в петле положительной обратной связи, при котором наблюдается устойчивая генерация, а сигнал на выходе усилителя мощности - синусоидальный с небольшим двусторонним ограничением. Повышая температуру чувствительного элемента ВК1, фиксируют ее значение, при котором происходит скачкообразное изменение частоты колебаний. Следует убедиться, что частота возвращается к первоначальному значению при остывании чувствительного элемента. В авторском варианте датчика частота генерируемых колебаний при температуре чувствительного элемента +20 °С была равна 12,9 кГц, а при достижении температуры +40 °С скачкообразно увеличивалась до 85,3 кГц.

Литература

1. Виноградов Ю. Контроль взрывоопасных газов. - Радио, 2000, № 10, с. 37.
2. Самовосстанавливающиеся предохранители MULTIFUSE фирмы Bourns. - Радио, 2000, №11, с. 49-51.

Автор: О.Ильин, г.Казань, Татарстан; Публикация: radioradar.net

Смотрите другие статьи раздела Регуляторы мощности, термометры, термостабилизаторы.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Польза белкового завтрака 14.01.2026

Правильное питание по утрам играет ключевую роль в поддержании здоровья и контроле веса. Многочисленные исследования подтверждают, что состав завтрака может влиять на аппетит в течение всего дня и качество употребляемой пищи. Австралийские ученые провели масштабный эксперимент, который показал, что употребление белковой пищи с утра помогает дольше чувствовать сытость и предотвращает переедание. В исследовании участвовали более 9 тысяч человек среднего возраста 46 лет. В период с 2011 по 2012 год специалисты анализировали рационы респондентов, оценивая долю основных макронутриентов. В среднем участники потребляли 43% углеводов, 31% жиров, 18% белков, 2% клетчатки и 4% алкоголя. Такой рацион позволил ученым проследить взаимосвязь между утренним приемом пищи и пищевым поведением в течение дня. Выяснилось, что участники, чей завтрак содержал недостаточное количество белка, ощущали повышенный аппетит в течение дня. Они ели больше, чем необходимо, и часто выбирали продукты с высоким со ...>>

Технология SmartPower HDR 14.01.2026

Ноутбуки стремительно развиваются в плане графики и мультимедийных возможностей, но яркие дисплеи с высоким динамическим диапазоном (HDR) часто становятся серьезной нагрузкой для аккумуляторов. Длительная работа с видео высокого качества или играми в HDR приводит к быстрой разрядке батареи, что ограничивает мобильность пользователей и снижает комфорт работы. Решить эту проблему призвана новая технология SmartPower HDR, разработанная совместно компаниями Samsung Display и Intel. Суть технологии заключается в динамическом управлении напряжением OLED-панелей. Чипсет ноутбука в реальном времени анализирует пиковую яркость каждого кадра и передает эти данные контроллеру дисплея, который оптимизирует подачу напряжения в зависимости от количества активных пикселей. В отличие от традиционных режимов HDR, где яркость часто фиксируется на максимальном уровне, SmartPower HDR адаптируется к конкретному контенту, что снижает энергопотребление без потери качества изображения. Технология позвол ...>>

Недосып существенно сокращает жизнь 13.01.2026

Сон является одной из самых фундаментальных потребностей человека. Он влияет на обмен веществ, работу сердца и мозга, иммунитет и общее самочувствие. Современный ритм жизни часто заставляет людей жертвовать сном ради работы, учебы или развлечений, но ученые предупреждают: регулярный недосып может иметь далеко идущие последствия для здоровья и долголетия. Исследователи из Орегонского университета здравоохранения и науки пришли к выводу, что сон менее семи часов в сутки связан с сокращением продолжительности жизни. По данным специалистов, хроническая нехватка сна не только вызывает усталость и снижение работоспособности, но и постепенно сказывается на здоровье органов и систем, увеличивая риски развития различных заболеваний. Для анализа ученые использовали обширную национальную базу данных США, сопоставляя показатели ожидаемой продолжительности жизни на уровне штатов с результатами опросов Центров контроля и профилактики заболеваний за период с 2019 по 2025 годы. Они учитывали мно ...>>

Случайная новость из Архива Искусственное дерево очищает воду и выжимает ее из воздуха 30.05.2021 Ученые давно исследуют способы использования обоих этих источников воды. В настоящее время разрабатывается ряд устройств, которые выжимают его из воздуха с помощью пористых материалов, улавливающих молекулы воды. Между тем, другие системы используют солнечную энергию для испарения грязной воды, затем улавливают пар и повторно конденсируют его в резервуар. Команда Калифорнийского технологического института объединила обе эти функции в одном устройстве. Ключевым моментом является новая гидрогелевая мембрана с очень специфическим наноразмерным рисунком, выгравированным на ней. Поверхность содержит множество крошечных структур, смоделированных по образцу шипов кактусов, сделанных из гидрофильного материала, притягивающего воду. "Кактусы уникально приспособлены к засушливому климату", - говорит Е Ши, соавтор исследования. "В нашем случае эти шипы, которые мы называем "микродеревьями", притягивают микроскопические капли воды, взвешенные в воздухе, позволяя им скользить по основанию позвоночника и сливаться с другими каплями в относительно тяжелые капли, которые в конечном итоге сходятся в резервуар с водой, которую можно использовать". Когда мембрану из этого гидрогеля помещают в ящик, он может приступить к работе, собирая питьевую воду. Днем он поглощает тепло солнечного света, нагревая грязную воду под мембраной. Затем пар собирается на прозрачной крышке и стекает в резервуар. Ночью эту крышку можно снять, чтобы на мембрану попал туман снаружи. Команда проверила систему на образцах материала размером от 55 до 125 см2. Они обнаружили, что в течение дня материал может собрать около 125 мл воды из солнечного пара и около 35 мл из тумана за ночь. Звучит не так уж и много, но исследователи считают, что суточная урожайность может составить до 34 л на м2 материала.

Другие интересные новости:

▪ Китай начал исследования в области 5G-связи

▪ Энергетически эффективные чипы i.MX7 от Freescale

▪ Ноутбук HP Envy dv7

▪ Магнит и сверхпровод

▪ Toshiba TC358870XBG - преобразователь 4K HDMI/MIPI Dual-DSI

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Чудеса природы. Подборка статей

▪ статья Трассер-картофелесажалка. Советы домашнему мастеру

▪ статья Где находится остров в озере, по площади превосходящий само это озеро? Подробный ответ

▪ статья Электромонтажник по освещению и осветительным сетям. Должностная инструкция

▪ статья Антенны УКВ из наборы типовых элементов. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Периодическое включение сетевой нагрузки. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026