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, 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. Схема датчика изображена на рис. 1.

Датчик перегрева 60 градусов 10 сек

Рис 1

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 С10 - 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. 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 пьезопреобразователей. 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 Raychemf/Tyco 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.

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

Добавить комментарий

Защитный код
Обновить

Навигация

Инструкции по эксплуатации

Модуль RP023 питания 5/3,3 В для беспаечных макетных плат.
Модуль питания для беспаечных плат
Плата представляет собой модуль питания, имеющий в своем составе два стабилизатора напряжений 5 и 3,3 В. Модуль имеет форму и размеры, позволяющие его устанавливать на стандартные макетные платы, используемые на начальном этапе разработки электронных устройств. При этом значительно экономится драгоценное место на макете, которого, как известно, много не бывает. Напряжение каждой шины питания выбирается с помощью установленного на ней переключателя, что позволяет независимо устанавливать требуемое напряжение на каждой из линий питания. Входное напряжение в диапазоне от 5 до 12 В может подаваться на любой из имеющихся разъемов: стандартный круглый разъем типа DJK-02A или miniUSB. Для контроля выходных напряжений на плате имеется индикатор. Технические характеристики: Входное напряжение постоянное, В - 5…12 Нагрузочная способность каждого выхода, А - 1 Габаритные размеры без
Цена 300.00 руб.
Copyright © 2017 Электрические принципиальные схемы.