过热传感器。方案、说明

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无线电电子与电气工程百科全书 / 功率调节器、温度计、热稳定器

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所述装置是温度-频率离散动作转换器。从结构上看，这是一个自动发电机，其正反馈回路包含一条超声波通信线路，其中包含一个敏感元件。它们用作聚合物自复位保险丝。由于这种熔断器的电气特性和声学特性都与温度有关，因此振荡器的振荡频率会发生变化。

该传感器被设计用作对位于爆炸性环境中的物体进行温度容差控制的设备的一部分 [1]，但也可用于其他类似系统，例如紧急火灾报警设备。由于敏感元件与电子单元的连接是声学的，因此测量电路中的电流和受控区域产生火花的可能性被排除在外。

主要技术特点

响应温度，
°С，不超过 .................. 60
响应时间，s，不
超过......................10
输出电压范围，V，不小于 .................5
电源电压，V .........27±3
消耗电流，mA，不大于............100

该装置包括一个包含在声波导断器中的敏感元件，在发射和接收压电换能器之间形成一条超声波通信线路，一个功率放大器，一个前置放大器和一个反馈电路，将前置放大器的输出连接到传感器的输入。功率放大器。

辐射换能器在声导中激发声波，声波穿过敏感元件到达接收换能器，接收换能器将其转换为电信号。该信号由前置放大器放大，通过反馈电路馈送到功率放大器的输入端。由于正反馈，系统中会发生自振荡。

传感器的敏感元件由声阻抗在一定温度下急剧变化的材料制成。结果，振荡频率发生突变，这成为过热的信号。消除过热原因后，敏感元件的温度降低，通讯线的声阻和振荡频率恢复到原来的值——传感器再次准备运行。

过热传感器
图。 1

传感器电路如图所示。在晶体管 VT1-VT4 上制作了一个功率放大器。其电压增益由电阻器 R6 和 R4 的电阻比决定。发射压电换能器BQ1连接到放大器的输出端；它通过声导和敏感元件VK1声连接到接收压电换能器BM1。电容器 C1 和 C4 分离。二极管 VD1 和 VD2 设置晶体管 VT3 和 VT4 的偏置电压。功率放大器由 DA20 芯片上的 1 V 稳压器供电。电容器 SZ - 电源电路中的滤波。

前置放大器组装在运放 DA3 上。由于运算放大器的电源是单极性的，在电阻器 R10、R11 和 R13 的帮助下，将等于电源电压一半的偏置施加到其非反相输入端。电容 C6 是偏置电路中的隔直电容。电阻 R12 设置运算放大器的工作模式。电阻器 R14-R16 和电容器 C7 形成负反馈电路，用于设置前置放大器的增益。该放大器的输出通过电容C9连接到功率放大器的输入，从而完成了正反馈电路。电容器 SU 正在分离。

前置放大器由 DA15 芯片上的 2 V 稳压器供电。电容C5是电源电路中的滤波元件。

传感元件 VK1 是来自 Bourns [2] 的 MULTIFUSE 聚合物自复保险丝。在冷却状态下，填充它的聚合物的结构类似于晶格。当加热时，它会发生变化，因此当达到一定温度时，不仅聚合物的电导率会发生跳跃，而且其声阻也会发生跳跃。

大多数传感器部件都位于带有电镀孔的面包板上，安装是用细绝缘线完成的。该板放置在金属外壳中，压电传感器安装在该金属外壳上。传感器的敏感元件在外面，并通过导声器连接到压电换能器 - 一个由直径为 0,8 mm 和长度为 1 m 的钢丝制成的 U 形弯头。导声器的相对两端焊接压电换能器的工作表面。敏感元件被焊接到声音导管弯曲处的间隙中。

传感器使用氧化钽电容K53-52，也可以使用其他电容，例如K53-4。陶瓷电容器 - K10-176（或 KM-3-KM-6）。固定电阻器 C2-33（可替换 - C2-23、MLT、OMLT）。微调电阻器 - SPZ-39a（或 SPZ-37、RP1-48）。二极管 KD522B 可以替换为其他硅二极管，例如 KD503、KD521 系列。 KT503G晶体管可用同系列晶体管或其他系列参数相近的硅器件替代。 KT814G和KT815G可分别用同系列或系列KT816和KT817晶体管代替。可以分别采用国产微电路KR7815EN7820V和KR142EN8A代替进口微电路L142、L9。压电声传感器 BQ1、BM1 - 国外制造的未封装三输出（可能型号为 FML-34.7T-2.9B1 -L）。自恢复保险丝 MF-R025 可以用 RaychemVTyco 或 Little Fuse 的类似保险丝替换。

设置传感器包括将调谐电阻器 R16 设置为正反馈环路中的增益，在该增益处观察到稳定的生成，并且功率放大器输出端的信号是正弦信号，具有轻微的两侧限制。通过提高敏感元件 VK1 的温度，它的值是固定的，在该值处会发生振荡频率的突然变化。当传感元件冷却时，您应该确保频率恢复到其原始值。在作者的传感器版本中，在 +20 °C 的敏感元件温度下产生的振荡频率等于 12,9 kHz，当温度达到 +40 °C 时，它突然增加到 85,3 kHz。

文学

Vinogradov Yu. 控制爆炸性气体。 - 广播，2000 年，第 10 期，p。 37.
Bourns MULTIFUSE 可复位保险丝。 - 广播，2000 年，第 11 期，p。 49-51。

作者：O. Ilyin，喀山，鞑靼斯坦；出版：radioradar.net

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