Capteur de surchauffe. Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique

Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique / Régulateurs de puissance, thermomètres, stabilisateurs thermiques

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Le dispositif décrit est un convertisseur température-fréquence à action discrète. Par structure, il s'agit d'un autogénérateur dont la boucle de rétroaction positive contient une ligne de communication à ultrasons avec un élément sensible inclus dans celle-ci. Ils servent de fusible à réarmement automatique en polymère. En raison de la dépendance à la température non seulement des propriétés électriques, mais également acoustiques d'un tel fusible, la fréquence d'oscillation de l'oscillateur change.

Le capteur est conçu pour fonctionner dans le cadre de dispositifs de contrôle de la tolérance de température d'objets situés dans des environnements explosifs [1], mais peut également être utilisé dans d'autres systèmes similaires, par exemple, dans des dispositifs d'alarme incendie d'urgence. La connexion de l'élément sensible avec l'unité électronique étant acoustique, le passage du courant dans le circuit de mesure et la possibilité d'étincelles dans la zone contrôlée sont exclus.

Principales caractéristiques techniques

température de réponse,
°С, pas plus de ............... 60
Temps de réponse, s, non
plus de ........................10
Plage de tension de sortie, V, pas moins de ................5
Tension d'alimentation, V .........27±3
Courant de consommation, mA, pas plus de .......................100

Le dispositif est constitué d'un élément sensible inclus dans la rupture du guide sonore, qui forme une ligne de communication ultrasonore entre les transducteurs piézoélectriques émetteur et récepteur, un amplificateur de puissance, un préamplificateur et un circuit de contre-réaction reliant la sortie du préamplificateur à l'entrée du l'amplificateur de puissance.

Le transducteur rayonnant excite des ondes acoustiques dans le guide sonore, qui traversent l'élément sensible et atteignent le transducteur récepteur qui les transforme en un signal électrique. Ce signal, amplifié par le préamplificateur, est envoyé à travers le circuit de rétroaction à l'entrée de l'amplificateur de puissance. À la suite d'une rétroaction positive, des auto-oscillations se produisent dans le système.

L'élément sensible du capteur est constitué d'un matériau dont l'impédance acoustique change fortement à une certaine température. En conséquence, un changement brusque de la fréquence d'oscillation se produit, qui sert de signal de surchauffe. Une fois la cause de la surchauffe éliminée, la température de l'élément sensible diminue, la résistance acoustique de la ligne de communication et la fréquence d'oscillation reviennent à leurs valeurs d'origine - le capteur est à nouveau prêt à fonctionner.

Fig. 1

Le circuit du capteur est illustré sur la figure. Un amplificateur de puissance est réalisé sur les transistors VT1-VT4. Son gain de tension est déterminé par le rapport des résistances des résistances R6 et R4. Un transducteur piézoélectrique émetteur BQ1 est relié à la sortie de l'amplificateur, il est relié acoustiquement au transducteur piézoélectrique récepteur BM1 par l'intermédiaire d'un guide sonore et d'un élément sensible VK1. Les condensateurs C1 et C4 se séparent. Les diodes VD1 et VD2 définissent la tension de polarisation des transistors VT3 et VT4. L'amplificateur de puissance est alimenté par un régulateur de tension 20 V sur la puce DA1. Condensateur SZ - filtrage dans le circuit de puissance.

Le préamplificateur est assemblé sur l'ampli-op DA3. L'alimentation de l'amplificateur opérationnel étant unipolaire, à l'aide des résistances R10, R11 et R13, une polarisation égale à la moitié de la tension d'alimentation est appliquée à son entrée non inverseuse. Le condensateur C6 est un condensateur de blocage dans le circuit de polarisation. La résistance R12 définit le mode de fonctionnement de l'ampli-op. Les résistances R14-R16 et le condensateur C7 forment un circuit de rétroaction négative qui définit le gain du préamplificateur. La sortie de cet amplificateur est connectée à l'entrée de l'amplificateur de puissance via le condensateur C9, qui complète le circuit de rétroaction positive. Le condensateur SU se sépare.

Le préamplificateur est alimenté par un régulateur de tension 15 V sur la puce DA2. Le condensateur C5 est un élément filtrant du circuit de puissance.

L'élément sensible VK1 est un fusible réarmable polymère MULTIFUSE de Bourns [2]. À l'état refroidi, la structure du polymère qui le remplit ressemble à un réseau cristallin. Lorsqu'il est chauffé, il change, donc lorsqu'une certaine température est atteinte, il y a un saut non seulement dans la conductivité électrique du polymère, mais aussi dans sa résistance acoustique.

La plupart des pièces du capteur sont situées sur une planche à pain avec des trous plaqués, le montage se fait avec des fils minces isolés. La carte est placée dans un boîtier métallique sur lequel sont installés des transducteurs piézoélectriques. L'élément sensible du capteur est situé à l'extérieur et est relié aux transducteurs piézoélectriques par un guide sonore - un coude en forme de U en fil d'acier d'un diamètre de 0,8 mm et d'une longueur de 1 m. Les extrémités opposées du guide sonore sont soudés aux surfaces de travail des transducteurs piézoélectriques. L'élément sensible est soudé dans l'espace du guide sonore à l'endroit de son coude.

Le capteur utilise des condensateurs à l'oxyde de tantale K53-52, il est permis d'en utiliser d'autres, par exemple K53-4. Condensateurs céramiques - K10-176 (ou KM-3-KM-6). Résistances fixes C2-33 (remplacement possible - C2-23, MLT, OMLT). Résistance ajustable - SPZ-39a (ou SPZ-37, RP1-48). Les diodes KD522B peuvent être remplacées par d'autres diodes au silicium, par exemple des séries KD503, KD521. Les transistors KT503G peuvent être remplacés par des transistors de la même série ou des dispositifs au silicium d'autres séries avec des paramètres similaires. KT814G et KT815G peuvent être remplacés par des transistors de la même série ou des séries KT816 et KT817, respectivement. Au lieu des microcircuits importés L7815, L7820, les microcircuits domestiques KR142EN8V et KR142EN9A peuvent être utilisés, respectivement. Transducteurs piézoacoustiques BQ1, BM1 - non emballés à trois sorties fabriqués à l'étranger (type probable FML-34.7T-2.9B1 -L). Le fusible réarmable MF-R025 peut être remplacé par un fusible similaire de RaychemVTyco ou Little Fuse.

La configuration du capteur consiste à régler la résistance d'accord R16 sur un tel gain dans la boucle de rétroaction positive, à laquelle une génération stable est observée, et le signal à la sortie de l'amplificateur de puissance est sinusoïdal avec une légère limitation bilatérale. En augmentant la température de l'élément sensible VK1, sa valeur est fixée, à laquelle se produit un changement brusque de la fréquence d'oscillation. Vous devez vous assurer que la fréquence revient à sa valeur d'origine lorsque l'élément de détection se refroidit. Dans la version du capteur de l'auteur, la fréquence des oscillations générées à une température d'élément sensible de +20 °C était égale à 12,9 kHz, et lorsque la température atteignait +40 °C, elle augmentait brusquement à 85,3 kHz.

littérature

1. Vinogradov Yu. Contrôle des gaz explosifs. - Radio, 2000, n° 10, p. 37.
2. Fusibles réarmables Bourns MULTIFUSE. - Radio, 2000, n° 11, p. 49-51.

Auteur : O. Ilyin, Kazan, Tatarstan ; Publication : radioradar.net

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