159861. lajstromszámú szabadalom • Termoelektromos hőmérsékletmérő készülék
3 159861 4 ja be és e szabályozókörben a termisztor, a szabályozótranzisztor, valamint annak munkaellenállása úgy van kiképzeve, hogy a hőforrásként is szerepel. A találmányt közelebbről a leíráshoz mellékelt rajzok segítségével egy kiviteli példa kapcsán közelebbről is megmagyarázzuk. A rajzokon az 1. ábra az eddig ismert megoldást vázlatosan tünteti fel. A 2. ábrán a hőfokszabályozó áramkört ismertetjük vázlatosan, míg a 3. ábra a találmány szerinti hőmérsékletmérő berendezés metszetrajza. • A mérőáramkörben a 1 hőérzékélő hőelem a mérendő hőmérsékleten van, míg a 2 referenciahőelem a környezettel azonos hőmérsékletű. A mérendő hőmérséklettel arányos áramot a 3 galvanométer méri, a mérőkör érzékenységét és a kívánt méréshaMist a 4 elc^étellenállás állítja be. A refereniciia4hő0letm hőmérsékletének változásából adódó hibafeszültséget a 5 Wheatstone-híd egyenlíti ki, amely a 6, 7 és 8 hőmérsékletfüggetlen, előnyösen manganin, és a 9 hőmérsékletfüggő, előnyösen nikkel- vagy platinaellenállást tartalmazza. A Wheatstone-hidat 10 stabilizált feszültségforrás táplálja. A hídba folyó 11 áram beállításával lehet a Wheatstone-híd kimenőfeszültség hőmértsékletjfügigésének meredekségét változtatni. Mivel a hőmérséklettel közel lineárisan változó 9 hőmérsékletfüggő ellenállással az 5 Wheatstone-híd kimenőfeszültsége szélesebb hőmérséklettartományban nem lineáris, ezért fokozottabb követelmény esetén a 9 hőmérsékletfüggő ellenállást és a 2 referencia-hőelemet kevésbé változó hőmérsékletű térben célszerű elhelyezni. Ennek megoldására szolgál a 2. ábra szerinti hőfokszabályozó áramkör. A 21 szabályozótrianzásator ínyitóirányú áramát 22 kollektorellenállás állítja be. A tranzisztor bázisfeszültségét a 23 ellenállás és a 24 hőmérségletfüggő ellenállás, célszerűen termisztor ellenállásosztás aránya állítja be. Hőforrásként termisztor, szabályozótranzisztor és kollektorellenállás szolgál, míg a hővisszacsatolást a tranzisztorral jó hőcsatolásban levő 24 hőmérsékletfüggő ellenállás biztosítja. A termosztát hőmérsékletét a 25 emitterellenállással úgy kell beállítani, hogy az a készülék működési hőmérséklettartománya fölött legyen. Ha például a környezeti hőmérséklet +15 ... +35 °C, akkor a termosztát hőmérsékletének kb. 50 °C-nak kell lennie. Törekedni kell ezenkívül arra, hogy a melegítendő tér minél kisebb legyen, és így a beállási idő minél rövidebb és a tranzisztor stacioner kollektorárama is minél kisebb legyen. Ahlhoz, hogy a fent említett elvi kapcsolási elrendezés révén a találmány szerinti hőmérsékletmérő berendezést meg lehessen valósítani, a 3. ábra szerinti szerkezetet készítettük el. A bejelentés szerinti megoldás tehát ismert elvek alapján, egyedi kialakítású és az eddig használt hőmérsékletmérő műszerekkel szemben lényegesen pontosabb értékek kijelzésére alkalmas. A találmány szerinti berendezés a következőképpen működik: A 36 tranzisztor jó hővezető (célszerűen vörös-5 réz) anyagból készített 31 hüvelybe van beszorítva. A hüvely felső, tányérszerűen kiszélesedő részében foglal helyet a 37 termisztor. A jó hőátadás érdekében a hüvely és a 36 tranzisztor, illetve a 37 termisztor közötti légrés hővezető 10 anyaggal, célszerűen szilikonzsírral van kitöltve. A 31 hüvely faülső palástijaira ivan feltekercselve fűtőellenállásként, a 38 kollektorellenállás, és ugyanitt található a-39 referencia-hőelem és erre van rátekercselve — galvanikusan elválasztva — 15 de ugyanakkor jó hővezetéssel a Wheatstone-híd 40 hőmérsékletfüggő ellenállása. A 31 hüvelyt a szigetelőanyagból készült 32 henger veszi körül és erre van feltekercselve a 41, 42 és 43 manganinellenállás. A 32 henger alsó, nyitott részét 20 a 33 szigetelőtárcsa zárja le, részben a hüvely terének a hőszigetelése, részben az elektromos kivezetések biztosítása végett. Az egész szerelvényt 34 búra fogja össze. A szerelvény belső tere 35 hőszigetelő anyagg|al, célszerűen üveggyapottal, 25 vagy vattával van kitöltve, esetleg szilikongumival van kiöntve. A termisztoron, a tranzisztoron és a kollektorellenálláson disszipált hőmennyiség a vöröisrézihüivelyt és ;a szerelvény belső terét néhány perc alatt felmelegíti. A hüvellyel azonos 30 hőmérsékletre melegszik a 39 referencia hőelem és a 40 hőmérsékletfüggő, célszerűen nikkel ellenállás is. A berendezésbe beépített egyetlen szabályozótranzisztorral működő szabályozókör kb. +0,5 °C hőmérsékletállandóságot biztosít, 35 aránylag szélsőséges — például 0 és 40 °C közötti — környezeti hőmérséklet-tartományban. Ezzel elérhető, hogy az 5 Wheatstone-híd gyakorlatilag lineáris tartományban működik és a kiegyenlítés pontossága +0,1 °C rendű lesz. Ezzel 40 a megoldással üzemi körülmények között + 0,05 °C pontosságú hőmérsékletmérő készülék állítható elő. Laboratóriumi viszonyok között ez a pontosság még tovább is fokozható. További előnye a megoldásnak, hogy olyan kis méretben elkészíthető, amely lehetővé teszi például a galvanométer tokjába való beépítést. Kompenzálatlan termoelektromos hőmérő készülékhez, vagy szabályzó berendezéshez akár utólag is hozzárépíthető, például a műszercsatlakozó csavarba bedugaszolható kialakításban. Szabadalmi igénypontok: "1. Termoelektromos hőmérsékletmérő készü-55 iék, amelyben a mérő hőelem, a referencia-hőelem, a referencia-hőelem hőmérsékletváltozását kiegyenlítő áramkör van, amely utóbbi egy hőmérsékletfüggő és hőmérsékletfüggetlen ellenállásokat tartalmazó Wheatstone-híd, és amely refin ferencia és kompenzáló elemek elektronikus hőfokszabályozó rendszer állandó hőmérsékletű terében vannak, és a hőfokszabályozó rendszer körében pedig tranzisztor és termisztor van, azzal 65 jellemezve, hogy a hőfokszabályozó tranzisztor a
