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ENCICLOPEDIA DELLA RADIOELETTRONICA ED ELETTRICA Sensore di surriscaldamento. Enciclopedia dell'elettronica radio e dell'ingegneria elettrica
Enciclopedia della radioelettronica e dell'elettrotecnica / Regolatori di potenza, termometri, stabilizzatori di calore Il dispositivo descritto è un convertitore temperatura-frequenza ad azione discreta. Nella struttura, è un auto-oscillatore, il cui circuito di feedback positivo contiene una linea di comunicazione ultrasonica con un elemento sensibile incluso in esso. Utilizzano un fusibile polimerico autorigenerante. A causa della dipendenza dalla temperatura non solo delle proprietà elettriche, ma anche acustiche di tale fusibile, la frequenza di oscillazione dell'autogeneratore cambia. Il sensore è progettato per funzionare come parte di dispositivi di controllo della tolleranza della temperatura per oggetti situati in ambienti esplosivi [1], ma può trovare applicazione anche in altri sistemi con scopi simili, ad esempio nei dispositivi di allarme antincendio di emergenza. Poiché il collegamento dell'elemento sensibile con l'unità elettronica è acustico, sono esclusi il passaggio di corrente nel circuito di misura e la possibilità di scintille nella zona controllata. Principali caratteristiche tecniche Temperatura di funzionamento,
Il dispositivo è costituito da un elemento sensibile incluso nello spazio della guida del suono, che forma una linea di comunicazione a ultrasuoni tra i trasduttori piezoelettrici trasmittenti e riceventi, un amplificatore di potenza, un preamplificatore e un circuito di feedback che collega l'uscita del preamplificatore all'ingresso dell'amplificatore di potenza. Il trasduttore irradiante eccita le onde acustiche nella guida sonora, che attraversano l'elemento sensibile e raggiungono il trasduttore ricevente, che le converte in un segnale elettrico. Questo segnale, amplificato dal preamplificatore, viene alimentato attraverso un circuito di feedback all'ingresso dell'amplificatore di potenza. Come risultato del feedback positivo, nel sistema si verificano auto-oscillazioni. L'elemento sensibile del sensore è costituito da un materiale la cui resistenza acustica cambia bruscamente ad una determinata temperatura. Di conseguenza, si verifica un brusco cambiamento nella frequenza di oscillazione, che funge da segnale di surriscaldamento. Dopo aver eliminato la causa del surriscaldamento, la temperatura dell'elemento sensibile diminuisce, la resistenza acustica della linea di comunicazione e la frequenza di oscillazione ritornano ai valori originali: il sensore è di nuovo pronto per l'uso.
Lo schema del sensore è mostrato in figura. Un amplificatore di potenza è realizzato utilizzando transistor VT1-VT4. Il suo guadagno di tensione è determinato dal rapporto tra le resistenze dei resistori R6 e R4. Il trasduttore piezoelettrico emittente BQ1 è collegato all'uscita dell'amplificatore; è collegato acusticamente al trasduttore piezoelettrico ricevente VM1 attraverso la guida sonora e l'elemento sensibile BK1. I condensatori C1 e C4 sono condensatori di separazione. I diodi VD1 e VD2 impostano la tensione di polarizzazione dei transistor VT3 e VT4. L'amplificatore di potenza è alimentato da un regolatore di tensione da 20 V sul chip DA1. Il condensatore SZ è un condensatore di filtraggio nel circuito di alimentazione. Il preamplificatore è assemblato utilizzando l'amplificatore operazionale DA3. Poiché l'alimentazione dell'amplificatore operazionale è unipolare, al suo ingresso non invertente viene applicata una polarizzazione pari alla metà della tensione di alimentazione utilizzando i resistori R10, R11 e R13. Il condensatore C6 è un condensatore di blocco nel circuito di polarizzazione. Il resistore R12 imposta la modalità operativa dell'amplificatore operazionale. I resistori R14-R16 e il condensatore C7 formano un circuito di feedback negativo che imposta il guadagno del preamplificatore. L'uscita di questo amplificatore è collegata all'ingresso dell'amplificatore di potenza tramite il condensatore C9, che chiude il circuito di feedback positivo. Condensatore SY - separazione. Il preamplificatore è alimentato da un regolatore di tensione da 15 V sul chip DA2. Il condensatore C5 è un elemento filtrante nel circuito di potenza. L'elemento sensibile del VK1 è un fusibile polimerico autoripristinante MULTIFUSE di Bourns [2]. Una volta raffreddato, la struttura del polimero che lo riempie ricorda un reticolo cristallino. Quando riscaldato, cambia, quindi quando viene raggiunta una certa temperatura, si verifica un salto non solo nella conduttività elettrica del polimero, ma anche nella sua resistenza acustica. La maggior parte delle parti del sensore sono posizionate su breadboard con fori metallizzati; l'installazione viene eseguita con sottili fili isolati. La scheda è collocata in una custodia metallica sulla quale sono installati trasduttori piezoelettrici. L'elemento sensibile del sensore si trova all'esterno ed è collegato ai trasduttori piezoelettrici tramite una guida del suono: un gomito a forma di U in filo di acciaio con un diametro di 0,8 mm e una lunghezza di 1 m. sono saldati alle superfici di lavoro dei trasduttori piezoelettrici. L'elemento sensibile è saldato nell'interstizio della guida del suono nel punto della sua curvatura. Il sensore utilizza condensatori all'ossido di tantalio K53-52; è possibile utilizzarne anche altri, ad esempio K53-4. Condensatori ceramici - K10-176 (o KM-3-KM-6). Resistori fissi C2-33 (possibile sostituzione - C2-23, MLT, OMLT). Resistore trimmer - SPZ-39a (o SPZ-37, RP1-48). I diodi KD522B possono essere sostituiti con altri diodi al silicio, ad esempio delle serie KD503, KD521. I transistor KT503G possono essere sostituiti con transistor della stessa serie o dispositivi al silicio di altre serie con parametri simili. KT814G e KT815G possono essere sostituiti rispettivamente con transistor della stessa serie o delle serie KT816 e KT817. Invece dei microcircuiti importati L7815, L7820, è possibile utilizzare rispettivamente i microcircuiti domestici KR142EN8V e KR142EN9A. Trasduttori piezoacustici BQ1, VM1 - trasduttori a tre terminali senza cornice di produzione straniera (presumibilmente tipo FML-34.7T-2.9B1 -L). Il fusibile autoripristinante MF-R025 può essere sostituito con uno simile di RaychemVTyco o Little Fuse. La configurazione del sensore consiste nell'impostare il resistore di sintonizzazione R16 su un guadagno tale nel circuito di feedback positivo da osservare una generazione stabile e il segnale all'uscita dell'amplificatore di potenza è sinusoidale con una leggera limitazione bilaterale. Aumentando la temperatura dell'elemento sensibile VK1, si registra il suo valore al quale si verifica un brusco cambiamento nella frequenza di oscillazione. Assicurarsi che la frequenza ritorni al valore originale quando l'elemento sensibile si raffredda. Nella versione originale del sensore, la frequenza delle oscillazioni generate ad una temperatura dell'elemento sensibile di +20 °C era pari a 12,9 kHz, e quando la temperatura raggiungeva i +40 °C aumentava bruscamente fino a 85,3 kHz. Letteratura
Autore: O. Ilyin, Kazan, Tatarstan; Pubblicazione: radioradar.net
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