Термокондуктометричний датчик газу підвищеної чутливості

Термокондуктометричний датчик газу підвищеної чутливості, який містить металевий блок та встановлені в його каналах як мінімум два термочутливих елементи (порівняльний та вимірювальний), джерело живлення стабілізованим струмом та мікроелектронну схему, який відрізняється тим, що порівняльний та вимірювальний елементи з'єднані послідовно у схему подільника напруги, який живиться стабілізованим струмом. (19) (21) u200509893 (22) 20.10.2005 (24) 15.06.2006 (46) 15.06.2006, Бюл. № 6, 2006 р. (72) Кондратьєв Євгеній Григорович, Васильєва Нінель Леонідівна, Осадчий Юрій Михайлович (73) ЗАКРИТЕ АКЦІОНЕРНЕ ТОВАРИСТВО "ВСЕУКРАЇНСЬКИЙ НАУКОВО-ДОСЛІДНИЙ ІНСТИТУТ АНАЛІТИЧНОГО ПРИЛАДОБУДУВАННЯ" 3 14963 4 вхід попереднього підсилювача для подальшого МВС датчика - прототипу, і виконує первинне пеперетворення у вихідний уніфікований сигнал. ретворення зміни вмісту визначуваного компоненОсновний недолік прототипу - низька чутлита в послідовну зміну опору та напруги двох BE. вість і надійність, обмеженість і нераціональність Вимір зміни напруги двох BE стосовно напруги можливих способів їх підвищення, складна схема двох ПЕ, що немає залежності від вмісту визначуперетворення сигналу МВС у вихідний електричваного компоненту аналізованої газової суміші, та ний уніфікований сигнал. подальше її перетворення в уніфікований сигнал Обумовлено це наявністю наступних факторів. виконує МЕС. При аналізі датчиком газової суміші, що відпоТака схема первинного та подальшого перетвідає по своєму складу початку діапазону виміру, ворення вимірюваної величини у запропоновану опори всіх BE й ПЕ рівні між собою, тобто, усі датчику забезпечує підвищення чутливості у два RВЕ=RПЕ. рази. Опір ПЕ не залежить від вмісту визначуваного У прототипі, при однаковій кількості BE й ПЕ, компонента й умовно (тому що залежить від зміни з'єднаних у МВС, у формуванні вихідного електрине вимірюваних величин) вважається постійним. чного сигналу враховується зміна опору та напруги Зміна опору BE пропорційна зміні вмісту витільки одного BE, в результаті чого його чутливість значуваного компонента аналізованої газової судо вимірюваної величини у два рази менше. міші і дорівнює різниці До складу МЕС входять дві мікросхеми повторювачів напруги DA1, DA2 із резисторами R1, R2, (1) RВЕ=RВЕ-RПЕ. на виході яких дублюються, відповідно повна наВихідний сигнал (U) МВС, яка має однаковий пруга ДН - Uдн і напруга ВП ДН – UВП. Отримані (у початковому стані) опір плечей, дорівнює напруги надходять на вхід диференціального під(2) U=0,5 Імвс RВЕ=ІВЕ RВЕ силювача, виконаного на мікросхемі DA3 з резисЗ рівняння (2) випливає, що підвищення чутторами R3, R4, R5, R6. На виході DA3 у результаті ливості датчика - прототипу, наприклад у два рази, вирахування одержуємо напругу ППДН. можливо двома способами: UПП=ПДН–UВП (3) 1) збільшенням загальної кількості чутливих З виходу DA2, DA3 відповідні сигнали Uвп, UПП елементів - до восьми (до двох BE і ПЕ у відповіднадходять на вхід мікросхеми вимірювального них плечах МВС), що істотно ускладнить конструкпідсилювача DA4, на виході якого одержують уніцію датчика, збільшить його габарити й масу, а фікований вихідний сигнал датчика газу (Uдг), рівтакож підвищить споживану потужність і значно ний вартість датчика; UДГ=K(UВП-UПП)=[UBE1+UBE2)-UПE1+UПE2)], В (4), 2) збільшенням струму живлення МВС (згідно де К - коефіцієнт підсилення вимірювального розрахунковим і експериментальним даним) як підсилювача, що задається опором резистора R7; мінімум на 35%, що, при найчастіше використовупри відсутності R7 К=1. ваних значеннях струму живлення МВС-150±30мА, Усі перелічені мікросхеми живляться від одноприведе до значного підвищення температури, а го джерела напругою постійного току Uж. значить і до істотного зниження надійності чутлиЗапропоноване технічне рішення дозволить: вих елементів і датчика в цілому. 1) підвищити чутливість термокондуктометриЗадачею цієї корисної моделі є підвищення чучного датчика газу у два рази без збільшення кільтливості і надійності термокондуктометричного кості термочутливих елементів та при зниженому в датчика газу без збільшення числа термочутливих два рази струмі живлення, що забезпечить відпоелементів при зменшеному у два рази струму живідне підвищення надійності датчика; влення датчика. 2) спростити в цілому схему перетворення Рішення поставленої задачі досягається тим зміни опорів BE, викликаної зміною вмісту визначином, що у пропонованому термокондуктометричуваного компонента в аналізованій газовій суміші, чному датчику газу підвищеної чутливості (ДГ), у вихідний електричний уніфікований сигнал наякий містить металевий блок та установлені в його пруги постійного струму 0-1 В чи 0-10 В і ін. каналах як мінімум два термочутливих елементи 3) застосовувати схему ДН із двома термочут(порівняльний та вимірювальний), перетворення ливимими елементами (по одному BE і ПЕ) для зміни вмісту визначуваного компоненту в аналізоаналізу газових сумішей, що містять компоненти з ваній газовій суміші в уніфікований вихідний елекзначно різними коефіцієнтами теплопровідності, а тричний сигнал виконують порівняльний та вимітакож, з достатнім для формування необхідного рювальний елементи, що з'єднані послідовно у рівня вихідного сигналу датчика діапазоном зміни схему дільника напруги (надалі ДН), який живиться визначуваного компонента, що значно зменшить стабілізованим струмом, та подальша мікроелектрозміри й масу блоку чутливих елементів, істотно рона схема (надалі МЕС). знизить вартість датчика; На рисунку, що поданий нижче, зображена 4) спростити процедуру настроювання й ремоелектрична схема пропонованого термокондуктонту датчика. метричного датчика газу підвищеної чутливості. З Викладений матеріал підтверджує новизну й неї видно, що ДН має два плеча : верхнє порівняефективність моделі термокондуктометричного льне (надалі ПП) та нижнє вимірювальне (надалі датчика газу, що заявляється, і доцільність її заВП), які містять по два ПЕ та BE, установлених в стосування в складі термокондуктометричних гаканалах блока термочутливих елементів (БЧЕ). зоаналізаторів. ДН живиться стабілізованим постійним струмом (Іст), рівним за своїм значенням струму BE в 5 Комп’ютерна верстка В. Мацело 14963 6 Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601