Пристрій для контролю тиску

Пристрій для контролю тиску, що складається з напівпровідникових сенсорів тиску з частотним виходом, вузла передачі тиску на сенсори і дистанційного блока індикації та керування, електрично з'єднаних між собою, який відрізняє ться тим, що напівпровідникові сенсори тиску виго товлені на основі структури мікросхеми з входом на МОН-транзисторах. (19) (21) u200713226 (22) 28.11.2007 (24) 25.03.2008 (46) 30.12.1899, Бюл.№ , 1899 р. (72) ЄРМАКОВ ВАЛЕРІЙ МИКОЛАЙОВИЧ, UA, КОРБУТЯК ДМИТРО ВАСИЛЬОВИЧ, UA, КОЛОМОЄЦЬ ВОЛОДИ МИР ВАСИЛЬОВИЧ, UA, ДЕМЧИНА ЛЮБОМИР АНДРІЙОВИЧ, UA, БУДЗУЛЯК СЕРГІЙ ІВАНОВИЧ, UA, ІВОНЯК ЮРІЙ ІГОРОВИЧ, U A 3 31101 4 інформацію в персональний комп'ютер або Кількість сенсорів тиску в пристрої така, яка звичайний запрограмований відповідним чином необхідна для оптимального моніторингу тиску процесор. Такі переваги частотних вимірювальних всіх точок заданого об'єкту. перетворювачів свідчать про технічну і економічну Запропонований пристрій працює в широкому перспективність їх розробки та використання діапазоні тисків (від 1Па до 800кПа) і не вимагає сумісно з сучасними засобами обчислювальної використання різних сенсорів тиску для різних техніки. діапазонів вимірювання тому, що безпосереднє Найбільш близькими за технічним виконанням перетворення величини прикладеного тиску в є напівпровідникові вимірювачі тиску (механічних частоту запропонованим пристроєм перекриває навантажень) з частотним виходом (прототип), більш широкий діапазон зміни тиску, ніж в описані в [5]. Для їх виготовлення прототипі, в якому вихідний аналоговий сигнал використовується складна технологія перетворюється в частоту при допомозі мікроелектроніки створення багатоелементних спеціальної схеми. сенсорів, коли в одному модулі формується Блок індикації та керування може бути чутливий елемент, схема підсилення, виконаний на основі персонального комп'ютера перетворення, термостатування і обробки сигналу. або програмованого процесора, додатково Тиск прикладається до пружного оснащеного блоками тривалого зберігання напівпровідникового п'єзочутливого елемента інформації та сигналізації про аварійне чи сенсора тиску і вимірюється за допомогою нештатне перевищення заданої величини тиску. тензомоста, який формується на його поверхні. При підключенні до блоку індикації та Для забезпечення стійкості отриманого сигналу до керування сенсора температури цей блок може електричних перешкод, він перетворюється в автоматично корегувати покази сенсорів тиску при електричні імпульси, частота яких залежить від суттєвому відхиленні робочої температури від тиску. Використання таких вимірювачів забезпечує номінальної, що значно підвищує точність зручне і точне вимірювання тиску в різноманітних вимірювань. об'єктах. Проте, їх виго товлення занадто складне, Для прикладу розглянемо роботу пристрою потребує наявності високовартісних технологічних для вимірювання тиску, який комплектується установок, зміни технології виготовлення сенсорів сенсором, виготовленим з структури інтегральної тиску для різних діапазонів вимірювання тиску, а мікросхеми (мікросхема типу К140УД8), оснащеної вирішення цілого ряду конкретних наукововузлом передачі тиску, що виконаний у вигляді технічних завдань, пов'язаних з вимірюванням як стержня з клиноподібною основою. Для передачі зусилля даний стержень через направляючу дуже малих значень тиску (Р£1Па), так і великих втулку передає тиск на область р-n переходу (Р»800кПа) за допомогою таких вимірювачів вхідного польового транзистора мікросхеми. ускладнене, не забезпечує достатньої точності і Вихідний сигнал мікросхеми у вигляді вимагає використання різних сенсорів тиску для пилоподібних імпульсів періодичних коливань, різних діапазонів вимірювання. частота яких пропорційна прикладеному тиску, В основу корисної моделі поставлено задачу подаються на вхід дистанційного блоку індикації та створення більш простого за конструкцією і більш керування, а транзисторна система температурної дешевого пристрою для контролю тиску, що за компенсації приладу, яка включає і чутливий до точністю не поступається прототипу. тиску МОН-транзистор забезпечує температурну Поставлена задача вирішується завдяки тому, стабільність параметрів в робочому діапазоні що в пристрої, який складається з температур. Для калібрування сенсора тиску в напівпровідникових сенсорів тиску з частотним ролі дистанційного блоку управління та індикації виходом, вузла передачі тиску на сенсори і застосовано частотомір 43-34. Завдяки тому, що дистанційного блоку індикації та керування, сенсор тиску виготовлений з структури електричне з'єднаних між собою, інтегральної мікросхеми з входом на МОНнапівпровідникові сенсори тиску виготовлені на транзисторах, вона генерує електричні коливання, основі структури мікросхеми з входом на МОНчастота яких сильно залежить від прикладеного транзисторах. тиску (фіг. 1). Ефект обумовлений зміною Виконання напівпровідникових сенсорів тиску питомого опору каналу провідності МОНна основі структури цифрової мікросхеми з входом транзисторів в залежності від прикладеного тиску. на польових МОН-транзисторах замість Після проведення калібрування та визначення напівпровідникових п'єзочутливи х сенсорів тиску основних метрологічних параметрів, замість як в прототипі дозволяє спростити і здешевити частотоміра до сенсора тиску підключають пристрій тому, що технологія виготовлення дистанційний блок індикації та керування, в якості серійних цифрових мікросхем значно дешевша, якого використано персональний комп'ютер і ніж технологія виготовлення напівпровідникових встановлюють необхідне програмне забезпечення п'єзочутливи х елементів. При цьому з параметрами сенсора та задають поріг запропонована цифрова мікросхема з входом на спрацьовування сигналізації про критичне МОН-транзисторах генерує пилоподібні електричні перевищення допустимого тиску. коливання , частота яких сильно залежить від Джерела інформації: прикладеного тиску, в результаті чого його 1. Langdon R.M. Resonator sensors - arewiew// точність не поступається прототипу. J. Phys. E.: Scientific Instrumens.-1985.-Vol. 18, N2.На фіг. для запропонованого сенсора P. 103-115. показано типову залежність генерованої частоти від прикладеного до нього тиску. 5 31101 2. Воробьев В.И., Якименко А.В. Ме ханические резонаторы частотных датчиков Элементы приборных устройств: Сб. тр. МВТУ, 1977. - №247. -С.52. 3. Diaphragmless pressure sensor,- Sensors and Actuators A 113 (2004) 350-354. 4. Quan Wang, Jianning Ding, Wenxiang Wang Fabrication and temperature coefficient compensation technology of low cost high temperature pressure sensor - Sensors and Actuators A 120 (2005) 468473) 5. Кипрская А.В., Лавров Ю.В. Современное состояние и перспективы развития измерительных преобразователей за рубежом. // Труды центрального института авиационного моторостроения. - 1989. № 1258. -С. 5-33. 6