專利名稱：礦用高精度陶瓷溫度傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型為一種溫度傳感器。
目前礦用的溫度傳感裝置主要為熱電式，以熱電耦傳感器居多。熱電耦傳感器是用兩種材料的導(dǎo)體串接成一回路，當(dāng)兩導(dǎo)體結(jié)合點溫度不同時，產(chǎn)生溫差電動勢。若將一結(jié)合點置于待測溫度處而另一結(jié)合點保持恒定溫度，則待測溫度的變化經(jīng)熱電耦轉(zhuǎn)化為電信號，測量該電信號可以給出待測點的溫度。這種傳感器多用于井上設(shè)備，如L5.5－40／8型空氣壓縮機等。由于煤礦井下工作環(huán)境惡劣，對傳感器的工作狀態(tài)與性能要求苛刻，熱電式傳感器的應(yīng)用受到限制。迄今井下采煤機、變壓器等設(shè)備尚無適用的溫度傳感器，導(dǎo)致這些設(shè)備因過熱而損壞，由此而引起的井下災(zāi)害事故時有發(fā)生。
本實用新型的目的是提供一種能適應(yīng)煤礦井下工作環(huán)境的溫度傳感器，減少井下設(shè)備因過熱而造成的損壞，避免由此而引起的災(zāi)害事故的發(fā)生。
本實用新型所設(shè)計的溫度傳感器主要包括探頭、電源、電路和外殼。探頭采用PTC陶瓷作為感溫元件；電路由陶瓷元件線性化電路、比較器、運算放大器和顯示器組成；電源用兩節(jié)五號電池串接限流器構(gòu)成本安電源，向電路和探頭供電；傳感器外殼由鋼板焊接成枕形，外殼側(cè)端蓋與殼體之間用密封墊密封，以滿足煤礦井下的防水防塵要求。
采用PTC陶瓷作為感溫元件制造的溫度傳感器，穩(wěn)定性好、壽命長、精度高、無觸點、無明火、操作簡單，適用于井下惡劣的工作環(huán)境，能準確地預(yù)報井下設(shè)備的過熱狀態(tài)，便于及早采取措施，防止設(shè)備損壞和災(zāi)害事故的發(fā)生。
本實用新型的具體實施例如下

圖1礦用高精度陶瓷溫度傳感器結(jié)構(gòu)圖。圖中1－－顯示器；2－－開關(guān)；3－－探頭接線端子；4－－外殼；5－－傳輸電纜；6－－緊固螺栓；7－－探頭；8－－電路盒；9－－本安電源；10－－外殼側(cè)端蓋；11－－橡膠密封墊；12－－電路盒端蓋；13－－電路板。外殼(4)用鋼板焊接成枕形，其端面上安裝有顯示器(1)，開關(guān)(2)，探頭接線端子(3)；外殼(4)的側(cè)面經(jīng)橡膠密封墊(11)與側(cè)端蓋(10)用緊固螺栓(6)緊固；外殼(4)內(nèi)裝有電路盒(8)和本安電源(9)。
圖2探頭結(jié)構(gòu)圖。圖中14－－探頭桿；15－－－PTC陶瓷；16－－金屬壓片；17－－－氧化鈹填充料；18－－包封頭。探頭(7)采用Tc＝60℃的PTC陶瓷(15)作為感溫元件，該元件的兩端面分別涂有銀漿電極，與傳輸電纜(5)相接的金屬壓片(16)壓在PTC陶瓷(15)的兩個電極上，然后用導(dǎo)熱絕緣物質(zhì)氧化鈹填充料(17)充填后，再用聚四氟乙烯和樹脂把探頭包封。此外，探頭(7)的感溫元件和金屬壓片外邊也可用云母充填，包封在金屬盒內(nèi)。傳輸電纜(5)與探頭(7)也可用防水接插件聯(lián)接。
圖3電路原理圖。圖中Rt－－PTC陶瓷電阻；R1－R5－－電阻；A－－LM324運算放大器；D－－發(fā)光二極管；E1、E2－－電池；R0－－限流器。PTC陶瓷電阻Rt將感知的溫度轉(zhuǎn)化為電壓量，經(jīng)電阻R2線性化后，輸給比較器，該比較器內(nèi)電阻R1、R2、R3、R4串并聯(lián)構(gòu)成。運算放大器A采用LM324集成塊，它的輸入端分別從比較器R1與R3，R2與R4的中間提取信號，輸出端接顯示器。顯示器由發(fā)光二極管D與電阻R5串聯(lián)構(gòu)成，它的一端接運算放大器A的輸出端，另一端與電源相接。比較器輸出的信號經(jīng)運算放大器A運放后，驅(qū)動顯示器。當(dāng)設(shè)備溫度過熱時，顯示器的發(fā)光二極管D將發(fā)光報警。本安電源E是將兩節(jié)五號電池E1、E2與限流器R0串聯(lián)后，向電路供電。此外，電路中線性化電阻R2可用反對數(shù)放大器代替，電路中也可以加溫度補償電路。
電路中各元器件焊接在電路板(13)上，它與外殼(4)端面上的開關(guān)(2)、顯示器(1)、探頭接線端子(3)用引線焊接。
本實用新型所設(shè)計的溫度傳感器，其報警溫度可在20－－110℃內(nèi)任意設(shè)定一點，報警溫度誤差小于0.1℃，材料線性度±0.5％F·S，平均分辨率為0.1％F·S。
權(quán)利要求1.一種礦用溫度傳感器，包括探頭、電源、電路和外殼，其特征是探頭采用PTC陶瓷作為感溫元件；電源為本安電源，用兩節(jié)五號電池串接限流器構(gòu)成；傳感器電路由陶瓷元件線性化電路、比較器、運算放大器和顯示器組成；傳感器外殼用鋼板焊成枕形，外殼側(cè)端蓋與殼體之間用密封墊密封。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的礦用溫度傳感器，其特征是探頭的結(jié)構(gòu)是在PTC陶瓷的兩端面分別涂層銀漿電極，將與傳輸電纜相接的金屬壓片壓在兩個電極上，用氧化鈹充填后，采用聚四氟乙烯和樹脂包封。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的礦用溫度傳感器，其特征是陶瓷元件線性化電路由PTC陶瓷電阻Rt與電阻R2組成，比較器由電阻R1、R2、R3、R4串并聯(lián)構(gòu)成，運算放大器的輸入端分別從比較器R1與R3、R2與R4的中間提取信號，輸出端接顯示器的發(fā)光二極管。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的礦用溫度傳感器，其特征是外殼端面上設(shè)置的開關(guān)、顯示器和探頭接線端子與電路中各元件的引線焊接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳感器，其特征是探頭還可以用云母片充填，包封在金屬盒內(nèi)。
專利摘要一種礦用溫度傳感器，包括探頭、電源、電路和外殼。該溫度傳感器的探頭用PTC陶瓷作為感溫元件，采用本安電源向電路和探頭供電。該陶瓷溫度傳感器報警溫度可在20—110℃內(nèi)任意設(shè)定一點，報警溫度誤差小于0.1℃，材料線性度±0.5％F·S，平均分辨率為0.1％F·S。適用于井下惡劣的工作環(huán)境，能準確地預(yù)報井下設(shè)備的過熱狀態(tài)，便于及早采取措施，防止設(shè)備損壞和災(zāi)害事故的發(fā)生。
文檔編號G01K7/20GK2209795SQ9321054
公開日1995年10月11日 申請日期1993年4月27日 優(yōu)先權(quán)日1993年4月27日
發(fā)明者冷叔棪, 王 琦, 李炳英 申請人:山西礦業(yè)學(xué)院