×
07.06.2019
219.017.750e

БЕСПРОВОДНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к области кристаллографии, а более конкретно к беспроводным устройствам для контроля температуры в вакуумных ростовых камерах, а также при отжиге кристаллов, выращенных из расплава. Беспроводное устройство для измерения температуры, содержащее термодатчик, блок питания и блок аналого-цифрового преобразования, выполнено в виде большой интегральной схемы, заключенной в корпусе, размещенном внутри объема вакуумной камеры. В качестве термодатчика применена термопара, сигнал от рабочего спая которой поступает в первый блок - блок первичной фильтрации аналогового сигнала, содержащий блок фильтрации входного сигнала, блок усиления входного сигнала и блок фильтрации входного сигнала после его усиления. К названному блоку подключен датчик ненулевой температуры рабочего спая термопары. Первый блок подключен ко второму блоку - блоку цифровой обработки сигнала, выполненному в виде контроллера, который преобразует аналоговые сигналы в цифровую информацию, производит обработку этой информации и направляет данные, полученные в результате обработки информации, в третий блок - блок приемопередачи. Все названные блоки подключены к четвертому блоку - блоку стабилизации и фильтрации питающего напряжения, который подключен к источнику питания. В качестве третьего блока применен блок приемопередачи сигналов на основе bluetooth модуля НС-05, передающий по протоколу последовательного порта RFCOMM. За пределами вакуумной камеры размещен приемник сигналов, поступающих по беспроводной связи от блока приемопередачи, который подключен к конечному потребителю информации о замеряемом параметре внутри вакуумной камеры. В качестве конечного потребителя используется компьютер или смартфон. Технический результат – расширение функциональных возможностей устройства. 2 з.п. ф-лы, 5 ил.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к области кристаллографии, а более конкретно, к устройствам для контроля температуры в вакуумных ростовых камерах, а также при отжиге кристаллов, выращенных из расплава.

Обеспечение точного контроля температуры представляет собой важную задачу, связанную с преодолением ряда технических трудностей, например, в вакуумной ростовой установке при подаче к нагревателям больших токов (>50А), токоввод имеет только два контакта. Установка дополнительных контактов для проводного вывода информации о температуре из вакуумного объема ростовой камеры крайне нежелательна из-за реальной возможности нарушения герметичности камеры.

Проблема обеспечения герметичности камеры может быть решена путем беспроводной передачи информации от температурного датчика, например, термопары к расположенному вне камеры приемнику.

Известно устройство для измерения температуры, содержащее ЭВМ, термодатчики и два аналого-цифровых преобразователя, которое выбрано в качестве прототипа. Данное устройство выполнено многоканальным на основе беспроводной связи, при этом в состав устройства введены приемопередающий модуль системы с антенной (RU 112998, «Система измерения температуры», МПК G01K 7/00, опубл. 27.08.2012).

Недостатки прототипа RU 112 998:

- Передача данных осуществляется через радиомодуль (частота 433,92 МГц), что влечет за собой необходимость наличия приемопередающего устройства на стороне компьютера. Кроме того, намного усложняется взаимодействие со смартфонами, поскольку отсутствуют штатные решения по сопряжению данного приемопередающего устройства с смартфоном.

- Требуется дополнительный источник питания на стороне компьютера.

- Требуется дополнительный обработчик и иинтерпретатор принятых через приемник данных

Технической задачей изобретения является упрощение конструкции в результате отказа от приемопередающего устройства на стороне компьютера, повышение энергоэффективности устройства и расширение его функциональных возможностей.

Техническим результатом является создание устройства, которое надежно работает в условиях высокого вакуума (вплоть до 1×10-9 мм рт.ст.) и обеспечивает как замер температур, так и других физических параметров для установления величины которых существует аналоговый датчик.

Поставленная техническая задача и достигаемый технический результат обеспечиваются тем, что в беспроводном устройстве для измерения температуры, содержащем, термодатчик, блок питания и блок аналого-цифрового преобразования, устройство выполнено в виде большой интегральной схемы, заключенной в корпусе, размещенном внутри объема вакуумной камеры, в качестве термодатчика применена термопара, сигнал от рабочего спая которой поступает в первый блок - блок первичной фильтрации аналогового сигнала, содержащий блок фильтрации входного сигнала, блок усиления входного сигнала и блок фильтрации входного сигнала после его усиления, к названному блоку подключен датчик ненулевой температуры рабочего спая термопары, первый блок подключен ко второму блоку - блоку цифровой обработки сигнала, выполненному в виде контроллера, который преобразует аналоговые сигналы в цифровую информацию, производит обработку этой информации и направляет данные полученные в результате обработки информации в третий блок - блок приемопередачи, все названные блоки подключены к четвертому блоку-блоку стабилизации и фильтрации питающего напряжения, который подключен к источнику питания, в качестве четвертого блока применен блок приемопередачи сигналов на основе bluetooth модуля НС-05, передающий по протоколу последовательного порта RFCOMM, за пределами вакуумной камеры размещен приемник сигналов, поступающих по беспроводной связи от блока приемопередачи, который подключен к конечному потребителю информации о замеряемом параметре внутри вакуумной камеры. В качестве конечного потребителя возможно применение компьютера или смартфона.

Существо изобретения поясняется схемами, приведенными на фигурах.

Фиг. 1 - конструктивная схема размещения устройства в вакуумной камере:

Фиг. 2- блок-схема устройства;

Фиг. 3 - принципиальная схема устройства;

Фиг. 4 - фото камеры, внутри которой было размещено устройство;

Фиг. 5 - фото устройства со снятой крышкой.

Корпус 1 устройства размещен внутри вакуумной камеры 2, горячий спай термопары 3 установлен на отжигаемом кристалле 4, беспроводной сигнал с устройства, несущий информацию о температуре кристалла 4, поступает на приемник 5, например, смартфон, находящийся вне камеры 2.

Устройство выполнено в виде большой интегральной схемы, содержащей несколько блоков (фиг. 2, границы блоков выделены пунктирной линией), а именно: первый блок 6 первичной фильтрации аналогового сигнала, который включает в себя блок фильтрации входного сигнала, блок усиления входного сигнала и блок фильтрации входного сигнала после его усиления; второй блок 7 - блок цифровой обработки сигнала; третий блок 8 -блок приемопередачи; четвертый блок 9 - блок стабилизации и фильтрации питающего напряжения. За пределами вакуумной камеры размещен приемник сигналов 5, поступающих по беспроводной связи от блока приемопередачи. К первому блоку подключен датчик ненулевой температуры рабочего спая термопары. Второй блок 7 выполнен в виде контроллера, который преобразует аналоговые сигналы в цифровую информацию, производит обработку этой информации и направляет данные полученные в результате обработки информации в третий блок 8. В качестве третьего блока 8 применен блок приемопередачи сигналов на основе bluetooth модуля НС-05, передающий сигнал по протоколу последовательного порта RFCOMM.

Беспроводное устройство функционирует следующим образом.

Входной сигнал от горячего спая термопары 3, который размещен на отжигаемом кристалле 4, поступает к первому блоку 6 на разъем J1 (фиг. 3.). Далее сигнал, пройдя через фильтр низких частот (ФНЧ) R1-C6, поступает на вход операционного усилителя U1. В названном усилителе сигнал преобразуется с определенным коэффициентом, величина которого задается цепью отрицательной обратной связи C5-R10-R12, и, проходя через ФНЧ R2-С4, поступает к второму блоку 7 на вход аналого-цифрового преобразователя, являющегося составной частью микроконтроллера U3. В втором блоке 7 аналоговый сигнал преобразуется в цифровой и проходит ряд преобразований, которые задаются программой микроконтроллера, после чего сигнал поступает на вход третьего блока 8. Третий блок 8 выполнен в виде Bluetooth приемо-передатчика, сигнал к которому поступает через разъем J3. Далее сигнал в цифровом виде с названного блока по беспроводному каналу поступает к конечному приемнику 5 оператора, например, к смартфону или персональному компьютера.

При этом четвертый блок 9 обеспечивает фильтрацию и стабилизацию питающего напряжения для первого, второго и третьего блоков.

С помощью предлагаемого беспроводного устройства для измерения температуры были проведены эксперименты с контролем температуры в рабочей области установки газофазного осаждения проточного типа при росте различных наноструктур. От температуры подложки сильно зависят процессы адсорбции и десорбции атомов разрастающихся на поверхности подложек структур. Таким образом, для качественного управления характеристиками создаваемых структур необходим точный контроль температуры подложки in-situ методом, для этой цели оптимальным является применение термопары. Однако, создание токовоода для термопары в ряде установок газофазного осаждения является сложной, а зачастую и технически нереализуемой задачей. Разработанное устройство в виде термопарного модуля позволяет обойти это ограничение.

С применением устройства были также проведены исследования процессов поверхностных преобразований путем сублимации и твердофазных преобразований тонких пленок и наноструктур под действием температуры. Термопара приваривалась к резистивному элементу, на котором располагался исследуемый образец. Для опытов по сублимации элементов с поверхности исследуемых образцов объем, содержащий резистивный элемент и образец, откачивался до состояния высокого вакуума.

Далее производился нагрев резистивного элемента и, соответственно, исследуемого образца, в данном процессе большее значение имеет температура образца, измерение которой осуществляется с использованием термопары. Что касается твердофазных преобразований тонких пленок и наноструктур, то нагрев производился в атмосфере рабочего газа, температура образца во время эксперимента влияет на структуру и свойства получаемых тонких пленок и наноструктур.

Проведенные эксперименты подтвердили практическую применимость предлагаемого устройства.

Следует также отметить, что принципиально при замене датчика устройство может быть использовано и при замере других физических величин, например давления.


БЕСПРОВОДНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ
БЕСПРОВОДНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ
БЕСПРОВОДНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ
БЕСПРОВОДНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ
БЕСПРОВОДНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ
БЕСПРОВОДНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ
Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 1-10 из 39.
25.08.2017
№217.015.a2f2

Способ получения трёхмерных матриц

Изобретение может быть использовано для создания матриц для индивидуальных биоактивных имплантатов и искусственных органов. Для получения трехмерных матриц используют установку, состоящую из системы управления, трехкоординатной системы перемещения шприцевого диспенсера и рабочего резервуара. В...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002607226
Дата охранного документа: 10.01.2017
25.08.2017
№217.015.a924

Способ активации процесса фотополимеризации ближним инфракрасным излучением

Изобретение относится к аддитивным технологиям, биотехнологии и медицине, а именно к cпособу получения трехмерных конструкций в объеме полимеризуемого материала. Способ характеризуется тем, что осуществляют облучение фотоктиватора глубоко проникающим в полимеризуемую композицию непрерывным...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002611395
Дата охранного документа: 21.02.2017
26.08.2017
№217.015.e479

Способ определения условий кристаллизации белков

Изобретение относится к химической промышленности. Способ кристаллизации белков предусматривает подготовку исходных растворов белка в буфере, фильтрование полученного раствора, центрифугирование и заполнение раствором капилляров. Первую часть полученных после центрифугирования белковых...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002626576
Дата охранного документа: 28.07.2017
29.12.2017
№217.015.f956

Конгруэнтно плавящийся фтор-проводящий твердый электролит mrf с флюоритовой структурой для высокотемпературных термодинамических исследований

Изобретение относится к области фтор-проводящих твердых электролитов (ФТЭЛ). Предложены фтор-проводящие твердые электролиты MRV с флюоритовой структурой в монокристаллической форме для высокотемпературных термодинамических исследований химических веществ, содержащие фториды щелочноземельного...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002639882
Дата охранного документа: 25.12.2017
20.01.2018
№218.016.1887

Способ микроструктурирования поверхности прозрачных материалов

Изобретение относится к способу микроструктурирования поверхности прозрачных материалов путем формирования отверстий, каналов и других структур с помощью воздействия сфокусированным лазерным лучом на границу прозрачного материала и поглощающей жидкости, и может быть использовано, например, для...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002635494
Дата охранного документа: 13.11.2017
20.01.2018
№218.016.1bf5

Способ получения сложного гидросульфатфосфата цезия состава cs(hso)(hpo)

Изобретение относится к неорганической химии, в частности к синтезу сложного гидросульфатфосфата цезия состава Cs(HSO)(HPO), который может быть использован в качестве среднетемпературного твердого протонпроводящего материала. Cs(HSO)(HPO) получают методом твердофазного синтеза из шихты с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002636713
Дата охранного документа: 27.11.2017
10.05.2018
№218.016.3ed7

Способ получения структурированных гидрогелей

Изобретение относится к медицине, в частности к биомедицинскому материаловедению, и раскрывает метод получения гидрогелей с заданными механическими свойствами и архитектоникой. Способ включает формирование тонких слоев жидкой фотополимеризующейся композиции, содержащей 3 масс. % раствор...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002648514
Дата охранного документа: 26.03.2018
29.05.2018
№218.016.5506

Дифрактометр

Изобретение относится к устройствам для проведения рентгенодифракционных исследований материалов. Дифрактометр содержит источник рентгеновского излучения, размещенные за ним последовательно по ходу рентгеновского луча первую щелевую диафрагму, первый гониометр, вторую щелевую диафрагму, второй...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002654375
Дата охранного документа: 18.05.2018
01.07.2018
№218.016.692e

Способ выращивания кристаллов многокомпонентных фторидов со структурой флюорита в системах mf-cef

Изобретение относится к технологии выращивания кристаллов многокомпонентных фторидов со структурой флюорита в системах MF-CeF, которые широко используются в оптике, фотонике, физике высоких энергий. Способ включает кристаллизацию из расплава шихты, состоящей из смеси фторидов одного или...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002659274
Дата охранного документа: 29.06.2018
08.07.2018
№218.016.6d97

Способ упрочнения гидрогелей

Изобретение относится к медицине, а именно к тканевой инженерии и регенеративной медицине, и предназначено для восстановления различных дефектов ткани. Для упрочнения гидрогелей осуществляют обработку гидрогелевого скаффолда в реакторе в среде сверхкритического диоксида углерода при температуре...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002660588
Дата охранного документа: 06.07.2018
Показаны записи 1-5 из 5.
13.06.2019
№219.017.81bc

Установка для выращивания монокристаллов тугоплавких оксидов

Изобретение относится к установкам для выращивания монокристаллов тугоплавких окислов и может быть использовано, например, для выращивания монокристаллов сапфира или граната. Установка для выращивания монокристаллов тугоплавких оксидов содержит камеру роста, соединенную с секцией загрузки и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002344205
Дата охранного документа: 20.01.2009
05.02.2020
№220.017.fe76

Способ азотирования оксидных соединений, находящихся в твердой фазе

Изобретение относится к области термохимической обработки материалов. Способ плазменного азотирования оксидных соединений, в частности оксида цинка, находящегося в твердой фазе в контролируемой среде, включает воздействие на упомянутый оксид цинка низкотемпературной азотной плазмой при...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002713008
Дата охранного документа: 03.02.2020
16.05.2023
№223.018.628d

Способ азотирования покрытий из оксида титана на твердой подложке

Изобретение относится к области термохимической обработки материалов, находящихся в твердой фазе, в частности, к азотированию покрытий титана на твердой подложке. Способ азотирования покрытий из титана на твердой подложке включает воздействие на открытом воздухе на покрытие без его...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002785576
Дата охранного документа: 08.12.2022
16.05.2023
№223.018.6330

Способ травления поверхности сапфировых пластин

Изобретение относится к области радиационно-химической обработки кристаллических материалов. Способ травления поверхности сапфировых пластин включает обработку электронным пучком, предварительно на поверхность сапфира наносят слой золота толщиной 100÷120 нм, отжигают полученный композит на...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002771457
Дата охранного документа: 04.05.2022
16.05.2023
№223.018.6382

Способ азотирования покрытий из оксида титана на твердой подложке

Изобретение относится к способу азотирования покрытий титана на твердой подложке. Способ включает воздействие на покрытие низкотемпературной плазмой азота атмосферного давления на открытом воздухе без его предварительного прогрева со среднемассовой температурой в диапазоне от 3727°С до 4727°С в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002775988
Дата охранного документа: 12.07.2022
+ добавить свой РИД