Датчик температуры смыслова

 

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к датчикам температуры, основанным на термодеформации. Цель изобретения - повышение точности измерения при одновременном увеличении надежности. Датчик температуры содержит корпус 1, в котором размещен резисторный элемент, состоящий из диэлектрической основы с резистивной пленкой 3, с которой контактирует контактный элемент в виде металлической полости 7. Последняя скреплена с изгибаемой при изменении температуры поверхностью термодеформатора 8 в виде биморфной, например, биметаллической пластины 8, при изгибе которой полоска 7 закорачивает часть пленки 3, что вызывает изменение сигнала датчика. 4 ил.

СООЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (I9f (fII (уц5 G 01 К 5/51, 5/62

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И (ЛНРЫТИЯМ

IlPM ГКНТ СССР (21) 4363993/24-10 (22) 15.01.88 (46) 15.03.90.. Бюп ..II- 10 (71) Научно-производственное объединение по автоэлектронике и автотракторному электрооборудованию (72) И.И. Смыслов (53) 536. 5 (088. 8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 365588, кл. G 01 K 5/62, 1973, Авторское свидетельство СССР

И 16448, кл. G Ol K 5/52, 1930. (54) ДАТЧИК ТЕИПЕРАТУР!>! CMICJIOBA (57) Изобретение относится к измерительной технике, а именно к датчикам температуры, основанным на термоде2 формации. Цель изобретения — повышение точности измерения при одновременном увеличении надежности. Датчик температуры содержит корпус 1, в котором размещен резисторный элемент, состоящий из диэлектрической основы с,резистивной пленкой 3, с которой контактирует контактный элемент в виде метаплической полоски 7. Последняя скреплена с изгибаемой при изменении температуры поверхностью термодеформатора 8 в виде бнморфной, например, биметаллической пластины 8, при изгибе которой полоска 7 закорачнвает часть пленки 3, что вызывает изменение сигнала датчика. 4 ил.

1550335

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к устройствам для изМерения температуры, основанным на расширении твердых тел.

Цель изобретения — повьппение точности измерения при одновременном увеличении надежности датчика.

На фиг. 1 показан датчик (основной вариант); на фиг. 2 — то же, вид сверху, без пробки и крышки; на фиг. 3 — схема манометрического термодеформатора с резистивным элементом; на фиг. 4 †. схема дилатометрического термоцеформатора (толщины тер- 15 модеформаторов и резистивных элементов преувеличены для наглядности),.

Датчик содержит корпус в виде винта без головки, закрепленный в нем переменный резистор, состоящий из резистивного элемента, включающего ди-. электрическую основу 2, на которой выполнена, например по толстопленоч" ной технологии, гладкая непрерывная резистивная пленка 3 с плюсовым выводом 4 и массовым выводом 5 со шпеньком 6, проходящим сквозь основу 2 до контакта с корпусом 1. Контактный элемент выполнен в виде непрерывной гладкой металлической полоски 7, проч. но скрепленной (например, напыленной) с изгибаемой при изменении температуры поверхностью термодеформатора 8 в виде биморйной кремнийсапфировой симметрично-выпуклой пластинки, в .кото,рой слой кремния образует выпуклую сторону, ибо термодеформатор 8 изготавливается при высокой температуре, а кремний имеет меньший температурный коэффициент линейного расширения, чем сапфир, который при снижении температуры сжимается больше и образует вогнуться слой. Пластинка 8 и полоска

7 соединены выпуклой стороной с пленкой 3 хомутиком 9 так, чтобы сила их взаимного прижатия сохранялась в заданном температурном диапазоне. Резистивный .элемент фиксирован от поворота своими концами входящими в паЭ

50 зы 10 корпуса 1, и прижат к дну корпуса 1 через диэлектрическую крьпнку

11, фиксированную от поворота своими выступами (Hp. показано), входящими в пазы 10 так же, как резистивный элемент, пробкой 12, ввинченнои в

55 корпус l . Электрическая цепь датчика однопроводна и состоит из клеммы 13 в изоляторе 14, проводника 15 в крьппке 11, вывода 4, пленки 3 и части замыкающей ее полоски 7, вывода 5 со шпеньком 6 и корпуса 1, 1(онтакты между клеммой 13, проводником 15, выводом 4, шпеньком 6 и корпусом 1 обеспечиваются прижатием пробкой 12, которое недостаточно для противодействия термонапряжениям.в этих деталях и в основе 2 по их поверхностям, сопряжения, поэтому в них, особенно в основе 2, не возникают термокоробления,:<орпус 1 имеет шлицы 16, а пробка 12 — гнезда 17 для спецотверток, полоска 7 несколько длиннее и шире пленки 3, начала выводов 4 и 5 — не толще пленки 3. Основа 2, пластинка

8 и хомутик 9 зафиксированы от взаимного сдвига, например, выступами и пазами (не показано), Пластинка 8 может быть прикреплена консольно с контактом к одному из концов пленки

7, она может быть выполнена из биметаллической пластинки, которая в этом случае служит одновременно кон" тактным элементом. Термодеформатор (фиг. 3) может быть выполнен в виде манометрического элемента, например баллончика с угругой стенкой, заполненного жидкостью, который одновременно служит контактным элементом (поэтому обозначен на фиг. 3 поз.7,8).

Термодеформатор может быть выполнен также на дилатометрнческом принципе (фиг. 4),в виде пластинки 7, 8, закрепленной с продольным прогибом и выполняющей также роль контактного элемента. Пленка 3 может быть выполнена на одном или двух встречно изгибающихся термодеформаторах 8, если нужно с основой ? под ники.,1(онтактная поверхность планки 3 может быть не. плоской, Например цилиндрической, с изменением толщины или формы продольного профиля основы 2, Пластин-.а 8 может быть плоской в исходном состоя нии и изгибаться при изменении температуры. Пленка 3 и полоска 7 могут иметь различную форму контактных поверхностей. Все этг варианты позволяют получить нужную зависимость сигнала датчика от температуры. Датчик может быть выполнен для работы с двухпроводной линией, для этого вместо шпенька 6 к выводу 5 будет прижат другой проводник 10, соединенный с другой клеммой 13, как от вывода 4, Контактный элемент 7 также может иметь вывод, Формула изобретения

Датчик температуры, содержащий резистивный элемент на диэлектрической основе, снабженный выводами и связанный с термодеформируемым эле5

15503

Работа датчика. (основного варианта). Для определенности рассмотрим работу датчика по фиг. 1 при росте . температуры. В исходном состоянии пластинка 8 изогнута. При росте тем5 пературы кривизна пластинки 8 уменьшается, поэтому она распрямпяется и прилегает к пленке .3 на все большей . длине, т.е. замыкает все большую часть резистора. На нижней температурной границе пластинка 8 прогнута не толька в продольном, но и в поперечном сечении, поэтому она должна образовывать с пленкой 3 точечный контакт, однако на пластинку 8 давит хомутик 9 по линии и по этой линии разгибает пластинку 8, прижимая ее к пленке.3 по линии, т.е. обеспечивает не точечный, а линейный контакт (глас-20 тинка 8 тонка, поэтому имеет неболь" шое сопротивление изгибу). 1<онечно, на самом деле контакт будет не по линии, а по узкому пятну контакта за счет деформаций контактирукицих дета" 25 лей. Прн увеличении стягивания хому" тиком 9 пластинки 8 с резистивным элементом ширина пятна контакта увеличивается, сопротивление резистора уменьшается еще до помещения перемен- 3О ного резистора (основа 2, пленка 3, полоска 7, термодеформатор 8) в корпус 1, поэтому можно регулировать начальное сопротивление датчика в процессе сбоРки. Согласно геометрии касание дуги с прямой.или кривой может быть только в точке, т.е. никакого постепенного закорачивания пленки 3 не может быть, однако это относится только к абсолютно твердым телам, но 4О реальные детали способны деформироваться, .поэтому контакт происходит не по точке, а по пятну (в двухмерном

PçoáðàæåíHè). Если на поверхности åí 3 будет выступ, то полоска 7 45 при разгибании коснется его вершины до того, как граница пятна контакта дойдет до этого выступа, т.е. часть пленки 3 будет закорочена не плавно, а ступенчато, что вызовет погрешность. 5О

Для устранения этого пленка 3 (как и контактная поверхность полоски 7) должна быть гладкой. 1:онечно, микронеровности неизбежны, но они дадут

"микропогрешности", которые меньше погрешностей от других причин. То.же самое произойдет, если будет нарушена непрерывность пленки 3 (или контактной поверхности полоски 7), иа35 6 пример пленка будет иметь форму меандра, изгибы которого будут вие ширины полоски 7 (точнее вне ширины пятна контакта), они эквивалентны впадинам между вертикапьными выступами, как было описано, но дают большую погрешность. То же будет, если начало любого вывода (например, 4) .будет толще пленки 3: вывод образует ступень, которая будет причиной погрешности.

Пластинка 8 не находится s контакте с измеряемой средой, поэтому ее прогибание будет отставать при изменении температуры, что дает динамическую погрешность и даже разность температур за-счет охлаждения со стороны пробки 12 (систематическая погрешность), Дпя уменьшения этих погрешностей можно применить известные конструктивные решения (которые вызывают другие нежелательные последствия), например пропускать внутрь корпуса измеряемую среду, заполнить корпус неэлектропроводной-жидкостью и т.д. Во всяком случае в датчике должет быть наименьший объем для воздуха. При работе манометрического элемента (фиг. 3) при росте температуры жидкость (или газ} в баллончике расниряются, но он зажат в корпусе 1, поэтому .его стенка. распрямляется и нижняя сторона закорачивает все больную часть пленки 2.

При работе дилатометрического элемента (фиг. 4) элемент в виде пластинки 8 из одного материала, например бериллиевой бронзы, подвергнут продольному изгибу при нижней границе температурного измерительного диапазона и .приведен в контакт с пленкой 3. При росте температуры пластинка стремится стать длиннее, но этому препятствуют упоры, расстояние между которыми увеличивается гораздо меньне, поэтому пластинка будет стремиться увеличить продольный изгиб, но этому препятствует пленка

3, поэтому увеличивается длина прнлегания пластинки 8 к пленке 3, т.е. она закорачивается все в больней мере.

1550335

Ю

Составитель Л. Бапянина

Редактор О.Спесивых Хехред М.Дидык Корректор О. Ципле

Заказ 265 Тираж 496 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. ужгород, ул. Гагарина, 101 ментом через контактный элемент, закрепленный на последнем, о т л и— ч а ю шийся тем, что, с целью повышения точности измерения при од" новременном увеличении надежности, в него введен корпус, в котором размеЩены термодеформируемый элемент, выполненный в виде биморфной симметрично-выпускной пластины, контактный элемент, выполненный н виде полоски, закреппенной на выпуклой поверхности пластины, и резистивный элемент, выполненный в виде пленки, йри этом пленка и полоска соединены друг с другом, а выводы резистивного элемента в зоне их соединения с пленкой вы" полнены с толщиной, не превьппающей толщину пленки.