Термометр сопротивления



Термометр сопротивления
Термометр сопротивления
Термометр сопротивления
Термометр сопротивления

 


Владельцы патента RU 2404413:

ЭФИ-МЕСС ГЕЗЕЛЛЬШАФТ ФЮР ЭЛЕКТРО-ФИЗИКАЛИШЕ МЕССГЕРЭТЕ МБХ (DE)

Изобретение относится к термометру сопротивления с по меньшей мере одним, зависящим от температуры электрическим элементом (1) сопротивления, который имеет по меньшей мере два соединительных контакта (8), основу (3), на которой элемент сопротивления имеет возможность закрепления таким образом, что он имеет возможность вхождения в хороший термический контакт с предметом, температура которого должна быть измерена, и с электрическими подводящими проводами (2, 5), которые предусмотрены для соединений электрических соединительных контактов (8) элемента сопротивления с измерительным прибором. При этом в качестве основы (3) предусмотрен термостойкий по меньшей мере до 180°С, легко поддающийся изгибу в по меньшей мере одном направлении полимерный материал, который выполнен в виде полосы с поперечным сечением, ширина которого по меньшей мере в четыре раза больше высоты, причем в материал основы уложены по меньшей мере две электрические токопроводящие дорожки, а на материале основы расположены по меньшей мере два резистора, находящиеся на расстоянии друг от друга и в контакте друг с другом и являющиеся платиновыми пленочными резисторами. Технический результат - создание простого и недорогого в изготовлении термометра сопротивления, обеспечивающего хороший тепловой контакт, с возможностью укладки по длине для измерения протяженных участков. 17 з.п. ф-лы, 4 ил.

 

Настоящее изобретение относится к термометру сопротивления с по меньшей мере одним, зависящим от температуры элементом сопротивления, который имеет по меньшей мере два соединительных контакта, с основой, на которой элемент сопротивления имеет возможность закрепления таким образом, что он имеет возможность вхождения в хороший термический контакт с предметом, температура которого должна быть измерена, и с электрическими подводящими проводами, которые предусмотрены для соединений электрических соединительных контактов элемента сопротивления с измерительным прибором.

Соответствующие термоэлементы сопротивления известны из уровня техники в разнообразных вариантах. Например, из уровня техники известны так называемые термометры сопротивления для закладывания в пазы электрической машины, которые предусмотрены для регистрации температуры на или в машинах и установках и для их термической защиты. Такие термометры обычно встраиваются в пазы электрических двигателей и генераторов и имеют в целом конструктивную форму тонкого, продольного прямоугольного параллелепипеда длиной до 1 м, шириной примерно от 5 до 15 миллиметров и толщиной или высотой обычно от 1 до 5 мм, причем вполне возможны отклонения от этих размеров.

В эти известные термометры сопротивления в качестве зависящего от температуры элемента сопротивления устанавливают тонкую платиновую проволоку, намотанную на имеющую форму стержня основу, причем длину и диаметр такой проволоки обычно выбирают таким образом, что сопротивление при 0°С или при 300 K имеет определенное, фиксировано заданное значение сопротивления, например, 100 Ом. Подобные термометры сопротивления хотя и являются очень надежными, точными и термоустойчивыми, однако они достаточно дорогостоящи в производстве. Платина в качестве материала является дорогостоящей, поэтому для снижения расходов на материалы необходимо использовать в качестве элементов сопротивления очень тонкую платиновую проволоку. Однако ее обработка очень сложна, и корректировка под определенные, фиксировано заданные значения сопротивления при заданных температурах также дорогостояща и сложна. Тонкая проволока должна закрепляться на соответствующей основе с большими затратами, а электрические подводящие провода, как правило, требуют разгрузки провода от натяжения. Универсальность подобных термометров ограничена, так как при изгибе основы на чувствительную, тонкую платиновую проволоку оказывается определенное растягивающее напряжение.

Наряду с этим известны также и другие термометры сопротивления, которые в качестве элемента сопротивления имеют, например, пленочное сопротивление, которое точно так же может быть платиновым резистором, однако может быть выполнено также и из других материалов с зависящим от температуры сопротивлением, включая полупроводниковый материал, специальные сплавы, полупроводниковые или металлические контакты и т.п. Однако эти элементы сопротивления имеют недостаток, выражающийся в том, что они относительно компактны для того, чтобы иметь возможность проводить только пространственно ограниченное точечное измерение и воспринимают температуру окружающей среды медленнее, чем тонкая платиновая проволока.

Исходя из этого уровня техники, в основу настоящего изобретения положена задача создать термометр сопротивления, который должен быть прост и недорог в изготовлении, обеспечивать хороший тепловой контакт, иметь возможность укладки по длине для измерения протяженных участков, и который может быть использован по меньшей мере для простых случаев применения тем же или подобным образом, что и более дорогостоящие термометры, которые оснащены платиновой проволокой в качестве элемента сопротивления.

Эта задача решена за счет того, что в качестве основы предусмотрен термостойкий по меньшей мере до 180°С, легко поддающийся изгибу в по меньшей мере одном направлении полимерный материал, который выполнен в виде полосы с поперечным сечением, ширина которого по меньшей мере в четыре раза больше высоты, причем в материал основы уложены по меньшей мере две электрические токопроводящие дорожки, имеющие, в свою очередь, поперечное сечение, ширина которого по меньшей мере в два раза больше его высоты, и проходящие в материале основы в одной общей плоскости, а на материале основы расположены по меньшей мере два резистора, находящиеся на расстоянии друг от друга и в контакте друг с другом и являющиеся платиновыми пленочными резисторами.

При этом под «уложенными» в смысле настоящего изобретения должны пониматься также нанесенные на поверхность основы из полимерного материала, например, в виде слоя, токопроводящие дорожки, при этом, однако, предпочтительным является, чтобы полимерный материал закрывал токопроводящие дорожки по меньшей мере с трех сторон, прежде всего, со всех четырех сторон.

Согласно изобретению основа, на которой элемент сопротивления закрепляется таким образом, что он имеет возможность хорошего термического соединения с измеряемой средой, имеет встроенные токопроводящие дорожки, причем кроме того, основа является полимерным материалом, легко изгибаемым в по меньшей мере одном направлении. Понятно, что основа легко изгибается в одном направлении также и вместе с уложенными в ней электрическими токопроводящими дорожками, а тем самым может очень просто и легко приводиться в соответствие геометрии имеющихся объектов измерения.

Интегрированное выполнение основы и электрических подводящих проводов облегчает процесс крепления и соединения элемента сопротивления, так как вместо прежних трех элементов, а именно элемента сопротивления, основы и подводящих проводов, которые должны были быть объединены и закреплены друг на друге, предусмотрено всего лишь два закрепляемых друг на друге элемента в силу того, что основа и токопроводящие дорожки выполнены интегрированно.

В предпочтительной форме осуществления изобретения полимерный материал, в который укладывают или же интегрально наносят токопроводящие дорожки, является термостойким термопластичным полимерным материалом, подходящим для экструзии, например, полиимидом, в частности полиамидимидом или полиэтилкетоном, например, таким как PEEK. Также и политетрафторэтилен (PTFE) подходит для использования в качестве полимерного материала основы. Как указано выше, полимерный материал должен быть термостойким по меньшей мере до 180°С, предпочтительно до 200°С или выше.

Соединительные контакты электрического элемента сопротивления просто соединяются или же приводятся в контакт с по меньшей мере двумя токопроводящими дорожками, например, путем спайки, приваривания или подобных процессов присоединения, и тем самым автоматически, также по меньшей мере временно, закрепляются на основе.

Интегрированные токопроводящие дорожки со своей стороны имеют хорошую теплопроводность, могут легко вводиться посредством гибкой основы в хороший термический контакт с предметом, температура которого должна быть определена, и тем самым способствуют тому, чтобы эффективно переносить температуру с выходящего за пределы габаритов элемента сопротивления участка на элемент сопротивления.

Далее, каждый из объясненных отчасти в связи друг с другом признаков предпочтительных форм осуществления изобретения следует рассматривать соответственно раскрытым отдельно и индивидуально и с возможностью комбинирования со всеми остальными признаками в любых вариантах, если какой-либо признак не является обязательной предпосылкой другого или представляет собой конкретизацию другого признака.

В предпочтительной форме осуществления основа является выполненным в виде полосы полимерным материалом с поперечным сечением с шириной, которая по меньшей мере в шесть раз или в особенно предпочтительном варианте даже более чем в восемь раз больше высоты выполненного в виде полосы материала. При этом при некруглом поперечном сечении выполненного в виде полосы материала самое большое поперечное расширение сечения здесь обозначают как «ширина», а размер самого короткого расширения - как «высоту». Целесообразно, чтобы подобная полоса имела ширину по меньшей мере 3 мм, предпочтительно по меньшей мере 5 мм. В предварительных испытаниях протестированные на практике выполненные в виде полосы элементы имели, например, ширину от порядка 6 до 9 мм. Максимальная ширина в предпочтительной форме осуществления составляет 25 мм, причем максимальная ширина в 20 мм или 15 мм является еще более предпочтительной, а особенно предпочтительной является общая ширина менее 12 мм. Конкретно может быть достигнута минимальная ширина в 6 мм или менее в тех случаях, когда это необходимо. Высота или толщина основы, включая уложенные электрические токопроводящие дорожки, должна предпочтительно быть не менее 0,2 мм и предпочтительно составляет по меньшей мере 0,4 мм для того, чтобы иметь возможность гарантировать достаточную толщину, как токопроводящих дорожек, так и изолирующих слоев основы. Максимальная высота или толщина по возможности не должна превышать 3 мм, а лучше 2 мм.

Размеры поперечного сечения в целом определяют максимально возможное сечение токопроводящих дорожек. Во-первых, должны быть предусмотрены по меньшей мере две электрические токопроводящие дорожки для того, чтобы обеспечить возможность контакта по меньшей мере двух соединительных контактов элемента сопротивления, для того чтобы измерять между ними сопротивление элемента сопротивления. Кроме того, эти токопроводящие дорожки должны быть изолированы относительно друг друга, и предпочтительно они также изолированы относительно окружающей среды посредством материала основы, и предпочтительно также со всех сторон закрываются материалом основы, при этом только на тех участках, на которых соединительные контакты элемента сопротивления должны быть соединены с токопроводящими дорожками, материал основы с одной стороны этих токопроводящих дорожек удаляется.

Кроме того, электрические токопроводящие дорожки, которые, как правило, также являются хорошими термическими проводниками, служат для термического соединения электрического элемента сопротивления с измеряемым окружением вдоль большего, соседствующего с элементом сопротивления участка, в то время как полимерный материал основы в общем является плохим проводником тепла, то есть должен покрывать токопроводящие дорожки только тонким слоем настолько, насколько это требуется для необходимой изоляции, а также для механической целостности основы. Кроме того, электрические токопроводящие дорожки должны в целом иметь относительно низкое сопротивление, так как по меньшей мере в случае двухпроводного измерения также в дополнение к сопротивлению элемента сопротивления измеряется и сопротивление подводящих проводов, и поскольку также сопротивление подводящих проводов в общем зависит от температуры, что вызывает соответствующую неточность измерений, или требует дополнительной корректировки, которой тем больше можно пренебречь, чем меньше абсолютное сопротивление подводящих проводов по отношению к сопротивлению элемента сопротивления. Скорее стремления направлены к тому, чтобы выполнить сечение токопроводящих дорожек достаточно большим, а сечение материала основы покрывающего токопроводящие дорожки выполнить минимально возможным, т.е. насколько это позволяют требования по изоляции и механике, предъявляемые к основе.

По этой причине сечение отдельных токопроводящих дорожек не должно опускаться ниже определенного минимального размера и предпочтительно составляет по меньшей мере 0,1, а еще более предпочтительно 0,2 или даже 0,3 мм2. С другой стороны, поперечное сечение как материала основы, так и токопроводящих дорожек должно быть не слишком большим, потому что это ограничивает гибкость и подвижность основы. Однако хорошая гибкость по меньшей мере в одной плоскости достигается также посредством уже упоминавшихся предпочтительных пропорций между шириной и высотой сечения.

В предпочтительной форме осуществления изобретения материал основы и токопроводящие дорожки имеют прямоугольное поперечное сечение, причем длинные стороны этих сечений проходят параллельно друг другу. Токопроводящие дорожки предпочтительно выполнены из меди, так как медь является как хорошим термическим, так и хорошим электрическим проводником, и, кроме того, относительна недорога.

Материал основы предпочтительно выполнен с постоянным сечением в виде непрерывного материала и нарезается любой необходимой длины для конкретных термометров. Само собой разумеется, то же самое предпочтительно касается также и интегрированных в материал основы токопроводящих дорожек.

Для некоторых целей использования имеется смысл, если температура регистрируется на длинном участке измерения или же если регистрируется длинный участок предмета, температура которого должна быть определена, который не так-то просто покрыть теплопроводящими токопроводящими дорожками. Для такой цели согласно изобретению предусматривают, что несколько элементов сопротивления распределены по участку основы соответствующей длины, предпочтительно на равном расстоянии. Использованные элементы сопротивления предпочтительно являются пленочными сопротивлениями, в частности полиэтиленовыми (РТ) пленочными резисторами, которые по сравнению с платиновой проволокой относительно недороги. При этом несколько подобных резисторов, которые распределены по всей длине участка основы, могут включаться параллельно. Однако также можно включать несколько резисторов на одной единственной токопроводящей дорожке друг за другом последовательно, причем токопроводящая дорожка прерывается соответственно между двумя следующими друг за другом контактирующими с токопроводящей дорожкой штырьковыми выводами каждого из резисторов.

В предпочтительной форме осуществления изобретения материал основы имеет предпочтительно по меньшей мере три токопроводящих дорожки, что позволяет включать несколько расположенных на них резисторов по выбору параллельно или последовательно. В частности, при по меньшей мере трех резисторах два из этих резисторов могут быть включены последовательно, а третье - параллельно обоим или параллельно одному из включенных последовательно резисторов. При четырех резисторах, например, можно включить соответственно попарно два резистора параллельно, а эти параллельно включенные пары в свою очередь включить последовательно между собой или наоборот. Если в таком случае используются четыре резистора одного номинала, то и эта комбинированная схема параллельного и последовательного включения имеет то же значение сопротивления, что и каждый отдельный резистор, причем при имеющих допуск резисторах можно измерить сопротивления перед введением в контакт и расположить в соответствии с конкретными допускаемыми отклонениями в последовательном или параллельном включении таким образом, что общее включенное сопротивление будет иметь меньшее допускаемое отклонение от заданного значения, чем один или другой из отдельных резисторов.

Также и соединительные контакты или же проволочные выводы элементов сопротивления, в частности при пленочных резисторах, увеличивают значение сопротивления, при этом длина этих соединительных контактов или контактных выводов может быть скорректирована, т.е. укорочена таким образом, что за счет этого можно компенсировать сопротивление токопроводящих дорожек, а также снизить возможные допускаемые отклонения.

Еще одно преимущество в применении по меньшей мере трех токопроводящих дорожек заключается в том, что на третьей токопроводящей дорожке можно предусмотреть третий измерительный отвод, поэтому можно измерять каждую из последовательно включенных групп параллельных резисторов отдельно, используя третий измерительный отвод вместо каждого из двух остальных минимально имеющихся измерительных отводов. Это позволяет, если элементы сопротивления расположены группами друг за другом вдоль участка термометра (при этом каждый из элементов сопротивления одной группы включен соответственно параллельно), осуществлять дополнительную дифференциацию и локальное разделение измеренной температуры.

В предпочтительной форме осуществления настоящего изобретения, в которой основа, например, имеет ширину примерно от 6 или максимум 8 мм, толщину менее 1 мм и, например, три утопленных плоских токопроводящих дорожки с сечением соответственно 1,5×0,2 мм2, можно за счет установки элементов сопротивления на одной из длинных сторон поперечного сечения основы изготовить термометр, максимальная толщина которого составляет от 2 до 4 мм, в то время как ширина примерно соответствует ширине основы, а длина основы, а тем самым и термометра может выбираться свободно в соответствии с целью использования. Типичные значения общей длины такого термометра сопротивления составляют при использовании одного единственного элемента сопротивления, например, 50 мм, а при использовании нескольких элементов сопротивления вполне возможны значения общей длины до 1 м или даже больше. Расстояние между соседними элементами сопротивления предпочтительно должно составлять не более 10 см.

Предпочтительно электрические пленочные сопротивления плоско укладываются на ровную верхнюю сторону основы, соединительные контакты вводятся в контакт с двумя из утопленных плоских проводников, и затем основа с уложенным на нее плоско или целенаправленно плоско вдавленным сопротивлением могут быть залиты, например, силиконом. Предпочтительно все элементы сопротивления располагают только с одной стороны основы, хотя для некоторых целей использования также может быть целесообразным переменное или меняющееся по другой схеме расположение с обеих сторон основы. Материал основы предпочтительно является термостойким и гибким, поэтому он может устанавливаться в узкие щели или пазы машины и, например, укладываться по периметру вокруг изогнутых или цилиндрических частей машины или прочих объектов измерения, причем элементы сопротивления приводятся в хороший контакт с поверхностью измеряемого предмета, даже если в непосредственный контакт с измеряемым объектом может быть введена только сторона основы, противоположная нанесенным сопротивлениям. Токопроводящие дорожки и относительно тонкий изолирующий слой на токопроводящих дорожках, а также плоская форма сечения основы и токопроводящих дорожек обеспечивают все еще относительно хороший контакт между объектом измерения и элементом сопротивления.

Целесообразно, чтобы основа, залитая с сопротивлением или сопротивлениями силиконом и/или теплопроводящей пастой, была заключена в термоусадочный шланг, который проходит по всей длине основы. Основа может быть дополнительно утоплена в соответствующий полимерный корпус или по меньшей мере концевой элемент или же соединена с концевым элементом, который принимает внешние подводящие провода, которые соединены с электрическими токопроводящими дорожками основы, например, припаяны или приварены или же присоединены микросваркой, при этом одна торцевая сторона соответствующего материала основы упирается в концевой элемент, который тем самым служит в качестве разгрузки провода от натяжения, если подводящие провода закреплены на нем.

Особое преимущество заключается в том, что в предпочтительном варианте данного изобретения материал основы с утопленными токопроводящими дорожками с постоянным сечением выполнен в виде непрерывного материала. Тем самым основа простым способом может корректироваться под любую необходимую длину, гарантирует хорошую термическую связь элементов сопротивления и одновременно очень недорога.

Дальнейшие преимущества, признаки и возможности применения данного изобретения наглядно представлены на примере следующего описания предпочтительной формы осуществления изобретения и соответствующих фигур. На чертежах показаны:

на фиг.1 - вид сверху на термометр сопротивления согласно изобретению, при этом на изображении покрывающий термоусадочный шланг и силиконовая масса заливки удалены с поверхности;

на фиг.2 - увеличенный вырез из фиг.1,

на фиг.3 - сечение вдоль линии А-А на фиг.2, однако без корпуса 15, и

на фиг.4 - поперечное сечение материала основы согласно изобретению с частично удаленной изоляцией с двух токопроводящих дорожек.

Как видно на фиг.4, основа 3 в целом обозначенного поз. 10 термометра сопротивления состоит из в поперечном сечении прямоугольной полимерной полосы с тремя, также прямоугольными в поперечном сечении плоскими проводниками, которые обозначены 2а, 2b и 2 с. Высота материала основы составляет, например, от 0,5 до 0,8 мм, а ширина от 6 до 8 мм. Поперечное сечение отдельных токопроводящих дорожек 2а, 2b и 2с составляет, например, 0,2 мм×1,5 мм, т.е. примерно 0,3 мм2. Расстояние между соседними токопроводящими дорожками составляет, например, около 0,2-0,5 мм, а толщина изолирующего слоя на верхней и нижней длинных сторонах поперечного сечения составляет предпочтительно от 0,1 до 0,3 м, однако при экстремальных требованиях по сопротивлению к высокому напряжению может быть также и толще. Также и внешняя боковая изоляция вдоль продольных краев основы 3 должна составлять по меньшей мере от 0,1 до 0,5 мм. Изолирующие перемычки 6 между токопроводящими дорожками предпочтительно имеют ширину по меньшей мере 0,2, предпочтительно по меньшей мере 0,5 мм. В представленном варианте изолирующие перемычки 6 имеют ширину практически 0,5 мм. Полимерный материал является изолирующим и очень легко гнется вокруг оси, параллельной к продольной стороне поперечного сечения. На фиг.4 полимерный материал 6 удален с верхней стороны двух из токопроводящих дорожек 2b, 2с для того, чтобы там иметь возможность вхождения в контакт с элементом 1 сопротивления или его соединительными контактами 8, как это показано на фиг.3. Кроме того, видны капли 12 припоя, посредством которых соединительные контакты 8 электрически соединены с токопроводящими дорожками 2b, 2с. Кроме того, видна теплопроводящая паста 13, с помощью которой собственно элемент 1 сопротивления, который имеет сопротивление полиэтиленовой пленки, закреплен на поверхности основы 3 с хорошим поверхностным контактом с поверхностью основы 3. Элемент 1 сопротивления отделен от расположенных под ним токопроводящих дорожек 2b, 2с только лишь тонким слоем изолирующего материала, поэтому токопроводящие дорожки 2b, 2с передают тепло с участков, которые расположены рядом с элементом 1 сопротивления, на элемент 1 сопротивления или же могут отводить с него избыточное тепло. На выбор, термометр сопротивления может соединяться с предметом, температура которого должна быть измерена, либо задней стороной, которая противоположна элементу сопротивления, или же стороной, на которой расположен элемент 1 сопротивления. При необходимости термометр сопротивления может быть также установлен в паз соответствующего предмета, быть нем зажатым или залитым так, что перенос тепла на элемент 1 сопротивления может происходить с обеих сторон.

На фиг.1 показан термометр сопротивления, в общем обозначенный как 10, который в принципе может быть изготовлен любой длины, так как основа 3 является непрерывным материалом, который нарезается в соответствии с конкретной потребностью для термометра. В рассматриваемом примере фиг.1, которая отображает термометр сопротивления практически в натуральную величину или же с небольшим увеличением, основа 3 имеет три параллельных токопроводящих дорожки 2а, 2b и 2с с постоянным поперечным сечением, которые простираются по всей длине основы 3 и с которыми контактируют в сумме четыре элемента 1 сопротивления. На правом конце видны два электрических подводящих провода 5, которые соединены с двумя внешними токопроводящими дорожками 2а и 2с. Резисторы 1а, 1b, а также 1с и 1d включены попарно параллельно между дорожками 2b и 2с или 2а и 2b, и по причине соединения со средней токопроводящей дорожкой 2b, которая не находится в прямом контакте с внешними подводящими проводами 5, имеют фактически последовательное включение обеих представленных слева и справа пар. Однако резисторы могут также располагаться и таким образом, что один резистор попеременно соединен с токопроводящими дорожками 2b и 2с или же 2а и 2b, что в этом примере осуществления изобретения ничего не изменило бы в фактическом параллельном и последовательном включении. Также все резисторы могли бы быть включены параллельно, причем потребовались бы только две токопроводящие дорожки, а внешние соединительные провода 5 могли бы контактировать либо с токопроводящими дорожками 2а и 2b, либо с 2b и 2с, вместо показанных здесь токопроводящих дорожек 2а и 2с.

Как уже упоминалось, резисторы также могут быть включены последовательно, причем, если количество сопротивлений равно или превышает количество доступных токопроводящих дорожек, последовательное включение также может быть реализовано за счет того, что по меньшей мере одна часть резисторов контактирует с каждым из обоих выводов на одной и той же токопроводящей дорожке, причем токопроводящая дорожка между выводами соответствующего сопротивления прервана. Чтобы реализовать последовательное включение с помощью материала основы согласно изобретению, в качестве альтернативы оба вывода каждого из сопротивлений могут быть также соединены соответственно с другой токопроводящей дорожкой, если попеременно одна из токопроводящих дорожек между следующими друг за другом сопротивлениями прервана. Тогда можно использовать с преимуществом третью токопроводящую дорожку в качестве обратного провода для того, чтобы иметь все выводы термометра вместе на одном конце основы.

Длина электрических проволочных выводов 8, которые составляют одну часть измерительного сопротивления, согласовывается подходящим образом для того, чтобы при необходимости компенсировать сопротивление подводящих проводов или токопроводящих дорожек 2а, 2b и 2с. Т.е. проволочные выводы 8 элементов сопротивления (например, 1а), более удаленных от внешних соединительных кабелей 5 или внешних соединительных контактов 4 могут быть укорочены больше, чем выводы кабелей 5 элементов сопротивления (например, 1d), расположенных ближе. Внешние подводящие провода или соединительные контакты 5 также могут иметь прежде всего двойное количество (т.е. 4) по сравнению с электрическими проводниками для того, чтобы переходить к 4-точечному измерению сопротивления по возможности близко к токопроводящим дорожкам 2а, 2b, 2с. При представленном комбинированном последовательном и параллельном включении четырех резисторов и при допущении, что все четыре резистора имеют одинаковое номинальное значение, также и совокупность четырех включенных таким образом элементов 1 сопротивления имеет то же номинальное значение, что и каждый отдельный резистор. Как уже упоминалось, при умелой комбинации отдельных сопротивлений, каждое из которых может иметь определенные допустимые отклонения, можно уменьшить по сравнению с этим допустимое отклонение комбинированного сопротивления. Максимальное количество элементов 1 сопротивления на одной основе 3 не ограничено и зависит только от доступного на имеющемся участке основы места, при этом, однако, в целом не требуется располагать элементы сопротивления на очень узком расстоянии, так как по токопроводящим дорожкам, а также и по возможным соседним деталям машины и тому подобным элементам и без того происходит определенное усреднение температуры на большом участке, который составляет многократное значение от термической контактной поверхности отдельного элемента 1 сопротивления. Элементы 1 сопротивления, как можно увидеть на фиг.3, в основном являются плоскими, выполненными в форме прямоугольного параллелепипеда элементами, ширина которых в любом случае меньше, чем ширина основы 3, и толщина которых составляет предпочтительно менее 1 мм, например, 0,9 мм. Для хорошего теплового контакта внешние контактные поверхности пленочных сопротивлений предпочтительно должны составлять по меньшей мере 2 мм2, предпочтительно по меньшей мере 3-4 мм2.

Основа 3 с нанесенными на нее и находящимися в контакте с ней элементами 1а, 1b, 1c, 1d сопротивления может при необходимости быть залита теплопроводной пастой 13, силиконовым клеем или другим защитным и связующим материалом, либо ограниченно на отдельные элементы сопротивления, либо, однако, по всей своей длине так, что готовый термометр сопротивления в целом имеет толщину, которая составляет значение немногим больше суммы значений толщины основы 3 и элемента 1 сопротивления. Наконец, вся основа с залитыми элементами сопротивления может быть еще заключена в термоусадочный шланг 14 или в предпочтительно тонкостенный, изолирующий корпус, при этом на фиг.1 также представлен вариант термоусадочного шланга на верхнем и нижнем краях основы 3 и на лево- и правостороннем конце термометра 10. В остальном, в качестве корпуса также может быть предусмотрен неизолирующий корпус, например, из мягкого, или тонкостенного металлического материала, который запрессован с основой и резисторами, который гарантирует хорошее распределение температуры и тепловой контакт с элементами сопротивления, что однако предполагает, что токопроводящие дорожки и элементы сопротивления хорошо изолированы от корпуса. Это возможно, например, за счет комбинации из внутреннего, изолирующего термоусадочного шланга и внешнего, окружающего термоусадочный шланг металлического корпуса.

На фиг.2 показано увеличение правого конца термометра 10 сопротивления, однако с изменением, заключающимся в том, что термоусадочный шланг 14 по фиг.1 заменен корпусом 15, который однако может быть предусмотрен также в дополнение к термоусадочному шлангу 14. Корпус 15 является точно также плоским корпусом с прямоугольным в поперечном сечении корпусом с выемкой, которая достаточно точно соответствует ширине и высоте материала основы, при необходимости дополнительно с залитыми элементами 1 сопротивления. Правая видимая торцевая сторона 9 основы 3 упирается в правый конец соответствующей выемки в корпусе 15 и подводящие провода 5 введены через две щели или отверстия в правостороннем конце корпуса 15 и контактируют с дорожками 2а и 2с. За счет того, что торцевая сторона 9 основы 3 упирается в корпус, это образует эффективную разгрузку провода от натяжения для проволочных выводов или соединительных кабелей 5, которые, кроме того, могут быть также закреплены в корпусе, что однако здесь не показано. Корпус может также быть выполнен всего лишь как короткий конечный элемент, который удерживает только короткий конечный участок термометра 10, который, например, включает в себя лишь соединительные контакты для подводящих проводов 5. Таким образом избегают того, что корпус 15 ухудшает термический контакт ближе всего расположенного элемента 1 сопротивления с окружением. Каждый кабель 5 может включать в себя два изолированных друг против друга проволочных вывода, которые для 4-точечного измерения совместно подключены к контактным точкам 4.

В качестве альтернативы корпус 15 может быть также выполнен из металла, предпочтительно мягкого металла и, в частности из металлической фольги или металлической оплетки или металлической ткани, и для хорошего термического контакта быть запрессован с термометром сопротивления, причем в этом случае термометр 10 должен быть однако изолирован от корпуса 15, например, посредством термоусадочного шланга 14 внутри корпуса 15.

Термометры сопротивления согласно изобретению могут быть просто и недорого изготовлены, в предпочтительном варианте имеют очень высокую универсальность и поэтому подходят для очень многих различных целей применения.

1. Термометр сопротивления с по меньшей мере одним зависящим от температуры электрическим элементом (1) сопротивления, который имеет по меньшей мере два соединительных контакта (8), основу (3), на которой элемент сопротивления имеет возможность закрепления таким образом, что он имеет возможность вхождения в хороший термический контакт с предметом, температура которого должна быть измерена, и с электрическими подводящими проводами (2, 5), которые предусмотрены для соединений электрических соединительных контактов (8) элемента сопротивления с измерительным прибором, отличающийся тем, что в качестве основы (3) предусмотрен термостойкий по меньшей мере до 180°С, легко поддающийся изгибу в по меньшей мере одном направлении полимерный материал, который выполнен в виде полосы с поперечным сечением, ширина которого по меньшей мере в четыре раза больше высоты, причем в материал основы уложены по меньшей мере две электрические токопроводящие дорожки, имеющие в свою очередь поперечное сечение, ширина которого по меньшей мере в два раза больше его высоты, и проходящие в материале основы в одной общей плоскости, а на материале основы расположены по меньшей мере два резистора, находящиеся на расстоянии друг от друга и в контакте друг с другом и являющиеся платиновыми пленочными резисторами.

2. Термометр сопротивления по п.1, отличающийся тем, что поперечное сечение выполненного в виде полосы материала имеет ширину, которая по меньшей мере в шесть раз или особо предпочтительно более чем в восемь раз больше высоты или же толщины выполненного в виде полосы материала.

3. Термометр сопротивления по п.1 или 2, отличающийся тем, что его ширина составляет по меньшей мере 3, а предпочтительно по меньшей мере 5 мм.

4. Термометр сопротивления по п.1 или 2, отличающийся тем, что ширина выполненного в виде полосы материала составляет максимально 25 мм, предпочтительно максимально 20 или 15 мм, а особенно предпочтительно максимально 12 мм.

5. Термометр сопротивления по п.1 или 2, отличающийся тем, что каждая из электрических токопроводящих дорожек имеет поперечное сечение, ширина которого более чем в четыре раза больше его высоты.

6. Термометр сопротивления по п.1 или 2, отличающийся тем, что поперечное сечение основы и предпочтительно также поперечное сечение электрических проводников является, по существу, прямоугольным, причем длинные стороны поперечного сечения основы и электрических проводников проходят параллельно.

7. Термометр сопротивления по п.1 или 2, отличающийся тем, что по меньшей мере один элемент сопротивления наложен на одной стороне основы и каждый из его соединительных контактов соединен с другим из по меньшей мере двух электрических проводов, при этом для последовательного включения токопроводящие дорожки попеременно прерваны между следующими друг за другом сопротивлениями, а для параллельного включения токопроводящие дорожки не имеют прерывания между следующими друг за другом сопротивлениями.

8. Термометр сопротивления по п.1 или 2, отличающийся тем, что по меньшей мере один элемент сопротивления наложен на одной стороне основы и каждый из его соединительных контактов соединен с одним и тем же из по меньшей мере двух электрических проводов, при этом электрический провод прерван между соединительными контактами элемента сопротивления.

9. Термометр сопротивления по п.1 или 2, отличающийся тем, что токопроводящие дорожки выполнены из меди с сечением по меньшей мере 0,1 мм2, предпочтительно 0,2 мм2.

10. Термометр сопротивления по п.1 или 2, отличающийся тем, что предусмотрены по меньшей мере три токопроводящие дорожки (2а, 2b, 2c), с которыми резисторы (1a, 1b, 1c, 1d) находятся в контакте напрямую или косвенно.

11. Термометр сопротивления по п.1 или 2, отличающийся тем, что резисторы включены параллельно.

12. Термометр сопротивления по п.1 или 2, отличающийся тем, что резисторы включены последовательно.

13. Термометр сопротивления по п.1 или 2, отличающийся тем, что предусмотрены по меньшей мере три резистора, при этом резисторы включены частично параллельно, а частично последовательно.

14. Термометр сопротивления по п.1 или 2, отличающийся тем, что элемент сопротивления залит вместе с основой силиконом и/или теплопроводящей пастой (13).

15. Термометр сопротивления по п.1 или 2, отличающийся тем, что основа и элемент сопротивления заключены в термоусадочный шланг или корпус.

16. Термометр сопротивления по п.1 или 2, отличающийся тем, что электрическое сопротивление, возникающее за счет длины токопроводящих дорожек (2а, 2b, 2с) до проволочных выводов резисторов, компенсируется соответствующим уменьшением длины проволочных выводов сопротивления.

17. Термометр сопротивления по п.1 или 2, отличающийся тем, что материал основы, включая интегрированные в материал основы токопроводящие дорожки, изготовлен предпочтительно путем экструзии с постоянным поперечным сечением в виде непрерывного материала.

18. Термометр сопротивления по п.1 или 2, отличающийся тем, что материал основы нарезан необходимой для конкретного термометра длиной.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к устройствам для измерения скорости движения потоков флюидов и может быть использовано в трубопроводном транспорте, а также при проведении геофизических и газодинамических исследований скважин.

Изобретение относится к способам определения термофизических величин и может быть использовано для определения температуры и деформации детали при их одновременном воздействии на деталь.

Изобретение относится к термометрии, а именно к контактным датчикам для измерения температуры движущейся среды - теплоносителя, и может быть использовано в нефтяной, газовой, химической, пищевой промышленности, а также в коммунальном хозяйстве для измерения температуры среды, находящейся в трубопроводах, независимо от диаметра трубы.

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для создания устройств точного измерения температуры в различных областях и для построения эквивалента точного образцового резистора в измерительных цепях.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для определения профиля и измерения параметров теплового поля на заданной поверхности, возникающего в результате воздействия на окружающую среду распределенного источника воспламенения.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения температуры жидких и газообразных сред. .

Изобретение относится к медицинской технике, в частности - к методам измерения температуры, и направлено на повышение точности и быстродействия измерения температуры.

Изобретение относится к медицинской технике, в частности к методам измерения температуры, и направлено на повышение быстродействия измерения температуры. .

Изобретение относится к медицинской технике, в частности - к методам измерения температуры, и направлено на повышение быстродействия измерения температуры. .

Изобретение относится к области биомедицинских термометров и предназначено для использования в качестве колпачка датчика ушного термометра. .

Изобретение относится к области измерения температуры поверхности. .

Изобретение относится к области измерения температуры поверхности. .

Изобретение относится к области измерения температуры поверхности. .

Изобретение относится к области измерения температуры поверхности. .

Изобретение относится к устройствам для измерения температуры, в частности для измерения температуры в реакторах. .

Изобретение относится к области термометрии и может быть использовано при измерении температуры внутри объекта, в частности при измерении температуры внутри продуктов питания, преимущественно при термообработке продуктов, например при их копчении.

Термометр // 2123671
Изобретение относится к области медицины и может применяться для измерения температуры тела человека. .

Изобретение относится к области измерения высоких температур в металлургии и может быть использовано при изготовлении защитных чехлов и наконечников термопар, работающих в условиях воздействия агрессивных сред, преимущественно в металлических расплавах.

Изобретение относится к детектированию температуры теплового излучения фронта ударной волны и может быть использовано для изучения быстропротекающих процессов при изучении конденсированных материалов и свойств взрывчатых веществ
Наверх