Способ отбраковки терморезисторов косвенного подогрева

 

Союз Советскнх

Соцналнстнческнх

Республнк

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6! ) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 13.07.7 7 (21 } 2507114/18-21 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет

Опубликовано 250480 Бюллетень № 15

1осударственный КоМНТрТ

СССР по делам изобретений и открытий

Дата опубликования описания 25.04.80 (72) Автор изобретения

В.Н. Новиков (71) Заявитель (54) СПОСОБ ОТБРАКОВКИ ТЕРМОРЕЗИСТОРОВ

КОСВЕННОГО ПОДОГРЕВА

Изобретение относится к электрон— ной техни ке и может быть использовано при изготовлении терморезисторов косвенного подогрева (ТКП) .

Известен способ контроля термо- 5 резисторов косвенного подогрева, при котором ТКП включается в замкнутую систему автоматического регулирования, система выводится из равновесия, и на экране осциллографа наблюдается 10 переходный процесс (1 i . Коэффициент усиления в системе подбирают так, чтобы наблюдался затухающий переходный процесс. По параметрам переходного процесса рассчитывают динамический параметр ТКП, равный отношению двух тепловых постоянных времени, где е: — постоянная времени рабов чего тела ТКП (термэчувствительный элемент + подогреватель); 2G постоянная времени установления теплового равновесия между подогревателем и термочувствительным элементом.

Недостаток способа является очень 25 трудоемким и потому не может быть применен для раэбраковки ТКП в процессе их производства.

Известен способ контроля терморезисторов косвенного подогрева, 30

2 включающий разогрев ТКП и определе— ние коэффициента тепловой связи (КТС) (Ц.

При осуществлении способа пропускают ток через подогреватель, измеряют его сопротивление — В . пропускают ток через термочувствйтельный элемент, н агревают его до з аданного сопротивления — R п,р и измеряют этот ток — 3,ир, затем уменьшают ток через термочувствительный злемечт до значения, не вызывающего его осущественного разогрева и, пропуская ток через подогреватель, устанавливают сопротивление термочувствительного элемента, равное заданному — R < и измеряют этот ток через подогреватель — 3 По измеренным величинам под . рассчитываю коэффициент тепловой связи

3, Р к=

Л R и терморезистор со значением К, меньшим заданного, отбраковывают. Недостаток способа состоит в трудоемкости и длительности таких измерений.

Цель изобретения — сокращение длительности и трудоемкости процесса.

729б53

Это достигается тем, что в способе отбраковки терморези сторон косвенного подогрева, включающем разогрев термочувствительнога элемента и определение коэффициента тепловой связи термочувствительного элемента и подо грев ат ел я, разогрев термочу вствительного элемента осуществл яют

1 путем пропускания через него прямо-. угольных импульсов тока, а определение коэффициента тепловой связи проводят путем измерения отношения напряжения на термочувстнительном элементе, в начале импульса и через промежуток времени, больший постоянной времени установления теплового равновесия между термочувствительным элементом и подогревателем, при этом длительность импульсов тока выбирают не менее указанной постоянной времени; при этом разогрев термочувствительного элемента осуществляют путем пропускания через него периодически повторяющихся импульсов тока с периодом, меньшим тепловой постоянной времени терморезистора.

На фиг. 1 представлена конструкция рабочего тела ТКП, содержащего термочувст вительный резистинный элемент

1 в виде бусинкового терморезистора, выводы 2 термочувстнительного элемента, подогреватель 3 в виде спирали из металлической проволоки, выводы

4 подогревателя, изоляционный материал 5 обычно стекло, изолирующий электрический термочувствительный элемент и подогреватель, обеспечивающий хороший тепловой контакт между ними.

Рабочее тело ТКП обычно помещают в стеклянный или металлический корпус с вынодами. Размеры рабочего тела обычно не пренышают нескольких миллиметров.

Теплоные постоянные времени составляют, например, н случае терморезисторов типа СТЗ-33 с1 = — 0,05 с С вЂ” — 4 + 10 с, На фиг.2 приведена принципиальная схема устройства для разбраковки

ТКП по величине КТС по предложенному способу, содержащего генератор 6 импульсов тока, измеряемый терморезистор 7, измеритель отношения 8.

На фиг. 3 приведены временные диаграммы изменения: а — тока через термочувст вительный элемент; б— температуры термочувствительного элемента, в — сопротивления термочувствительного элемента, r — напряжения на термочувствительном элементе при пропускании через термочувстнительный элемент одиночного импульса тока;

Т вЂ” длительность импульса тока амплитудой 1 имп; л Тл — изменение средней температуры рабочего тела

ТКП во в ремя импул bc a; д ҄— изменение разности температур термочувствительного элемента и подогревателя, обусловленное несовершенной теплоfA

2О

3О

QQ

A$

"5О

6О

65 вой связью между ними, > — постоянная времени установления теплового равновесия между термочунстнительным элементом и подогревателем ТКПр

U< — напряжение в начале импульса тока; U< — напряжение спустя вре— мени Т, большее постоянной времени после подачи импульса тока.

На фиг. 4 приведены аналогичные временные диаграммы для случая пе— риодически повторяющихся импульсов тока.

При идеальной теплоной связи между термочувствительным элементом и подогревателем при пропускании импульсов тока через термочувствительный элемент будет происходить практически одновременно их разогрев и охлаждение с одной и той же постоянной нремени, При этом их температуры в каждый момент времени будут прак— тически одинаковы.

В действительности из-за наличия теплового сопротивления между термочувствительным элементам и подогревателем происходит первоначально быстрый разогрев термочувствитель— ного элемента с тепловой постоянной времени С, а затем сравнительно медленный рост температуры термочувствительного элемента и подогревателя с тепловой постоянной време2 °

При этом температуры термочувствительного элемента и подогревателя различны.

Рассмотрим случай периодической подачи импульсов тока с перио,дом, значительно меньшим постоянной времени Г, длительност ью импульсов, большей -с1. и измерением отношения напряжений в начале и в конце импульса. В перерывах между импульсами температура рабочего тела изменяется незначительно. Однако за зто время температура термочувствительного элемента успевает понизиться до температуры подогревателя, так как постоянная нремени 1: значительно меньше ь2 °

В результате в первый момент при подаче импульса тока падение напряжения на термочувствительном элементе U1 пропорционально его сопротивлению, соотнетствующему температуре, до которой остыло рабочее тело к концу перерыва между импульсами, В конце импульса тока теомочувствительный элемент прогрет и падение напряжения U< пропорционально сопротивлению, соответгтвующему температуре нагрена термочувствительного элемента, которая больше температуры рабочего тела.

Различие в температурах термочувстнительного элемента в начале и в конце импульса тока тем больше, чем хуже тепловая связь между термочувствительными элементами:> подогре

729653 вателем. При этом отношение напряUL жений ((, ) возрастает в случае тер—

"й морезисторов с отрицательным температурным коэффициентом сопротивлени я термочув ст вительно го элемента.

Различие напряжений Б1 и П обусловленное изменением средйей температуры рабочего тела ь Т и не связанное с качеством тепловой связи между термочувствительным элементом и подогревателем, может быть сделано достаточно малым путем выбора час— таты повторения импульсов достаточно высокой по сравнению с тепловой постоянной времени или путем отсчета величины U не в конце импульса, а спустя время, равное

)(1+5) >< после начала импульса тока.

Таким образом, отношение напряи4 жений (— ) может использоваться для

U оценки коэффициента тепловой связи

ТКП, зто отношение тем меньше, чем лучше тепловая связь.

Для проверки предложенного способа отбраковки ТКП были выполнены измерения группы терморезисторов. При этом измерялся KTC известным методом, и, а также измерялось отношение (— )

U в начале и в конце импульса тока.

При измерениях использовали терморезисторы типа СТ3-33 с параметрами: сопротивление термочувствительыого элемента при 25 C — 680 Ом + 20Ъ вЂ” сопротивление подогревателя

100 Ом + 10Ъ; — минимально допустимое сопротивление терморезистора — 20 Ом — максимальный ток подогрева

26с5 мА+ 10Ъ ) постоянная В термочувствительного элемента 3100 K + 10Ъ; — тепловая постоянная времени

4-10 с °

Для измерений специально были выбраны ТКП с различной величиной

TKC в интервале 0,74 + 0,96.

При измерении через терморезистор пропускали импульсы тока амплитудой

12, 5 мА, длительность О, 25 с, частотой повторения 2 Гц. Использовался генератор ГИП-1 с добавочным сопротивлением 2 кОм.

uå

Измерение отношения (О ) осуществлялось с помощью осциллографа

ЭНО-l, Погрешность измерения КТС составляла около + 8Ъ, погрешность измерения отношения напряжений около « 5Ъ.

В таблице 1 приведены результаты измерений.

Как видно из таблицы 1, наблюдается удовлетворительное соответствие между КТС и отношением (вЂ, вЂ, ) с учев, том погрешности измерения.

4$

Следует отметить, что при измерении напряжения не в конце импульса тока, а при меньшем времени результаты измерений будут близки к приведенным в таблице 1, так как из-эа большого различия в длительности импульса и постоянной времени рабочего тела (Т = 0,25 с, Х.„ 5 c) изменение напряжения на плоской части импульса, обусловленное изменением средней температуры рабочего тела за время импульса, незначительно и составляет около 10t. Таким образом, при отсчете U в средней части импульса отношение (— " ) будет 2 отличат ься от приведенных в т аблице не более, чем на 1 0 Ъ.

Б т абл, 2 приведены ре зульт аты испытания терморезисторов типа СТЗ-33 при измерении отношения (— ) на еди-01

U ничных импульсах тока амплитудой

10 мА. Импульсы подавались от источника питания УИП-2 через добавочное сопротивление 50 кОм с помощью ключа.Напряжение Б1 измерялось в начале импульсà, Hапряжение Ug — спустя О, 1 с помощью осциллографа 3НО-1.

В указанном режиме измерений также наблюдается соответствие между величиной отчошения (— 1 ) и величи0г ной КТС. Однако по абсолютному знаUg чению отношение (— ) при измерении вг на одиночных импульсах больше приблизительно в 1, 5, раза, чем при. измерении на периодических импульсах с измерением U в конце импульса.

Необходимо отметить, что время, необходимое для„измерения отношения (†) при использовании периодически

ug повторяющихся импульсов 1 oêà, ограничивается лишь тепловой постоянной времени и составляет около (3+5) с.. В случае ТКП типа СТ3-33

2 это время не презышает l мин. Для сравнения можно указать, что время измерения KTC составляет несколько часов. При использовании одиночных импульсов. тока требуется время измерения (1+5) 1, что в случае СТЗ-33 сост авл яет несколько де сятых долей секунды.

Вместо осциллографа для измерения отношения напряжений могут быть использованы известные электронные схемы, выполняющие операцию деления.

При этом отпадает необходимость визуального наблюдения и расчета, Отбраковываются лишь ТКП, у которых величина отношения превышает установленное значение.

Таким образом, предложенный метод разбраковки ТКП по коэффициенту тепловой связи путем замера отношения напряжений в импульсе более праиэводителен, чем известные, по крайней мере, приблизительна в 100 раз, 729653

Продолжение табл.2

Та блиц а 1 ние ений

1,22

1,15

0,84

1,24

1,15

1,20

1i l.5

0,79

0,83

0,86

2,18

0,75

0,76

0,74

0,84

2,18

0 94

2,27

1,14

0,96

Формула изэбретения

1,17

1,14

1,15

0,83

0,83

0,84

1,24

0,88

0 75

1,59

1,58

0,76

0,74

1,59

Т а б л и ц а 2

35

0,79

1,40

0,86

1,25

0,84

0,94

0,96

1,47

1,38

1,30

0,83

1,38

0,83

1, 28

1. Способ отбраковки терморезисторов косвенного подогрева, включающий разогрев термэчувствител ного элемента и определение коэффициента теп— ловой cBязи термочувст вительно го элемента и подогревателя, о т л и— ч а ю шийся тем, что, с целью сокращени я длительности и трудоемкости процесса, разогрев термочувствительного элемента осуществляют путем про— пускания через него пр ямоу гольных импульсов тока, а определение коэффициента тепловой связи проводят путем измерения отношени я н апр яжений на термочувствительном элементе в начале импульса и через промежуток времени, бол ьший по стоян ной времени уст ановлени я теплово го р а внове си я между термочув ст вител ьным элементом и подогревателем, угри этом длительность импульсов тока выбирают не ме— нее указанной постоянной времени.

2. Способ по п.l, о т л и ч а юшийся тем, что разогрев термочув ст вительно го элемента осуществляют путем пропускания через него периодически повторяющихся импульсов тока спериодом,,меньшим тепловой постоянной времени термореэи стор а.

Источники информации, принятые во внимание прн экспертизе

1. Вопросы радиоэлектроники, сер. III, в. 10. 56, 1965.

2. Шефтель И. Т. Терморезисторы.

М., Наука, 1973, стр. 56-60 (прототип) .

729653 и и

Заказ 1293/45 - Тираж 844 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и .открытчй

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

Филиал ППП Патент, г. Ужгород,.ул. Проектная,4

Составитель В. Солодова

Редактор A. Морозова Техред М. Кузьма Корректор Н. Веселовская