ПРЕЦИЗИОННЫЙ ФОЛЬГОВЫЙ РЕЗИСТОР Российский патент 1995 года по МПК H01C17/00 

Изобретение относится к измерительной технике, и может быть использовано в прецизионных стабилизаторах тока, преобразователях код-ток, ток-частота и т.д.

В настоящее время в системах управления различными объектами широко применяются цифровые вычислительные машины (ЦВМ). Для связи ЦВМ с чувствительными элементами и исполнительными устройствами систем управления применяются аналого-цифровые и цифроаналоговые преобразователи информации.

Наиболее распространены преобразователи электрических сигналов в цифровой код и преобразователи кода в электрические сигналы. Совершенствование систем управления характеризуется ростом требований к точности и временной стабильности параметров преобразователей информации в течение длительного ресурса (до 150000 ч) в жестких условиях эксплуатации, в том числе в широком диапазоне температуры окружающей среды. Прибором, определяющим точностные характеристики прецизионных преобразователей и их временную стабильность, является прецизионный стабилизатор тока. Стабильность тока во времени в условиях эксплуатации прямо зависит от стабильности сопротивления измерительного резистора стабилизатора тока и токозадающего резистора в цепи стабилитрона источника опорного напряжения.

Таким образом, для прецизионного стабилизатора тока целесообразно создание двух прецизионных резисторов с высокой стабильностью сопротивления в широком диапазоне температур окружающей среды. Кроме того, повышение точности преобразователей информации приводит к необходимости создания двух и более диапазонных систем измерения. Разработка таких систем характеризуется необходимостью автоматического перехода с одного поддиапазона измерения на другой, что наиболее рационально (при сохранении высокой точности измерений) решать изменением эталонного тока в преобразователе. Это достигается суммированием токов от одного и более прецизионных стабилизаторов тока, работающих от одного источника опорного напряжения, что приводит к необходимости создания трех и более прецизионных резисторов в одном корпусе.

Известен прецизионный резистор, состоящий из подложки, выполненной из изоляционного материала, на которую эпоксидным клеем прикреплен тонкий металлический фольговый рисунок с плоскими контактными участками, соединенными проводниками с выводными концами. Резистор покрыт лаком и помещен в защитную оболочку.

Недостатками указанного резистора являются невысокая стабильность сопротивления в широком диапазоне температур окружающей среды из-за влияния температурного коэффициента сопротивления, значение которого меняется от изменения температуры, и невысокая долговременная стабильность из-за больших внутренних механических напряжений в резистивной фольге, обусловленных усадкой изоляционных клеевых составов с течением времени от воздействия факторов условий эксплуатации.

Наиболее близким по техническому решению к заявляемому устройству является выбранный в качестве прототипа высокоточный резистор, состоящий из тонкой резистивной фольги, прикрепленной к жесткой подложке (например, из стекла или керамики), имеющей значительно большую толщину. На фольге выполнен определенный рисунок, образующий резистивные линии между напайками выводов. Непосредственно к напайкам приварены (точечной сваркой) расплющенные концевые части медных проводников. Для защиты резистора от наружных воздействий наносится покрытие из очень мягкой резины или резиноподобного материала. Для обеспечения полной защиты резистора производят заливку его герметизирующим веществом.

Недостатком известного резистора является невысокая стабильность сопротивления резистора в широком диапазоне температур окружающей среды из-за влияния температурного коэффициента сопротивления, значение которого меняется от изменения температуры.

Цель изобретения повышение стабильности сопротивления прецизионного фольгового резистора в широком диапазоне температур окружающей среды.

Цель достигается тем, что в прецизионном фольговом резисторе, содержащем резистивный элемент, выполненный из изоляционной подложки, на которой закреплена резистивная металлическая фольга определенного рисунка с контактными площадками, резистивный элемент помещен в плоский металлический корпус, на нижней крышке корпуса с внутренней стороны установлен нагреватель, выполненный из резистивной металлической фольги с контактными площадками, соединенными проводниками с выводами корпуса, на изоляционной подложке резистивного элемента планарно с резистивной металлической фольгой определенного рисунка расположен термодатчик, имеющий контактные площадки, соединенные проводниками через выводы корпуса с входом терморегулятора, выход которого соединен с нагревателем, на изоляционной подложке резистивного элемента расположенная резистивная фольга может иметь один или несколько рисунков, соответствующих одному или нескольким сопротивлениям.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемый резистор отличается наличие плоского металлического корпуса, в котором закреплены нагреватель, резистивный элемент, на изоляционной подложке которого размещены термодатчик, а резистивная фольга может иметь один или несколько рисунков, соответствующих одному или нескольким сопротивлениям.

Таким образом, заявляемый резистор соответствует критерию изобретения "новизна".

Сравнение заявляемого решения не только с прототипом, но и с другими техническими решениями в данной области техники не позволило выявить в них признаки, отличающие заявляемое решение от прототипа, что позволяет сделать вывод о соответствии критерию "существенные отличия".

На фиг.1 представлена зависимость сопротивления резистора от температуры окружающей среды; на фиг.2, 3 конструкция резистора; на фиг.4 блок-схема резистора.

Прецизионный фольговый резистор содержит плоский металлический корпус 1 с выводами 2, на нижней крышке 3 которого с внутренней стороны укреплен нагреватель 4 из резистивной металлической фольги с плоскими контактными площадками 5, соединенными проводниками с выводами 2 корпуса 1. В корпусе 1 расположен резистивный элемент, состоящий из изоляционной подложки 6, на которой закреплена резистивная металлическая фольга 7 определенного рисунка с плоскими контактными площадками 8, соединенными проводниками с выводами 2 корпуса 1. На изоляционной подложке 6 планарно с резистивной металлической фольгой определенного рисунка расположен термодатчик 9 с плоскими контактными площадками 10, соединенными с выводами 2 корпуса 1. Вход терморегулятора 11 соединен через выводы корпуса 1 с термодатчиком 9, выход через выводы 2 корпуса 1 с нагревателем 4.

Прецизионный фольговый резистор работает следующим образом.

Стабильность сопротивления резистора при изменении температуры окружающей среды в широком диапазоне обеспечивается малым (близким к нулю) температурным коэффициентом сопротивления. На фиг.1 температурный коэффициент сопротивления равен нулю при температуре, равной t_опт. Поэтому поддержание температуры внутри корпуса резистора ведется близко к оптимальной. Изменение температуры окружающей среды приводит к изменению температуры внутри корпуса 1 резистора и к изменению сопротивления термодатчика 9, подключенного к входу терморегулятора 11, который изменяет ток, протекающий через нагреватель 4, поддерживая температуру внутри корпуса 1 резистора близкой к оптимальной.

Экспериментальные исследования и испытания опытной партии заявляемого резистора в широком диапазоне изменения температуры окружающей среды от -60 до +60^оС показали, что нестабильность сопротивления резистора не превышает ± 0,0005%

Использование: в измерительной технике, в частности в прецизионных стабилизаторах тока, преобразователях код-ток, ток-частота и т. д. Сущность изобретения: прецизионный фольговый резистор содержит плоский металлический корпус (К) с выводами, на основании которого с внутренней стороны укреплен нагреватель из фольги с контактными площадками (П), соединенными с выводами К, диэлектрическую подложку, на которой размещены резистивный элемент с контактными П и планарно с ним термодатчик с контактными П, соединенными проводниками с соответствующими выводами К. Выводы К соединены с терморегулятором. 1 з. п. ф-лы, 4 ил.

1. ПРЕЦИЗИОННЫЙ ФОЛЬГОВЫЙ РЕЗИСТОР, содержащий корпус с выводами и установленную в нем диэлектрическую подложку с размещенным на ней резистивным элементом, выполненным из металлической фольги, и контактными площадками, отличающийся тем, что он снабжен выполненным из металлической фольги нагревателем, расположенным внутри плоского металлического корпуса на его основании, и термодатчиком, сформированным на подложке планарно с резистивным элементом, при этом контактные площадки термодатчика и нагревателя соединены с выводами корпуса для подключения их к входу и выходу терморегулятора соответственно. 2. Резистор по п.1, отличающийся тем, что на диэлектрической подложке размещено несколько резистивных элементов с одинаковым или разным значением сопротивления.