ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ШТЕКЕРНЫЙ СОЕДИНИТЕЛЬ ДЛЯ ТЕРМОЭЛЕМЕНТА И СПОСОБ ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ Российский патент 2015 года по МПК G01K7/02 

Изобретение относится к электрическому штекерному соединителю для электрического подключения, по меньшей мере, одного первого и одного второго проводников термоэлемента, содержащему, по меньшей мере, одно проводящее электрический ток первое и второе контактные средства, причем первый проводник термоэлемента должен быть присоединен к первому контактному средству, а второй проводник термоэлемента ко второму контактному средству.

Электрический штекерный соединитель для термоэлементов соответствующего родовому понятию вида электрически присоединен к электрическим концам проводника термоэлемента или к установленному на них уравнительному проводу обычно посредством зажима. Подобные штекерные соединители для термоэлементов называются также штекерами для термоэлементов соответственно термоштекерами. Они служат при создании цепей для изменения температуры в качестве универсального средства электрического подключения и для стандартизированного соединения термоэлементов с измерительными приборами, измерительными пультами, электрическими схемами и тому подобное. Для замыкания контакта с измерительным прибором или с электрической схемой штекеры термоэлемента обычно вставляются в дополнительное для штекера контактное гнездо или в штепсельное соединение. Подлежащее соединению со штекером термоэлемента контактное гнездо или втулочная муфта для этого либо установлено непосредственно на печатной плате электрической схемы, например электрической печатной плате, или на корпусе измерительного прибора, например измерительного пульта или коммутационного шкафа. Для шунтирования больших измерительных участков в качестве экономичного удлинения между местом измерения температуры и измерительным прибором может применяться уравнительный провод, который в определенном диапазоне температуры имеет сопоставимые термоэлектрические свойства, как оба проводника термоэлемента. Если применяется уравнительный провод, то он обычно снабжается соединительным зажимом, к которому электрически могут присоединяться оба разомкнутых проводника термоэлемента, причем штекер термоэлемента установлен на противоположном конце уравнительного провода.

В основе принципа измерения температуры термоэлементами лежит согласно термоэлектрическому эффекту возникновение термоэлектрического напряжения между двумя соответственно соединенными друг с другом концами проводников, если место соединения имеет другую температуру, чем оба разомкнутых конца проводника, на которых может измеряться температурное напряжение. В точке измерения температуры термоэлемента оба состоящие из различных материалов электрические проводники, также называемые термопарой, соединены друг с другом. К соответственно разомкнутому концу, так называемому холодному спаю или месту охлаждения, подсоединяются оба проводника термоэлемента с измерительным прибором для измерения термоэлектрического напряжения.

Чтобы с помощью термоэлемента по замеренному значению термоэлектрического напряжения определить температуру в точке измерения, необходимо учитывать температуру холодного спая, так как термоэлектрическое напряжение зависит от разности температур между местом измерения и холодным спаем. Вследствие этого температура в месте измерения должна определяться по измеренному значению термоэлектрического напряжения относительно температуры холодного спая.

Из уровня техники известны зависящие от температуры сопротивления, которые применяются для определения и компенсации температуры холодного спая термоэлемента. Далее, из уровня техники известен способ, в котором с помощью интегрированной переключающей схемы определяются не только значения термоэлектрического напряжения, но также непосредственно компенсируется температура сравнения. Однако недостатком подобного известного способа является то, что измерение температуры осуществляется не непосредственно в холодном спае термоэлемента, то есть не на обоих концах проводника термоэлемента или компенсационного провода, а обычно в электрической схеме или плате, находящейся внутри корпуса измерительного прибора или измерительного пульта.

Так как оба проводника обычно установлены в зажиме вне измерительного прибора, то вследствие этого существует отклонение температуры между фактической и замеренной температурами холодного спая.

Из US 5167519 известен универсальный соединитель с компенсацией температуры холодного спая. В таком универсальном соединителе штекер термоэлемента может электрически присоединяться с помощью соединения с винтовым зажимом. Для измерения соответственно для компенсации температуры холодного спая в подобном универсальном соединителе между двумя гальванически отделенными друг от друга медными блоками установлен электрический датчик температуры, на котором с помощью зажимного соединения могут фиксироваться соединительные штифты подлежащего присоединению штекера термоэлемента.

Известный из документа US 5167519 универсальный соединитель не решает проблему, что электрическое место соединения между штекером термоэлемента соответственно между его электрическими соединительными штифтами и оснащенным датчиком температуры универсальным соединителем представляет довольно значительное сопротивление теплопередаче.

Поскольку между местом измерения термоэлемента, то есть в месте измерения, и холодным спаем, то есть на концах проводников термоэлемента, электрически присоединенных к штекеру термоэлемента, имеется температурный градиент, холодный спай из-за теплопроводящих свойств обоих термопроводников - в зависимости от того, имеет место положительный или негативный температурный градиент - подвергается постоянному подводу или отводу тепла и тем самым, по меньшей мере, временному нагреванию или охлаждению.

Далее через соединительные штифты штекера термоэлемента, которые согласно документу US 5167519 соединены, например, с универсальным соединителем может точно также постоянно подводиться или отводиться тепло. Если однако место соединения между электрическими соединительными штифтами штекера термоэлемента и универсальным соединителем имеет сопротивление теплопередаче, то температурный градиент между температурой в холодном спае и температурой датчика температуры должен искажаться, поэтому измерение температуры в холодном спае может содержать погрешность измерения.

Если кроме того штекер термоэлемента с термопроводниками в подобного рода универсальном соединителе устанавливается с различным поперечным сечением или с различной теплопроводностью, то из-за измененного сопротивления теплопроводности и измененного вследствие этого температурного градиента точно также следует ожидать влияния измерения температуры в холодном спае.

Если дальше установленный в подобного рода универсальном соединителе штекер термоэлемента подвергается воздействию потоков тепла или охлаждающего воздуха, связанных с локально различными температурами окружающей среды, или к подобного рода универсальному соединителю присоединен термоэлемент с исходной температурой, отклоняющейся от температуры в датчике температуры, например, при смене или замене термоэлемента, то точно также существует температурный градиент между датчиком температуры и холодным спаем, вследствие чего измерительная цепочка подвержена нерегулярным соответственно динамическим ошибкам измерения.

В основе изобретения лежит задача исходя из уровня техники создать улучшенное устройство для определения и компенсации температуры холодного спая термоэлементов при применении штекера термоэлемента. Это устройство должно быть простым и экономичным в изготовлении, а также иметь простую возможность монтажа при одновременно хорошей применимости.

Соответствующие изобретению решения задачи приведены в независимых пунктах формулы изобретения. Предпочтительные формы осуществления и усовершенствования являются предметом зависимых пунктов формулы изобретения.

Существенные преимущества изобретения и его отдельных форм осуществления или усовершенствований соответственно основаны на том, что потери тепла, возникающие между местом соединения штекера термоэлемента и обратным штекерным соединителем, установленным в измерительном приборе, в который вставляется штекер термоэлемента, не оказывают влияния на измерение температуры холодного спая. Дальше изобретение предлагает применение соответственно использование термоэлементов с произвольными поперечными сечениями и любой теплопроводности, так что получается более высокая гибкость при выборе подходящего термоэлемента без опасения влияния на точность при измерении температуры.

Особенно предпочтительно изобретение может использоваться при применении способа измерений, в котором на точность измерения температуры с помощью термоэлемента могут оказывать влияние изменяющиеся температуры окружающей среды и переменные термодинамические исходные условия, причем эти помехи возмущения компенсируются благодаря изобретению.

Задача изобретения решается с помощью электрического штекерного соединителя для электрического подключения, по меньшей мере, одного первого и одного второго проводников термоэлемента, включающего, по меньшей мере, одно проводящее электрический ток первое и второе контактное средство, причем первый проводник термоэлемента присоединен к первому контактному средству, а второй проводник термоэлемента присоединен ко второму контактному средству, по меньшей мере, один первый электрический датчик температуры, который снабжен областью регистрации температуры и, по меньшей мере, одним первым и одним вторым электрическим контактом, причем, по меньшей мере, одна часть области регистрации температуры первого датчика температуры присоединена к первому контактному средству с помощью стыкового соединения.

В основе изобретения лежит соответственно идея представления электрического штекерного соединителя для термоэлемента, который позволит измерять температуру холодного спая, то есть измерять температуру на обоих концах проводников термоэлемента.

Согласно изобретению для этого, по меньшей мере, одна часть места измерения температуры, по меньшей мере, одного датчика температуры присоединена к электрическому контактному средству электрического штекерного соединителя. К этому и к, по меньшей мере, одному другому электрическому контактному средству должны электрически присоединяться холодные спаи, то есть разомкнутые концы проводников, по меньшей мере, одного первого и одного второго проводников термоэлемента, так что датчик температуры, область регистрации температуры которого и холодные спаи термоэлемента установлены в непосредственной близости друг к другу, и целесообразно примыкают друг к другу.

Согласно другому признаку изобретения электрический штекерный соединитель включает, по меньшей мере, два проводящих электрический ток контактных средства. К этим контактным средствам должны быть электрически присоединены концы, по меньшей мере, двух проводников термоэлемента, то есть холодные спаи термоэлемента. Эти контактные средства служат для электрического соединения с другими контактными соединениями, установленными в обратном штекерном соединителе, дополнительно к предложенному в соответствии с изобретением электрическому штекерному соединителю, в частности в контактном гнезде или штепсельном соединении, и в которые может вставляться предложенный в соответствии с изобретением штекерный соединитель.

Согласно изобретению электрический штекерный соединитель включает, по меньшей мере, один электрический датчик температуры, причем, по меньшей мере, одна часть области регистрации температуры датчика температуры присоединена к первому контактному средству предложенного в соответствии с изобретением электрического штекерного соединителя, в частности, с, по меньшей мере, одним участком на этой поверхности, с помощью разъемного или неразъемного стыкового соединения, то есть, в частности, присоединена непосредственно.

На практике для изобретения особенно предпочтительным оказалось стыковое соединение, которое между первым контактным средством и частью области регистрации температуры датчика температуры, которая присоединена к этому контактному средству, исключительно допускает теплопередачу к слоевым элементам, улучшающим при этом с помощью граничного слоя, возникающего благодаря стыковке друг к другу, как, например, теплопроводные пасты или другие предпочтительные для теплопроводности механические слоевые элементы, и/или допускает для стыкового соединения необходимые стыковочные средства, как, например, клеящие вещества, средства сварки или пайки, резьбовые или клепанные соединения, или допускает средства, которые обеспечивают электрическую изоляцию, так что область регистрации температуры датчика температуры гальванически отделена от контактного средства.

Под датчиком температуры понимается датчик, снабженный областью регистрации температуры и пригодный для измерения температуры поверхности, в, по меньшей мере, одном контактном средстве предложенного в соответствии с изобретением штекерного соединителя. Датчик температуры и область регистрации температуры могут иметь произвольную форму и любую по размеру поверхность измерения. Так область регистрации температуры датчика температуры может занимать либо только часть или

участок общей поверхности датчика температуры, либо область регистрации температуры образована всей наружной поверхностью датчика температуры. Дальше, по меньшей мере, одна часть одного датчика температуры или, по меньшей мере, одна часть других датчиков температуры может быть окружена защитным слоем и/или способным проводить тепло слоем материала, в частности, керамики, который в данном случае образует, по меньшей мере, одну часть области регистрации температуры датчика температуры.

Согласно изобретению, по меньшей мере, один датчик температуры снабжен, по меньшей мере, одним первым и одним вторым электрическими контактами. Этот датчик температуры служит для снятия электрической характеристики, в частности, изменяющегося в зависимости от температуры сопротивления. Для этого к обоим электрическим контактам датчика температуры может подаваться электрическое напряжение от электрической схемы для оценки температуры, измеренной датчиком температуры.

Поскольку предложенный в соответствии с изобретением электрический штекерный соединитель находится в корпусе штекерного соединителя, то электрические контактные средства установлены в подобном корпусе штекерного соединителя. В предпочтительном исполнении датчик температуры и область регистрации температуры находятся в корпусе штекерного соединителя.

Достигаемое с помощью изобретения улучшение в части техники измерения получается с помощью в основном идеального в плане термодинамики расположения области регистрации температуры датчика температуры в, по меньшей мере, одном первом контактном средстве предложенного в соответствии с изобретением электрического штекерного соединителя. Таким образом, электрически присоединенные к первому и второму контактным средствам концы проводников термоэлемента, то есть холодный спай термоэлемента, расположены в непосредственной близости к установленному в, по меньшей мере, одном первом контактном средстве датчику температуры, соответственно его области регистрации температуры, благодаря чему исключены уже упоминавшиеся теплотехнические недостатки уровня техники при измерении температуры холодного спая в термоэлементе, и поэтому создана безошибочная цепочка измерения при применении термоэлемента с установленным на нем штекером термоэлемента.

Подобный предложенный в соответствии с изобретением электрический штекерный соединитель обеспечивает универсальное и гибкое применение термоэлементов на изменяющихся местах измерения с различными температурами окружения при одновременной оперативной готовности к применению цепочки измерения, не принимая во внимания динамические ошибки измерения из-за уравновешивания температуры на электрических подключениях цепочки измерения.

Дальше к предложенному в соответствии с изобретением штекерному соединителю могут присоединяться любые типы термоэлементов с произвольными комбинациями материалов, поперечных сечений и любой теплопроводностью соответственно с любой термодинамической характеристикой, так что получается более высокая гибкость при выборе подходящего термоэлемента для соответствующих измерений, без влияния на точность и без возникновения допустимых ошибок при измерении температуры.

Кроме того, с помощью изобретения достигается увеличенная гибкость при выборе подходящего датчика температуры для измерения температуры холодного спая. В то время как известные из уровня техники способы измерения для определения температуры холодного спая по причине интеграции датчиков температуры в измерительных приборах, в электрических схемах или универсальных штекерных соединителях для установки штекеров термоэлементов не допускают никакой смены датчика температуры, с предложенным в соответствии с изобретением штекерным соединителем может осуществляться гибкая адаптация к задаче в части техники измерения. Так могут применяться электрические штекерные соединители с датчиками температуры, которые требуют особенных свойств, например небольших допускаемых погрешностей измерений или высокой скорости измерения. Дальше связанное с техникой измерения электронное оборудование, то есть имеющиеся измерительные приборы, может требовать применения датчиков с особыми электронными условиями, так что в этом отношении получается особо предпочтительная гибкость при согласовании оборудования, связанного с измерениями, и с задачами, связанными с измерениями, благодаря тому, что в распоряжении имеются различные электрические штекерные соединители, предложенные в соответствии с изобретением, для различных требований, связанных с измерениями.

Другие экономичные преимущества изобретения следуют из возможности применения измерительных приборов без интегрированного датчика температуры для измерения температуры холодного спая, вследствие чего могут применяться универсальные измерительные приборы и благодаря чему получается экономия затрат.

В предпочтительной форме осуществления изобретения, по меньшей мере, одна часть области регистрации температуры датчика температуры присоединена к первому и ко второму контактным средствам предложенного в соответствии с изобретением штекерного соединителя с помощью стыкового соединения. Таким образом, особенно предпочтительным способом достигается, что измерение температуры холодного спая может осуществляться на первом и на втором контактных средствах одновременно с помощью одного единственного датчика температуры, и что между первым и вторым контактными средствами происходит теплообмен.

В особо предпочтительном исполнении изобретения область регистрации температуры имеет теплопроводные свойства. Чтобы обеспечить теплопередачу между областью регистрации температуры датчика температуры и первым и вторым контактными средствами, которые подлежат гальваническому отделению друг от друга, между местом соединения, то есть между частью области регистрации температуры датчика температуры, присоединенной к первому контактному средству, и/или частью области регистрации температуры датчика температуры, присоединенной ко второму контактному средству, введено улучшающее теплопередачу средство, в частности, теплопроводящая паста или теплопроводящее клеящее вещество, или улучшающий теплопроводность элемент. Благодаря этому предпочтительным способом достигается, что улучшается теплопроводность в граничном слое стыкового соединения.

Далее стыковое соединение может включать средства, которые делают возможной электрическую изоляцию, так что область регистрации температуры датчика температуры гальванически отделена от первого и/или второго контактных средств.

Согласно другой предпочтительной форме осуществления изобретения, по меньшей мере, одна часть области регистрации температуры первого датчика температуры присоединена к первому контактному средству, а часть области регистрации температуры второго датчика температуры присоединена ко второму контактному средству с помощью стыкового соединения. Таким образом создается преимущество разделенной регистрации температуры с помощью двух датчиков температуры в первом и во втором контактных средствах и принудительное гальваническое разделение обоих контактных средств.

Согласно другому исполнению изобретения предложенный в соответствии с изобретением штекерный соединитель выполнен многополюсным и наряду с первым и вторым имеет третье проводящее электрический ток контактное средство, которое точно также может располагаться внутри корпуса штекерного соединителя.

Согласно другой предпочтительной форме исполнения изобретения первый электрический контакт датчика температуры на третьем контактном средстве и второй электрический контакт датчика температуры электрически присоединены к первому или ко второму контактному средству. Благодаря подобному расположению электрических контактов датчика температуры создан электрический штекерный соединитель, который наряду с измерением температуры холодного спая на проводниках термоэлемента, электрически присоединенных к штекерному соединителю к его первому и второму контактным средствам, обеспечивает также электрическое подключение электрических контактов датчика температуры, регистрирующего температуру холодного спая. Подобный трехполюсный электрический штекерный соединитель обеспечивает, таким образом, наряду с электрической передачей термоэлектрического напряжения, существующего на концах проводников термоэлемента, также электрическую передачу электрически зарегистрированной характеристической величины температурного датчика электрической схеме, например, на температурный интерфейс в измерительном приборе, который в состоянии обрабатывать значения термоэлектрического напряжения, а также электрической характеристической величины датчика температуры. Для этого измерительный прибор или электрическая схема оборудованы дополнительным к предложенному в соответствии с изобретением электрическому штекерному соединителю, точно также трехполюсным, электрическим обратным штекерным соединителем, например электрическим контактным гнездом или штепсельным соединением.

Целесообразно предложенный в соответствии с изобретением электрический штекерный соединитель в другом предпочтительном исполнении изобретения снабжен четвертым электрическим проводящим электрический ток контактным средством, расположенным точно также внутри корпуса штекерного соединителя. В такой форме осуществления изобретения второй электрический контакт первого температурного датчика электрически присоединен не к первому или ко второму, а к дополнительному четвертому контактному средству, благодаря чему получается преимущество гальванического разделения первого и второго контактов датчика температуры от первого или второго контактных средств предложенного в соответствии с изобретением электрического штекерного соединителя и с этим сигнала термоэлектрического напряжения.

Поскольку предложенный в соответствии с изобретением штекерный соединитель снабжен первым и вторым контактными средствами, предложенный в соответствии с изобретением штекерный соединитель в другом исполнении изобретения может включать пятое и шестое проводящие электрический ток контактные средства, к которым соответственно гальванически раздельно подключены электрический первый и второй контакты второго датчика температуры. Эти пятое и шестое проводящие электрический ток контактные средства могут точно также располагаться внутри корпуса штекерного соединителя, благодаря чему создан шестиполюсный штекер термоэлемента, оборудованный двумя датчиками температуры для раздельной регистрации температуры холодного спая в термоэлементе, присоединенном к штекерному соединителю и в котором имеется полное гальваническое разделение отдельных контактных средств.

Для регистрации температуры холодного спая пригодны предпочтительно электрические датчики температуры, выполненные в виде зависящих от температуры сопротивлений. Предпочтительные зависящие от температуры сопротивления представлены, в частности, термочувствительным резистором или терморезистором с положительным температурным коэффициентом, причем согласно изобретению неограниченно могут применяться все известные типы электрических датчиков температуры или устройств для измерения температуры. Целесообразно область регистрации температуры первого температурного датчика, а также других температурных датчиков выполнена теплопроводящей. Область регистрации температуры может выполняться полностью или частично окруженной или покрытой теплопроводящей керамикой или керамическим веществом, причем керамический материал образован предпочтительно в виде электрического изолятора.

В предпочтительном исполнении изобретения первое и второе контактные средства соединены теплопроводящим образом с помощью керамического элемента или с помощью элемента, состоящего из другого теплопроводящего материала, так что между первым и вторым контактными средствами может иметься выравнивание температур. В или на подобном соединительном элементе могут быть закреплены один или несколько датчиков температуры для измерения температуры соединительного элемента.

В особо предпочтительном исполнении изобретения датчик температуры, снабженный керамической или другой теплопроводящей оболочкой, с помощью стыкового соединения присоединяется к первому и второму контактным средствам. Для гальванического разделения первого и второго контактных средств окружающий температурный датчик материал выполнен в виде электрического изолятора.

Для изготовления предложенного в соответствии с изобретением электрического штекерного соединителя для термоэлемента, по меньшей мере, одна часть области регистрации температуры первого датчика температуры с помощью метода стыкования присоединена к первому контактному средству.

В другом исполнении изобретения, по меньшей мере, одна часть области регистрации температуры первого датчика температуры с помощью метода стыкования, при котором образуется неразъемное соединение, в частности с помощью клеевого соединения, присоединяется к первому контактному средству.

Целесообразно для изготовления стыкового соединения применять клеевой способ. В особо предпочтительном исполнении, по меньшей мере, одна часть области регистрации температуры или часть поверхности оболочки датчика температуры и/или часть первого и второго контактных средств электрического штекерного соединителя смачивается содержащим эпоксидную смолу двухкомпонентным клеящим веществом, и затем часть датчика температуры, смоченная клеящим веществом, присоединяется к первому и второму контактному средству.

Целесообразно в особом исполнении изобретения для улучшения теплопроводных свойств стыкового соединения снабжать клеящее вещество добавочным средством, повышающим теплопроводность. Далее, по меньшей мере, одна часть поверхности области регистрации температуры первого датчика температуры снабжается теплопроводной пастой и/или улучшающим теплопроводность и/или обеспечивающим гальваническое разделение элементом и затем область регистрации температуры с помощью метода стыкования, например, с помощью клеевого способа, соединения с помощью сварки или пайки или резьбового соединения или соединения на заклепках присоединяется к первому и/или к другим контактным средствам.

Предложенный в соответствии с изобретением штекерный соединитель для термоэлементов ниже описан на предпочтительных примерах осуществления.

На чертежах показано:

фиг.1 - схематический вид электрического штекерного соединителя и датчика температуры;

фиг.2 - чертеж термоэлемента с трехполюсным электрическим штекерным соединителем в контактном гнезде на электрической схеме в перспективном виде;

фиг.3 - чертеж разомкнутого трехполюсного электрического штекерного соединителя с датчиком температуры;

фиг.4 - чертеж разомкнутого четырехполюсного электрического штекерного соединителя с датчиком температуры;

фиг.5 - электрический штекерный соединитель и два датчика температуры в схематическом виде;

фиг.6 - термоэлемент, соответствующий фиг.2, с трехполюсным электрическим штекерным соединителем в контактном гнезде на электрической схеме в перспективном виде;

фиг.7 - разомкнутый трехполюсный электрический штекерный соединитель, соответствующий фиг.3, с датчиком температуры;

фиг.8 - разомкнутый четырехполюсный электрический штекерный соединитель, соответствующий фиг.4, с датчиком температуры.

Прежде чем детально останавливаться на предпочтительных примерах осуществления, представленных на фигурах, следует указать на то, что штекерный соединитель согласно изобретению может быть образован с или без корпуса штекерного соединителя.

Фиг.1 показывает схематический вид электрического штекерного соединителя согласно изобретению, который имеет корпус 21 штекерного соединителя. Таким образом, целесообразно располагать первое и второе электрические контактные средства 1 и 2 внутри корпуса 21 штекерного соединителя, показанного в виде рамки, выполненной штриховой линией. Контактные средства 1 и 2 в примере осуществления образованы в виде штифтов для штекерного соединения, выполненного в виде штепселя. Однако следует отметить, что контактные средства 1 и 2 могут быть образованы в виде штепсельной розетки для образованного в виде штепсельной розетки штекерного соединителя. На соответственно одном конце первого и второго электрических контактных средств 1 и 2 электрически присоединены оба проводника 7 и 8 термоэлемента, причем они в месте 23 измерения для измерения температуры Q1 в лежащем на удалении месте измерения присоединены друг к другу. На соответственно другом конце первого и второго электрических контактных средств 1 и 2 электрического штекерного соединителя может сниматься термоэлектрическое напряжение VI и, как, например, можно видеть на фиг.2 и 6, передаваться электрической схеме 9 с помощью того, что электрический штекерный соединитель соединяется попарно с дополнительным, установленным на электрической схеме 9, штекерным соединителем.

Для измерения температуры Q2 холодного спая, отнесенной к температуре Q1, в холодном спае 24 первого проводника 7 термоэлемента часть области 11 регистрации температуры датчика 10 температуры присоединена к первому контактному средству 1.

Для измерения другой температуры Q3 холодного спая, отнесенной к температуре Q1, в холодном спае 25 второго проводника 8 термоэлемента часть области 11 регистрации этого датчика 10 температуры также присоединена ко второму контактному средству 2.

Датчик 10 температуры, по меньшей мере, частично покрыт керамическим корпусом 18, благодаря чему область 11 регистрации температуры датчика 10 температуры образуется частью покрывающего керамического корпуса 18. Поверхность таким образом показывает область 11 регистрации температуры на фиг.1 внутрь в плоскость чертежа. Часть области 11 регистрации температуры с помощью стыкового соединения 27 с обеспечением теплопроводности присоединена к первому контактному средству 1, а другая часть области регистрации температуры с помощью стыкового соединения 27' с обеспечением теплопроводности присоединена ко второму контактному средству 2, благодаря чему может наблюдаться выравнивание температуры между первым и вторым контактными средствами.

Стыковые соединения целесообразно представлены клеевыми соединениями. Для снятия электрической температурной характеристики измерения температуры в холодном спае с помощью датчика 10 температуры в настоящем примере таким образом их оба электрических контакта 12 и 13 выведены наружу из корпуса 21 штекерного соединителя.

Фиг.2 и фиг.6 показывают в перспективном виде предпочтительный пример осуществления предложенного в соответствии с изобретением трехполюсного электрического штекерного соединителя и электрически присоединенного к нему термоэлемента с двумя термоэлементами 7 и 8, которые в месте 23 измерения термоэлемента электрически соединены друг с другом.

Показанный на фиг.2 и фиг.6 электрический штекерный соединитель установлен в корпусе 21 штекерного соединителя с крышкой 21 а корпуса. Первый электрический датчик 10 температуры для измерения температуры холодного спая точно также расположен внутри корпуса 21 штекерного соединителя. Штекерный соединитель выполнен в виде электрического штепселя и вставлен в электрическое контактное гнездо 22, расположенное на схемной плате с электрической схемой 9.

В противоположность штекерному соединителю согласно фиг.1, корпус 21 штекерного соединителя электрического штекерного соединителя имеет три отверстия доступа к трем, т.е. первому, второму и третьему, контактным средствам 1, 2, 3, установленным внутри корпуса 21 штекерного соединителя и поэтому они невидимы. На электрическом штекерном соединителе, показанном на фиг.2 и фиг.6, термоэлемент с двумя проводниками 7 и 8 термоэлемента электрически присоединен к первому соответственно второму контактным средствам, причем для этой цели оба проводника 7 и 8 термоэлемента соответственно проведены через первое и второе отверстие доступа в корпусе 21 штекерного соединителя.

Контактное гнездо 22 имеет дополнительные контактные средства, которые в результате соединения не видимы, и получение электрического контакта с первым, вторым и третьим контактными средствами 1, 2, 3 электрического штекерного соединителя возможно, если штекерный соединитель вставлен в контактное гнездо 22.

Электрическая схема 9 служит для обработки соответственно оценки термоэлектрических величин напряжения и температурной характеристики, полученной первым электрическим датчиком 10 температуры. Оба измеренных значения с помощью электрического штекерного соединителя передаются электрической схеме 9. На фиг.2 и фиг.6 согласно изобретению дальше можно видеть другое свободное контактное гнездо 22' с тремя имеющими вид штифтов контактными средствами 26 для подключения другого электрического соединения, расположенного на плате со схемой и точно также электрически соединенного с электрической схемой 9.

Фиг.3 и фиг.7 показывают открытый корпус 21 штекерного соединителя представленного на фиг.2 трехполюсного электрического соединителя с первым, вторым и третьим контактными средствами 1, 2, 3, установленными внутри корпуса 21 штекерного соединителя. Возможно имеющаяся крышка 21b корпуса 21 штекерного соединителя на фиг.3 и фиг.7 не видна.

К первому и второму контактным средствам, представленным на фиг.3 и фиг.7, штекерного соединителя могут электрически присоединяться два проводника 7 и 8 термоэлемента, причем второе контактное средство служит для электрического подключения первого электрического контакта 12 датчика 10 температуры. Таким образом, ко второму контактному средству присоединены два электрических контактных элемента, во-первых, второй проводник 8 термоэлемента и, во-вторых, первый электрический контакт 12 датчика 10 температуры. Третье контактное средство служит для электрического подключения второго электрического контакта 13 датчика 10 температуры.

Для электрического подключения двух проводников 7 и 8 термоэлемента к первому и второму контактным средствам 1 и 2 оба контактных средства 1, 2 в примере осуществления, показанном на фиг.3 и фиг.7, снабжены соответственно винтовыми зажимами 19 и 19'. В них соответственно могут вводиться оба проводника 7 и 8 термоэлемента и зажиматься с помощью зажимного винта 20 соответственно 20'.

Электрический датчик температуры, по меньшей мере, частично покрыт керамическим корпусом 18 и определяет благодаря этому область 11 регистрации температуры датчика 10 температуры. Для измерения температуры холодного спая к концам проводника термоэлемента, электрически присоединенного к штекерному соединителю, с помощью клеевых соединений 27 соответственно 27' к первому и ко второму контактным средствам 1 и 2 присоединена соответственно часть области 11 регистрации температуры электрического датчика 10 температуры. Для снятия электрической характеристики температуры два электрических контакта 12 и 13 датчика 10 температуры спаяны со вторым и третьим контактными средствами 2 и 3.

Фиг.4 и фиг.8 показан открытый корпус 21 штекерного соединителя примера осуществления четырехполюсного электрического штекерного соединителя с первым, вторым, третьим и четвертым контактными средствами 1, 2, 3, 4, установленными внутри корпуса 21 штекерного соединителя. Крышка 21b корпуса штекерного соединителя на фиг.4 и фиг.8 невидима.

Ко второму и третьему контактным средствам могут электрически присоединяться два проводника 7 и 8 термоэлемента, в то время как первое контактное средство служит для электрического подключения первого электрического контакта 12 датчика 10 температуры и четвертое контактное средство для электрического подключения первого электрического контакта 13 датчика 10 температуры. Таким образом, образуется гальваническое разделение измерительных сигналов термоэлектрического напряжения с термоэлементом и аналогичного измерительного сигнала для измерения температуры холодного спая с датчиком 10 температуры.

Для электрического подключения двух проводников 7 и 8 термоэлемента ко второму и третьему контактным средствам 2 и 3 оба контактных средства 2 и 3 в примере осуществления, показанном на фиг.4 и фиг.8, снабжены соответственно винтовыми зажимами 19' и 19". В них оба проводника 7 и 8 термоэлемента могут соответственно вводиться и соответственно с помощью зажимного винта (на фиг.4 и фиг.8 не видно) зажиматься.

Для измерения температуры холодного спая на концах проводников термоэлемента, электрически присоединенного к штекерному соединителю, ко второму и к третьему контактным средствам 2 и 3 с помощью клеевых соединений 27 соответственно 27' присоединена соответственно часть области 11 регистрации температуры электрического датчика 10 температуры, причем область 11 регистрации температуры датчика 10 температуры точно также образована керамическим корпусом 18, в целесообразном усовершенствованном варианте, по меньшей мере, частично покрывающим датчик 10 температуры. Для снятия электрической температурной характеристики два электрических контакта 12 и 13 датчика 10 температуры спаяны с первым и четвертым контактными средствами 1 и 4.

Фиг.5 показывает с помощью примера осуществления схематический вид осуществления электрического штекерного соединителя с первым датчиком 10 температуры и вторым датчиком 14 температуры. Первое и второе контактные средства 1 и 2 расположены внутри корпуса 21 штекерного соединителя, показанного в рамке, очерченной штриховой линией.

К соответственно концу первого и второго электрического контактного средства 1 и 2 электрически присоединены оба проводника 7 и 8 термоэлемента, которые в месте 23 измерения для измерения температуры Q1 в лежащем на удалении месте измерения присоединены друг к другу. На противоположных концах первого и второго электрических контактных средств 1 и 2 электрического штекерного соединителя может сниматься термоэлектрическое напряжение VI и передаваться электрической схеме 9 посредством того, что электрический штекерный соединитель вставляется в контактное гнездо 22, установленное на электрической схеме 9.

Для измерения обеих температур Q2 и Q3 холодного спая в холодном спае 24 первого проводника 7 термоэлемента соответственно в холодном спае 25 второго проводника 8 термоэлемента, которые присоединены к обоим контактным средствам 1 и 2, часть области 11 регистрации температуры первого датчика 10 температуры присоединена к первому контактному средству 1, а часть области 15 регистрации температуры второго датчика 14 температуры присоединена ко второму контактному средству 2.

Первый датчик 10 температуры и второй датчик 14 температуры соответственно имеют керамический корпус 18 соответственно 18', по меньшей мере, частично покрывающий датчик 10 или 14 температуры, так что обе области 11 и 15 регистрации температуры датчика 10 температуры соответственно датчика 14 температуры образованы частью покрывающего керамического корпуса 18 соответственно 18'. Поверхности обеих областей 11 и 15 регистрации температур показывают опять же на фиг.5 внутрь плоскости чертежа. Часть области 11 регистрации температуры первого датчика 10 температуры с помощью стыкового соединения 27 с обеспечением теплопроводности присоединена к первому контактному средству 1, а часть области 15 регистрации температуры второго датчика 14 температуры с помощью стыкового соединения 27' с обеспечением теплопроводности присоединена ко второму контактному средству 2. Стыковые соединения опять же целесообразно являются клеевыми соединениями. Вследствие этого первое и второе контактные средства 1 и 2 гальванически отделены друг от друга, и не происходит какого-либо выравнивания температуры между обоими контактными средствами 1 и 2.

Для снятия электрической характеристики измерения температуры холодного спая с помощью датчика 10 температуры соответственно датчика 14 температуры их оба электрических контакта 12 и 13 выведены наружу из корпуса штекерного соединителя.

Таким образом, на практике для изобретения оказалось особенно предпочтительным стыковое соединение, которое между контактным средством и частью области регистрации температуры датчика температуры, который присоединен к этому контактному средству, допускает исключительно теплопередачу в улучшающих слоевых элементах граничного слоя, возникающего благодаря стыковке друг с другом, как например, теплопроводящая паста или другие предпочтительные для теплопроводности механические слоевые элементы, и/или допускает для стыкового соединения необходимые стыковочные средства, как например, клеящие вещества, средства сварки и пайки, резьбовые или клепанные соединения, и/или допускает средства, которые делают возможной электрическую изоляцию, так что область регистрации температуры датчика температуры гальванически отделена от контактного средства. Присоединенная к контактному средству и таким образом, в частности, непосредственно присоединенная часть области регистрации температуры находится в итоге на том же материале, к которому присоединен также проводник термоэлемента.

В изменении описанных выше форм осуществления, в которых, по меньшей мере, одна часть датчика температуры окружена керамикой, которая в этом случае образует, по меньшей мере, одну часть области регистрации температуры этого датчика температуры, могут также применяться другие защитные слои и/или способные проводить тепло слои материала.

Далее следует указать на то, что изобретение не ограничено образованием области регистрации температуры с помощью покрывающей керамики. Так область регистрации температуры может иметь любую форму и произвольно большую измерительную поверхность и являться непосредственно частью датчика температуры, который пригоден для измерения температуры поверхности на, по меньшей мере, одном контактном средстве предложенного в соответствии с изобретением штекерного соединителя. Дальше область регистрации температуры датчика температуры может занимать, например, часть или участок общей поверхности датчика температуры, или область регистрации температуры образуется всей внешней поверхностью датчика температуры.

Перечень позиций

1 Первое контактное средство

2 Второе контактное средство

3 Третье контактное средство

4 Четвертое контактное средство

5 Пятое контактное средство

6 Шестое контактное средство

7 Первый проводник термоэлемента

8 Второй проводник термоэлемента

9 Электрическая схема

10 Первый электрический датчик температуры

11 Область регистрации температуры первого датчика температуры

12 Первый электрический контакт первого датчика температуры

13 Второй электрический контакт первого датчика температуры

14 Второй электрический датчик температуры

15 Область регистрации температуры второго датчика температуры

16 Первый электрический контакт второго датчика температуры

17 Второй электрический контакт второго датчика температуры

18 Керамическое вещество

19 Винтовой зажим

20 Зажимной винт

21 Корпус штекерного соединителя

21а Крышка корпуса

22 Контактное гнездо

23 Точка измерения

24 Холодный спай первого термоэлемента

25 Холодный спай второго термоэлемента

26 Контактное средство контактного гнезда

27 Стыковое соединение.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в процессе измерения температуры объекта. Заявлен электрический штекерный соединитель для контактирования с ответным штекерным соединителем и для электрического подключения по меньшей мере одного первого и одного второго проводника термоэлемента, включающий по меньшей мере одно проводящее электрический ток первое и второе контактное средство. Причем первый проводник термоэлемента присоединен к первому контактному средству и второй проводник термоэлемента присоединен ко второму контактному средству. Электрический штекерный соединитель также содержит по меньшей мере один первый электрический датчик температуры, который снабжен областью регистрации температуры и по меньшей мере одним первым и вторым электрическим контактом. При этом по меньшей мере одна часть области регистрации температуры первого датчика температуры с помощью стыкового соединения непосредственно соединена с первым контактным средством, а другая часть области регистрации температуры первого датчика температуры посредством стыкового соединения присоединена ко второму контактному средству. Технический результат - повышение точности измерения температуры. 2 н. и 19 з.п. ф-лы, 8 ил.

1. Электрический штекерный соединитель для контактирования с ответным штекерным соединителем и для электрического подключения по меньшей мере одного первого и одного второго проводников (7, 8) термоэлемента, включающий:
- по меньшей мере одно токопроводящее первое и второе контактные средства (1, 2), причем первый проводник (7) термоэлемента присоединен к первому контактному средству (1), а второй проводник (8) термоэлемента подключен ко второму контактному средству (2),
- по меньшей мере один первый электрический датчик (10) температуры, снабженный областью (11) регистрации температуры и по меньшей мере одним первым и вторым электрическими контактами (12, 13), причем по меньшей мере одна часть области (11) регистрации температуры первого датчика (10) температуры присоединена к первому контактному средству (1) с помощью стыкового соединения (27), а по меньшей мере одна часть области (11) регистрации температуры первого датчика (10) температуры посредством стыкового соединения присоединена ко второму контактному средству (2).

2. Электрический штекерный соединитель по п.1, в котором область (11) регистрации температуры, по меньшей мере, первого датчика (10) температуры с возможностью теплопередачи присоединена к первому и/или второму контактным средствам (2) и/или гальванически отделена от первого и/или второго контактных средств (1, 2).

3. Электрический штекерный соединитель по п.1 или 2, в котором, по меньшей мере, одна часть области (15) регистрации температуры второго датчика (14) температуры с помощью стыкового соединения присоединена ко второму контактному средству (2).

4. Электрический штекерный соединитель по п.1 или 2, в котором первый проводник (7) термоэлемента электрически соединен с первым контактным средством (1), а второй проводник (8) термоэлемента электрически соединен со вторым контактным средством (2).

5. Электрический штекерный соединитель по п.3, в котором первый проводник (7) термоэлемента электрически соединен с первым контактным средством (1), а второй проводник (8) термоэлемента электрически соединен со вторым контактным средством (2).

6. Электрический штекерный соединитель по любому из пп.1, 2 или 5, в котором первый электрический контакт (12) первого датчика (10) температуры электрически присоединен к токопроводящему третьему контактному средству (3).

7. Электрический штекерный соединитель по п.3, в котором первый электрический контакт (12) первого датчика (10) температуры электрически присоединен к токопроводящему третьему контактному средству (3).

8. Электрический штекерный соединитель по п.4, в котором первый электрический контакт (12) первого датчика (10) температуры электрически присоединен к токопроводящему третьему контактному средству (3).

9. Электрический штекерный соединитель по п.6, в котором второй электрический контакт (12) первого датчика (10) температуры электрически присоединен к первому контактному средству (1).

10. Электрический штекерный соединитель по п.7 или 8, в котором второй электрический контакт (12) первого датчика (10) температуры электрически присоединен к первому контактному средству (1).

11. Электрический штекерный соединитель по п.6, в котором второй электрический контакт (13) первого датчика (10) температуры электрически присоединен к токопроводящему четвертому контактному средству (4).

12. Электрический штекерный соединитель по п.7 или 8, в котором второй электрический контакт (13) первого датчика (10) температуры электрически присоединен к токопроводящему четвертому контактному средству (4).

13. Электрический штекерный соединитель по п.3, в котором первый электрический контакт (16) второго датчика (14) температуры электрически присоединен к токопроводящему пятому контактному средству (5), а второй электрический контакт (17) второго датчика (14) температуры электрически присоединен к токопроводящему шестому контактному средству (6).

14. Электрический штекерный соединитель по п.11, в котором второй электрический контакт (13) первого датчика (10) температуры электрически присоединен к токопроводящему четвертому контактному средству (4).

15. Электрический штекерный соединитель по п.12, в котором второй электрический контакт (13) первого датчика (10) температуры электрически присоединен к токопроводящему четвертому контактному средству (4).

16. Электрический штекерный соединитель по любому из пп.1, 2, 5, 7-9, 11, 13-15, в котором первый и второй датчики (10, 14) температуры выполнены в виде зависящих от температуры сопротивлений.

17. Электрический штекерный соединитель по любому из пп.1, 2, 5, 7-9, 11, 13-15, причем по меньшей мере одна часть первого и/или второго датчика (10, 14) температуры покрыта теплопроводящим и/или, по меньшей мере, теплопроводящим керамическим корпусом (18), причем керамический корпус (18) служит для выравнивания температуры между первым и вторым контактными средствами (1, 2) и образует по меньшей мере одну область (11, 15) регистрации температуры.

18. Способ изготовления электрического штекерного соединителя по любому из пп.1-17, в котором, по меньшей мере, части области (11) регистрации температуры первого датчика (10) температуры с помощью метода стыкования присоединяют к первому и второму контактным средствам (1, 2).

19. Способ изготовления электрического штекерного соединителя по п.18, причем применяется метод стыкования, обеспечивающий неразъемное соединение, в частности склеивание.

20. Способ изготовления электрического штекерного соединителя по п.19, в котором осуществляют клеевое соединение с помощью теплопроводящего и/или электроизолирующего клеящего вещества.

21. Способ изготовления электрического штекерного соединителя по любому из пп.18-20, в котором по меньшей мере на одну часть поверхности области (11) регистрации температуры первого датчика (10) температуры, присоединяемую к первому контактному средству (1), перед осуществлением метода стыкования наносят теплопроводящую пасту.