Термопреобразователь сопротивления Советский патент 1993 года по МПК G01K7/16 

Изобретение относится к Технической из1 ке и может быть использовано при со- здйгиии термопреЬбразрвателёй сопротивления, применяемых в различных . устр )йствах и сист емах автрматизации кон- троля/ ; ;; .; ; - / : ;: - -(:-l-;- i {

Известен тёрмопреобразователь сопротивления, содержащий чувствительный элег/ент, навитый на изоляционный корпус, еь1п( лненный из двух сложенных ребрами и жестко скреплённых одна с другой частей, каж/ая из которых имеет в сечении форму трехгранной звездочки и снабжена бифи- лярн|о намотанным чувствительным элементом, причём чувствительные элементы соедйнень между собой последовательно.

Йедостатком такого термопреобразова- теля является сложность конструкции, обусловленная необходимостью намотки проволочной бифилярной спирали на каркас, имеющий специальную форму, что ус- лoж яет его изготовление.

Наиболее близким техническим решение к изобретению является тёрмопреобразователь сопротивления, содержащий чувствительный элемент, выполненный в виде обмотки из провода, расположенного

на изоляционном каркасе, выполненнрм в виде п акета сложе и н ы х дисков, на торцевой части каждого из которых равномерно размещены радиальные стержни ромбовидного сечения, причем стержни каждого последующего диска смещены по окружности диска относительно стержней предыдущего на половину угла между двумя соседними стержнями одного диска. .Недостатками такого преобразователя является недостаточная надежность, обусловленная необходимостью выполнения обмотки из провода, а также наличием дисков, стержней ромбовидного сечения и других элементов конструкции.

Целью изобретения является повышение надежности.

Указанная цель достигается в термопреобразователе сопротивления, содержащем чувствительный элемент, выполненный в виде бифилярных спиралей, соединённых последовательно друг с другом контактные элементы, к которым прикреплены выводы спиралей, и изоляционный каркас, выполненный в виде пакета пластин, на поверхности каждой из которых размещена одна из бифилярных спиралей, тем, что контактные

ел

С

ч

о

со ю

XI Os

элементы выполнены в виде площадок с металлизированными отверстиями, а пластины - в виде п слоев печатной платы, каждый из которых снабжен двумя контактными площадками, развёрнутыми друг относи

: 2л: -: ... : - тельно Друг на угол р -рр, при этом каждая

из бифилярных спиралей с соответствующими контактными площадками расположена со смещением на угол р по отношению к предыдущей спирали, а первая контактная площадка первой печатной платы и вторая контактная площадка n-й печатной платы являются выводами термопреобразователя сопротиЁления.

На фиг; 1 показаны бифилярные спиральные обмотки, расположенные: на различных слоях печатной платы; на фиг. 2 - сечение печатной платы.

Термопреобразователь выполнен на основе многослойной печатной платы. На каждом слое печатной платы расположена бифилярная спиральная обмотка 1, выводы которой (концы внешних витков) соединены соответственно с первой 2 и второй 3 контактными площадками, расположенными на

./ .2 : Ч- ::. сторонах угла ф , где п - число слоев

печатной платы, причем вершиной угла является центр бифилярной спиральной обмотки. Через ценгр бифилярной спиральной обмотки на фиг. 1 проведены оси координат XX и Y. В данном случае число слоев п 8, однако может быть и другим. В частном случае, при п 2 имеем двусторон- нюю печатную плату.

Как видно из фиг. 1 бифилярная спиральная обмотка 1 (i+1)-ro слоя печатной платы повернута по отношению к бифилярной спиральной обмотке i-го слоя на угол р где I 1,2... (п-1), а координаты положения второй контактной площадки 3 1-го слоя печатной платы совпадают с координатами по- ложения первой контактной площадки (1+1)-го слоя печатной платы.

Слои 4 печатной платы изготавливают из фольгированного диэлектрика. Печатный рисунок бифилярной спиральной обмотки на фольгированный диэлектрик переносят с фотошаблона при фотохимическом процессе. Пакет состоит из отдельных слоев 4 и из склеивающих прокладок 5 {фиг, 2). В процессе металлизации сквозных отверстий 6, выполненных в контактных площадках 2 и 3, осуществляется межслойное электрическое соединение спиральных обмоток 1, расположенных на различных слоях платы.

При металлизации отверстий осуществляются межслойные соединения, вторая

0

5

0

5

0 5

контактная площадка 3 предыдущего (1-го) слоя соединяется с первой металлизированной площадкой 2 последующего (i+ 1 )-го

СЛОЯ. . , - : . - . , .

В результате в собранном пакете слоев печатной платы (фиг. 2) образуется единая печатная бифилярная спираль, распределенная по слоям печатной платы. Выводами такой спирали являются первая контактная площадка 2 первого слоя и вторая контактная площадка 3 последнего слоя печатной платы. :.. :. - ; ; - . Термопреобразователь сопротивления работает следующим образом.

При размещении термопреобразователя сопротивления в контролируемой среде или на поверхности объекта, температуру которого необходимо измерить, значение его сопротивления будет зависеть от температуры t среды, с которой он контактирует, и определяется выражением:

Rt + a(t-to), .- :.- где Rt - сопротивление при температуре t;

Ro - сопротивление при температуре t0 20°C; ./ .- - температурный коэффициент сопротивления.

Поскольку обмотки термопреобразова- теЛя; расположённые на п слоях печатной платы, включены в последовательную цепочку, то начальное сопротивление RO будет определяться суммарной длиной L (м) такой бифилярной спиральной обмотки, сечением печатного проводника S (мм ) и удельным

Ом iwP

м

) материала

сопротивлением р ( фольги печатной платы, т.е. .. R0 s .

Суммарная длина проводника такой обмотки будет равна

L W ж Dcp ,

где Dcp - средний диаметр бифилярной спирали;

W - число витков.

При изменении температуры среды от .20 до 100°С сопротивление датчика изменится на величину

A R R 100ос - R 20°с Roa 80PC ..

Достоинством предлагаемого термопреобразователя сопротивления является то, что его конструкция, выполненная на основе печатной платы, практически не деформируется, т.к. является жесткой, что по- зволяет более точно совмещать его

поверхность с плоскостными объектами, температуру поверхности которого необходимо нтролировать. Повышение надежности эмопреобразователя обуславливается тем,

Т(

о печатная обмотка не требует механиче- их операций при намотке тонкого проводка, в результате чего он деформируется и жет оборваться. Предлагаемый термообс к

н

м

разователь может изготавливаться на печатной плате одновременно с другими компонентами электронного узла, что расширяет возможности; т.к. непосредст-- веннов печатной плате будет находиться температурный датчик, который можно использовать как для контроля, та к и для термостабилизации электронной схемы.

Т ёрмдобраз теЛь сб ротйвлёни быть использован при измерении температуры . Бифилярные спирали термо преобразова- те л я со против л е И Ия р а з мё ще н ы на печатных платах, выполненных в виде пакета. Спирали повернуты одна относительно другой Выводы спиралей прикреплены к контактным плбщадкам, раз мещёйны м на платах. 2 ил. . .//,.:::.

формула изобретения

Термрпреобразовател ь сопротивления, ее держащий чувствительный элемент, вы- лнённый в виде бифилярных спиралей, ее единенных последовательно одна с дру- гои через контактные элементы, к которым прикреплены выводы спиралей и изоляци- ный каркас, выполненный в виде пакета астин, на поверхности каждой из которых змещена одна из бифилярных спиралей, о г л и чаю щ и И с я тем, что, с целью повышения надежности; в нем контактные эл гменты выполнены в виде площадок с металлйзирбйанными отверстиями5, а пластины - в виде п слоев платной платы, каждый

из крторых снабжен двумя контактными

Площадками, развернутыми одна бтноси - . . . : . - . . Oir

тельнр другойг на угол , при этом

каждая из бифилярных спиралей с соответ- ствуюЩйми контактными площадками расположена со смещением на угол у5по отношению k предыдущей спирали, а контактная площадка первого слоя печатной платы и вторая контактная площадка п-гр слоя печатной платы являются выводами термопреобразователя сопротивления.