Способ отбраковки терморезисторов косвенного подогрева Советский патент 1980 года по МПК H01C7/04 

1

Изобретение относится к электронной технике 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 LIJ. Коэффициент усиления в системе подбирают так, чтобы наблюдался затухающий переходный процесс. По параметрам переходного процесса рассчитывают динамичео- 5 кий параметр ТКП, равный отношению двух тепловых постоянных времени где -fcg - постоянная времени рабочего тела ТКП (термочувствительный элемент + подогреватель);20

tj - постоянная времен 1 установления теплового равновесия между подогревателем и теркючувствительным элементом.

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

Известен способ контроля терморезисторов косвенного подогрева,30

включаюищй разогрев ТКП и определение коэффициента тепловой связи (КТО Ш.

При осуществлении способа пропускают ток через подогреватель, измеряют его сопротивление - К,д,;пропускают ток через термочувствительный элемент, нагревают его до заданного сопротивления - Нтр.и измеряют этот ток -З р;затем уменьшают ток через тepмoчyвcтвитeJтьный элемент до значения, не вызывающего его ооущественного разогрева и, пропуская ток через подогреватель, устанавливают сопротивление термочувствительного элемента, равное заданному - К., меряют этот ток через подогреватель - 3j По измеренным величинам рассчитывают коэффициент тепловой связи

„ 3ip.-R.,o.

по. по

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

Цель изобретения - сократцение длительности и трудоемкости процесса.

Это дос игается тем, что в способе отбраковки терморези сторон косвенного подогрева, включающем разогрев термочувствительного элемента и определение коэффициента тепловой связи тергчючувствительного элемента и подогревателя, разогрев термочувствительного элемента осуществляют путем пропускания через него прямоугольных импульсов тока, а определение коэффициента тепловой связи гфоводят путем измерения отношения напряжения на термочувствительном 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 осуществляю путем пропускания через него периодически повторяющихся импульсов тока с периодом, меньшим тепловой постоянной времени термэрезисторао

На фиг, 1 представлена конструкци рабочего тела ТКП, содержащего термочувствктельный резистивный элемент 1 в виде бусинкового терморезистора выводы 2 термочувствительного элемента, подогреватель 3 в виде спирали из металлической проволоки, выводы 4 подогревателя, изоляционный материал 5 обычно стекло, изолирующий электрический термочувствительный элемент и подогреватель, обеспечиваюирий хороший тепловой контакт между ними.

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

Тепловые постоянные времени составляют, например, в случае терьюрезисторов типа СТЗ-33 С. 0,05 с, 4 + 10 с.

На фиг.2 приведена принципиальная схема устройства для разбраковки ТКП по величине КТС по предложенному способу, содержащего генератор б импульсов тока, измеряемый терморезистор 7, измеритель отношения 8,

На фиг. 3 приведены временные диаграммы изменения: а - тока через термочувствительный элемент б - температуры термочувствительного элемента, в - сопротивления термочувствительного элемента, г - напршкения на термочувствительном элементе гфи пропускании через термочувствительный элемент одиночного импульса тока Т/ - длительность импульса тока амплитудой 1 имп; Д Tj, - изменение средней температуры рабочего тела ТКП во время импульса; дТ, - изменение разность температур термочувствительного элемента и подогревателя, обусловленное несовершенной теплоная времени установления теплового равновесия между термочувствительным элементом и подогревателем ТКП; и. - напряжение в начале импульса тока; Ug - напряжение спустя времени Т, большее постоянной времени tj после подачи импульса тока.

На фиг. 4 приведены ангиюгичные временные диаграмг для случая пеJ. риодически повторяющихся импульсов

тока.

При идеальной тепловой связи между термочувствительным элементом и подогревателем при пропускании импульсов тока через термочувствитель5 ный элемент будет происходить практически одновременно их разогрев и охлаждение с одной и той же постоянной времени. При этом их температуры в каждый момент времени будут прак0 тически одинаковы.

В действительности из-за наличия теплового сопротивления между термочувствительным элементом и подогревателем гфоисходит первоначально

5 быстрый разогрев тергчючувствительного элемента с тепловой постоянной времени t:j , а затем сравнительно . медленный рост температуры термочувствительного элемента и подогревателя с тепловой постоянной времени (-gПри этом температуры термочувствительного элемента и подогревателя различны.

Рассмотрим случай периодической подачи импульсов тока с периодом, значительно меньшим постоянной времени tg, длительностью импульсов, большей С. и измерением отношения напряжений в начале и в

0 конце импульса, В перерывах между импульсами температура рабочего тела изменяется незначительно. Однако за это время температура термочувствительного элемента успевает понизить5 ся до температуры подогревателя, так как постоянная времени t значительно меньше ,

В результате в первый момент при подаче импульса тока падение напряQ женин на термочувствительном элементе U,j пропорционально его сопротивлению, соответствующему температуре, до которой остыло рабочее тело к концу перерыва между импульсами. В конце импульса тока теомочувствительный элемент прогрет и падение напряжения П пропорционально сопротивлению, соответствующему температуре нагрева термочувствительного элемента, которая больше температуры рабочего тела.

Различие в температурах термочувствительного элемента в начале и в конце импульса тока тем больше, чем хуже тепловая связь между термочувствительныг ти элементами и подогре вателем. При этом отношение иапряжений ( -у- ) возрастает в случае тер морезисторов с отрицательным температурным коэффициентом сопротивлени термочувствительного элемента. Различие напряжений U и и, обусловленное изменением средней температуры рабочего тела ДТ и н связанное с качеством тепловой связ между термочувствительным элементом и подогревателем, может быть сделан достаточно малым путем выбора частоты повторения импульсов достаточно высокой по сравнению с тепловой постоянной времени t или путем отсчета величины U, не в конце импульса, а спустя время, равное (1+5) Z после начала импульса тока Таким образом, отношение напряжений (гг) может использоваться для . оценки коэффициента тепловой связи ТКП, это отношение тем меньше, чем лучше тепловая связь. Для проверки предложенного спосо отбраковки ТКП были выполнены измерения группы терморезисторов. При этом измерялся КТС известным методо а также измерялось отношение (тг в начале и в конце импульса тока. При измерениях использовали терморезисторы типа СТЗ-ЗЗ с параметра ми : -сопротивление термочувствитель ного элемента при - 680 Ом ±20 -сопротивление подогревателя 100 Ом ±.10%; -минимально допустимое сопротив ление терморезистора - 20 Ом , -максимальный ток подогрева 26,5 мА±10%, -постоянная В термочувствительного элемента tlO%; -тепловая постоянная времени 4-10 с. Для измерений специально были, выбраны ТКП с различной величиной ТКС в интервале 0,74 + 0,96. При измерении через терморезисто пропускали импульсы тока амплитудой 12,5 мА, длительность 0,25 с, частотой повторения 2 Гц. Использовалс генератор ГИП-1 с добавочным сопротивлением 2 кОм.Uj Измерение отношения (jp ) осуществлялось с помощью осциллографа ЭНО-1. Погрешность измерения КТС состав лала около ±8%, погрешность измере ния отношения напряжений около i 5%. В таблице 1 приведены результаты измерений. Как видно из таблицы 1, наблюдается удовлетворительное соответстви между КТС и отношением ( j- } с учетом погрешности измерения. 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-за большого различия в длительности импульса и постоянной времени рабочего тела (Т 0,25 с, 5 с) изменение напряжения на плоской части импульса, обусловленное изменением средней температуры рабочего тела за время импульса, незначительно и составляет около 10%. Таким образом, при отсчете Ug в средней части импульса отношение ( ) будет отличаться от приведенных в таблице не более, чем на 10%. Б табл. 2 приведены результаты испытания терморезисторов типа СТЗ-ЗЗ при измерении отношения (pi) на еди- ничных импульсах тока амплитудой 10 мА. Импульсы подавались от источника питания УИП-2 через добавочное сопротивление 50 кОм с ключа.Напряжение U измерялось в начале импульса, напряжение Ug - спустя 0,1 с помощью осциллографа ЭНО-1. В указанном режиме измерений также наблюдается соответствие между величиной отношения ( - ) и величиНОЙ КТС. Однако по абсолютному значению отношение (-) при измерении на одиночных импульсах больше приблизительно в 1,5 „раза, чем при- Jизмерении на периодических импульсах с измерением Ug, в конце импульса. Необходимо отметить, что время, необходимое для измерения отношения ( -гг ) при использовании периодически повторяющихся импульсов тока, ограничивается лишь тепловой постоянной времени и составляет около (3+5) -с-. В случае ТКП типа СТЗ-ЗЗ это время не превышает 1 мин. Для сравнения можно указать, что время измерения КТС составляет несколько часов. При использовании одиночных импульсов-тока требуется время измерения (1+5) t, что в случае СТЗ-ЗЗ составляет несколько десятых 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 производителен, чем известные, по крайней мере, приблизительно в 100 раз.

Таблица 1

Продолжение табл.2

о о о 6 о о

о о обо X / zzy

УУ//,.

X

о о о о о о

t

ii

(/,.