Спосіб контролю термосенсорів

Реферат: Спосіб контролю термосенсорів, за яким використовується пристрій з пружними елементами для контактування з об'єктом контролю, потім проводиться визначення оптимальних режимів та контроль всієї партії мікросенсорів здійснюють за цими режимами. Термосенсор навантажують імпульсною напругою тривалістю від 300 млс до 100 мкс, вимірюють струм, який пройшов через нього, та обчислюють його термоопір. UA 119128 U (12) UA 119128 U UA 119128 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до способів контролю терморезисторів та термосенсорів та може бути використана на підприємствах, що виготовляють електронну техніку. Відомі спосіб та пристрій дистанційного контролю терморезисторів [1]. Спосіб складається з двох серій вимірювання і запам'ятовування напруг на еталонному резисторі і затискачах сполучної лінії при вихідному і шунтованому станах терморезистора і подальшого обчислення значення опору терморезистора. Пристрій для реалізації способу містить джерело струму, реле із замикаючий контакт, еталонний резистор, терморезистор, сполучну лінію. При цьому в пристрій введений додатковий вимірювач напруги, третій провід з'єднує лінії, блок управління. Джерело струму виконане регульованим. Винахід забезпечує підвищення точності дистанційного вимірювання активного опору терморезистора. Але для контролю безвивідних напівпровідникових термосенсорів таке технічне рішення не доцільно використовувати тому, що потрібно проводити припаювання контактів до термосенсорів та у схему, а після операції контролю потрібно їх видаляти з пристрою. Це потребує додаткових зусиль та часу. Найбільш близьким технічним рішенням прийнятим за прототип є спосіб контролю за допомогою пристрою для бездемонтажної повірки термоелектричних сенсорів температури [2]. За цим технічним рішенням термосенсор-терморезистор пружно затискається до контактних груп пристрою, попередньо визначають оптимальні режими перевірки сенсорів, які запам'ятовують мікропроцесорами. Контроль елементів, що експлуатуються, проводять за цими оптимальними режимами без монтажу (припаювання контактів). Таке технічне рішення скоротити час контролю та підвищити його точність. Недоліком такого технічного рішення є те, що при визначенні оптимальних режимів використовують операції нагріву та охолодження термосенсорів, що ускладнює процес контролю. Задачею запропонованого технічного рішення є спрощення операції контролю та підвищення точності вимірювань електричного опору термосенсорів. Поставлена задача вирішується тим, що пропонується спосіб контролю термосенсорів, за яким використовується пристрій з пружними елементами для контактування з об'єктом контролю, потім проводиться визначення оптимальних режимів та контроль всієї партії мікросенсорів здійснюють за цими режимами, згідно з корисною моделлю, термосенсор навантажують імпульсною напругою тривалістю від 300 млс. до 100 мкс., вимірюють струм, який пройшов через нього, та обчислюють його термоопір. Виходячи з того, що використовується імпульсний спосіб навантаження, термосенсор не встигає нагрітися і забезпечується точність та достовірність вимірювань електроопору. Крім того, в такому способі не потрібно використовувати операції нагріву або охолодження термосенсора, що спрощує операцію контролю. Стаціонарні методи вимірювання опору (на постійному струмі) не забезпечують необхідну точність. Новизна запропонованого технічного рішення забезпечена новими складовими елементами конструкції, що безпосередньо впливає на досягнення позитивного ефекту - зменшення похибки вимірювання. Таким чином, запропоноване технічне рішення відповідає критеріям новизни та корисності. Приклад реалізації Для реалізації запропонованого способу були використані NTC-терморезистори (NTCNegative Temperature Coefficient) для поверхневого монтажу (SMD-Surface Mounted Device), які дуже зручні при використанні в якості датчиків температури, оскільки мають низьку інерційність завдяки малим розмірам і масі (від 1 до 10 мг). Проте, мала маса створює проблеми при вимірюванні опору терморезистора. Опір вимірювали приладом Е7-14 (вимірювач імітансу) робочий цикл якого складає від двох до чотирьох секунд. Попередньо для порівняння з запропонованим імпульсним способом оцінювали можливість розігріву терморезисторів при стаціонарних умовах. Для обраних об'єктів (терморезисторів) напругу вибирали U=2В. Для типового NTC-терморезистора В57619 із номіналом R 0=10 кОм та конструкцією SMD серії 0603 геометричні розміри становлять 1,6×0,85×0,45 мм. Маса такого приладу дорівнює: m=3 мг. Розрахунок показав можливий результат впливу виділення джоулева тепла в циклі вимірювання за прототипом. Обраний терморезистор має коефіцієнт температурної чутливості В 25/100=4·10 3 K. Підкладка терморезистора виготовлена із оксиду алюмінію, який має питому теплоємність с=775 Дж/кг·K. Розрахунок був виконаний для підкладки, оскільки резистивна плівка за масою складає лише кілька відсотків від загалу. Кількість джоулева тепла Q для часу вимірювання t становить: Q=(U2/R0)t; (1) 1 UA 119128 U 5 10 15 20 25 для t=2 с маємо: Q=(4/10000)·2 Дж=0,8 мДж. Температура терморезистора за один цикл вимірювання опору підвищиться на величину ΔT: ΔT=Q/mc; (2) ΔT=0,008/(0,000003·775)=3,44 K. Коефіцієнт температурної чутливості В для NTC- терморезистора дорівнює: В=(ln(R1)-ln(R2))/(1/T1-1/Т2), (3) де R1 - опір при температурі Т1, a R2 - опір при температурі Т2. Опір R1 можна визначити за формулою: R1=R2·exp(B(1/T1-1/Т2). (4) Відповідно до формул (3)-(4) опір терморезистора за один вимірювальний цикл може зменшитись на 16 % або на 1600 Ом. Наведені розрахунки доводять, що стаціонарні методи вимірювання опору за прототипом не забезпечують необхідну точність. Похибка вимірювань може перевищити 10 %. Вимірювання за запропонованим способом показало, що при тривалості імпульсу від 300 млс до 100 мкс похибка зменшується до 3-1 %. Якщо тривалість імпульсу більша 300 млс. проявляється вплив джоулева тепла і похибка зростає. Тривалість імпульсу менше 100 мкс. ускладнює апаратурне забезпечення запропонованого способу. Джерела інформації: 1. Рабочий А.А. Способ дистанционного измерения активного сопротивления терморезистора и устройство для его осуществления // патент РФ №2 234 065 от 10.08.2004 Бюл. № 22. 2. Скрипник Ю.О., Дубровний В.О., Фрідберг Е.І. Пристрій для бездемонтажної повірки термоелектричних сенсорів температури // патент України на винахід № 48612 від 15.08.2002, бюл. № 8, 2002 р. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 30 Спосіб контролю термосенсорів, за яким використовується пристрій з пружними елементами для контактування з об'єктом контролю, потім проводиться визначення оптимальних режимів та контроль всієї партії мікросенсорів здійснюють за цими режимами, який відрізняється тим, що термосенсор навантажують імпульсною напругою тривалістю від 300 млс до 100 мкс, вимірюють струм, який пройшов через нього, та обчислюють його термоопір. Комп’ютерна верстка О. Рябко Міністерство економічного розвитку і торгівлі України, вул. М. Грушевського, 12/2, м. Київ, 01008, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 2