DE1100774B

DE1100774B - Method and device for the value adjustment of heat conductor resistors

Info

Publication number: DE1100774B
Application number: DEY352A
Authority: DE
Inventors: Hardy Trolander
Original assignee: Yellow Springs Instrument Co Inc
Current assignee: Yellow Springs Instrument Co Inc
Priority date: 1958-07-01
Filing date: 1959-06-23
Publication date: 1961-03-02

Description

Verfahren und Vorrichtung zum Wertabgleich von Heißleiterwiderständen Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Wertabgleich von temperaturabhängigen elektrischen. Widerständen, die üblicherweise als Heißleiterwiderstände bezeichnet werden. Das für derartige Widerstände benutzte Halbleitermaterial nimmt im spezifischen Widerstand um etwa 4-% je Zentigrad ab. Solche Widerstände sind für verschiedene Anwendungszwecke, wie Temperaturmessung und -kontrolle, brauchbar. Ein Beispiel für zu benutzende Halbleitermaterialien ist eine Kombination von Manganoxyd und Nickeloxyd; sie unterscheiden sich etwas in der Widerstandscharakteristik je nach der physikalischen Größe und Unterschieden in der Homogenität des Materials.Method and device for the value adjustment of thermistor resistors The invention relates to a method and a device for the value adjustment of temperature-dependent electrical. Resistors, commonly referred to as thermistor resistors will. The semiconductor material used for such resistors increases specifically Resistance decreases by about 4% per centigrade. Such resistances are different Applications such as temperature measurement and control are useful. An example for semiconductor materials to be used is a combination of manganese oxide and Nickel oxide; they differ somewhat in the resistance characteristics depending on the physical size and differences in the homogeneity of the material.

Das bekannte Herstellungsverfahren liefert Heißleiterwiderstände mit einer Toleranz in der Größenordnung von ± 10°/o, was einer Toleranz von ± 2,5° C entspricht, wenn man sie als Verhältnis von Widerstand zu Temperatur ausdrückt. Diese relativ breite Toleranz begrenzt in starkem Maße die Verwendung von Heißleiterwiderständen für Verwendungszwecke, wo es auf genaue Temperaturmessung und -regelung ankommt.The known manufacturing process supplies thermistor resistors a tolerance of the order of ± 10 ° / o, which is a tolerance of ± 2.5 ° C when expressed as the ratio of resistance to temperature. This relatively wide tolerance severely limits the use of NTC thermistor resistors for purposes where precise temperature measurement and control are important.

Es ist bereits bekannt, Heißleiter durch Materialabnahme, z. B. mittels Schleifens, Feilens usw., abzugleichen, um den Widerstandswert auf den zulässigen Toleranzwert zu bringen. Hierbei ist ein Vergle@ichsheißleiter vorgesehen, der mit dem abzugleichenden Heißleiter in einer Brückenschaltung verglichen wird, wobei ein Ablesekeräden.'Vorgäng'-anzeigt. Da nun gerade ihre außergewöhnliche Temperaturabhängigkeit die kennzeichnende Eigenschaft der Heißleiterwiderstände ist, ist bei dem bekannten Verfahren erforderlich, den abzugleichenden Heißleiter nach jeder Teilabgleichung, z. B. jedem Teilschliff, jeweils auf die Temperatur des Vergleichsheißleiters zu bringen, bevor die Messung vorgenommen werden kann. Dadurch wird der gesamte Abgleichvorgang langwierig und umständlich, was für eine industrielle Fertigung sehr störend ist.It is already known to use thermistors by removing material, e.g. B. by means of Grinding, filing, etc., to adjust the resistance value to the permissible Bring tolerance value. A comparative hot conductor is provided here, which is connected to the thermistor to be adjusted is compared in a bridge circuit, wherein a reading line. Now there is its extraordinary temperature dependence the characteristic property of the thermistor resistors is in the known Procedure required to adjust the thermistor to be adjusted after each partial adjustment, z. B. each partial section, each to the temperature of the reference hot conductor before the measurement can be taken. This will complete the entire matching process lengthy and cumbersome, which is very disruptive for industrial production.

Demgegenüber gestaltet die Erfindung das Verfahren zum Wertabgleich von Heißleiterwiderständen durch teilweise Masseabnahme, z. B. Abschleifen, und Vergleich mit einem Bezugsheißleiter in einer Brückenschaltung dadurch wesentlich einfacher, daß erfindungsgemäß der abzugleichende Heißleiter während des Masseabnahmevorganges, z. B. während des Schleifprozesses, im engen Wärmekontakt mit dem Vergleichsheißleiter und damit praktisch auf gleicher Temperatur wie dieser gehalten wird. Die Erwärmung des abzugleichenden Heißleiters beim Schleifen od. d.gl. überträgt sich unmittelbar auf den Vergleichsheißleiter, so daß eine besondere Temperaturangleichung nicht erforderlich ist. Eine zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung geeignete Vorrichtung besitzt zwei zusaminenwirkende, elektrisch leitende Klemmbacken, zwischen die der abzugleichende Heißleiter einklemmbar ist, während einer dieser Backen einen Bezugsheißleiter in inniger wärmeleitender Beziehung abzugleichenden Heißleiter enthält. Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Vorrichtung sind die beiden Klemmbacken an gegenüberliegenden Zweigen der an sich bekannten Brückenschaltung angeschlossen, so daß sich das Potential des quer verlaufenden Brückenstromes dem Wert 0 nähert, wenn die thermischen Eigenschaften des abzugleichenden Heißleiters sich denjenigen des Bezugsheißleiters nähern. Die Beobachtung eines entsprechenden Potentialmeßgerätes während des Masseabnahmevorganges zeigt unmittelbar an, wann mit dem Abschneiden bzw. sonstigen masseabnehmenden Vorgang aufgehört werden soll. Weiterhin ist es zweckmäßig, das gesamte Gerät mit einer Wärmeeinflüsse abschirmenden Umschließung zu versehen. Weitere Ausbildungen und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung an Hand der Zeichnung und aus den Ansprüchen.In contrast, the invention designs the method for value comparison of thermistor resistors due to partial mass decrease, e.g. B. Sanding, and This makes comparison with a reference thermistor in a bridge circuit essential Easier that according to the invention the thermistor to be calibrated during the mass decrease process, z. B. during the grinding process, in close thermal contact with the reference thermistor and thus is kept practically at the same temperature as this. The warming of the thermistor to be adjusted when grinding or the like. transmits immediately on the comparison thermistor, so that a special temperature equalization is not is required. One suitable for carrying out the method according to the invention Device has two cooperating, electrically conductive clamping jaws, between which the thermistor to be adjusted can be clamped, while one of these jaws has one Reference thermistor to be calibrated in an intimate thermally conductive relationship contains. In a preferred embodiment of the device, the two jaws are connected to opposite branches of the known bridge circuit, so that the potential of the transverse bridge current approaches the value 0, if the thermal properties of the thermistor to be calibrated match those of the reference thermistor. The observation of a corresponding potential measuring device during the mass decrease process shows immediately when to cut or other mass-decreasing process is to be stopped. Furthermore it is expediently, the entire device with an enclosure that shields the effects of heat to provide. Further developments and advantages of the invention emerge from the following description with reference to the drawing and from the claims.

Fig. 1 ist eine schematische Ansicht einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung und zeigt einen zu seiner Nachbearbeitung eingeklemmten Heißleiter; Fig. 2 ist ein schematisches elektrisches Schaltbild mit einer genaueren Darstellung der Backen, der Klemmvorrichtung und des zugehörigen Kontrollheiß-Leiters in vergrößertem Maßstab.Fig. 1 is a schematic view of an apparatus for implementation of the method according to the invention and shows a clamped for its post-processing Thermistor; Fig. 2 is an electrical schematic diagram with a more detailed one Representation of the cheeks, the Clamping device and the associated Control hot conductor on an enlarged scale.

Bei der in Fig. 1 dargestellten bevorzugten Ausführungsform der Vorrichtung enthält- die Einspannvorrichtung 10 einen unteren Backen 11, der gemäß -der Darstellung auf einer geeigneten Tragfläche 12 festgelegt ist. Der obere Backen 13 wird auf einer Stange 14 getragen, die eine geeignete Handhabe (allgemein mit 15 bezeichnet)- umfaßt. Eine Ausgleichsfeder 17 liegt zwischen einer geeigneten ortsfesten oberen Anlage 18 und dem Handrad 15, um die Backen 11 und 13 normalerweise in geschlossener Stellung zu halten. Ein nicht geeichter Heißleiter 20 ist zwischen die Backen 11 und 13 eingeklemmt,- um .en Abgleich seiner Masse mittels eines geeigneten Schleifwerkzeuges 22 vorzubereiten. Letzteres besitzt eine Schleifscheibe 23 auf der Welle oder Achse 24 eines Elektromotors 25, der seine Spannung über einem üblichen Stecker 27 erhält, welcher an eine geeignete Stromquelle angeschlossen werden kann. Das Schleifwerkzeug 22 kann auf einem geeigneten, nicht dargestellten Schlitten od. dgl. montiert sein, oder es kann einfach von Hand gehalten werden. Letztere Handhabung ist bei der vorliegenden Erläuterung angenommen.In the preferred embodiment of the device shown in FIG The clamping device 10 contains a lower jaw 11, which according to the illustration is set on a suitable wing 12. The upper jaw 13 is opened a rod 14 carried, which has a suitable handle (generally designated 15) - includes. A compensating spring 17 lies between a suitable stationary upper one System 18 and the handwheel 15 to the jaws 11 and 13 normally in closed To hold position. A non-calibrated thermistor 20 is between the jaws 11 and 13 clamped, - to .en adjustment of its mass by means of a suitable grinding tool 22 to prepare. The latter has a grinding wheel 23 on the shaft or axle 24 of an electric motor 25, which receives its voltage via a conventional plug 27, which can be connected to a suitable power source. The grinding tool 22 can be mounted on a suitable carriage, not shown, or the like, or it can simply be hand held. The latter handling is with the present Explanation accepted.

Gemäß Fig.2 besteht der untere Backen 11 aus einem Stück Isoliermaterial 30, z. B. einem Kunstharz, und hat im wesentlichen T-förmgen Querschnitt, um einen verbreiterten Klemmkopf 32 zu bilden. Über -der Oberfläche oder einem Flächenteil des Klemmkopfes befindet sich im Preßsitz eine Kontaktkappe 35, die wiederum an einen elektrischen Leiter 37, der durch eine Mittelbohrung 38 im Teil 30 geführt ist, angelötet oder in sonstiger geeigneter Weise angeschlossen ist.According to Figure 2, the lower jaw 11 consists of a piece of insulating material 30, e.g. B. a synthetic resin, and has a substantially T-shaped cross-section to a to form widened clamping head 32. Above the surface or a part of the surface of the clamping head is a contact cap 35, which in turn is in a press fit an electrical conductor 37, which is passed through a central bore 38 in part 30 is soldered on or connected in any other suitable way.

Der obere Backen 13 ist ebenfalls aus einem -geeigneten Stück 40 aus Isoliermaterial gebildet, und sein Kopfteil 42 besitzt eine Ausnehmung oder Höhlung 43, in der ein Kontroll- oder Bezugsheißleiter 45 von bekannter Temperaturwiderstandscharakteristik montiert ist. Dieser Heißleiter befindet sich in engem Wärmekontakt mit der unteren Fläche einer Abdeckkappe 47, die gleichzeitig den elektrischen- Kontakt für die obere Kappe darstellt: In der Praxis werden die Kappen 35 und 47 aus 0,12 mm dickem rostfreiem Stahlbeilagblech gefertigt, das die erforderliche hohe thermische Leitfähigkeit besitzt, wie sie für diese Konstruktion bezüglich der Kappe 47 erforderlich ist. Ein anderer elektrischer Leiter 48 ragt durch eine Bohrung 49 im Kopfteil 40 und ist, z. B. durch Löten, an den Kontrollheißleiter 45 angeschlossen.The upper jaw 13 is also made from a suitable piece 40 Formed insulating material, and its head part 42 has a recess or cavity 43 in which a control or reference thermistor 45 of known temperature resistance characteristics is mounted. This thermistor is in close thermal contact with the lower one Area of a cap 47, which is also the electrical contact for the Upper cap represents: In practice, the caps 35 and 47 are made of 0.12 mm thick stainless steel shim, which has the required high thermal conductivity as it is required with respect to the cap 47 for this construction. Another electrical conductor 48 protrudes through a bore 49 in the head part 40 and is e.g. B. by soldering, connected to the control thermistor 45.

Die oben beschriebene Vorrichtung ist vorzugsweise in ein allgemein mit 50 bezeichnetes Gehäuse eingeschlossen, das eine abgeschlossene Atmosphäre ergibt und praktisch Zugluft bzw. sonstige schädliche Kühl-oder Wärmeeinflüsse ausschließt, die den Abgleichv organg beeinträchtigen könnten.The apparatus described above is preferably in a general manner Enclosed designated 50 housing, which provides a sealed atmosphere and practically excludes drafts or other harmful cooling or heat influences, that could affect the calibration process.

Der elektrische Stromweg vom Kontaktteil 47 durch Heißleiter 45 und Leiter 48 kann so einen Zweig einer Wheatstoneschen Brückenschaltung bilden, und der gegenüberliegende Zweig besteht aus dein nicht geeichten Heißleiter 20, der zwischen den Kontaktkappen 35 und 47 aufgenommen wird, wenn die Backen geschlossen sind, zusammen mit dem Leiter 37. Die anderen Zweige der Brückenschaltung bestehen aus geeigneten Widerständen R, und -R2 von gleichem Wert und Leitungen 51 bzw. 52, wie in der Zeichnung dargestellt.The electrical current path from contact part 47 through thermistors 45 and Conductor 48 can thus form a branch of a Wheatstone bridge circuit, and the opposite branch consists of your non-calibrated thermistor 20, the is received between the contact caps 35 and 47 when the jaws are closed are, along with conductor 37. The other branches of the bridge circuit exist from suitable resistors R, and -R2 of the same value and lines 51 and 52, respectively, as shown in the drawing.

Ein übliches Galvanometer 55 ist in Leitung 57 eingeschaltet, die von der Verbindungsstelle der den Bezugsheißleiter und den nicht geeichten- Heißleiter enthaltenden Zweige, z. B. von Kappe 47, zum Knotenpunkt der Leitungen 51 und 52 geht. Wenn also Pil gleich R2 ist und der Widerstand des Heißleiters 20 gleich dem Widerstand des Heißleiters 45 ist, wird die Galvanometeranzeige Null sein.A conventional galvanometer 55 is connected in line 57, the from the junction of the reference thermistor and the non-calibrated thermistor containing branches, e.g. B. from cap 47, to the junction of lines 51 and 52 goes. So if Pil is equal to R2 and the resistance of the thermistor 20 is equal to that Resistance of the thermistor is 45, the galvanometer reading will be zero.

Eine geeignete Potentialquelle, z. B. eine Batterie 60, ist über Leitungen 62 und 63 an die gegenüberliegenden Ecken der Brückenschaltung in üblicher Weise angeschlossen. Leitung 63 enthält in Reihe einen Ein- und Ausschalter 65, einen veränderlichen Rheostäten 67, der von Hand auf das quer zum Brückenstrom anzulegende Potential eingestellt werden kann, und einen weiteren Bereichsrheostaten 68. Ein Neben-_schlußstroinkreis .umgeht den Bereichsrheostaten 68 durch eine Leitung 70, die einen Handschalter 72 enthält. Während der anfänglichen Vergleichsvorgänge, wenn das Verfahren der Eichung des Heißleiters 20 beginnt, wird Schalter 72 geöffnet, um das an die Brücke angelegte Potential zu erniedrigen, da dann eine beträchtliche Unausgeglichenheit zwischen dein Widerstand der beiden Heißleiter vorhanden sein wird und da bei diesem niedrigeren Potential das Auftreten einer wirksamen Widerstandsheizung weniger zu befürchten ist. Wenn man sich dann dem Gleichgewichtspunkt nähert, kann Schalter 72 geschlossen werden, um das an die Brückenschaltung angelegte Potential kurzzeitig zu erhöhen, um so den Heißleiter 20 in den gewünschten Widerstandsbereich zu bringen, d. h. bis die Galvanometeranzeige Null ist.A suitable source of potential, e.g. B. a battery 60 is via lines 62 and 63 to the opposite corners of the bridge circuit in the usual way connected. Line 63 contains an on and off switch 65, one in series variable rheostat 67, which is to be applied by hand to the transverse to the bridge current Potential can be adjusted, and another range rheostat 68. A The secondary drinking circuit bypasses the range rheostat 68 through a line 70, which includes a manual switch 72. During the initial comparisons, when the process of calibrating the thermistor 20 begins, switch 72 is opened, to lower the potential applied to the bridge, since then a considerable one There may be an imbalance between the resistance of the two thermistors and because at this lower potential the occurrence of an effective resistance heating is less to be feared. Then when you get closer to the equilibrium point, you can Switch 72 can be closed to the potential applied to the bridge circuit to increase briefly so as to bring the thermistor 20 into the desired resistance range to bring, d. H. until the galvanometer reading is zero.

Die Erfindung liefert also ein Verfahren und eine verhältnismäßig einfache und billige Vorrichtung, mittels derer ein Wertabgleich von Heißleitern bis zu dem Punkt herbeigeführt werden kann, wo solche Heißleiten in Geräten für genaue Temperaturmessung oder -regelung verwendet werden können. Das Verfahren läßt sich rasch durchführen, und es ist daher anwendbar, um große Zahlen von Heißleitern unter geringsten Kosten abzugleichen.The invention thus provides a method and a relative one simple and cheap device by means of which a value comparison of thermistors to the point where such heat dissipation can be brought about in devices for accurate temperature measurement or control can be used. The procedure leaves perform quickly and it is therefore applicable to large numbers of thermistors to match at the lowest possible cost.

Obgleich die hier beschriebene Vorrichtung eine bevorzugte Ausführungsform für das Verfahren nach der Erfindung darstellt, versteht es sich, daß Abänderungen vorgenommen werden können, ohne vom Wesen des Verfahrens, wie es sich aus den Ansprüchen ergibt, abzuweichen.Although the device described here is a preferred embodiment represents for the method according to the invention, it is understood that modifications can be made without departing from the essence of the procedure as it emerges from the claims results to deviate.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Method for the value adjustment of NTC thermistor resistors by partial mass decrease, z. B. grinding, and comparison with a reference thermistor in a bridge circuit, characterized in that the thermistor to be calibrated during. the process of mass decrease in close thermal contact with the comparison thermistor and thus kept practically at the same temperature as it.

2. Device for carrying out the method according to claim 1, characterized by two electrical conductive clamping jaws between which the thermistor to be calibrated can be clamped, during one of these jaws a reference heat transfer in an intimate thermally conductive relationship with your thermistor to be calibrated.

3. Apparatus according to claim 2, characterized characterized in that the two jaws on opposite branches of the known bridge circuit are connected, so that the potential of the transverse bridge current approaches the value 0 if the thermal properties of the thermistor to be calibrated approach those of the reference thermistor.

4th Device according to Claim 1 or 2, characterized in that the comparison thermistor within the one clamping jaw on a surface part of high thermal conductivity is attached, with the clamped thermistor to be calibrated in the immediate thermally conductive connection.

5. Apparatus according to claim 2 to 4, characterized in that that the two jaws are made of thermally and electrically insulating material and the thermistor to be calibrated that conducts heat and electricity on the clamping surfaces Wear sensing surfaces to which the conductors of the two branches are connected are.

6. Device according to one of claims 2 to 5, characterized by a Housing that encloses the two clamping jaws and the device that decreases the mass. References considered: U.S. Patent No. 2,609,644.