NL8500802A

NL8500802A - Calibration appts. for electro-thermal temp. sensors - uses aluminium block heated by high and electrical elements for trimming

Info

Publication number: NL8500802A
Application number: NL8500802A
Authority: NL
Original assignee: Cornelis Vader
Priority date: 1985-03-19
Filing date: 1985-03-19
Publication date: 1986-10-16

Abstract

A resistive thermometer inserted into the block is used to provide temp. feedback to an electronic control circuit. The control circuit has a 10-turn potentiometer which the user adjusts to select the temp. of the block. A calibrated mercury thermometer is inserted into the upper face close to the apertures for the sensors-under-test. The block is surrounded by a glass fibre jacket and supported by glass insulators within a two-piece aluminium cover. The sensors to be calibrated are inserted through a gap in the upper cover.

Description

..........

Kalibratieopstelling t.b.v. temperatuuropnemers.Calibration setup for temperature sensors.

De uitvinding heeft betrekking op een Kalibratieopstelling teneinde temperatuuropnemers en eventueel daaraan gekoppelde meet- of registratie-apparatuur te kalibreren.The invention relates to a Calibration arrangement in order to calibrate temperature sensors and possibly measuring or recording equipment coupled thereto.

De uitvinding beoogt een eenvoudiger, nauwkeuriger, minder energie-5 verbruikende manier te bewerkstelligen en tevens de toxische aspecten van bestaande kalibratiemethoden te vermijden.The object of the invention is to achieve a simpler, more accurate, less energy-consuming manner and also to avoid the toxic aspects of existing calibration methods.

Oe kalibratiemethode,waarvan de uitvinding is afgeleidt.bestaat uit een magneetroerder waarop een verwarmingsmantel is geplaatst. In deze verwarmingsmantal bevindt zich een bolvormige kolf van 1000 ml met drie 10 normaalslijpstukken. waarvan het middelste süjpstuk wordt bezet door een spiraalkosler. één van de buitenste slijpstukken als doorvoer voor de te kalibreren temperatuuropnemer en een geijkte thermometer dient en het overgebleven süjpstuk ais vulopening voor de hulpvloeistof dient. In de kolf bevindt zich in de hulpvloeistof een zogenaamde nvlon welke tijdens 15 het kalibratieproces de hulpvloeistof door middel van roeren in beweging dient te houden. Oe koeler wordt aangesloten op een waterleidingaanslui-ting. waarbij de aanvoerslang op het onderste gedeelte van de koeler wordt aangesloten, met in serie hiermede een stromingsindicator. Het bovenste gedeelte van de koeler gaat naar een afvoer· De kalibratieprocedure is 20 dan als volgt: Afhankelijk van de kalibratietemperatuur wordt een hulpvloeistof, al dan niet vermengd met water, in de kolf gegoten waarbij deze minstens tot de helft en ten hoogste tot twee-derde gedeelte gevuld wordt.The calibration method from which the invention is derived consists of a magnetic stirrer on which a heating jacket is placed. This heating quantity contains a 1000 ml spherical flask with three 10 standard grinding pieces. the middle piece of which is occupied by a spiral kosler. one of the outer grinding pieces serves as a feed-through for the temperature sensor to be calibrated and a calibrated thermometer and the remaining piece serves as a filling opening for the auxiliary liquid. In the flask there is a so-called nvlon in the auxiliary liquid, which is to keep the auxiliary liquid moving by stirring during the calibration process. The cooler is connected to a water supply connection. where the supply hose is connected to the lower part of the cooler, with a flow indicator in series. The upper part of the cooler goes to a drain · The calibration procedure is then as follows: Depending on the calibration temperature, an auxiliary liquid, whether or not mixed with water, is poured into the flask with at least half and at most up to two- third part is filled.

De vulopening wordt dan gesloten. De te kalibreren temperatuuropnemer wordt tezamen met een geijkte thermometer door het daarvoor bestemde 25 süjpstuk gevoerd, zodanig dat het uiteinde van de temperatuuropnemer en dat van de geijkte thermometer zich op gelijke hoogte in de vloeistof bevinden. Het süjpstuk wordt dan afgesloten door watten en daar bovenop afgedicht door vloeibare siliconenrubber. Hierna wordt de waterleidingaanslui-ting zodanig opengezet dat de stromingsindicator aangeeft dat er voldoende 30 koelvloeistof door de koeler stroomt. De magneetroerder wordt nu aangezet, zodanig dat de "vlo" al draaiende de vloeistof in beweging brengt, zonder dat er een kolk wordt gevormd. De verwarmingsmantel wordt aangezet opdat de hulpvloeistof door verwarming hiervan na een bepaalde tijd zal gaan i koken. De koeler zal tijdens het kookproces voorkomen dat er volumevermin- 35 dering plaatsvindt in de hulpvloeistof en daardoor de kooktemperatuur hiervan ongeveer handhaven, vJ . 85 0 0 3 0 2 v _The filling opening is then closed. The temperature sensor to be calibrated is passed through the connecting piece together with a calibrated thermometer, such that the end of the temperature sensor and that of the calibrated thermometer are at the same height in the liquid. The squeegee is then sealed by cotton wool and sealed on top by liquid silicone rubber. After this, the water supply connection is opened such that the flow indicator indicates that sufficient coolant flows through the cooler. The magnetic stirrer is now turned on in such a way that the "flea" moves the liquid while rotating, without creating a vortex. The heating mantle is turned on so that the auxiliary liquid will boil after heating for a certain time. The cooler will prevent volume reduction in the auxiliary liquid during the boiling process and thereby approximately maintain its boiling temperature, vJ. 85 0 0 3 0 2 v _

*” V* ”V

-2- Οθ nadelen van deze kalibratiemathode zijn, dat veel van de hulp-vloeistoffen toxisch zijn waardoor het noodzakelijk is de kalibratie uit te voeren in een zuurkast· net het berekenen van de juiste vloeistof-verhoudingen is de kans op fouten niet gering, omdat uitgaande van de 5 soortelijks gewichten van de vloeistoffen, welke in vol urn ep roe en ten moeten worden omgerekend, het afwegen van deze vloeistoffen zeer nauwkeurig dient te geschieden. Dit betekent dat er minstens een nauwkeurige milligrammenbalans aanwezig dient te zijn, bij voorkeur in een daartoe speciaal ingerichte trillings- en tochtvrije meetruimte. Tevens blijkt in 10 de praktijk dat er toch een geringe volumeverandering plaatsvindt door condensatie van de hulpvloeistof tegen de wand van de kolf. Dit heeft tot gevolg dat de temperatuur niet constant blijft, soms onder de gewenste temperatuut daalt, danwel boven de gewenste temperatuur stijgt, omdat in het ene geval condensdruppels terugvallen in de vloeistof, terwijl in het 15 andere geval dit nog juist niet is gebeurd. Dit resulteert in een onregel matig temperatuurpatroon van de hulpvloeistof. In sommige gevallen is het slechts mogelijk de temperatuur op de geijkte thermometer af te lezen door de hals van het slijpstuk in de kolf, omdat het gewenste temperatuur-gebied zich op de onderste helft van de geijkte thermometer bevindt.-2- Οθ disadvantages of this calibration method are that many of the auxiliary liquids are toxic, so it is necessary to carry out the calibration in a fume hood · just calculating the correct liquid ratios, the chance of errors is not small, because starting from the 5 specific weights of the liquids, which are to be converted into volumes, the weighing of these liquids must be carried out very accurately. This means that there must be at least an accurate milligrams balance, preferably in a specially equipped vibration and draft-free measuring room. It has also been found in practice that a slight volume change nevertheless takes place due to condensation of the auxiliary liquid against the wall of the flask. As a result, the temperature does not remain constant, sometimes falls below the desired temperature or rises above the desired temperature, because in the one case condensation drops fall back into the liquid, while in the other case this has not yet happened. This results in an irregular temperature pattern of the auxiliary liquid. In some cases, it is only possible to read the temperature on the calibrated thermometer through the neck of the grinder in the flask, because the desired temperature range is on the bottom half of the calibrated thermometer.

20 Omdat eerstend door glas moet worden afgelezen, waardoor door parrallax en lenseigenschappen van de slijpstukhals het aflezen ten zeerste wordt bemoeilijkt, is tweedens de condensvorming op de thermometer een bijna onoverkomelijke belemmering om dit nauwkeurig te doen. Tenslotte is het opzetten van een dergelijke opstelling tijdrovend en onpraktisch als 25 het niet mogelijk is deze als permanente opstelling te handhaven, omdat de te kalibreren opnemers met meet- of registratieapparatuur slecht of niet demonteerbaar zijn uit hun bestaande constructie zodat ter plekke moet worden gekalibreerd.20 Since the first reading is through glass, which greatly complicates the reading due to parrallax and lens properties of the grinding neck, secondly, condensation on the thermometer is an almost insurmountable obstacle to doing this accurately. Finally, setting up such an arrangement is time consuming and impractical if it is not possible to maintain it as a permanent arrangement, because the sensors to be calibrated with measuring or recording equipment are difficult or impossible to disassemble from their existing construction, so that on-site calibration is required.

Het doel van de uitvinding is een kalibratieopstelling te verweze-30 lijken welke deze nadelen niet heeft. Dit doel wordt bereikt door de eerder omschreven kalibratieopstelling te vervangen door een kalibratieopstelling, welke bestaat uit een aluminium blok 1, waarin of waarop zich een of twee verwarmingselementen 2, of een thermo elektrisch component 2 (Peltier element) bevindt, alsmede een platina weerstand 35 thermometer 3. In het aluminium blok 1 zijn tevens gaten geboord op gelijke diepte, welke zijn bedoeld plaats te bieden aan een geijkte thermometer 4 en aan de te kalibreren temperatuuropnemer(s) 5 . Deze gaten hebben als diameter die van de tip van de geijkte thermometer 4 en die van de te kalibreren temperatuuropnemer(s) 5, zodanig dat er enige ruimte is om de 85 0 0 8 0 2 -3- warmtegeleidingspasta aan te brengen. Tevens dienen de gaten, bestemd voor de temperatuuropnemers 5, bij voorkeur rondom en zo dicht mogelijk bij het gat van de geijkte thermometer 4 te worden gesitueerd. Om het blok is een isolatielaag 7 van glas- of steenwol aangebracht. Het blok wordt 5 door middel van glazen isolators β op zijn plaats gehouden in een aluminium omhulling 8,9 uelke uit twee delen bestaat. Het onderste gedeelte 8 bevat het blok met de daarin ontschreven onderdelen en tevens aan de voorzijde tuee connectoren 10,11 en sen schakelaar 12. Een van de connectoren 10 heeft als aansluiting de platina weerstand thermometer. Op de andere 10 connector 11 is één verwarmingselement rechtstreeks, en het andere via de schakelaar aangesloten om in het lage temperatuurgebied êên element af te kunnen schakelen. Het bovenste gedeelte van de aluminium omhulling 9 dient als afdekking en bevat een gat 13 om de te kalibreren temperatuuropnemers en de geijkte thermometer door te laten. Teneinde 15 het aluminium blok een geuenste temperatuur te laten aannemen is er een voeding 14 met elektronische regeling geconstrueerd, welke bestaat uit een elektronisch regelcircuit 15, een voeding 16 t.b.v. het regelcircuit, een voeding 17 t.b.v. de verwarmingselementen, twee connectoren 18,19 teneinde het kalibratieblok met de voeding 14 te koppelen via tuee 20 kabels 23,24, een tien slagen precisie potentiometer 20 met nonius, een licht emitterende diode 21 en als optie een digitale uitlezing 22 bestaande uit vier decaden. Het elektronische regel circuit,welke is teruggekoppeld met de platina weerstand thermometer, brengt de temperatuur van het aluminium blok op de gewensts temperatuur, uelke wordt verkregen door de 25 potentiometer op een waarde te draaien welke in een grafiek staat vermeld.The object of the invention is to provide a calibration arrangement which does not have these disadvantages. This object is achieved by replacing the previously described calibration arrangement with a calibration arrangement, which consists of an aluminum block 1, in or on which one or two heating elements 2, or a thermoelectric component 2 (Peltier element) is located, as well as a platinum resistor 35. thermometer 3. Holes have also been drilled in the aluminum block 1 at the same depth, which are intended to accommodate a calibrated thermometer 4 and the temperature sensor (s) to be calibrated 5. The diameter of these holes is that of the tip of the calibrated thermometer 4 and that of the temperature sensor (s) 5 to be calibrated, so that there is some space to apply the 85 0 0 8 0 2 -3 heat conducting paste. Also, the holes intended for the temperature sensors 5 should preferably be located around and as close as possible to the hole of the calibrated thermometer 4. An insulating layer 7 of glass or rock wool is provided around the block. The block is held in place in an aluminum casing 8.9 u. Which consists of two parts by means of glass insulators β. The lower part 8 contains the block with the parts described therein and also connectors 10, 11 and a switch 12 on the front side. One of the connectors 10 has as connection the platinum resistance thermometer. One heating element is connected directly to the other connector 11, and the other is connected via the switch in order to be able to switch off one element in the low temperature range. The top part of the aluminum enclosure 9 serves as a cover and contains a hole 13 for the temperature sensors to be calibrated and the calibrated thermometer to pass through. In order for the aluminum block to assume a desired temperature, a power supply 14 with electronic control has been constructed, which consists of an electronic control circuit 15, a power supply 16 for the control circuit, a power supply 17 for the heating elements, two connectors 18,19 in order to calibration block to be connected to power supply 14 via cable 20, cables 23, 24, a ten turn precision potentiometer 20 with vernier, a light emitting diode 21 and optionally a digital display 22 consisting of four decades. The electronic control circuit, which is fed back with the platinum resistance thermometer, brings the temperature of the aluminum block to the desired temperature, which is obtained by turning the potentiometer to a value which is indicated in a graph.

Indien het aluminium blok kouder of warmer is als de gewenste temperatuur, zal via het elektronisch regelcircuit en de voeding t.b.v. de verwarmingselementen het kalibratieblok op de geuenste temperatuur brengen, door de verwarmingselementen, of het peltierelemsnt, proportioneel integrerend 30 en differentiërend aan te sturen. Op deze manier blijkt het mogelijk de temperatuur van het aluminium blok, met een afwijking kleiner of gelijk aan o 0,1 C. constant te houden. 0e L.e.d. 21 dient hier als indicatie en brandt constant als het blok kouder is dan de gewenste temperatuur, brandt niet als het blok warmer is en knippert als de gewenste tempera-35 tuur bereikt is.If the aluminum block is colder or warmer than the desired temperature, the calibration block will bring the calibration block to the desired temperature via the electronic control circuit and the power supply for the heating elements, by controlling the heating elements, or the peltierelems, proportionally integrating and differentiating. In this way it appears possible to keep the temperature of the aluminum block constant, with a deviation less than or equal to o 0.1 C. 0th L.e.d. 21 serves here as an indication and lights up constantly when the block is colder than the desired temperature, does not light up when the block is warmer and flashes when the desired temperature has been reached.

De aflezing van de geijkte thermometer kan nu over het totale aflees-gebied worden gebruikt terwijl ook de temperatuurschommelingen, uelke door condensdruppels in de eerder omschreven methode ontstonden, niet meer optreden. Tevens is het, vanwege de geringe afmetingen van het kalibratie- Q 8500802 \ _ -4- blok, tragelijk om op bQna onbereikbare plaatsen kalibratls te verrichten. Omdat er nu niet meer met chemische hulpmiddelen wordt gewerkt, behoeft er niets meer te worden berekend of afgewogen, terwijl de noodzaak om in een zuurkast te kalibreren ook is vervallen, 5 Tenslotte is er geen koelwater meer nodig en is de totale vermogens-opname ongeveer ééntiende van de reeds bestaande methode, Q 8500802 \The reading of the calibrated thermometer can now be used over the entire reading range, while the temperature fluctuations caused by condensation drops in the previously described method no longer occur. Also, due to the small size of the calibration block, it is difficult to perform calibrations at unreachable places. Since chemical tools are no longer used, there is no longer any need to calculate or weigh, while the need to calibrate in a fume hood has also been eliminated. 5 Finally, no cooling water is required and the total power consumption is approximately one-tenth of the pre-existing method, Q 8500802 \

VV

Claims

1. Calibration arrangement for the purpose of calibrating temperature sensors and measuring or recording equipment, whether or not coupled thereto, comprising a metal block, in which one or more holes are arranged, intended to accommodate temperature sensors, in combination with an equally deep hole in which a flaked thermometer and one or more heating elements, or other heat or cold generating components, as well as one or more temperature sensors which effect a voltage current or resistance change by temperature change, coupled with an electronic P * I * D, control, the characteristic of which is 10 that this temperature brings the temperature of the metal block to a desired temperature by means of a precision potentiometer

Calibration arrangement according to claim 1, characterized in that the desired temperature of the metal block can be infinitely selected from approx. 25 ° C and higher and is kept constant with a deviation 15 which is less than or equal to 0.1 ° C.

Calibrating arrangement according to claim 1, characterized in that the desired temperature of the metal block can be continuously selected from about 25 ° C and below and is kept constant with a deviation less than or equal to 0.1 ° C.

Calibrating arrangement according to claim 1, 2 or 3, characterized in that instead of the calibrated thermometer, the temperature can be read by any other calibrated or non-calibrated, calibrated or uncalibrated measuring instrument, whether or not electronically · r \ 85 00 3 0? \ __