RU1145U1

RU1145U1 - Resistance thermoconverter

Info

Publication number: RU1145U1
Application number: RU93043188/10U
Authority: RU
Inventors: В.А. Коробкин; И.И. Климачев; М.Г. Эрлихсон; Г.Ш. Мангутов; Л.Г. Райкин
Original assignee: Товарищество с ограниченной ответственностью "Эльф Lтд"
Priority date: 1993-08-31
Filing date: 1993-08-31
Publication date: 1995-11-16

Abstract

Термопреобразователь сопротивления, включающий корпус с измерительной головкой и расположенным в нем датчиком температуры, выполненным в виде тонкопленочного элемента на изолирующей подложке и соединенным с выводами, и изолирующий теплопроводящий материал, размещенный в полости корпуса между датчиком температуры, выводами датчика и стенкой измерительной головки, отличающийся тем, что в качестве материала, размещенного между тонкопленочным элементом и стенкой измерительной головки, использован клей К-400, а в качестве материала, размещенного между стенкой измерительной головки и подложкой, использован порошок BN или Al2O3.Resistance thermocouple, comprising a housing with a measuring head and a temperature sensor located in it, made in the form of a thin-film element on an insulating substrate and connected to the terminals, and an insulating heat-conducting material placed in the cavity of the housing between the temperature sensor, the sensor terminals and the wall of the measuring head, characterized in that as the material placed between the thin-film element and the wall of the measuring head, K-400 glue was used, and as the material, the size Between the wall of the measuring head and the substrate, BN or Al2O3 powder was used.

Description

ТЕРМОПРЕОБРАЗОБАТЕЛЬ СОПРОТИВЛЕНИЯRESISTANCE TEMPERATURE TRANSDUCER

Полезная модель относится к приборостроенинэ и может йыть использована при изготовлении приборов для измерения температуры на основе термопреобразователей сопротивления с пленочными термочувствительными элементами, предназначенных для применения в пищевой, перерабатывающей и других отраслях промышленности, сельском хозяйстве, быту.The utility model relates to instrument making and can be used in the manufacture of temperature measuring devices based on resistance thermocouples with film thermosensitive elements intended for use in food, processing and other industries, agriculture, and everyday life.

Известен термопреобразователь сопротивления, вклнэчающий термочувствительный элемент, размещенный в металлическом корпусе и снабженный выводами. Полость корпуса между термочувствительным элементом, его выводами и внутренней стенкой корпуса заполнена изолируиэщим материалом - полипропиленом ( 1 .Known resistance thermoconverter, including a thermosensitive element located in a metal case and equipped with leads. The cavity of the housing between the heat-sensitive element, its terminals and the inner wall of the housing is filled with an insulating material - polypropylene (1.

Недостатком известного термопреобразователя является относительно невысокая теплопроводность примененного изолирунзщего материала, обуславливающая высокое тепловое сопротивление между корпусом термопреобразователя и термочувствительным элементом и, как следствие этого - увеличение инерционности ( уменьшение быстродействия ) термопреобразователя.A disadvantage of the known thermal converter is the relatively low thermal conductivity of the applied insulating material, which leads to high thermal resistance between the housing of the thermal converter and the thermosensitive element and, as a consequence of this, an increase in inertia (decrease in speed) of the thermal converter.

Ближайшим техническим решением к заявляемому является термопреобразователь сопротивления, включающий корпус с размещенным в нем датчиком температуры, выполненным в виде термочувствительного тонкопленочного элемента на изолируирщей подложке и соединенным с выводами. Внутренняя полость корпуса между датчиком температуры, его выводами и внутренней стенкой корпуса заполнена изолирующим материалом - эпоксидной композицией ( смола ЭД-20 и отвердитель ПОПА с наполнителем - ЯС-йС/З . Использование в качестве наполнителя порошка Лсз.О позволяет уменьшить инерционность термопреобразователя. ( 2 ).The closest technical solution to the claimed is a resistance thermocouple, comprising a housing with a temperature sensor located in it, made in the form of a thermosensitive thin-film element on an insulating substrate and connected to the terminals. The internal cavity of the housing between the temperature sensor, its terminals and the inner wall of the housing is filled with an insulating material - an epoxy composition (ED-20 resin and POPA hardener with a filler - YaS-YS / Z. Using LSZ.O powder as a filler can reduce the inertia of the thermal converter. ( 2).

Известный термопреобразователь имеет следующие недостатки. Использование в области между поверхностью термочувствительного элемента и внутренней стенкой корпуса в качестве изоляционного материала с повышенной теплопроводностью эпоксидной композиции приводит к тому, что при затвердевании композиции в ней возникают механические напряжения, что обуславливает в. свою очередь, механическое воздействие эпоксидной композиции на термочувствительный резистивный слой, то приводит, в конечном итоге, к изменению номинального сопротивления терморезистора и, как следствие этого, к снижению стабильности работы всегоKnown thermal converter has the following disadvantages. The use of an epoxy composition in the area between the surface of the heat-sensitive element and the inner wall of the housing as an insulating material with increased thermal conductivity leads to the fact that during the solidification of the composition, mechanical stresses arise in it, which causes c. in turn, the mechanical effect of the epoxy composition on the heat-sensitive resistive layer then ultimately leads to a change in the nominal resistance of the thermistor and, as a result, to a decrease in the stability of the whole

термопреойразователя в целом и уменьшению точности исзмерения температурьи f4poMe того, эпоксидная компосзмция даже с наполнителем обладает недостаточной для обеспечения малой инерционности датчика теплопроводностью.of the thermal converter as a whole and a decrease in the accuracy of temperature measurement f4poMe, the epoxy composition even with the filler is insufficient to ensure low inertia of the sensor with thermal conductivity.

Задача, решаемая полезной моделью - повышение стабильности номинального сопротивления термочувствительного элемента термопреобразователя при одновременном снижении инерционности.The problem solved by the utility model is to increase the stability of the nominal resistance of the thermosensitive element of the thermoconverter while reducing inertia.

Указанная задача решается тем, что в термопреобразователе сопротивления, включанэщем корпус с измерительной головкой и расположенным в ней датчиком температуры, выполненным в виде тонкопленочного элемента на изолирующей подложке и соединенным с выводами, и изолирующий термочувствительный материал, размещенный в полости корпуса между датчиком температуры, выводами датчика и сТенкой измерительной головки, в качестве материала, размещенного между тонкопленочным элементом и стенкой измерительной головки использовн клей К-400, а в качестве материала, размещенного между стенкой измерительной головки и подложкой, использован порошок нитрида бора ( fj ) или ,UThis problem is solved by the fact that in the resistance thermocouple, which includes a housing with a measuring head and a temperature sensor located in it, made in the form of a thin-film element on an insulating substrate and connected to the terminals, and an insulating heat-sensitive material placed in the cavity of the housing between the temperature sensor, the sensor terminals and with the wall of the measuring head, K-400 glue was used as the material placed between the thin-film element and the wall of the measuring head, and as a e material disposed between the wall of the measuring head and the substrate used boron nitride powder (fj) or, U

Сущность заявляемого технического решения заключается в ис:пользовании в области между термочувствительным элементом и стенками измерительной головки корпуса термопреобразователя двух материалов с хорошими теплопроводящими и изоляционными свойствами, один из которых расположен со стороны тонкопленоч- ного резистивного слоя, а другой - со стороны подложки- В качестве материала, заполняющего пространство между термочувствительным резистивным слоем и внутренней стенкой измерительной головки, использован клей К-400, а в качестве ма.териала, заполняющего пространство между BHv/тренней стенкой измерительнойThe essence of the claimed technical solution consists in the use of two materials with good heat-conducting and insulating properties in the area between the heat-sensitive element and the walls of the measuring head of the thermocouple body, one of which is located on the side of the thin-film resistive layer, and the other on the side of the substrate. material filling the space between the heat-sensitive resistive layer and the inner wall of the measuring head, K-400 glue was used, and as a material Ala filling the space between BHv / trenny wall measuring

ГОЛОВКИ и подложкой - порошок диэлектрика с высокой теплопроводностью - например BN или .3HEADS and backing - a dielectric powder with high thermal conductivity - for example BN or .3

Клей К-400 обладает высоким коэффициентом теплопроводности ( по сравнению с другими известными клеями ), высокой электрической прочностью и большим удельным сопротивлением. Его использование позволяет уменьшить инерционность ( показатель тепловой инерции «э составляет для термопреобразователя, погруженного в воду 5 сек. ) и надежность работы ( за счет высокой электрической прочности ) в случае, например, попадания высокого потенциала на корпус термопреобразователя. Использование клея позволяет исключить возникновениеGlue K-400 has a high coefficient of thermal conductivity (compared with other known adhesives), high electrical strength and high resistivity. Its use allows to reduce inertia (thermal inertia index “e is 5 seconds for a thermocouple, immersed in water) and operational reliability (due to high electric strength) in case, for example, a high potential gets on the thermocouple case. Use of glue allows to exclude occurrence

f f

дополнительных значительнык механических напряжений в пленке терморесзистора.additional significant mechanical stresses in the film of the thermistor.

Порошки G t-2 С/р , имеющие высокунэ теплопроводность, обеспечивают хорошунэ теплопередачу от стенок измерительной головки к датчику и стойкость датчика к внешний механическим воздействиям ( фиксацию положения датчика внутри измерительной головки ), повышая его виброустойчивость.Powders G t-2 C / r, having high thermal conductivity, provide good heat transfer from the walls of the measuring head to the sensor and the resistance of the sensor to external mechanical stresses (fixing the position of the sensor inside the measuring head), increasing its vibration resistance.

Поскольку теплопроводность порошков нитрида бора или wAf 3 значительно выше теплопроводности клея К-400 и других компаундов ), для того , чтобы избежать значительного повышения инерционности териопреобразователя, толшину слоя клея К-400, выполняющего одновременно защитные функции, выбирают значительно меньшей толщины слоя порошка О или }гС2.иЪ . С этой целью датчик располагают в измерительной головке несимметрично относительно оси корпуса, на минимальном расстоянии от поверхности терморезистора до стенки измерительной головки.Since the thermal conductivity of boron nitride or wAf 3 powders is much higher than the thermal conductivity of K-400 glue and other compounds), in order to avoid a significant increase in the inertia of the theriotransmitter, the thickness of the K-400 glue layer, which simultaneously performs protective functions, is chosen to be much smaller than the thickness of the O or } gC2. To this end, the sensor is placed asymmetrically in the measuring head relative to the axis of the housing, at a minimum distance from the surface of the thermistor to the wall of the measuring head.

Следует отметить, что использование только клея К-400 в качестве изолирующего теплопроводящего материала в области между датчиком и стенками измерительной головки затруднено ввиду его недостаточной теплопроводности ( по сравнению, например, с порошком лС2.(/3 или нитридом бора ); использование только порошка нитрида бора или Л1-2.Ъ затруднено ввиду возможности механического повреждения поверхности тонкой резистивной пленки термочувствитель ного элемента при очень плотном заполнении порошком пространства между датчиком и стенками измерительной головки. Кроме того, при неплотном заполнении порошком возможны недостаточная ударо- и виброустойчивость и нестабильность номинального сопротивления терморезистора.It should be noted that using only K-400 glue as an insulating heat-conducting material in the area between the sensor and the walls of the measuring head is difficult due to its insufficient thermal conductivity (compared, for example, with lС2 powder. (/ 3 or boron nitride); using only nitride powder boron or L1-2.b is difficult due to the possibility of mechanical damage to the surface of a thin resistive film of a thermosensitive element when the powder between the sensor and the walls is very densely filled with powder In addition, in case of loose filling with the powder, insufficient shock and vibration resistance and instability of the nominal resistance of the thermistor are possible.

Технический результат, который может быть получен при использовании заявляемой полезной модели - повышение быстродействия , стабильности и точности измерения температуры.The technical result that can be obtained using the claimed utility model is to increase the speed, stability and accuracy of temperature measurement.

Заявляемая полезная модель иллюстрируется чертежом, на котором схематически изображен термопреобразователь сопротивления.The inventive utility model is illustrated in the drawing, which schematically depicts a resistance thermoconverter.

-i- -i-

ле ), связанного с выводами 6. Пространство между резистивной пленкой и стенbiofi исзмерительной головки 1 заполнено клеем К-400 7, а пространство между стенкой измерительной головки 1 и подложкой датчика 5 заполнено порошком нитрида йора 8. Пространство внутренней полости корпуса в месте прохождения выводов 6 заполнено высокотемпературным изолирующим материалом 9 с хорошими герметическими свойствами, в качестве которого использован клей К-400. Выводы 6 датчика присоединянзтся ( путем, например, пайки ) к кабелю 10, закрепляемому EJ корпусе посредством винта 11, Измерительная головка, штанга 2, штуцер 3 соединены между собой посредством сварки, обеспечивая герметичность корпуса. Рукоятка 4 соединена со штуцером 3 посредством резьбы.le) associated with the findings 6. The space between the resistive film and the walls of the biofi of the measuring head 1 is filled with K-400 glue 7, and the space between the wall of the measuring head 1 and the substrate of the sensor 5 is filled with iodine nitride powder 8. The space of the internal cavity of the housing at the passage of the conclusions 6 filled with high-temperature insulating material 9 with good hermetic properties, the adhesive K-400 is used as it. The terminals 6 of the sensor are connected (by, for example, soldering) to the cable 10 secured to the EJ housing by means of a screw 11, the measuring head, rod 2, fitting 3 are connected to each other by welding, ensuring the tightness of the housing. The handle 4 is connected to the fitting 3 by means of a thread.

Заявляемый термопреобразователь сопротивления работает следующим образом. Измерительная головка 1 помещается в среду, температуру которой необходимо измерить ( например в молоко ). Тепловой поток от стенок измерительной головки 1 через слой клея 7 и слой порошка 8 поступет к поверхности пленочного металлического терморезистора, изменяя его температуру. В зависимости от температуры изменяется сопротивление металлической резистивной пленки. Информация об этом изменении поступает через выводы 6 и кабель 10 на измерительный блок: на фиг. не показан ), который и обеспечивает индикацию текущего значения температуры в цифровой форме.The inventive resistance thermoconverter works as follows. The measuring head 1 is placed in an environment whose temperature must be measured (for example, in milk). The heat flux from the walls of the measuring head 1 through a layer of glue 7 and a layer of powder 8 will go to the surface of the film metal thermistor, changing its temperature. Depending on the temperature, the resistance of the metal resistive film changes. Information about this change comes through terminals 6 and cable 10 to the measuring unit: in FIG. not shown), which provides an indication of the current temperature in digital form.

Claims

Resistance thermocouple, comprising a housing with a measuring head and a temperature sensor located in it, made in the form of a thin-film element on an insulating substrate and connected to the terminals, and an insulating heat-conducting material placed in the cavity of the housing between the temperature sensor, the sensor terminals and the wall of the measuring head, characterized in that as the material placed between the thin-film element and the wall of the measuring head, K-400 glue was used, and as the material, the size Between the wall of the measuring head and the substrate, BN or Al2O3 powder was used.