RU189683U1 - A device for conducting current annealing of microwires with remote temperature control - Google Patents
A device for conducting current annealing of microwires with remote temperature control Download PDFInfo
- Publication number
- RU189683U1 RU189683U1 RU2018146148U RU2018146148U RU189683U1 RU 189683 U1 RU189683 U1 RU 189683U1 RU 2018146148 U RU2018146148 U RU 2018146148U RU 2018146148 U RU2018146148 U RU 2018146148U RU 189683 U1 RU189683 U1 RU 189683U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- temperature
- sample
- witness
- heating platform
- microwires
- Prior art date
Links
- 238000000137 annealing Methods 0.000 title claims description 11
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 27
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 3
- 238000009529 body temperature measurement Methods 0.000 abstract description 3
- 238000013461 design Methods 0.000 abstract description 3
- 238000005259 measurement Methods 0.000 abstract description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 abstract 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 2
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 230000005669 field effect Effects 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 229920003223 poly(pyromellitimide-1,4-diphenyl ether) Polymers 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D9/00—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials Using Thermal Means (AREA)
Abstract
Полезная модель относится к технологиям построения сенсоров, основанных на аморфных микропроводах и магнитоимпедансном эффекте.Целью создания полезной модели являлось1. возможность удаленного контроля и измерения температуры;2. отсутствие дополнительных градиентов температуры при проведении измерений.Поставленная цель достигается тем, что в разработке применен новый принцип измерения температуры микропровода, также предложено оборудование для проведения измерений. Непосредственное измерение температуры происходит на нагревательной платформе образца-свидетеля, температура которой устанавливается равной температуре исследуемого образца при помощи блока управления и мостовой схеме включения. Чувствительность операционного усилителя и инерционность нагревательной платформы позволяют получить установку температуры на образце свидетеле с точностью до 5°С в диапазоне температур до 270°С. 3 ил.The utility model refers to the technology of building sensors based on amorphous microwires and a magnetoimpedance effect. The purpose of creating a utility model was 1. possibility of remote control and temperature measurement; 2. the absence of additional temperature gradients during measurements. The goal is achieved by the fact that a new principle of measuring the temperature of a microwire has been applied in the design, and equipment has been proposed for measuring. The temperature is directly measured on the heating platform of the witness sample, the temperature of which is set equal to the temperature of the sample under study using a control unit and a bridge circuit. The sensitivity of the operational amplifier and the inertia of the heating platform make it possible to obtain a temperature setting on the sample by a witness with an accuracy of up to 5 ° С in the temperature range up to 270 ° С. 3 il.
Description
Полезная модель относится к технологиям построения сенсоров, основанных на аморфных микропроводах и магнитоимпедансном эффекте.The invention relates to the technology of building sensors based on amorphous microwires and a magnetoimpedance effect.
Прибор для удаленного контроля температуры при проведении токового отжига либо другой термообработки (ИК нагрев, нагрев в печи) микропровода, позволяет удаленно контролировать его температуру в случаях работы с чрезмерно малыми образцами.A device for remote temperature control when conducting current annealing or other heat treatment (IR heating, heating in a furnace) of the microwire allows you to remotely control its temperature in cases of working with excessively small samples.
Конструкция, наиболее похожая на предложенную, опубликована 20.05.1995 г в патенте RU 2 035 705 С1: СПОСОБ ЗИНГЕРА A.M. ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ.The design most similar to the proposed one was published on May 20, 1995, in
Недостатками патента-аналога является узко специализированное применение и относительно сложная конструкция.The disadvantages of the patent-analogue is narrowly specialized application and relatively complex design.
Отличие состоит в том, что два резистивных моста объединены в один общий, а усиленный сигнал от усилителя (компаратора) поступает не на генератор, а на элемент управления нагревателем платформы, где и происходит контроль температуры.The difference is that the two resistive bridges are combined into one common, and the amplified signal from the amplifier (comparator) goes not to the generator, but to the control element of the platform heater, where the temperature is monitored.
Стоит отметить, что в патенте RU 2 035 705 С1 температура рассчитывается исходя из разниц рассеиваемых мощностей, тогда, как в представленном варианте предложено выравнивать температуры образцов при помощи подведения дополнительной мощности и проводить непосредственное измерение температуры на нагревательной платформе.It is worth noting that in
Технический результат заключается в реализации удаленного контроля температуры образца без непосредственной установки датчика температуры на измеряемый образец при проведении температурной обработки или токового отжига.The technical result consists in the implementation of remote control of the sample temperature without directly installing a temperature sensor on the sample to be measured during temperature processing or current annealing.
Технический результат достигается следующим образом: прибор для проведения токового отжига микропроводов с удаленным контролем температуры, содержащий источник питания, термодатчик с устройством индикации, блок управления с подложкой для измеряемого образца и образцом-свидетелем с нагревательной платформой, отличающийся тем, что термодатчик для контроля температуры расположен на нагревательной платформе с образцом-свидетелем, образец-свидетель, и отжигаемый образец включены в мостовую схему, баланс которой контролирует прецизионный усилитель блока управления, к которому подключена нагревательная платформа.The technical result is achieved as follows: a device for conducting current annealing of microwires with remote control of temperature, containing a power source, a thermal sensor with a display device, a control unit with a substrate for the sample being measured and a witness sample with a heating platform, which is located on a heating platform with a sample-witness, a sample-witness, and an annealing sample are included in a bridge circuit, the balance of which controls the precision control unit amplifier to which the heating platform is connected.
На рисунке 1 показана общая структурная схема устройства. В таком случае температура контролируется не на исследуемом образце, а на образце-свидетеле. Образец-свидетель идентичен по составу, габаритам прочим свойствам контролируемому образцу и имеет хороший тепловой контакт с нагревательной платформой. Исследуемый образец нагревается за счет протекающего через него тока, а образец свидетель нагревается нагревательной платформой и пропускаемым через него током. На нагревательной платформе установлен датчик температуры, температура платформы автоматически выравнивается до температуры образца при помощи блока управления и мостовой схемы. Полезная модель поясняется чертежами, где на Фиг. 1, Фиг. 2, Фиг. 3 изображены:Figure 1 shows the general block diagram of the device. In this case, the temperature is controlled not on the sample under test, but on the sample witness. The witness sample is identical in composition, dimensions to other properties of the controlled sample and has good thermal contact with the heating platform. The test sample is heated by the current flowing through it, and the sample is a witness heated by the heating platform and the current passing through it. A temperature sensor is installed on the heating platform, the platform temperature is automatically equalized to the sample temperature using a control unit and a bridge circuit. The utility model is illustrated by drawings, where in FIG. 1, FIG. 2, FIG. 3 depicted:
1 - источник питания;1 - power supply;
2 - блок управления;2 - control unit;
3 - измеряемый образец;3 - measured sample;
4 - нагревательная платформа с образцом свидетелем;4 - heating platform with a sample witness;
5 - индикатор температуры;5 - temperature indicator;
6 - регулируемый ограничитель тока;6 - adjustable current limiter;
7 - балансир моста;7 - bridge balancer;
8 - блок контроля температуры;8 - temperature control unit;
9 - микропровод (образец свидетель);9 - microwire (sample witness);
10 - термопара (термодатчик);10 - thermocouple (thermal sensor);
11 - нагревательные элементы платформы;11 - heating elements of the platform;
Описание работы устройства. Источник питания (1), отдельно стоящее стандартизованное устройство (Б5-8 или аналогичный), обеспечивает электропитанием с номинальным напряжением 15 В и максимальным током 1А. Блок управления (2) задает ток для проведения измерения или отжига, сравнивает температуры измеряемого образца (3) и образца свидетеля (4) по изменению их сопротивления и включает нагреватель нагревательной платформы для выравнивания температур, текущая температура отображается на индикаторе температуры (5).Description of the device. The power source (1), a stand-alone standardized device (B5-8 or similar), provides power with a rated voltage of 15 V and a maximum current of 1A. The control unit (2) sets the current for the measurement or annealing, compares the temperature of the sample being measured (3) and the sample of the witness (4) by changing their resistance and turns on the heater of the heating platform for temperature equalization, the current temperature is displayed on the temperature indicator (5).
На рисунке Фиг. 2 показана структурная схема блока управления и его подключение к остальным блокам. Подложка измеряемого образца и нагревательная платформа с образцом-свидетелем являются составными съемными частями блока управления. Измеряемый образец (3), образец свидетель (4) и резисторы моста в блоке управления включены в общую мостовую схему. При помощи регулятора (6) выбирается режим измерения или величина тока для токового отжига (зависит от положения ручки регулятора). Перед проведением работ регулятором (7) балансируется мост. Блок контроля температуры (8) при помощи прецизионного операционного усилителя отслеживает изменение температуры измеряемого образца и включает нагреватель нагревательной платформы образца-свидетеля, если его температура меньше температуры измеряемого образца. Блок контроля температуры (8), входящий в состав блока управления (2), состоит из прецизионного операционного усилителя (ОУ), линейного регулятора напряжения и силового транзистора управления нагревателем. Линейный регулятор питает операционный усилитель напряжением 6 В. Прямой и инвертирующий входы операционного усилителя подключены к измерительному мосту. При работе с материалами, обладающими положительным температурным коэффициентом сопротивления, инвертирующий вход подключают в диагональ моста со стороны образца-свидетеля, а неинвертирующий вход со стороны исследуемого образца. При работе с материалами, обладающими отрицательным температурным коэффициентом сопротивления, необходимо инверсное включение операционного усилителя. Выход операционного усилителя подключен к затвору полевого транзистора, исток транзистора подключен к общему проводу, а его сток к нагревателю платформы.In FIG. 2 shows the block diagram of the control unit and its connection to the remaining blocks. The substrate of the sample to be measured and the heating platform with the sample-witness are integral removable parts of the control unit. The measured sample (3), the sample witness (4) and the bridge resistors in the control unit are included in the overall bridge circuit. Using the regulator (6), the measurement mode or the current value for current annealing is selected (depending on the position of the regulator knob). Before work the regulator (7) balances the bridge. The temperature control unit (8) with the help of a precision operational amplifier monitors the temperature change of the sample being measured and turns on the heater of the heating platform of the witness sample if its temperature is less than the temperature of the sample being measured. The temperature control unit (8), which is part of the control unit (2), consists of a precision operational amplifier (OU), a linear voltage regulator and a power transistor control heater. The linear regulator feeds the operational amplifier with a voltage of 6 V. The direct and inverting inputs of the operational amplifier are connected to the measuring bridge. When working with materials with a positive temperature coefficient of resistance, the inverting input is connected to the bridge diagonal from the side of the witness sample, and the non-inverting input from the side of the sample under study. When working with materials with a negative temperature coefficient of resistance, it is necessary to inversely turn on the operational amplifier. The output of the operational amplifier is connected to the gate of the field-effect transistor, the source of the transistor is connected to the common wire, and its drain to the platform heater.
На рисунке Фиг. 3 показано устройство нагревательной платформы и ее подключение. Нагревательные элементы разделены на две ветки для компенсации наводимого магнитного поля в месте установки микропровода и равномерно распределены по платформе для ее равномерного нагревания. Номинальная мощность нагревателя нагревательной платформы составляет 8 Вт. Термопара установлена на платформе в непосредственной близости от микропровода образца-свидетеля. Для обеспечения необходимого теплового контакта микропровода образеца-свидетеля он устанавливается на платформу с применением теплопроводящей пасты, сверху микропровод закрывается каптоновой лентой. Микропровод образца-свидетеля и измеряемого образца выбираются из одной партии, их длина и диаметр идентичные. После установки микропроводов и перед проведением эксперимента контролируется равенство сопротивления обоих образцов, отклонение не должно превышать 5%.In FIG. 3 shows the device of the heating platform and its connection. The heating elements are divided into two branches to compensate for the induced magnetic field at the installation site of the microwire and are evenly distributed over the platform for its uniform heating. Rated power of the heater of the heating platform is 8 watts. A thermocouple is installed on the platform in the immediate vicinity of the microwire of the sample-witness. To ensure the necessary thermal contact of the microwire of the sample-witness, it is installed on the platform using heat-conducting paste, and the microwire is closed with a kapton tape on top. The microwire of the sample witness and the sample to be measured are selected from the same batch, their length and diameter are identical. After the installation of microwires and before the experiment, the equality of resistance of both samples is controlled, the deviation should not exceed 5%.
Таким образом, можно отметить следующие отличительные признаки прибора для проведения токового отжига микропроводов с удаленным контролем температуры:Thus, the following distinctive features of the device for conducting current annealing of microwires with remote temperature control can be noted:
- непосредственное измерение температуры происходит на нагревательной платформе с образцом-свидетелем;- direct temperature measurement takes place on a heating platform with a sample-witness;
- температура образца-свидетеля автоматически устанавливается равной температуре измеряемого образца;- the temperature of the witness sample is automatically set equal to the temperature of the sample being measured;
- минимизирован градиент температуры в измеряемом образце за счет отсутствия физического контакта микропровода с датчиком температуры (термопарой).- minimized temperature gradient in the measured sample due to the lack of physical contact of the microwire with a temperature sensor (thermocouple).
- мостовая схема включения с применением прецизионного операционного усилителя в схеме контроля и малая теплоемкость нагревательной платформы позволяющие получить погрешность установки температуры не более 5°С в диапазоне температур до 270°С.- bridge circuit with the use of a precision operational amplifier in the control circuit and low heat capacity of the heating platform, which allows to obtain the error of setting the temperature not more than 5 ° С in the temperature range up to 270 ° С.
Использование указанных отличительных признаков для выполнения поставленной цели ранее авторам неизвестно.The use of these distinctive features to accomplish the goal previously unknown to the authors.
Пример 1.Example 1
После подключения образцов при помощи внешнего микровольтметра балансируется мост. При балансировке ограничивают пропускаемый через мост ток величиной 0,5 мА, во время балансировки через измеряемый образец продувают воздух. Время выполнения балансировки не должно превышать 5 секунд. После выполнения балансировки включат ток для проведения отжига, который так же протекает через оба микропровода (измеряемый образец и образец-свидетель) и нагревает их, при этом измеряемый микропровод нагревается значительно быстрее образца свидетеля. Таким образом, возникает дисбаланс резистивного моста, из-за чего операционный усилитель в блоке контроля температуры, подключенный к моту, включает нагреватель платформы, и выключает его в момент совпадения температур контролируемого образца и образца свидетеля. В результате, теплоотвод датчика температуры автоматически компенсируется подводимой мощностью в нагревательную платформу.After connecting the samples using an external microvoltmeter, the bridge is balanced. When balancing limit the current passing through the bridge of 0.5 mA, during balancing through the measured sample air is blown. The execution time of the balancing should not exceed 5 seconds. After performing the balancing, the current for annealing will be switched on, which also flows through both microwires (measured sample and witness sample) and heats them, while the measured microwire heats up much faster than the witness's sample. Thus, an imbalance of the resistive bridge occurs, which is why an operational amplifier in the temperature control unit connected to the motu switches on the platform heater and turns it off when the temperature of the monitored sample and the witness's sample coincides. As a result, the heat sink of the temperature sensor is automatically compensated by the input power to the heating platform.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018146148U RU189683U1 (en) | 2018-12-25 | 2018-12-25 | A device for conducting current annealing of microwires with remote temperature control |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018146148U RU189683U1 (en) | 2018-12-25 | 2018-12-25 | A device for conducting current annealing of microwires with remote temperature control |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU189683U1 true RU189683U1 (en) | 2019-05-30 |
Family
ID=66792627
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2018146148U RU189683U1 (en) | 2018-12-25 | 2018-12-25 | A device for conducting current annealing of microwires with remote temperature control |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU189683U1 (en) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2034248C1 (en) * | 1991-03-25 | 1995-04-30 | Зингер Александр Матвеевич | Device for measuring temperature |
RU2035705C1 (en) * | 1992-03-06 | 1995-05-20 | Александр Матвеевич Зингер | Temperature measurement technique |
RU2037537C1 (en) * | 1992-10-15 | 1995-06-19 | Акционерное общество "Автонормаль" | Aggregate for annealing hf currents calibrated steel |
US7798107B2 (en) * | 2007-11-14 | 2010-09-21 | Honeywell International Inc. | Temperature control system for a water heater |
US8508245B1 (en) * | 2009-11-30 | 2013-08-13 | Essai, Inc. | Thermal control unit used to maintain the temperature of IC devices under test |
-
2018
- 2018-12-25 RU RU2018146148U patent/RU189683U1/en active IP Right Revival
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2034248C1 (en) * | 1991-03-25 | 1995-04-30 | Зингер Александр Матвеевич | Device for measuring temperature |
RU2035705C1 (en) * | 1992-03-06 | 1995-05-20 | Александр Матвеевич Зингер | Temperature measurement technique |
RU2037537C1 (en) * | 1992-10-15 | 1995-06-19 | Акционерное общество "Автонормаль" | Aggregate for annealing hf currents calibrated steel |
US7798107B2 (en) * | 2007-11-14 | 2010-09-21 | Honeywell International Inc. | Temperature control system for a water heater |
US8508245B1 (en) * | 2009-11-30 | 2013-08-13 | Essai, Inc. | Thermal control unit used to maintain the temperature of IC devices under test |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR100817806B1 (en) | Sensor temperature control in a thermal anemometer | |
US3699800A (en) | Temperature calibration system | |
JPH0361843A (en) | Method and apparatus for measuring heat conductivity of gas | |
US2878669A (en) | Apparatus for determining thermal conductance and resistance | |
RU189683U1 (en) | A device for conducting current annealing of microwires with remote temperature control | |
CN100585764C (en) | Method and apparatus for testing electronic elements | |
RU2605787C1 (en) | High-sensitivity gas micro-flowmeter | |
RU2707757C1 (en) | Method of reducing measurement error of temperature with electric bridge | |
RU2716852C1 (en) | Method of measuring temperature | |
RU2510491C2 (en) | Method of measuring emissivity factor | |
SU763757A1 (en) | Device for measuring heat conductance of materials | |
WO1992001940A1 (en) | Method and device for flow rate measurement | |
RU2608979C2 (en) | Gas analyzer | |
JPS61105422A (en) | Flow rate measuring instrument | |
RU2653962C1 (en) | Method of automated determination of thermal resistance transition - body of packed power semiconductor devices | |
RU2727564C1 (en) | Self-calibrating temperature sensor | |
SU382940A1 (en) | METHOD OF CONTROL OF TEMPERATURE | |
RU2724247C1 (en) | Method of diagnosing temperature measurement circuits | |
SU116949A1 (en) | Balanced current device for measuring resistances or other electrical quantities | |
SU121855A1 (en) | A method for measuring power in AC circuits and a device for carrying out this method | |
SU771522A1 (en) | Device for measuring thermal conduction of liquids and gases | |
SU90237A1 (en) | The method of determining the heat-conducting properties of materials | |
SU684341A1 (en) | Method of testing responsive resistors | |
RU2639740C1 (en) | Method for determining component concentration in two-component gas mixture | |
SU1377625A1 (en) | Method of determining parameters of heat inertia of thermal resistance converter |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM9K | Utility model has become invalid (non-payment of fees) |
Effective date: 20190630 |
|
NF9K | Utility model reinstated |
Effective date: 20201118 |