RU2046418C1

RU2046418C1 - Precision foil resistor

Info

Publication number: RU2046418C1
Authority: RU
Inventors: Ю.П. Перфильев; И.А. Бухавцева
Original assignee: Научно-исследовательский институт прикладной механики им.акад.В.И.Кузнецова
Priority date: 1990-10-09
Filing date: 1990-10-09
Publication date: 1995-10-20

Abstract

FIELD: measurement technology. SUBSTANCE: precision foil resistor has flat metal case with leads which base carries on inner side heater made of foil with termination pads connected to leads of case, dielectric backing carrying resistive element with contact termination pads and thermal sensor with contact termination pads connected to proper leads with conductors. Leads of case are linked to thermal regulator. EFFECT: expanded application range. 2 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к измерительной технике, и может быть использовано в прецизионных стабилизаторах тока, преобразователях код-ток, ток-частота и т.д. The invention relates to measuring equipment, and can be used in precision current stabilizers, code-current converters, current-frequency, etc.

В настоящее время в системах управления различными объектами широко применяются цифровые вычислительные машины (ЦВМ). Для связи ЦВМ с чувствительными элементами и исполнительными устройствами систем управления применяются аналого-цифровые и цифроаналоговые преобразователи информации. Currently, control systems for various objects are widely used digital computers (digital computers). To connect a digital computer with sensitive elements and actuators of control systems, analog-to-digital and digital-to-analogue information converters are used.

Наиболее распространены преобразователи электрических сигналов в цифровой код и преобразователи кода в электрические сигналы. Совершенствование систем управления характеризуется ростом требований к точности и временной стабильности параметров преобразователей информации в течение длительного ресурса (до 150000 ч) в жестких условиях эксплуатации, в том числе в широком диапазоне температуры окружающей среды. Прибором, определяющим точностные характеристики прецизионных преобразователей и их временную стабильность, является прецизионный стабилизатор тока. Стабильность тока во времени в условиях эксплуатации прямо зависит от стабильности сопротивления измерительного резистора стабилизатора тока и токозадающего резистора в цепи стабилитрона источника опорного напряжения. The most common converters of electrical signals to digital code and code converters to electrical signals. The improvement of control systems is characterized by an increase in the requirements for accuracy and temporal stability of parameters of information converters over a long life (up to 150,000 hours) in harsh operating conditions, including in a wide range of ambient temperature. The instrument that determines the accuracy characteristics of precision transducers and their temporal stability is a precision current stabilizer. The current stability over time under operating conditions directly depends on the stability of the resistance of the measuring resistor of the current stabilizer and the current-setting resistor in the zener diode circuit of the reference voltage source.

Таким образом, для прецизионного стабилизатора тока целесообразно создание двух прецизионных резисторов с высокой стабильностью сопротивления в широком диапазоне температур окружающей среды. Кроме того, повышение точности преобразователей информации приводит к необходимости создания двух и более диапазонных систем измерения. Разработка таких систем характеризуется необходимостью автоматического перехода с одного поддиапазона измерения на другой, что наиболее рационально (при сохранении высокой точности измерений) решать изменением эталонного тока в преобразователе. Это достигается суммированием токов от одного и более прецизионных стабилизаторов тока, работающих от одного источника опорного напряжения, что приводит к необходимости создания трех и более прецизионных резисторов в одном корпусе. Thus, for a precision current stabilizer, it is advisable to create two precision resistors with high stability of resistance in a wide range of ambient temperatures. In addition, increasing the accuracy of information converters leads to the need to create two or more range measuring systems. The development of such systems is characterized by the need for an automatic transition from one measurement subrange to another, which is most rational (while maintaining high measurement accuracy) to be solved by changing the reference current in the converter. This is achieved by summing the currents from one or more precision current stabilizers operating from a single voltage reference source, which leads to the need to create three or more precision resistors in one housing.

Известен прецизионный резистор, состоящий из подложки, выполненной из изоляционного материала, на которую эпоксидным клеем прикреплен тонкий металлический фольговый рисунок с плоскими контактными участками, соединенными проводниками с выводными концами. Резистор покрыт лаком и помещен в защитную оболочку. A precision resistor is known, consisting of a substrate made of an insulating material onto which a thin metal foil pattern is attached with epoxy adhesive with flat contact areas connected by conductors to the terminal ends. The resistor is varnished and placed in a protective sheath.

Недостатками указанного резистора являются невысокая стабильность сопротивления в широком диапазоне температур окружающей среды из-за влияния температурного коэффициента сопротивления, значение которого меняется от изменения температуры, и невысокая долговременная стабильность из-за больших внутренних механических напряжений в резистивной фольге, обусловленных усадкой изоляционных клеевых составов с течением времени от воздействия факторов условий эксплуатации. The disadvantages of this resistor are the low stability of resistance in a wide range of ambient temperatures due to the influence of the temperature coefficient of resistance, the value of which varies with temperature, and the low long-term stability due to large internal mechanical stresses in the resistive foil due to shrinkage of the insulating adhesive compositions over the course of time from exposure to environmental factors.

Наиболее близким по техническому решению к заявляемому устройству является выбранный в качестве прототипа высокоточный резистор, состоящий из тонкой резистивной фольги, прикрепленной к жесткой подложке (например, из стекла или керамики), имеющей значительно большую толщину. На фольге выполнен определенный рисунок, образующий резистивные линии между напайками выводов. Непосредственно к напайкам приварены (точечной сваркой) расплющенные концевые части медных проводников. Для защиты резистора от наружных воздействий наносится покрытие из очень мягкой резины или резиноподобного материала. Для обеспечения полной защиты резистора производят заливку его герметизирующим веществом. The closest in technical solution to the claimed device is a high-precision resistor selected as a prototype, consisting of a thin resistive foil attached to a rigid substrate (for example, glass or ceramic) having a significantly greater thickness. A certain pattern is made on the foil, forming resistive lines between the soldered terminals. Directly welded (spot welding) flattened end parts of copper conductors. To protect the resistor from external influences, a coating of very soft rubber or rubber-like material is applied. To ensure complete protection of the resistor, fill it with a sealing substance.

Недостатком известного резистора является невысокая стабильность сопротивления резистора в широком диапазоне температур окружающей среды из-за влияния температурного коэффициента сопротивления, значение которого меняется от изменения температуры. A disadvantage of the known resistor is the low stability of the resistance of the resistor in a wide range of ambient temperatures due to the influence of the temperature coefficient of resistance, the value of which varies with temperature.

Цель изобретения повышение стабильности сопротивления прецизионного фольгового резистора в широком диапазоне температур окружающей среды. The purpose of the invention is to increase the stability of the resistance of a precision foil resistor over a wide range of ambient temperatures.

Цель достигается тем, что в прецизионном фольговом резисторе, содержащем резистивный элемент, выполненный из изоляционной подложки, на которой закреплена резистивная металлическая фольга определенного рисунка с контактными площадками, резистивный элемент помещен в плоский металлический корпус, на нижней крышке корпуса с внутренней стороны установлен нагреватель, выполненный из резистивной металлической фольги с контактными площадками, соединенными проводниками с выводами корпуса, на изоляционной подложке резистивного элемента планарно с резистивной металлической фольгой определенного рисунка расположен термодатчик, имеющий контактные площадки, соединенные проводниками через выводы корпуса с входом терморегулятора, выход которого соединен с нагревателем, на изоляционной подложке резистивного элемента расположенная резистивная фольга может иметь один или несколько рисунков, соответствующих одному или нескольким сопротивлениям. The goal is achieved in that in a precision foil resistor containing a resistive element made of an insulating substrate on which a resistive metal foil of a certain pattern is fixed with contact pads, the resistive element is placed in a flat metal case, a heater is installed on the bottom cover of the case on the inside made of resistive metal foil with pads connected by conductors to the leads of the housing, on the insulating substrate of the resistive element Narn resistive metal foil certain pattern is sensor having contact pads connected by wires through the housing terminals to an input temperature control, the output of which is connected with the heater, on an insulating substrate, a resistive element located resistive foil may have one or more images corresponding to one or more resistances.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемый резистор отличается наличие плоского металлического корпуса, в котором закреплены нагреватель, резистивный элемент, на изоляционной подложке которого размещены термодатчик, а резистивная фольга может иметь один или несколько рисунков, соответствующих одному или нескольким сопротивлениям. Comparative analysis with the prototype shows that the inventive resistor is distinguished by the presence of a flat metal case in which a heater is mounted, a resistive element, on the insulating substrate of which a thermal sensor is placed, and the resistive foil can have one or more patterns corresponding to one or more resistances.

Таким образом, заявляемый резистор соответствует критерию изобретения "новизна". Thus, the claimed resistor meets the criteria of the invention of "novelty."

Сравнение заявляемого решения не только с прототипом, но и с другими техническими решениями в данной области техники не позволило выявить в них признаки, отличающие заявляемое решение от прототипа, что позволяет сделать вывод о соответствии критерию "существенные отличия". Comparison of the proposed solution not only with the prototype, but also with other technical solutions in this technical field did not allow us to identify in them the features that distinguish the claimed solution from the prototype, which allows us to conclude that the criterion of "significant differences".

На фиг.1 представлена зависимость сопротивления резистора от температуры окружающей среды; на фиг.2, 3 конструкция резистора; на фиг.4 блок-схема резистора. Figure 1 shows the dependence of the resistance of the resistor on the ambient temperature; figure 2, 3 design of the resistor; figure 4 is a block diagram of a resistor.

Прецизионный фольговый резистор содержит плоский металлический корпус 1 с выводами 2, на нижней крышке 3 которого с внутренней стороны укреплен нагреватель 4 из резистивной металлической фольги с плоскими контактными площадками 5, соединенными проводниками с выводами 2 корпуса 1. В корпусе 1 расположен резистивный элемент, состоящий из изоляционной подложки 6, на которой закреплена резистивная металлическая фольга 7 определенного рисунка с плоскими контактными площадками 8, соединенными проводниками с выводами 2 корпуса 1. На изоляционной подложке 6 планарно с резистивной металлической фольгой определенного рисунка расположен термодатчик 9 с плоскими контактными площадками 10, соединенными с выводами 2 корпуса 1. Вход терморегулятора 11 соединен через выводы корпуса 1 с термодатчиком 9, выход через выводы 2 корпуса 1 с нагревателем 4. The precision foil resistor contains a flat metal case 1 with terminals 2, on the lower cover 3 of which a heater 4 is made from a resistive metal foil with flat contact pads 5 connected by conductors to the terminals 2 of case 1 on the inside. In case 1 there is a resistive element consisting of an insulating substrate 6 on which a resistive metal foil 7 of a certain pattern is fixed with flat contact pads 8 connected by conductors to the leads 2 of the housing 1. On the insulating On the back plate 6, with a planar resistive metal foil of a certain pattern, there is a temperature sensor 9 with flat contact pads 10 connected to the leads 2 of the housing 1. The input of the temperature controller 11 is connected through the leads of the housing 1 to the temperature sensor 9, the output through the leads 2 of the housing 1 with a heater 4.

Прецизионный фольговый резистор работает следующим образом. A precision foil resistor operates as follows.

Стабильность сопротивления резистора при изменении температуры окружающей среды в широком диапазоне обеспечивается малым (близким к нулю) температурным коэффициентом сопротивления. На фиг.1 температурный коэффициент сопротивления равен нулю при температуре, равной t_опт. Поэтому поддержание температуры внутри корпуса резистора ведется близко к оптимальной. Изменение температуры окружающей среды приводит к изменению температуры внутри корпуса 1 резистора и к изменению сопротивления термодатчика 9, подключенного к входу терморегулятора 11, который изменяет ток, протекающий через нагреватель 4, поддерживая температуру внутри корпуса 1 резистора близкой к оптимальной.The stability of the resistance of a resistor when the ambient temperature changes over a wide range is ensured by a small (close to zero) temperature coefficient of resistance. In figure 1, the temperature coefficient of resistance is zero at a temperature equal to t _opt . Therefore, maintaining the temperature inside the resistor housing is close to optimal. A change in the ambient temperature leads to a change in the temperature inside the resistor housing 1 and to a change in the resistance of the temperature sensor 9 connected to the input of the thermostat 11, which changes the current flowing through the heater 4, keeping the temperature inside the resistor housing 1 close to optimal.

Экспериментальные исследования и испытания опытной партии заявляемого резистора в широком диапазоне изменения температуры окружающей среды от -60 до +60^оС показали, что нестабильность сопротивления резистора не превышает ± 0,0005%Experimental research and experimental batch testing the claimed resistor in a wide range of ambient temperatures from -60 to 60 ^{° C} showed that the resistance of the resistor instability does not exceed ± 0,0005%

Claims

1. PRECISION FOIL RESISTOR, comprising a housing with leads and a dielectric substrate installed therein with a resistive element made of metal foil placed on it and contact pads, characterized in that it is equipped with a heater made of metal foil located inside a flat metal case on its base, and a temperature sensor formed on the substrate planarly with a resistive element, while the contact pads of the temperature sensor and heater are connected to the leads of the housing for I connect them to the input and output of the thermostat, respectively.

2. The resistor according to claim 1, characterized in that several resistive elements with the same or different resistance values are placed on the dielectric substrate.