Интернет-журнал "Домашняя лаборатория", 2008 №3

Из всех видов температурных преобразователей наиболее доступны для изготовления в кустарных любительских условиях медные проволочные терморезисторы (или, как их называли ранее, медные проволочные электрические термометры сопротивления — МПЭТС). Большинство регуляторов и измерителей температуры имеют в основе конструкцию термодатчиков. Их широкое использование связано с широкими пределами измеряемой температуры (от — 50 до + 180 °C), линейной зависимостью сопротивления от температуры и высокой стабильностью характеристик во времени. Последнее обусловливает их взаимозаменяемость. Кроме прочего, для их изготовления не требуется дефицитных материалов.

Сопротивление R_T медного терморезистора при некоторой температуре T можно найти из выражения: R_T = R₀(1 — аТ), где R₀ — сопротивление терморезистора при нулевой температуре; а — постоянный температурный коэффициент, равный 0,00427 1/°С.

В большинстве практических случаев удобно пользоваться термодатчиками с коэффициентом преобразования, равным 1 или 10 Ом/°С. Значения сопротивления таких медных проволочных терморезисторов при нулевой температуре равны 234,2 и 2342 Ом соответственно.

Наиболее распространенная конструкция самодельного терморезистора изображена на рис. 43. Терморезистор состоит из каркаса 2 с щеками, на котором намотано 1480 витков медного изолированного провода диаметром 0,05 мм. Обмотка бифилярная, ее концы припаяны к выводам 5 из монтажного провода, один из которых пропущен сквозь отверстие в каркасе. Выводы обвязаны бандажом из капроновой нити. Обмотка 3 защищена капроновой лентой 4. Вся конструкция покрыта оболочкой 1 из эпоксидной смолы.

Недостаток этой конструкции — большая трудоемкость изготовления и значительный разброс по сопротивлению. Последнее обстоятельство требует индивидуальной подгонки терморезисторов по номиналу в термостате при нулевой температуре. Изготовление таких термометров было доступно только высококвалифицированному персоналу. В целом же готовый терморезистор удобен в эксплуатации и надежен в работе в трудных климатических условиях.

Автором книги была разработана упрощенная технология изготовления терморезисторов. Основное ее отличие от старой — использование бескаркасной намотки увеличенного (до 30 мм) диаметра. Это дало возможность уменьшить число витков, ускорить намотку, резко уменьшить разброс сопротивления и исключить индивидуальную подгонку резисторов в термостате. Для их изготовления по новой технологии был разработан ручной намоточный станок. Он состоит из плиты-основания, на которой установлены четыре стоики для крепления двух катушек с проводом. Каждая катушка фиксирована на втулках, закрепленных на оси таким образом, чтобы обеспечить отсутствие радиального биения катушки. Самопроизвольному раскручиванию катушек в ходе намотки препятствуют фетровые шайбы, вложенные по бокам катушек. Оси закреплены в шарикоподшипниках. Провод с обеих катушек пропущен через направляющую шайбу из фторопласта, подвешенную на пружинах. Затем оба провода проходят через устройство, обеспечивающее регулируемое натяжение и представляющее собой две планки из фторопласта, сжатые пружиной. Усилие пружины регулируют гайкой. Далее провода пропущены между двумя направляющими роликами и поступают на оправку. Поверхность конусной оправки тщательно отшлифована. Она имеет небольшую конусность (10–15°) для обеспечения снятия готовой обмотки. На конце вала оправки установлена рукоятка, а другой конец соединен с счетчиком числа витков.

Все узлы станка должны быть выполнены очень тщательно, не должно быть никаких заеданий. Необходимо помнить, что намоточный провод тонок и малейший рывок приведет к его обрыву. Оправка изготовлена из углеродистой стали, закалена и отшлифована. Станок позволяет сматывать провод диаметром 0,05 мм с катушек массой до 1,5 кг. Масса катушек с проводом диаметром 0,02 мм не должна превышать 100 г.

Намотку ведут в два провода одновременно с обеих катушек. Обмотка состоит из 142 витков провода диаметром 0,05 мм «ли 28 витков провода диаметром 0,02 мм.

Снятую с оправки станка обмотку складывают пополам (см. рис. 44), перегибают, скручивают, зачищают и спаивают оба проводника с одного из концов. К выводам получившегося компактного «кокона» припаивают тонкие гибкие выводы, вкладывают бумажную бирку с номером и плотно обматывают капроновой нитью. Изготовленный терморезистор необходимо герметизировать эпоксидной смолой.

Для герметизации терморезисторов удобно использовать устройство, схематично изображенное на рис. 45.

Оно состоит из деревянной подставки 1 (рис. 45,а) с вставленными в нее шпильками 4 для фиксации выводов терморезисторов и десятиместной заливочной формы. Форма представляет собой матрицу 3, сложенную из двух фторопластовых планок и двух накладок 2 из латуни. Весь пакет сжат в единое целое двумя винтами. В планках 3 просверлены отверстия — заливочные камеры (рис. 45,б). Стенки заливочных камер должны быть как можно более ровными и гладкими.

Заготовки терморезисторов помещают в заливочные камеры, закрепляют выводы и камеры заполняют эпоксидным компаундом, подогретым до 60–80 °C для лучшей текучести (100 масс, частей эпоксидной смолы ЭД-5, 10 масс, частей отвердителя — полиэтиленполиамина и 15–20 масс, частей пластификатора — дибутилфталата). Через сутки форму разбирают и извлекают из нее готовые терморезисторы.

Раковины и заусенцы удаляют вручную. Сопротивление терморезисторов измеряют при нулевой температуре, опустив их в сосуд Дьюара, заполненный смесью тающего льда с дистиллированной водой. Разброс номиналов сопротивления обычно не превышает 1–2 %.

Терморезисторы, предназначаемые для проведения длительных температурных измерений (так называемые многолетние), подвергаются искусственному старению — кипятят в течение суток в воде, а затем подключают к источнику тока и в течение месяца пропускают через них переменный ток 40 мА, если они изготовлены из провода диаметром 0,05 мм, и 10 мА — если из провода 0,02 мм.

ОБЪЯВЛЕНИЯ

Мы приглашаем редакторов

Журнал «Домашняя лаборатория» необычен даже среди интернет-журналов. Редактором какого-либо его раздела может стать любой человек, хорошо владеющий компьютером, знающий Интернет и умеющий пользоваться MS Word или аналогичной программой. И даже не очень хорошо, поскольку мы помогаем советами в переписке, когда это необходимо. И это хорошая школа, было бы только желание.

Редакционным портфелем этого журнала является весь Интернет. Главная задача редактора — найти в нем что-либо интересное, хорошо написанное и подходящее хоть немного под сложившееся направление и стиль журнала. Зачем это нужно, если есть сайты? Дело в том, что Интернет стал слишком велик и поиск информации в нем превратился в трудную и зачастую мало результативную задачу. Поисковые системы, конечно, помогают, но не очень. Ситуация когда на любой запрос выдается несколько тысяч ссылок стала совершенно привычной. Ну а сайты — дело временное. Сегодня сайт есть, завтра его может и не быть. Редакторы журнала «Домашняя лаборатория» отыскивают в Интернет, сохраняют в журнале и доводят до его читателей самые лучшие статьи с сайтов.