188897. lajstromszámú szabadalom • Kalibrált hőmérsékletmérő eszköz
1 188 897 2 A találmány tárgya kalibrált hőmérsékletmérő eszköz, amely a mérendő tárgyat érinti. A korszerű miniatürizált elektronikában alkalmazott érzékeny, finom huzalozású alkatrészek összeszerelésekor olyan forrasztókészülékre van szükség, amely szűk, pontos hőmérséklethatárok között működik. Annak bizonyítására, hogy az ilyen forrasztókészülék a kívánt hőmérséklettartományon belül működik, a 40 °C és az 500 °C közötti hőmérséklettartományban ± 1 °C pontossággal mérő hőmérsékletmérő eszköz szükséges. Az ilyen célra alkalmazható, kézben tartott, a mérés számára hőelemeket tartalmazó hőmérsékletmérő eszközökkel kapcsolatban azonban több nehézség is felmerül. Először is a szerkezeti jellemzők és a követhetetlen metallurgiai szennyeződések következtében minden hőelemnek van „beépített” mérési hibahatára, amely viszonylag állandó függetlenül a környezeti hőmérséklettől vagy a mérendő hőmérséklettől. Ennek következtében a hőelem pontossága 100 °C és 500 °C között nem jobb, miint ± 11 °C. Ezt a nehézséget igyekeznek kiküszöbölni a rendkívül gondos gyártással és a höelemet alkotó huzalok válogatásával, valamint olyan kalibráló kapcsolások alkalmazásával, amelynek a segítségével a hőelembe „beépített” hibahatárt elektronikusan lehet kompenzálni. Ehhez járul azonban még az is, hogy a hőelemekben alkalmazott fémek általában különböznek a műszerben való elemek által kiolvasott hőmérséklet feldolgozására alkalmazott elektronikus kapcsolás féméitől. A legáltalánosabban alkalmazott hőelem például, a J típusú hőelem vas és konstantán vezető egyesítéséből van kialakítva, míg az elektronikus kapcsolásokban általában réz vezetőket használnak. Ez azzal jár, hogy a hőelemek kimenő vezetékei és az elektronikus kapcsolás csatlakozópontjai között bimetál kapcsolat jön létre. Az ilyen bimetál kapcsolat maga is hajlamos hőelemként működni, és hozzáad a műszer által meghatározott feszültségekhez vagy levon belőlük. Ez ráadásul változik az eme kapcsolatoknál levő hőmérséklettel. A hőelemekkel kapcsolatos eme második hibaforrást általában két módon igyekszenek leküzdeni. A kimeneti csatlakozásokat állandó hőmérsékleten lehet tartani, például jégfürdőben vagy ismert hőmérsékletű kályhában és ezzel a csatlakozásokat olyan referencia termoelemekké lehet változtatni, amik változatlan termoelektromos hatást fejtenek ki, amit számításba lehet venni egy kiegészítő kapcsolás segítségével. A jégfürdő vagy az állandó hőmérsékletű kályha túlságosan nagyméretű ahhoz, hogy a kézben tartható hőmérsékletmérő eszközben lehessen elhelyezni. A hőelemeket a szokásos esetben alkotó fémek viszont túlságosan ridegek, törékenyek ahhoz, hogy messzire el lehessen őket vezetni a hőelemtől az elektronikus kapcsolás részfelületével való csatlakoztatás érdekében. Nem lehet elvezetni őket például ahhoz a rögzített konzolhoz sem, amelyekről a hőmérsékletmérő eszközök működnek és amelyekben elegendő hely áll rendelkezésre a jégfürdő vagy az állandó hőmérsékletű kályha befoglalására. További megoldási alternatívát alkalmaznak azokban a hőmérsékletmérő eszközökben, amikben kompenzáló elektronikus hatást kifejtő kalibráló készüléket alkalmaznak, ahol az elektronikus hatás változik a kimeneti csatlakozások hőmérsékletének függvényében. Az ilyen kalibráló készülékek gondos megtervezése és kiválasztása ideális módon teszi lehetővé a hőmérséklettől független elektronikus hatások létrehozását és ezzel azoknak a változó hibáknak a kiküszöbölését, amelyek a termoelemmel való hőmérsékletméréskor környezeti hőmérséklet-változás következtében a kimeneti csatlakozásoknál keletkeznek. A kézben tartható és termoelemeket alkalmazó mérőeszközök esetében általában szükség van arra, hogy magát a mérőeszközt csereszabatosán helyettesíteni lehessen, azaz új mérőeszközt lehessen a meglevő műszerparkkal alkalmazni anélkül, hogy újabb kalibrálásra lenne szükség a régi eszköz helyettesítése után. Ez a követelmény azonban tovább bonyolítja a hőelemek hibájával kapcsolatos kalibráló megoldásokat, mind a „beépitett” hibák, mind pedig a kimeneti csatlakozások nem-kívánt hatásai következtében beálló hibák esetében. Az ilyen természetű nehézségek olyan számosak, hogy csak elviselhetetlenül drága, válogatott mérőeszközöket alkalmazó műszerekkel lehet a ± 1 °C pontossági követelményt a környezeti hőmérséklet normális tartományában és a mért hőmérséklet 100 °C és 500 °C közötti tartományában kielégíteni. A harmadik fajta gond a kézbentartható hőmérsékletmérő eszközök használatakor a nagyhőmérsékletű, kicsiny tárgyak mérésekor jelentkezik, amikor maga a mérőeszköz hütötagként a hőt a mérendő tárgyból magába szívja. A mérőeszköznek ez a felmelegedése csökkenti a mérendő tárgy hőmérsékletét a mérőeszköz csatlakozásának körzetében, ami természetesen ennek megfelelően alacsonyabb hőmérsékleti értéket szolgáltat, mint ami a mérendő tárgy valóságos hőmérséklete. Ezt úgy igyekeznek leküzdeni, hogy a mérőeszköz mérőhegyét igen picinyre, finomra készítik, ez az érzékeny kialakítás azonban nem tud ellenállni a mindennapok megpróbáltatásainak. A találmánnyal megoldandó feladat most már az ismert megoldások hátrányainak kiküszöbölése mellett olyan kalibrált hőmérsékletmérő eszköz létrehozása, amely kézben tartható, és a 40 °C és 500 °C közötti hőmérséklettartományban ± 1 °C pontossággal méri a hőmérsékletet. Nem szerepelhet hütötagként a kisméretű testek mérésekor, de ki kell bírnia a mindennapos használatot. Csereszabatosnak kell lennie a csatlakozó műszerek tekintetében anélkül, hogy újabb kalibrálás lenne szükséges a mérőeszköz cseréjekor. Ráadásul egyszerűen és olcsón gyárthatónak kell lennie. A találmány szerinti továbbfejlesztés értelmében a hőmérsékletmérő eszköznek fémből levő hegye van, amin egyrészt a mérendő tárgyat érintő első felület, másrészt ettől bizonyos távolságra kialakított második felület van, valamint a hegyben az első 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
