Temperaturabhängiges Zwergwiderstandselement Zum Messen von Temperaturen und Wärmestrahlung auf elektrischem Wege ver- wendel man temperaturabhängige Wider standselemente mit einer keramischen Wider standsmasse von hohem negativem Tempera- tui-koeffizienten. Hierfür kommen als Werk stoffe vielfach nichtmetallische Halbleiter in Betracht, wie zum Beispiel die Oxyde von Mangan, Nickel, Eisen, Kobalt. usw.
Bekannt lieb sind diese Werkstoffe jedoch schlecht wärmeleitend. Bei grösseren Widerstandsele- riienten mit platten- oder scheibenförmiger "iderstanclsrnasse bestehen die Elektroden vielfach aus einer lletallisiernrig der End- f'läelren. Uni eine zufriedenstellende Wärme übertragung zu allen Teilen der Widerstands masse zu erhalten, ist es bekannt, eine der an der Masse befestigten Elektroden gut wiirmeleitend mit.
einer Metallplatte zu ver- i)inclen, die mit dem Gegenstand in Berüh rung gebraelit wird, dessen Temperatur mit (lern Widerstandselement ermittelt werden soll.
j.'m reproduzierbare Widerstandswerte und einen zuverlässigen elektrischen Kontakt. zwi schen den Stromleitern und der Widerstands masse zu erhalten, werden Zwergwiderstands- elemente gewöhnlich anders ausgebildet, näm lich als eine mehr oder weniger runde Masse iii Form eines Kügelchens oder eines Tröpf chens, in den die drahtförmigen Stromleiter eingebettet sind. Die Erfindung ermöglicht die Herstellung eines solchen temperaturempfindlichen Zwerg- widerstandselementes, dessen Wärmeträgheit möglichst klein ist.
Bei temperaturempfindlichen Widerstands elementen bildet der unmittelbar zwischen den gegenpoligen .Stromleitern befindliche Teil der Widerstandsmasse im wesentlichen den Widerstand des Elementes. Der Erfin dung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass es bei Widerstandselementen mit eingebetteten gegenpoligen Stromleitern für eine schnelle und zufriedenstellende Wirkung günstig ist, den Wärmetransport von und zu dem zwi schen den Stromleitern befindlichen Teil der Widerstandsmasse nur durch einen der ge- genpoligen Stromleiter erfolgen zu lassen.
Gemäss der Erfindung steht einer der ge- genpoligen Stromleiter, im Gegensatz zu dem andern, unmittelbar ausserhalb der Wider standsmasse beiderseits derselben in thermi- seher Verbindung mit einem gut wärmelei tenden Körper, und die Eigenschaften der gegenpoligen Stromleiter hinsichtlich der Wärmetransportmögliehkeit von und zu dem zwischen den Stromleitern liegenden Teil der Widerstandsmasse sind derart verschieden, dass ein solcher Wärmetransport im wesent lichen durch den mit dem gut wärmeleiten den Körper verbundenen Stromleiter stattfin det..
Zweckmässig wird für den mit dem wärmeleitenden Körper verbundenen Strom- leiten ein Material mit grossem Wärmelei- tungskoeffizienten gewählt und dabei der Querschnitt dieses Stromleiters grösser bemes sen als der Querschnitt des gegenpoligen Stromleiters.
Die Erfindung wird nachstehend an Hand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert, und zwar zeigt: Fig. 1 im Querschnitt das Ende eines zum Messen von Hauttemperaturen geeigneten Wi derstandselementes gemäss der Erfindung -und Fig. 2 einen Schnitt längs der Linie II-II in Fig. 1.
Am Ende eines rohrförmigen Halters 1 aus Kunststoff befindet sich ein metallenes, die Wärme gut leitendes Verschlussplättchen 2 mit sich verjüngendem Rand, das im In nern des Halters mittels eines Kragens 3 einen zylindrischen Raum bildet, in dem sieh eine etwa. kugelförmige, keramische Wider standsmasse 4 mit stark temperaturabhängi- gem spezifischem Widerstand befindet. Diese Masse wird mittels thermohärtendem Kunst harz 5 an Ort und Stelle gehalten.
Die Wi derstandsmasse 4 wird von zwei gegenpoligen Stromleitern in Aehsenrichtung des Halters 1 durchquert. Der eine Stromleiter besteht aus einem Platindraht 6 von 100 1c Dicke, der beiderseits der Masse 4 quer abgebogen ist. Der obere umgebogene Teil des Platindrah tes 6 ist oben am Kragen 3 festgelötet. An diesem Kragen ist auch ein durch den Innen raum des Halters 1 geführter Anschlussdraht 7 befestigt.
Der untere Teil des Drahtes 6 ist durch eine Öffnung 8 im Plättehen 2 gesteckt und mit dem -umgebogenen Teil in einer Aus- spazimg 9 an der Aussenseite dieses Plätt chens festgelötet, so dass die Aussenfläche des Plättchens 2 und der umgebogene Teil des Drahtes 6 in der gleichen Ebene liegen.
Der andere Stromleiter in der Wider standsmasse 4 besteht aus einem dünnen Pla- tin-Iridiumdraht 10 von 25 ,u Durchmesser. Dieser Draht erstreckt sieh parallel zum Draht '6 von oben her durch die Widerstands masse und endet an ihrer untern Begmenzung. Oberhalb der Masse 4 ist am Draht 10 ein Anschlussdraht 11 befestigt und ebenso wie der Draht 7 durch den Innenraum des Hal ters 1 geführt.. Die beiden Anschlussdrähte 7 und 11 dienen zum Anschluss des Wider standselementes an eine Messschaltung.
Wenn das beschriebene, mit dem Plättchen 2 versehene Hautthermometer mit der Haut, deren Temperatur auf elektrischem Wege ge messen werden soll, in Berührung gebracht wird, erfolgt ein Wärmeaustausch zwischen dem Innern der Widerstandsmasse 4 und der Haut, wobei die Wärme über den gut wärme leitenden Draht 6 strömt. Die Widerstands masse 4 nimmt also namentlich im Gebiet zwischen dem Draht 6 und dem Draht 10, das im wesentlichen massgebend ist für den elektrischen Widerstand zwischen diesen Stromleitern, sehr schnell die Temperatur des Gegenstandes an, den das Plättchen 2 zusam men mit dem untern umgebogenen Teil des Drahtes 6 berührt.
Statt eines einzigen, dieken Stromleiters 6 kann man eine Anzahl, gegebenenfalls dünnere Drähte verwenden, die zusammen ausserhalb der Masse 4 mit dem Kragen 3 und dem Plättchen 2 verbun- den werden.
Temperature-dependent dwarf resistance element To measure temperatures and thermal radiation by electrical means, use temperature-dependent resistance elements with a ceramic resistance mass with a high negative temperature coefficient. For this purpose, non-metallic semiconductors come into consideration as materials, such as the oxides of manganese, nickel, iron, cobalt. etc.
However, these materials are known to have poor thermal conductivity. In the case of larger resistance elements with plate-shaped or disk-shaped "inertia", the electrodes often consist of metalizing the end surfaces. In order to obtain a satisfactory heat transfer to all parts of the resistance mass, it is known to have one of the electrodes attached to the mass Electrodes with good heat conductivity.
a metal plate which is in contact with the object whose temperature is to be determined with the resistance element.
j.'m reproducible resistance values and reliable electrical contact. Between the conductors and the resistance mass, dwarf resistance elements are usually designed differently, namely as a more or less round mass in the form of a bead or a droplet in which the wire-shaped conductors are embedded. The invention enables the production of such a temperature-sensitive dwarf resistance element, the thermal inertia of which is as small as possible.
In the case of temperature-sensitive resistance elements, the part of the resistance mass located directly between the opposite polarity .Stromleitern essentially forms the resistance of the element. The invention is based on the knowledge that in resistor elements with embedded opposing polarity conductors it is beneficial for a fast and satisfactory effect to allow the heat transport to and from the part of the resistance mass located between the electrical conductors to take place only through one of the opposing polarity electrical conductors .
According to the invention, one of the opposing polarity conductors, in contrast to the other, is directly outside of the resistance mass on both sides of the same in thermal connection with a body that conducts heat well, and the properties of the opposing polarity conductors with regard to the heat transport from and to the between The part of the resistance mass lying around the conductors is so different that such a heat transport essentially takes place through the conductor connected to the body with good thermal conductivity.
A material with a high coefficient of thermal conductivity is expediently selected for the current conductors connected to the heat-conducting body, and the cross-section of this current conductor is larger than the cross-section of the opposite-pole current conductor.
The invention is explained in more detail below on the basis of an exemplary embodiment, namely: FIG. 1 shows in cross section the end of a resistance element according to the invention suitable for measuring skin temperatures - and FIG. 2 shows a section along the line II-II in FIG .
At the end of a tubular holder 1 made of plastic there is a metal, the heat well conductive sealing plate 2 with a tapered edge, which in the inside of the holder by means of a collar 3 forms a cylindrical space in which you can see about. spherical, ceramic resistance mass 4 is located with a highly temperature-dependent specific resistance. This mass is held in place by means of thermosetting resin 5.
The resistance mass 4 is crossed by two oppositely polarized conductors in the axis direction of the holder 1. One conductor consists of a platinum wire 6 100 1c thick, which is bent across on both sides of the mass 4. The upper bent part of the Platindrah th 6 is soldered to the collar 3 above. On this collar, a lead through the interior of the holder 1 connecting wire 7 is attached.
The lower part of the wire 6 is inserted through an opening 8 in the plate 2 and soldered with the bent part in a recess 9 on the outside of this plate, so that the outer surface of the plate 2 and the bent part of the wire 6 in lie on the same plane.
The other conductor in the resistance mass 4 consists of a thin platinum-iridium wire 10 with a diameter of 25 u. This wire extends parallel to the wire 6 from above through the resistance mass and ends at its lower part. Above the mass 4, a connecting wire 11 is attached to the wire 10 and, like the wire 7, is guided through the interior of the Hal age 1. The two connecting wires 7 and 11 are used to connect the resistance element to a measuring circuit.
When the described, provided with the plate 2 skin thermometer with the skin, the temperature of which is to be measured electrically ge is brought into contact, there is a heat exchange between the interior of the resistance mass 4 and the skin, the heat on the good heat conducting Wire 6 flows. The resistance mass 4 takes so namely in the area between the wire 6 and the wire 10, which is essential for the electrical resistance between these conductors, very quickly the temperature of the object that the plate 2 men together with the lower bent part of the wire 6 touches.
Instead of a single, dieken electrical conductor 6, a number, if necessary thinner, wires can be used which are connected together outside the mass 4 to the collar 3 and the plate 2.