CH460382A - Einrichtung zur digitalen Temperaturfernmessung - Google Patents

Description

  
 



  Einrichtung zur digitalen Temperaturfernmessung
Die   erfindung      betrifft    eine   Hinrichtung    zur digitalen Temperaturfernmessung mit einem Messoszillator, dessen temperaturabhängige Frequenz von der Länge der elektrisch leitenden Flüssigkeitssäule in der Kapillare eines Flüssigkeitsthermometers abhängt.



   Einrichtungen dieses Typs haben den Vorteil, dass das Ausgangssignal des Messoszillators als direkt digital auswertbare temperaturabhängige Grösse zur Verfügung steht. Bei einer bekannten Einrichtung dieser Art bildet die Quecksilbersäule eines Messthermometers den einen Belag eines im Schwingkreis des Messoszillators aufgenommenen Kondensators. Jede Temperaturänderung bewirkt also eine Änderung der Kondensatorkapazität und damit eine Änderung der Oszillatorfrequenz. Diese bekannte Einrichtung hat jedoch den Nachteil, dass sich die Periodendauer der Oszillatorfrequenz entsprechend der Kapazitätsänderung des Kondensators nicht linear mit der Temperatur ändert, was ihre digitale Auswertung erschwert.



   Bei einer anderen bekannten Einrichtung ist ein Kontaktthermometer mit mehreren Kontakten vorgesehen, welche je mit entsprechenden Anzapfungen einer Schwingspule eines Messoszillators verbunden sind.



  Durch die Quecksilbersäule werden jeweils mehr oder weniger Abschnitte der Schwingspule kurzgeschlossen und so die Oszillatorfrequenz in Abhängigkeit von der Temperatur stufenweise geändert. Durch eine geeignete Wahl der Anzapfungen kann eine mit der Temperatur lineare Abstufung der Periodendauer der Oszillatorfrequenz erreicht werden.



   Diese Einrichtung erlaubt aber keine kontinuierliche Temperaturmessung und bedingt überdies eine relativ teure und aufwendige Konstruktion.



   Das Ziel der Erfindung ist eine Einrichtung zur digitalen Temperaturfernmessung, bei der die Periodendauer der Messoszillatorfrequenz kontinuierlich und mit grosser Genauigkeit linear von der Temperatur abhängt und die überdies eine einfache und wenig störungsanfällige Ausführung, sowie eine ökonomische Zusammen  fassung einer grolfen Anzahl von 'I lemperaturmesstellen    in einer Anlage erlaubt.



   Die Einrichtung gemäss der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass das frequenzbestimmende Glied des Messoszillators eine Koaxialleitung ist, welche als   n i/4-Leitung    auf die Oszillatorfrequenz wirkt und dass die elektrische Länge der Koaxialleitung durch die Länge der elektrisch leitenden Flüssigkeitssäule in der Thermometerkapillare bestimmt ist.



   Die Erfindung wird anhand der Figuren beispielsweise erläutert.



   Fig. 1 zeigt das Schema des Temperaturfühlers mit Messoszillator gemäss einer ersten Ausführungsvariante.



  Als Messoszillator dient ein Transistoroszillator 1 in Colpitts-Schaltung, an dessen Kollektor-Basisstrecke als frequenzbestimmendes Glied eine Koaxialleitung 2 angeschlossen ist. Der Temperaturfühler wird durch einen Flüssigkeitsthermometer gebildet, der sich aus einem Thermometergefäss 3 und den als Thermometerkapillare wirkenden Abschnitt 4 der Koaxialleitung 2 zusammensetzt, wobei die elektrischleitende Thermometerflüssigkeit die Koaxialleitung 2 an ihrem Ende jeweils über einen Teil ihrer Länge kurzschliesst. Als Thermometerflüssigkeit wird wie üblich Quecksilber oder zur Erweiterung des Temperaturmessbereichs eine Quecksilber Thalliumlegierung verwendet.



   Der Innenleiter des als Thermometerkapillare wirkenden Abschnittes 4 der Koaxialleitung 2 besteht aus einem Metalldraht 19, der mittels einem nicht dargestellten wendelförmig aufgewickelten Kunststoffaden in einem Metallzylinder 18 zentriert ist, der den Aussenleiter bildet.



   Der Teil der Koaxialleitung von der Länge L, der frei von Thermometerflüssigkeit ist, bildet eine am Ausgang kurzgeschlossene   i/4-Leitung    und bewirkt als frequenzbestimmendes Glied die Anregung einer Oszillatorschwingung, deren Periodendauer T eine lineare Funktion dieser Länge L ist, also     T=To+KoL    wobei   To    und Ko Konstanten darstellen.



   Da diese Länge L ihrerseits linear vom Temperaturmesswert   6    abhängt, kann die Periodendauer T auch als lineare Funktion von   6    also durch    T = T1- K1 6    ausgedrückt werden.



   Zur digitalen Anzeige bzw. Registrierung dient eine Schaltung gemäss Fig. 2. Sie ist in unserem Beispiel für mehrere Temperaturmessstellen ausgelegt.



   Jede der Temperaturmessstellen 5,   5' weist    einen Temperaturfühler mit Messoszillator gemäss Fig. 1 auf.



  Die Ausgangssignale der Messoszillatoren werden über die Leitungen 6,   6' und    die Schalter 7, 7' gemäss einem bestimmten Programm nacheinander an den Eingang eines Frequenzuntersetzers 8 geführt, der die Signalfrequenzen der Messoszillatoren jeweils um einen festen Faktor, z. B. um   10-5,    untersetzt. Am Ausgang des Untersetzers 8 wird ein Rechtecksignal abgegeben, dessen Periodendauer   T' um    denselben Faktor also z. B. um   105    grösser ist als die Periode T des Messoszillatorsignals.

   Diese  transformierte  Periodendauer   T' ist    nun ebenfalls eine lineare Funktion der Temperatur, also:    T'=T1,-K1,   
Zur digitalen Bestimmung des Temperaturmesswertes   zur    ist ein Resultatzählwerk 9 vorgesehen, in das während eines Intervalls von der Länge der transformierten Periodendauer   T' von    einem Hilfsoszillator 10 über eine Torschaltung 11 Zählimpulse einer geeigneten konstanten Frequenz eingezählt werden. Die Steuerung der Torschaltung 11 erfolgt durch das Ausgangssignal des Untersetzers 8, und zwar derart, dass nach Empfang eines geeigneten Auslösesignals von einem Programmgeber 12 die erstfolgende negative Flanke des Untersetzer-Ausgangsignals die Öffnung der Torschaltung veranlasst, während die nächstfolgende negative Flanke die Torschaltung wieder schliesst.

   Vor jeder Auslösung des Zählvorganges wird das Resultatzählwerk 9, das für Vor- und Rückwärtszählung ausgelegt ist, auf jenen Zählerstand gesetzt, von dem bei Rückwärtszählung während einer transformierten Periodendauer   T' = T1      entsprechend einem Temperaturmesswert =0 der Zäh-    lerendstand 0 erreicht wird.



   Das Resultatzählwerk 9 ist dabei so geschaltet, dass es von diesem gesetzten Zählwert zunächst rückwärts gegen 0 und danach eventuell in Vorwärtsrichtung weiter zählt. Je nachdem im Laufe der Zählung der Zählerstand 0 erreicht oder nicht erreicht wurde, zeigt das Resultatzählwerk Zählerstände an, die dem positiven bzw. negativen Temperaturmesswert proportional sind. Durch geeignete Wahl der Hilfsoszillatorfrequenz bzw. des Untersetzungsfaktors wird erreicht, dass der Temperaturmesswert mit der gewünschten Auflösung, z. B. von 1 Zählimpuls pro 0,10 C, nach Betrag und Vorzeichen im Resultatzählwerk richtig angezeigt wird.



   Ein weiteres mögliches Ausführungsbeispiel des Temperaturfühlers ist in Fig. 3 dargestellt. Der Aussenleiter der als Temperaturfühler wirkenden Koaxialleitung besteht ähnlich wie bei der Variante nach Fig. 1 aus einem Metallzylinder 13, während der Innenleiter durch die Quecksilbersäule eines zentral im Aussenleiter angeordneten Thermometers 14 gebildet wird, die über einen im Thermometergefäss 15 eingeschmolzenen Kontakt 16 mit dem Eingang 17 elektrisch verbunden ist.



  Diese Anordnung bildet eine am Ausgang offene Koaxialleitung, welche als   frequenzbestimmendes    Glied des Messoszillators wie eine   2/s-Leitung    wirkt. Der Messoszillator arbeitet dabei im Gegensatz zur Variante gemäss Fig. 1 bei höheren Messtemperaturen mit niedrigeren Oszillatorfrequenzen als bei tieferen Temperaturen. Der lineare Zusammenhang zwischen Periodendauer T und Messtemperatur ist also entgegengesetzt zu dem der Variante gemäss Fig. 1, was für die Auswertung mit Hilfe einer Schaltung gemäss Fig. 2 durch eine entsprechend geänderte Interpretation der Zählwertstände des Resultatzählwerkes berücksichtigt wird.   

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH Einrichtung zur digitalen Temperaturfernmessung mit einem Messoszillator, dadurch gekennzeichnet, dass das frequenzbestimmende Glied des Messoszillators eine Koaxialleitung ist, welche als n 1/4-Leitung auf die Oszillatorfrequenz wirkt und dass die elektrische Länge der Koaxialleitung durch die Länge der elektrischleitenden Flüssigkeitssäule in der Thermometerkapillare bestimmt ist.

   UNTERANSPRÜCHE 1. Einrichtung gemäss Patentanspruch, gekennzeichnet durch einen vom Messoszillator gespeisten Frequenzuntersetzer (8) und durch ein von einem Hilfsoszillator (10) konstanter Frequenz über eine Torschaltung (11) gespeistes Resultatzählwerk (9), wobei der Frequenzumsetzer (8) während eines Intervalls in dem der Messoszillator eine vorbestimmte Anzahl von Impulsen liefert, an die Torschaltung (11) ein Öffnungssignal abgibt.

   2. Einrichtung gemäss Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass als Thermometerflüssigkeit Quecksilber oder eine Quecksilberlegierung verwendet wird.

   3. Einrichtung gemäss Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlraum eines Abschnittes (4) der Koaxialleitung (2) die Thermometerkapillare bildet, welche an ihrem Ausgang über einen Teil ihrer Länge durch die Flüssigkeitssäule des Thermometers kurzgeschlossen ist.

   4. Einrichtung gemäss Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Flüssigkeitssäule des Thermometers (14) den Innenleiter einer Koaxialleitung mit offenem Ausgang bildet und über das Thermometergefäss (15) mit dem Eingang (17) der Koaxialleitung elektrisch leitend verbunden ist.