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Die Erfindung betrifft einen Sensor mit einem Gehäuse gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben eines Sensors gemäß Patentanspruch 6.
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Aus dem Stand der Technik sind verschiedene Typen von Sensoren bekannt. Vor allem sei hier auf Füllstandsensoren, Grenzstandsensoren und Drucksensoren hingewiesen. Die Einsatzgebiete solcher Sensoren sind vielseitig, entsprechend sind diese Sensoren unterschiedlichsten klimatischen Bedingungen ausgesetzt.
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Sensoren, wie Füllstandsensoren, Grenzstandsensoren oder Drucksensoren, weisen in der Regel ein Gehäuse auf, in welchem Teile der Sensorik und insbesondere verschiedenste elektronische Bauteile, wie beispielsweise eine Steuer- oder Auswertelektronik angeordnet sind. Diese elektronischen Bauteile sind in der Regel nur für einen bestimmten Temperaturbereich zugelassen, in welchem die Elektronik zuverlässig funktioniert.
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Um die elektronischen Bauteile zu schützen, kommen bei Sensoren, welche extremen Temperaturen ausgesetzt sind, entweder Heizelemente zum Einsatz, um den Innenraum des Gehäuses und die darin angeordnete Elektronik bei besonders niedrigen Temperaturen im zulässigen Temperaturbereich zu halten. Alternativ sind für einen Einsatz bei besonders hohen Temperaturen aktive Kühlungen erforderlich. Fehlt es an entsprechendem Zubehör, so muss der Sensor mit den elektronischen Bauteilen abgeschaltet werden, wenn der zulässige Temperaturbereich verlassen wird.
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Die zusätzlichen Einbauten wie Heizelemente oder Kühlung beanspruchen zum einen viel Bauraum und weisen zum anderen einen hohen Energiebedarf auf, wenn sie aktiviert sind.
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Die zugrundeliegende Aufgabe der Erfindung ist es, einen Sensor sowie ein Verfahren zum Betreiben eines Sensors zur Verfügung zu stellen, mittels welchen ein Einsatz des Sensors bei extremen Temperaturen möglich ist und mit welchen die vorstehend genannten Nachteile möglichst vermieden wird.
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Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche. Weitere praktische Ausführungsformen und Vorteile sind in Zusammenhang mit den abhängigen Ansprüchen erläutert.
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Ein erfindungsgemäßer Sensor weist ein Gehäuse auf. Innerhalb des Gehäuses ist ein erster Temperatursensor zur Erfassung einer Innentemperatur angeordnet und außerhalb des Gehäuses ist ein zweiter Temperatursensor zur Erfassung einer Umgebungstemperatur bzw. Außentemperatur außerhalb des Gehäuses angeordnet. Die Wärmeleitfähigkeit des Gehäuses ist derart einstellbar, dass je nach Verhältnis von Innentemperatur zu Außentemperatur ein Wärmeaustausch zwischen dem Innenraum des Gehäuses und der Umgebung ermöglicht oder verhindert ist.
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Bei dem Sensor handelt es sich insbesondere um einen Sensor zur Erfassung eines Füllstandes, eines Grenzstandes oder eines Druckes.
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Der Sensor weist ein Gehäuse auf, wobei das Gehäuse einen Innenraum zur Anordnung verschiedener Komponenten umgibt. Insbesondere ist das Gehäuse dafür vorgesehen, elektronische Bauteile, wie zum Beispiel eine Steuerelektronik, eine Auswerteelektronik oder Teile von Sensorelementen darin anzuordnen und gegenüber äußeren Einflüssen zu schützen.
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Der erste Temperatursensor ist in dem von dem Gehäuse umgebenen Innenraum angeordnet. Insbesondere ist der erste Temperatursensor in unmittelbarer Umgebung von in dem Gehäuse angeordneten elektronischen Bauteilen angeordnet. Der zweite Temperatursensor ist insbesondere an der Außenseite des Gehäuses angeordnet.
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Die Innentemperatur ist die im Innenraum des Gehäuses durch den ersten Temperatursensor gemessene Temperatur. Die Umgebungstemperatur bzw. Außentemperatur ist die aktuelle Temperatur außerhalb des Gehäuses. Je nach Einsatzort des Sensors kann die Außentemperatur extreme Werte annehmen. Beispielweise durch extreme klimatische Bedingungen oder durch Einsatz des Sensors in Prozessen mit starker Wärme- oder Kälteentwicklung.
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Die Wärmeleitfähigkeit oder auch der Wärmeleitkoeffizient, ist eine Eigenschaft, die den Wärmestrom durch ein Material auf Grund der Wärmeleitung bestimmt. Die Wärmeleitfähigkeit gibt an, wie gut ein Material Wärme leitet oder wie gut es sich zur Wärmedämmung eignet. Je niedriger der Wert der Wärmeleitfähigkeit, desto besser ist die Wärmedämmung und umgekehrt.
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Das Gehäuse ist erfindungsgemäß so ausgelegt, dass die Wärmeleitfähigkeit in Abhängigkeit des Verhältnisses von Innentemperatur und Außentemperatur einstellbar ist. Mit Verhältnis ist hierbei die Relation von Innentemperatur und Außentemperatur gemeint.
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Bei tiefen Umgebungstemperaturen kann die Eigenerwärmung der elektronischen Bauteile als eine Art Heizung zur Erwärmung des Innenraums verwendet werden. In diesem Fall wird ein Temperaturaustausch mit der Umgebung möglichst verhindert, indem eine niedrige Wärmeleitfähigkeit eingestellt ist. Ferner kann bei sehr hohen Außentemperaturen ein zusätzliches Aufwärmen in dem Innenraum des Gehäuses verhindert werden, wenn auch hier der Wärmeaustausch möglichst vermieden wird. In den anderen Fällen kann der Unterschied zwischen Innentemperatur und Umgebungstemperatur bedarfsweise dazu genutzt werden die Innentemperatur zu senken oder zu erhöhen, wobei die Wärmeleitfähigkeit auf hohe Werte eingestellt ist.
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Insgesamt wird ein effizienter Betrieb des Sensors auch bei extremen klimatischen Bedingungen ermöglicht. Durch die Anpassung der Wärmeleitfähigkeit können die im Innenraum des Sensors, sowie die in der Umgebung des Sensors herrschenden Temperaturen dazu genutzt werden, dafür zu sorgen, dass in dem Innenraum des Sensors für die darin angeordneten elektronischen Bauteile möglichst optimale klimatische Bedingungen herrschen. Bedarfsweise wird dafür ein Austausch von Wärme zugelassen, wenn die Außentemperatur zu einer Kühlung oder Erwärmung des Innenraums beiträgt oder bedarfsweise wird ein Austausch von Wärme unterbunden, wenn die Außentemperatur zu einer zu starken Erwärmung oder Abkühlung führen würde.
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In einer praktischen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Sensors ist das Gehäuse zur Anpassung der Wärmeleitfähigkeit mit einer Spannungs- und/oder einer Stromquelle verbunden. Durch Anlegung einer Spannung bzw. eines Stromes an das Gehäuse, kann die Wärmeleitfähigkeit angepasst werden. Die Wärmeleitfähigkeit kann dabei auf einen besonders hohen Wert eingestellt werden, um einen möglichst schnellen Wärmeaustausch zuzulassen. Ferner kann die Wärmeleitfähigkeit auf einen möglichst niedrigen Wert eingestellt werden, falls kein oder nur sehr langsamer Wärmeaustausch gewünscht ist. Insbesondere ist es auch möglich, die Wärmeleitfähigkeit mittels Anlegen von Spannung und/oder Strom auf dazwischenliegende Werte einzustellen, um eine möglichst genaue und flexible Steuerung bzw. Regelung des Wärmeaustausches zu ermöglichen.
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Insbesondere weist das Gehäuse mindestens eine Graphenschicht auf. Insbesondere weist das Gehäuse genau eine Graphenschicht auf.
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Bei Graphen handelt es sich um eine kohlenstoffbasierte, zweidimensionale Kristallstruktur. Die Kohlenstoffatome von Graphen sind sp2 hybridisiert und bilden in einer Graphenschicht ein bienenwabenförmiges Muster aus. Graphen zeichnet sich durch seine besonders gute Wärmeleitfähigkeit aus. Insbesondere kann eine Schicht aus Graphen eine Wärmeleitfähigkeit von 5000 W/(m K) aufweisen Die Wärmeleitfähigkeit kann durch Anlegen einer Spannung verändert werden. Je nach angelegter Spannung kann die Wärmeleitfähigkeit der Graphenschicht verringert werden und die Graphenschicht weist eher wärmedämmende Eigenschaften auf oder die Wärmeleitfähigkeit wird erhöht und die Graphenschicht ermöglicht einen effizienten Wärmeaustausch.
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Die Graphenschicht kann insbesondere an den Innenflächen oder an den Außenflächen des Gehäuses angeordnet sein. Alternativ dazu ist die mindestens eine Schicht aus Graphen in das Gehäuse integriert. Zum Beispiel kann die Schicht aus Graphen mit Kunststoff umspritzt sein. Das Graphen ist damit vor allem gegenüber mechanischer Beschädigung geschützt.
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Um eine möglichst umfassende Einstellung der Wärmeleitfähigkeit zu erzielen, weist insbesondere das gesamte Gehäuse eine Schicht aus Graphen auf. Entsprechend ist der Innenraum vollständig von einer Graphenschicht umgeben.
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Die mindestens eine Schicht aus Graphen ist insbesondere zur Einstellung der Wärmeleitfähigkeit drahtgebunden oder per Funk mit einer Steuereinheit verbunden. Die Steuereinheit dient hier zur Ansteuerung der Graphenschicht in Abhängigkeit des jeweiligen Verhältnisses von Innentemperatur zu Außentemperatur. Entsprechend ist die Steuereinheit mit dem ersten Temperatursensor und dem zweiten Temperatursensor verbunden. Mittels der Steuereinheit kann das Verhältnis (bzw. die Differenz) der Innentemperatur und der Außentemperatur ausgewertet werden.
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Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Betreiben eines Sensors, insbesondere eines wie vorstehend beschriebenen Sensors, Je nach Verhältnis von Innentemperatur Tinnen in dem Innenraum des Sensors zu einer Umgebungstemperatur Taußen außerhalb des Sensors wird erfindungsgemäß ein Wärmeaustausch zwischen dem Innenraum des Gehäuses und der Umgebung zugelassen oder verhindert.
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In Bezug auf die Vorteile eines solchen Verfahrens zum Betreiben eines Sensors wird auf die vorstehenden Beschreibung verwiesen.
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Im Folgenden werden verschiedene Varianten beschrieben, wie ein Sensor, insbesondere ein wie vorstehend beschriebener Sensor, betrieben werden kann.
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Der Sensor weist insbesondere einen Komfort-Temperaturbereich Tkom auf und ein Wärmeaustausch ist unabhängig von der Außentemperatur Taußen zugelassen, solange die Innentemperatur Tinnen im Komfort-Temperaturbereich Tkom liegt. Der Komfort-Temperaturbereich liegt insbesondere in einem Intervall von 10°C bis 30°C und vorzugsweise in einem Intervall von 0°C bis 40°C. Dieser Temperaturbereich entspricht den üblichen Arbeitstemperaturen elektronischer Bauteile. Solange die Innentemperatur im Komfort-Bereich liegt, ist die Wärmeleitfähigkeit des Gehäuses derart eingestellt, dass ein Luftaustausch zwischen dem Innenraum und der Umgebung möglich ist - die Wärmeleitfähigkeit des Gehäuses ist hoch.
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Alternativ kann vorgesehen sein, dass der Sensor einen Komfort-Temperaturbereich Tkom aufweist und ein Wärmeaustausch dann zugelassen wird, wenn die Innentemperatur Tinnen im Komfort-Temperaturbereich Tkom liegt und die Außentemperatur Taußen die Innentemperatur Tinnen um maximal ΔT überschreitet und/oder unterschreitet. ΔT liegt insbesondere in einem Bereich von 0°C bis 20°C. Mit anderen Worten wird von dem Gehäuse ein Wärmeaustausch nur dann zugelassen, wenn die Außentemperatur die Innentemperatur um maximal einen definierten Wert übersteigt oder unterschreitet. Es soll damit vermieden werden, dass aufgrund sehr großer Unterschiede zwischen der Innentemperatur - welche im Komfortbereich liegt - und der Außentemperatur eine zu schnelle Veränderung der Innentemperatur verursacht wird, die sogar aus dem Komfort-Temperaturbereich herausführen könnte.
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Es wird darauf hingewiesen, dass auch ΔT = 0°C mit umfasst sein soll. Insbesondere soll der Fall abgedeckt werden, in welchem die Außentemperatur größer als die Innentemperatur ist, wobei dann die Wärmeleitfähigkeit möglichst gering eingestellt wird. Dies trägt dem Umstand Rechnung, dass eine Erhöhung der Innentemperatur durch die Eigenerwärmung der in dem Gehäuse angeordneten elektronischen Komponenten leichter zu erreichen ist als eine Abkühlung.
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In einer weiteren praktischen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens weist der Sensor einen Komfort-Temperaturbereich Tkom und einen unteren Zulässigkeits-Temperaturbereich Tzul,u, auf. Der untere Temperatur-Zulässigkeitsbereich liegt bei Temperaturen, die geringer sind als die Temperaturen des Komfort-Temperaturbereiches. Insbesondere liegt der untere Temperatur-Zulässigkeitsbereich in einem Temperaturbereich von -20°C bis 0°C. In diesem Temperaturbereich ist ein Einsatz der elektronischen Bauteile noch möglich, jedoch nicht vorteilhaft zum Beispiel im Hinblick auf die Lebensdauer der Bauteile.
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Ein Wärmeaustausch zwischen der Umgebung des Gehäuses und dem Innenraum des Gehäuses wird insbesondere dann zugelassen, wenn die Innentemperatur Tinnen im unteren Zulässigkeits-Temperaturbereich Tzul,u liegt und die Außentemperatur Taußen eine Temperaturanpassung dahingehend bewirkt, dass die Innentemperatur Tinnen in Richtung des Komfort-Temperaturbereichs Tkom wandert. Dies ist dann der Fall, wenn die Außentemperatur Taußen größer als die Innentemperatur Tinnen ist. Die Innentemperatur des Sensors befindet sich in diesem Fall unterhalb der Komfort-Temperatur und ein Wärmeaustausch wird nur dann zugelassen, wenn sich die Atmosphäre innerhalb des Gehäuses durch die Außentemperatur erwärmt. Eine weitere Auskühlung und damit verbunden das Risiko, dass die Innentemperatur unterhalb der Zulässigkeitsbereiches rutscht, soll damit wirksam vermieden werden.
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Im umgekehrten Fall, wenn Tinnen im unteren Zulässigkeits-Temperaturbereich Tzul,u liegt und die Außentemperatur Taußen kleiner als die Innentemperatur Tinnen ist, wird ein Wärmeaustausch verhindert - also, wenn die Außentemperatur Taußen kleiner als die Innentemperatur Tinnen ist. Der Innenraum des Gehäuses ist dann thermisch gegenüber der Umgebung abgeschirmt, wobei die Wärmeleitfähigkeit des Gehäuses auf einen geringen Wert eingestellt wird. Die Eigenerwärmung der in dem Gehäuse angeordneten Komponenten wird genutzt, um die Temperatur innerhalb des Gehäuses zu erhöhen. Ein zusätzlicher Betrieb einer Heizung ist damit nicht notwendig und das Verfahren zum Betrieb des Sensors besonders energieeffizient.
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Insbesondere weist der Sensor einen Komfort-Temperaturbereich Tkom und einen oberen Zulässigkeits-Temperaturbereich Tzul,o, auf. Der obere Temperatur-Zulässigkeitsbereich liegt bei Temperaturen, die höher sind als die Temperaturen des Komfort-Temperaturbereiches. Insbesondere liegt der obere Temperatur-Zulässigkeitsbereich in einem Temperaturbereich von 40°C bis 60°C. Wie bei dem unteren Temperatur-Zulässigkeitsbereich ist ein Einsatz der elektronischen Bauteile auch in diesem hohen Temperaturbereich noch möglich, jedoch nicht vorteilhaft unter anderem im Hinblick auf die Lebensdauer der Bauteile.
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Insbesondere wird ein Wärmeaustausch zwischen der Umgebung des Gehäuses und dem Innenraum des Gehäuses zugelassen, wenn die Innentemperatur Tinnen im oberen Zulässigkeits-Temperaturbereich Tzul,o liegt und die Außentemperatur Taußen eine Temperaturanpassung dahingehend bewirkt, das Tinnen in Richtung des Komfort-Temperaturbereichs Tkom wandert. Anders ausgedrückt: liegt die Innentemperatur Tinnen liegt im oberen Zulässigkeitsbereich und die Außentemperatur Taußen ist kleiner als die Innentemperatur Tinnen, wird die Wärmeleitfähigkeit auf hohe Werte eingestellt. Auch hier kann vorteilhafterweise der Wärmeaustausch dazu genutzt werden, die Innentemperatur zu regulieren und Wärme aus dem Innenraum des Gehäuses abzuführen, um wieder näher an dem Komfort-Temperaturbereich oder sogar bis in den Komfort-Temperaturbereich zu gelangen.
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Andererseits wird ein Wärmeaustausch zwischen der Umgebung des Gehäuses und dem Innenraum des Gehäuses insbesondere dann verhindert, wenn die Innentemperatur Tinnen im oberen Zulässigkeits-Temperaturbereich Tzul,u liegt und die Außentemperatur Taußen größer ist als die Innentemperatur Tinnen. In diesem Fall würde ein Wärmeaustausch nur zu einer noch größeren Erwärmung innerhalb des Gehäuses führen, welches durch das Gehäuse wirksam vermieden wird.
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Weitere praktische Ausführungsformen und Beispiele sind in Zusammenhang mit den Figuren beschrieben. Es zeigen:
- 1 einen erfindungsgemäßen Sensor in einer schematischen Darstellung, und
- 2 ein Diagramm, welches den Wärmeaustausch in Abhängigkeit der Innentemperatur und der Außentemperatur darstellt.
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In 1 ist ein Sensor 10 dargestellt, wobei der Sensor 10 ein Gehäuse 12 aufweist, welches einen Innenraum 14 vollständig umgibt.
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In dem Gehäuse 12 sind elektronische Bauteile 16 angeordnet. Die elektronischen Bauteile 16 sind hier nur schematisch dargestellt. Es kann sich unter anderem um Teile einer Sensorik und/oder einer Auswerte- und/oder Steuerelektronik handeln.
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Benachbart zu den elektronischen Bauteilen 16 ist in dem Innenraum 14 ein erster Temperatursensor 18 zu Erfassung einer Innentemperatur Tinnen angeordnet. An der Außenseite des Gehäuses 12 ist ein zweiter Temperatursensor 20 zur Erfassung einer Umgebungstemperatur bzw. einer Außentemperatur Taußen angeordnet.
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Der erste Temperatursensor 18 und der zweite Temperatursensor 20 sind mit einer Steuerelektronik 22 verbunden, die zur Auswertung der Differenz bzw. des Verhältnisses von Innentemperatur Tinnen und Außentemperatur Taußen ausgelegt ist.
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Die Wärmeleitfähigkeit des Gehäuses 12 ist einstellbar. Dazu umfasst das Gehäuse 12 vorliegend eine Graphenschicht 24. Wie gut erkennbar ist, ist die Graphenschicht 24 in das Gehäuse 12 integriert. Die Graphenschicht 24 ist hier beidseitig von Kunststoff umspritzt. Die Graphenschicht 24 ist innerhalb des gesamten Gehäuses 12 angeordnet und umschließt den Innenraum 14 vollständig.
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Die Graphenschicht 24 ist ebenfalls mit der Steuereinheit 22 verbunden. Mittels der Steuereinheit 22 ist eine Spannung einstellbar, welche seitens einer Spannungsquelle (nicht dargestellt) an die Graphenschicht 24 anlegbar ist, um so die Wärmeleitfähigkeit der Graphenschicht 24 einzustellen.
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Die Einstellung der Wärmeleitfähigkeit erfolgt in Abhängigkeit der Innentemperatur Tinnen in dem Innenraum 14 des Gehäuses 12 und der Außentemperatur Taußen in der Umgebung 26 des Gehäuses 12.
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In Verbindung mit 2 ist im Folgenden ein Beispiel zum Betrieb des Sensors 10 und der möglichen Einstellungen der Wärmleitfähigkeit dargestellt.
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Auf der x-Achse ist die Innentemperatur Tinnen aufgetragen, welche von dem ersten Temperatursensor 18 in dem Innenraum 14 des Gehäuses 12 gemessen wird.
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Die Innentemperatur Tinnen ist vorliegend in drei Bereiche unterteilt. Die Innentemperatur Tinnen kann in einem Komfort-Temperaturbereich Tkom liegen, wobei sich der Komfort-Temperarturbereich Tkom von 0°C bis 40°C erstreckt. Die Innentemperatur Tinnen sollte möglichst in dem Komfort-Temperaturbereich Tkom liegen, da hier eine optimale Temperatur für die elektronischen Bauteile 16 herrscht.
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Ferner gibt es einen unteren Zulässigkeits-Temperaturbereich Tzul,u, welcher Temperaturen unterhalb des Komfort-Temperaturbereiches Tkom umfasst und von -20°C bis 0°C geht. Zudem ist noch ein oberer Zulässigkeits-Temperaturbereich Tzul,o definiert, welcher Temperaturen oberhalb des Komfort-Temperaturbereichs Tkom aufweist und Temperaturen von 40°C bis 80°C umfasst. In dem unteren Zulässigkeits-Temperaturbereich Tzul,u und in dem oberen Zulässigkeits-Temperaturbereich Tzul,o funktionieren die elektronischen Bauteile 16, jedoch kann durch einem langen Betrieb in diesen Temperaturbereichen ihre Lebensdauer vermindert werden.
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Auf der y-Achse des Diagramms ist die Außentemperatur Taußen aufgetragen, welche von dem zweiten Temperatursensor 20 ermittelt wird.
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In Abhängigkeit davon, in welchem der drei Bereiche (Tkom, Tzul,o, Tzul,u) die Innentemperatur Tinnen liegt und wie sich dazu die Außentemperatur Taußen verhält, wird entweder ein Wärmeaustausch zwischen der Umgebung 26 und dem Innenraum 14 des Gehäuses 12 zugelassen oder verhindert. Die Temperaturbereiche, in welchen ein Wärmeaustausch zugelassen ist, sind vorliegend gepunktet dargestellt und die Bereiche, in welchen ein Wärmeaustausch verhindert oder zumindest auf ein Minimum reduziert wird, sind gestrichelt dargestellt.
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Die unterschiedlichen Bereiche sind mit römischen Ziffern gekennzeichnet.
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Bereich I:
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Als Bereich I wird der Bereich definiert, in welchem die Innentemperatur Tinnen im Komfort-Temperaturbereich Tkom liegt und die Außentemperatur Taußen jeweils unterhalb der Innentemperatur Tinnen. Ein Wärmeaustausch wird folglich für sämtliche Außentemperaturen Taußen zugelassen, welche sich unterhalb der aktuellen Innentemperatur Tinnen befinden.
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Bereich II:
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Auch in dem definierten Bereich II liegt die Innentemperatur Tinnen im Komfort-Temperaturbereich Tkom, jedoch liegt die Außentemperatur Taußen in diesem Bereich II jeweils höher als die Innentemperatur Tinnen. In diesem Bereich soll ein Wärmeaustausch möglichst vermieden werden, um ein weiteres Aufheizen der elektronischen Komponenten 16 zu vermeiden.
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Alternativ könnte der Bereich II auch so gewählt werden, dass ein Wärmeaustausch noch zugelassen wird, wenn die Außentemperatur Taußen um ein ΔT höher als die Innentemperatur Tinnen ist. ΔT kann beispielsweise +10°C betragen. Entsprechend wäre die Grenze zwischen Bereich I und Bereich II um 10°C nach oben verschoben.
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Bereich III:
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Der mit III gekennzeichnete Bereich ist dadurch definiert, dass hier die Innentemperatur Tinnen unterhalb der Komfort-Temperatur Tkom in dem unteren Zulässigkeits-temperaturbereich Tzul,u liegt und die Außentemperatur Taußen liegt jeweils unterhalb der gemessenen Innentemperatur Tinnen.
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In diesem Bereich ist die Wärmeleitfähigkeit des Gehäuses 12 derart eingestellt, dass kein oder möglichst kein Wärmeaustausch zugelassen wird. Ein Wärmeaustausch zwischen der Umgebung 26 und dem Innenraum 14 würde zu einem weiteren Abkühlen und ggf. einer Innentemperatur Tinnen unterhalb der unteren Zulässigkeits-Temperatur Tzul,u führen. Durch die Verhinderung von Wärmeaustausch ist das Gehäuse 12 gegenüber der Umgebung 26 gedämmt und die Eigenerwärmung der in dem Innenraum 14 angeordneten elektronischen Komponenten 16 kann genutzt werden, sodass die Innentemperatur Tinnen wieder in den Komfort-Temperaturbereich Tkom gelangt.
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Bereich IV:
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Der mit IV gekennzeichnete Bereich ist dadurch definiert, dass hier die Innentemperatur Tinnen unterhalb der Komfort-Temperatur Tkom in dem unteren Zulässigkeits-temperaturbereich Tzul,u liegt und die Außentemperatur Taußen liegt jeweils oberhalb der gemessenen Innentemperatur Tinnen.
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In diesem Fall wird ein Wärmeaustausch zugelassen, da die Erwärmung durch die Umgebung 26 zu einem Anheben der Innentemperatur Tinnen führt und sich entsprechend die Innentemperatur Tinnen dem Komfort-Temperaturbereich Tkom annähert.
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Die Bereiche III und IV sind durch die Winkelhalbierende zwischen der x-Achse und der y-Achse getrennt.
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Bereich V:
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In dem Bereich V liegt die Innentemperatur Tinnen in dem oberen Temperatur-Zulässigkeitsbereich Tzul,o und die Außentemperatur Taußen liegt jeweils unterhalb der Innentemperatur Tinnen. Um eine Abkühlung des Innenraums 14 zu ermöglichen, ist ein Wärmeaustausch zugelassen. So kann Tinnen sich aus dem oberen Zulässigkeits-Temperaturbereich Tzul,o wieder in Richtung des Komfort-Temperaturbereichs Tkom bewegen.
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Bereich VI:
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Der Bereich VI zeichnet sich dadurch aus, dass die Innentemperatur Tinnen in dem oberen Temperatur-Zulässigkeitsbereich Tzul,o und die Außentemperatur Taußen jeweils oberhalb der Innentemperatur Tinnen liegt. Um eine weitere Aufheizung bzw. einem Anstieg der Innentemperatur Tinnen in dem Innenraum 14 entgegenzuwirken, ist kein Wärmeaustausch zugelassen.
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Der Bereich V und VI sind durch die Winkelhalbierende zwischen der x-Achse und der y-Achse getrennt.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Sensor
- 12
- Gehäuse
- 14
- Innenraum
- 16
- elektronische Bauteile
- 18
- erster Temperatursensor
- 20
- zweiter Temperatursensor
- 22
- Steuereinheit
- 24
- Graphenschicht
- 26
- Umgebung
