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Miniatursender Die Erfindung betrifft einen Miniatursender mit mindestens
einen Teil der Senderbauelemente aufnehmenden, eine Hochfrequenzspule tragenden
Spulenkern.
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Derartige Miniatursender werden zum Messen von physikalischen und/oder
chemischen Größen an schwer zugänglichen Stellen, wie etwa zum Messen der Temperatur
im Magen des Menschen oder in komplizierten Kreislaufsystemen oder anderen physikalischen
Anordnungen, wie z. B. Modellmessungen von Temperaturverteilungen in Schüttungen
kugelförmiger Brennelemente von Kernreaktoren benutzt.
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Durch die zu messende Größe wird über einen Meßwandler eine meßbare
Betriebsgröße des Senders, bevorzugt dessen Frequenz, verändert, wobei der Meßwandler
gleichzeitig ein wichtiges elektronisches Schaltelement des Senders selbst sein
kann.
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In der deutschen Patentschrift 1 220 966 ist ein Miniatursender zur
Messung des pH-Wertes im Magen-Darm-Kanal vorgeschlagen, der die Form eines Zylinders
von 5 mm Durchmesser und 8 mm Länge besitzt. Dabei wird eine Transistorschwingschaltung
verwendet, mit einem unmittelbar an die Basis des Transistors geschalteten pH-Fühler,
der aus den Elektroden eines galvanischen Elementes besteht, dessen Spannung eine
Funktion des pH-Wertes ist.
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Diese Endoradiosonde besitzt also offensichtlich den Nachteil, daß
die Elektroden der als pH-Fühler verwendeten Basisbatterie vom Sendergehäuse nicht
umschlossen werden dürfen, da diese Elektroden erst mit der Instetinalflüssigkeit
als Elektrolyt zur Stromquelle werden. Hieraus folgt aber, daß diese Sonde nur einmal
eingesetzt werden kann. Zudem benötigt dieser Miniatursender auch noch eine weitere
Batterie zur Erzeugung einer konstanten Kollektorspannung, was dem Bemühen, eine
möglichst kleine Sonde zu erhalten, entgegengerichtet ist.
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Diese Nachteile haften auch der aus der deutschen Patentschrift 1090
817 und der britischen Patentschrift 891 753 bekannten Weiterbildung dieser Endoradiosonde
an, die ebenfalls eine zylindrische Form besitzt und an einer Stirnseite einen vom
Gehäuse nicht umschlossenen Hohlraum zur Aufnahme der Elektroden des pH-Fühlers
aufweist.
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Das Wesen dieses Miniatursenders wird darin gesehen, daß eine in
die periphere Randzone eingebettete einlagige Spule möglichst großer Wickellänge
verwendet wird. Auch diese Forderung steht im Widerspruch zu der angestrebten Verkleinerung
der Abmessungen. Die bekannten Miniatursender haben zudem den Nachteil, daß infolge
ihrer zylindrischen Form die Kontinuität ihrer Bewegung in dem während des Meßvorganges
zu durchlaufenden Gefäßsystem nicht gesichert ist, und sogar mit einem Verklemmen
oder Ablagern gerechnet werden muß. Dieser Nachteil kann aber die Anwendungsmöglichkeiten
der bekannten Miniatursender besonders in der Diagnostik erheblich einschränken.
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Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, einen Miniatursender
zu schaffen, der die Nachteile der bekannten Radiosonden nicht besitzt und darüber
hinaus wesentlich kleiner ist und auf Grund seiner äußeren Formgebung mit großer
Sicherheit auch durch strömungstechnisch ungünstig ausgebildete Kanäle geleitet
werden kann und wiederholt einsetzbar ist.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Gesamtheit
der Senderbauelemente, einschließlich der wiederaufladbaren Stromquelle eine geschlossene
kugelförmige Einheit (10) bildet, an deren Peripherie die mehrlagige Spule (2, 3)
aufgebracht ist.
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Dabei hat es sich im Hinblick auf die Formgebung und die Reduzierung
der Abmessungen als vorteilhaft erwiesen, daß der Spulenkern mindestens einen Teil
des Gehäuses für den Akkumulator, insbesondere die Seitenwandung des in seinem Inneren
angeordneten Akkumulators bildet.
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Um den Miniatursender zu einer Einheit zusammenzufassen, werden alle
Teile des Senders gemeinsam mit diese zu einer Einheit zusammenhaltenden Isoliermasse,
wie z. B. Kunstharz, od. dgl. vergossen.
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Hierbei ist es zweckmäßig, den Verguß so durchzuführen, daß dieser
gleichzeitig eine elektrisch isolierende Hülle um den Sender bildet, wobei jedoch
zum Zweck der mehrmaligen Aufladung des Akkumulators die Anschlußkontaktstücke für
den Akkumulator bis an die Oberfläche der elektrisch isolierenden Hülle geführt
und dort flächig ausgebildet sind.
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Mit Hilfe der Erfindung ist es möglich, kleinste Kugelsender herzustellen.
So gelang es beispielsweise, alle Senderbauelemente, einschließlich Akkumulator
in einen Raum von 46 mms unterzubringen, wobei das gesamte Kugelvolumen 65 mms und
der äußere Durchmesser 5 mm betrug. Diese mit einem Silber-Kadmium-Akkumulator ausgerüsteten
Kugelsender erreichen eine unterbrechungslose Betriebsdauer von mindestens 5 Stunden
bei einer mittleren Temperatur von 600 C. Die Akkumulatoren wurden viele Male wieder
aufgeladen. Mit dem Miniatursender wurden beispielsweise Temperaturen in Kugel schüttungen
zwischen 20 und 800 C gemessen, wobei der Meßfehler höchstens 2 0/o betrug.
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Ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Miniatursenders in
Kugelform wird an Hand der Zeichnung näher beschrieben.
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Auf -einem Rohrkern 1 aus Hochfrequenzeisen sind die Schwingkreisspule
2 und die Rückkopplungsspule 3 aufgebracht. Im Inneren des Rohrkerns 1 befindet
sich der Akkumulator des Miniatursenders, der aus der negativen Akkumulatorelektrode
4, der positiven Akkumulatorelektrode 5, dem Separator 6 zwischen den Akkumulatorelektroden
und den Metallnetzen 7 zur flächigen Stromzu- bzw. -abführung zu bzw. von den Akkumulatorelektroden
4, 5 besteht.
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Mit den Akkumulatorelektroden 4, 5 und den Metallnetzen 7 ist jeweils
ein Anschlußkontaktstück 8 bzw. 9 verbunden. Das Anschlußkontaktstück 8 für die
negative Akkumulatorelektrode 4 ist direkt an die Oberfläche der den Miniatursender
umfassenden Kugel 10 geführt, während das Anschlußkontaktstück 9 für die positive
Akkumulatorelektrode 5 über eine im Schnitt der Zeichnung nicht in Erscheinung tretende
Leitung mit dem kappenförmigen- Kontaktstück 11 an der entgegengesetzten Seite der
Oberfläche der Kugel 10 verbunden ist. Die Kontaktstücke 8, 9, 11 dienen gleichzeitig
als Stromzuführungen für den Sender und als Ladekontakte zur Wiederaufladung des
Akkumulators.
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Weiterhin besteht der Miniatursender aus einem npn-Siliziumtransistor
12, einem Schwinp,kreiskondensator 13, einem halbkreisförmigen, im Schnitt dargestellten
Basisvorwiderstand 14 (Graphitschicht auf isolierender Unterlage), sowie einem Rückkopplungskondensator
15. Die Einzelteile des Miniatursenders sind in Kunstharz 16 eingebettet, welches
die übrigen Raumteile der Kugel 10 ausfüllt.
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Die besonderen Vorteile des Miniatursenders nach der Erfindung bestehen
insbesondere in der kugelförmigen Gestalt sehr kleinen Durchmessers, welche neue
Anwendungsgebiete erschließt und bei bekann-
ten Anwendungen ein höheres Maß an Sicherheit
gewährleistet. Ein anderer Vorteil ergibt sich aus dem allseitig geschlossenen Aufbau,
der einen wiederholten Einsatz ermöglicht. Ein weiterer wesentlicher Vorteil des
Miniatursenders besteht darin, daß der verwendete Silber-Kadmium-Akkumulator während
der ganzen Meßdauer eine konstante Spannung abgibt, so daß eine hohe Meßgenauigkeit
erreicht wird.