DE1573239C - Vorrichtung zum Messen oder Steuern der zeitlichen Temperaturanderung eines Messraumes - Google Patents
Vorrichtung zum Messen oder Steuern der zeitlichen Temperaturanderung eines MessraumesInfo
- Publication number
- DE1573239C DE1573239C DE1573239C DE 1573239 C DE1573239 C DE 1573239C DE 1573239 C DE1573239 C DE 1573239C
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- temperature
- bridge
- thermistors
- resistance
- thermistor
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
Links
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 11
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N ether Substances CCOCC RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- UFWIBTONFRDIAS-UHFFFAOYSA-N naphthalene Chemical compound C1=CC=CC2=CC=CC=C21 UFWIBTONFRDIAS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000002123 temporal effect Effects 0.000 description 2
- 239000004698 Polyethylene (PE) Substances 0.000 description 1
- 125000000217 alkyl group Chemical group 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 230000001419 dependent Effects 0.000 description 1
- -1 polyethylene Polymers 0.000 description 1
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 1
- 238000009966 trimming Methods 0.000 description 1
Description
1 2
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung mit Tempe- Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels im ein-
raturfühlern, die eine sich in Abhängigkeit von der zelnen erläutert. Es zeigt
Temperatur eines Meßraums ändernde Fühleigenschaft F i g. 1 ein Schaltbild des Ausführungsbeispiels,
haben, zum Messen oder Steuern der zeitlichen Tempe- F i g. 2 gemessene Diagramme der angezeigten
raturänderung dieses Raumes, bei der als Temperatur- 5 Temperaturdifferenz der Thermistoren in Abhängigfühler
zwei an im gleichen Zeitpunkt gleiche Tempe- keit von der Temperaturzunahme in 0C pro Sekunde
raturen aufweisenden Meßraumstellen einsetzbare bei verschieden großen thermischen Trägheitskon-Thermistoren
mit verschiedener thermischer Trägheits- stallten des einen Thermistors.
konstante vorgesehen sind, die je in einem Zweig einer Eine Vorrichtung zum Messen oder Steuern der
Brückenschaltung liegen, deren Strom in der Brücken- io zeitlichen Temperaturänderung eines Meßraumes, der
diagonale eine lineare Funktion der Differenz der auch mit einem Medium gefüllt sein kann, weist zwei
durch die Thermistoren angezeigten Temperaturen ist. in ihren elektrischen Eigenschaften gleiche Thermi-
<jj In der Regel bedarf es eines verhältnismäßig großen stören R1 und Rs auf, die einen negativen Temperatur-
2' Aufwandes, zu erreichen, daß der Strom in der koeffizienten ihres Widerstandes von 4% pro 0C
Brückendiagonale einer solchen Brückenschaltung 15 besitzen und deren Widerstandr in Abhängigkeit
J' eine lineare Funktion der zu messenden Größe ist. von der Temperatur T in 0K durch die Funktion
τ Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die lineare r _ ^6/7-
S, Abhängigkeit des Stroms in der Brückendiagonale
S, Abhängigkeit des Stroms in der Brückendiagonale
► von der Differenz der durch die Thermistoren ge- wiedergegeben werden kann, α und b sind hierbei
i; zeigten Temperaturen bei einer Vorrichtung der ein- 20 konstante Größen. Wie F i g. 1 zeigt, sind die beiden
j gangs genannten Art mit möglichst einfachen Mitteln Thermistoren R1 und Rs so in die beiden parallelen
> zu erreichen. Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß da- Zweige einer Brücke geschaltet, daß sie an ihrer einen
; durch gelöst, daß jeder der beiden parallelen Brücken- Klemme miteinander verbunden sind. Den anderen
zweige aus der Reihenschaltung eines der beiden Teil jedes Brückenzweigs bildet ein temperatur-
' einen negativen Temperaturkoeffizienten aufweisenden 25 unabhängiger Widerstand S1 bzw. S2, die beide den
\ Thermistoren und eines temperaturunabhängigen Wi- gleichen Widerstandswert besitzen. Dieser Wider-
derstandes besteht, dessen Größe so gewählt ist, daß standswert ist so gewählt, daß der Wendepunkt der die
£ der Wendepunkt der die Abhängigkeit des Stromes Abhängigkeit des Stromes einer aus einem der beiden
ji einer solchen Reihenschaltung von der Temperatur Thermistoren R1 oder R8 und einem der beiden Wider-
, bei konstanter Spannung wiedergebenden Funktion 30 stände S1 oder S2 bestehenden Reihenschaltung von
bei einer vorgegebenen, bei beiden Zweigen gleichen der Temperatur bei konstanter Spannung wieder-
' Temperatur liegt. gebenden Funktion bei einer vorgegebenen, beiden
Zur Linearisierung der Brücke sind also keine zu- Zweigen gleichen Temperatur liegt. Der lineare Bereich
! sätzlichen Schaltelemente vorgesehen, da außer den dieser Strom-Temperatur-Kurve beträgt etwa 5O0C,
beiden Thermistoren sowieso noch zwei Widerstände 35 wenn die Widerstände S1 und S2 folgende Bedingung
; für eine vollständige Brückenschaltung erforderlich erfüllen
ί sind. Die Größe dieser temperaturunabhängigen Wi- „ „ _ b — 2 Tm
\ derstände ist jedoch so gewählt, daß die Kurve, die die 1 — 2 — b + 2Tm ™'
Abhängigkeit des Stromes von der Temperatur bei m
konstanter Spannung der vorgeschlagenen Reihen- 40 Hierbei bedeutet Rm den Widerstandswert der
schaltung wiedergibt, einen Wendepunkt aufweist, und Thermistoren bei der Temperatur Tn, die gleich der
zwar bei einer vorgesehenen, bei beiden Zweigen Temperatur ist, bei der der Wendepunkt der Stromgleichen Temperatur. Zweckmäßigerweise wird der Temperatur-Kurve liegt, der mit dem Mittelpunkt
Abgleichpunkt der Brückenschaltung in diesen Punkt des linearen Teils dieser Kurve zusammenfällt,
gelegt. 45 Der Thermistor R1 der beiden gleichen Thermistoren Bei einer bevorzugten Ausführungsform, die einen ist an der Außenfläche seines kugeligen Endes geätzt besonders großen linearen Bereich aufweist, ist der und mit einem Überzug versehen, der aus einem Widerstandswert der temperaturunabhängigen Wider- sulfonierten Alkyl-Naphthalin-Äther besteht,
stände kleiner als der Widerstandswert der Ther- Zu Versuchszwecken wurde die Schichtdicke stufenmistoren bei der vorgegebenen Temperatur.· 5° weise erhöht, so daß die thermische Trägheitskonstante Um die Abstimmung der Brückenwiderstände auf- des Thermistors R1 sich änderte, ohne die elektrischen einander prüfen und die Brücke abgleichen zu können, Eigenschaften des Thermistors zu beeinflussen. Die ist es vorteilhaft, zwei in Reihe geschaltete Eich- Thermistoren wurden bei drei Temperaturen geeicht, widerstände vorzusehen, die mittels eines Umschalters und zwar bei 15° C, 200C (Tm) und 25° C. Die Widerwahlweise an Stelle des einen Thermistors in den 55 standswerte, die sich bei diesen Temperaturen ein-Brückenzweig einschaltbar sind und deren Wider- stellten sowie die Werte von b, S1 — S2 und die Widerstandswert gleich dem Widerstand der Thermistoren Standszunahme R& der Thermistoren bei einer Tempebei der vorgegebenen Temperatur bzw. gleich der raturänderung von 0,01° C sind im Ausführungsbei-Zunahme des Thermistorwiderstands von diesem Wert spiel
gelegt. 45 Der Thermistor R1 der beiden gleichen Thermistoren Bei einer bevorzugten Ausführungsform, die einen ist an der Außenfläche seines kugeligen Endes geätzt besonders großen linearen Bereich aufweist, ist der und mit einem Überzug versehen, der aus einem Widerstandswert der temperaturunabhängigen Wider- sulfonierten Alkyl-Naphthalin-Äther besteht,
stände kleiner als der Widerstandswert der Ther- Zu Versuchszwecken wurde die Schichtdicke stufenmistoren bei der vorgegebenen Temperatur.· 5° weise erhöht, so daß die thermische Trägheitskonstante Um die Abstimmung der Brückenwiderstände auf- des Thermistors R1 sich änderte, ohne die elektrischen einander prüfen und die Brücke abgleichen zu können, Eigenschaften des Thermistors zu beeinflussen. Die ist es vorteilhaft, zwei in Reihe geschaltete Eich- Thermistoren wurden bei drei Temperaturen geeicht, widerstände vorzusehen, die mittels eines Umschalters und zwar bei 15° C, 200C (Tm) und 25° C. Die Widerwahlweise an Stelle des einen Thermistors in den 55 standswerte, die sich bei diesen Temperaturen ein-Brückenzweig einschaltbar sind und deren Wider- stellten sowie die Werte von b, S1 — S2 und die Widerstandswert gleich dem Widerstand der Thermistoren Standszunahme R& der Thermistoren bei einer Tempebei der vorgegebenen Temperatur bzw. gleich der raturänderung von 0,01° C sind im Ausführungsbei-Zunahme des Thermistorwiderstands von diesem Wert spiel
aus bei einer bestimmten Temperaturänderung ist, 60 T= 15° C R=R = 128 700 Ohm
wobei parallel zum letztgenannten Widerstand ein im j _ 200 (Tm) Rm— 101*700 Ohm
geschlossenen Zustand diesen Widerstand kurz- r=25°C R = R8 = 81200 0hm
schließender Schalter liegt, sowie einen in seinem £ _ 3957
Widerstandswert veränderbaren Abgleichwiderstand g _ 7g ^qO Ohm
vorzusehen, der mittels eines Umschalters an Stelle 65 ^ _ 4^33 ohm
eines Thermistors in einen Brückenzweig einschaltbar
eines Thermistors in einen Brückenzweig einschaltbar
ist. Der Strom in der Brückendiagonale ändert sich bei
Im folgenden ist die Erfindung an Hand eines in der dieser Brücke linear mit der Änderung der Temperatur
3 4
jedes der beiden Thermistoren JR1 und Rs. Ferner ist seinem Kopf von kaltem Wasser umspült. Mittels
der Diagonalstrom gleich Null, wenn die Temperatur des Widerstandes 7 wurde der Schreibstift des Anbeider
Thermistoren gleich ist. Bei der Messung sind Zeigegeräts 1 in die gewünschte Lage bezüglich des
die Thermistoren R1 und Rs sehr nahe nebeneinander Registrierstreifens gestellt und dann wurde der Anangeordnet,
damit auf sie die gleiche Temperatur ein- 5 trieb des Registrierstreifens eingeschaltet. Nun wurde
wirkt. der Zweiwegehahn gedreht, so daß wärmeres Wasser
Um gegebenenfalls noch vorhandene Abweichungen den Thermistorkopf umspülte. Die vom Anzeigegerät 1
des Diagonalstroms von der Linearität zu beseitigen, während der Messung aufgezeichnete Kurve wies
ist in die Brückendiagonale ein Anzeigegerät 1 gelegt, ein exponentiell Ansteigen in Abhängigkeit von der
das einen sehr hohen Eingangswiderstand besitzt. Im io Auslenkung bis zur maximalen Auslenkung auf. Der
Ausführungsbeispiel beträgt der Eingangswiderstand Punkt, der einer Auslenkung von 63 % der maximalen
10 Megohm. Auslenkung entspricht, wurde festgestellt und daraus
Zum Zwecke der Eichung der Brücke ist es not- die Zeit ermittelt, die erforderlich war, um diesen
wendig, die Widerstandsänderung der Thermistoren Punkt zu erreichen. Diese Zeit entspricht der Trägheits-
bei einer geringen Temperaturänderung von beispiels- 15 konstanten μ. Für die Schichten mit verschiedener
weise 0,01 ° C, wobei zweckmäßigerweise als Ausgangs- Dicke wurden auf diese Weise folgende Werte er-
temperatur die Temperatur Tn gewählt wird, zu mittelt
kennen. Für die Widerstandsänderung gilt bei einer , s _ n 1. n rQ. n 7R. 1 41. 9 SR. fiic
Abhängigkeit des Widerstands von der Temperatur r
gemäß der oben angegebenen Gleichung folgender 20 Der niedrigste Wert der thermischen Trägheits-Zusammenhang
konstante ist derjenige, den der unbeschichtete, rasch dr —br . 0 ansprechende ThermistorR8 besitzt, während die
~~jZi ~ rpz (Omri/ C). anderen Werte für verschieden starke Schichten des
aufgetragenen sulfonierten Alkyl-Naphthalin-Äther
Für eine Temperäturänderung von 0,010C bei der 25 besteht.
Temperatur Tm erhält man damit als Wert der Wider- Zur Kontrolle der Anzeige der Geschwindigkeit
Standsänderung der Temperaturänderung wurden die Thermistoren
η _ η 01 ^r — ^m foh 1 *n e*u Gefäß mit Wasser gebracht, das ständig um-
d ~~ ' ^y ~~ "LQQ j12 gerührt und gleichmäßig mit bekannter Geschwindig-
30 keit mittels eines Heizwiderstandes erwärmt wurde.
Wie F i g. 1 zeigt, sind im Ausführungsbeispiel zum Die Erwärmungsgeschwindigkeit oder Temperatur-Zwecke
der Eichung zwei in Reihe geschaltete Eich- zunähme pro Zeiteinheit η und die angezeigte Temwiderstände
2 und 3 vorgesehen, die mittels eines peraturdifferenz Δ T wurden nach dem unten erUmschalters
4 wahlweise an Stelle des Thermistors R1 läuterten Verfahren gemessen. Der Wasserbehälter
in den Brückenzweig einschaltbar sind. Der Wider- 35 bestand aus Polyäthylen und enthielt 25 ml Wasser,
standswert des Eichwiderstandes 2 ist gleich des Der Heizwiderstand hatte eine Größe von 100 Ohm,
Widerstandswerts des Thermistors U1 bei der Tempe- und das Wasser wurde mittels eines Vibrationsratur
Tm, also gleich Rm, Der Widerstandswert des schaufelmischer umgewälzt. Die Messungen wurden
Widerstandes 3 ist gleich der Widerstandszunahme für jede Schicht mit dem Wert μί für die thermische
des Thermistors bei einer Temperaturänderung von 40 Trägheitskonstante in Verbindung mit dem Thermi-0,01°
C, also gleich Rd. Parallel zum Widerstand 3 stör Rs, der eine geringe Trägheit aufweist, ausist
ein Drucktastenschalter 5 gelegt, der im ge- geführt. Zunächst wurde bei einer Temperaturschlossenen
Zustand den Widerstand 3 kurzschließt. änderungsgeschwindigkeit von 0,008° C pro Sekunde
Um die Brücke auch mit nur einem Thermistor die Ausschlagsänderung des Anzeigegeräts 1 ermittelt,
abgleichen zu können, was die Messung der Ansprech- 45 wobei jedoch nur der Thermistor Rs in die Brückenzeit
der Thermistoren erleichtert, ist, wie F i g. 1 zeigt, schaltung eingeschaltet war, um eine genaue Eichung
mittels eines Umschalters 6 an Stelle des Thermistors zu ermöglichen. Sodann wurden unter denselben
Rs eine Reihenschaltung zweier Widerstände 7 und 8 Bedingungen beide Thermistoren in die Brückenin
den Brückenzweig einschaltbar. Der Widerstand? schaltung eingeschaltet und die Temperaturdifferenz Δ Τ
ist in seiner Größe veränderbar. Die an der Brücke 50 aufgezeichnet. Der Eichwiderstand 3 wurde auch
anliegende Spannung, die von einer Batterie 9 erzeugt hier zur Eichung verwendet. Diese Messungen wurden
wird, ist mittels eines Spannungsteilers 10 innerhalb für fünf andere Werte der Temperaturänderungsdes
gesamten Spannungsbereichs der Batterie 9 ein- geschwindigkeit η wiederholt, und aus den einzelnen
stellbar. Meßergebnissen wurde dann die Beziehung zwischen
Zum Messen der thermischen Trägheitskonstante 55 der Änderungsgeschwindigkeit η und der aufgezeich-
wurden die Thermistoren einzeln in einen Wasser- neten Temperaturdifferenz Δ T für den kleinsten
strom gehalten, dessen Temperatur mittels eines Wert der thermischen Trägheitskonstanten (ps = 0,59
Zweiwegehahns, der an zwei Zuleitungen für kaltes Sekunden) bestimmt. Diesen Zusammenhang zeigt
bzw. warmes Wasser angeschlossen war, auf ge- die unterste Kurve in der F i g. 2. Anschließend wurden
wünschte Werte einstellbar war und mit wählbarer 60 die Dicke der das Kugelende des Thermistors ,R1
Änderungsgeschwindigkeit eingestellt werden konnte. umgebende Schicht schrittweise vergrößert und für
Der ins Wasser eingetauchte Thermistor lag während jeden Wert der thermischen Trägheitskonstanten die
der Messung im einen Zweig der Brücke, während in vorstehend erläuterten Messungen wiederholt. Die
den anderen Brückenzweig an Stelle des anderen bei diesen Messungen ermittelten Wertepaare sind
Thermistors die Abgleichwiderstände 7 und 8 ge- 65 ebenfalls in F i g. 2 angegeben,
schaltet waren. Als Anzeigegerät 1 wurde ein schrei- Die auf diese Weise ermittelten Kurven ermöglichen
bendes Gerät benutzt. es nun, bei Messungen auf Grund der vom Anzeige-
Bei der Messung war zunächst der Thermistor an gerät angezeigten Werte der Temperaturdifferenz ΔΤ
die unbekannten Werte der Temperaturänderungsgeschwindigkeit η zu bestimmen.
Claims (4)
1. Vorrichtung mit Temperaturfühlern, die eine sich in Abhängigkeit von der Temperatur eines
Meßraumes ändernde Fühleigenschaft haben, zum Messen oder Steuern der zeitlichen Temperaturänderung
dieses Raumes, bei der als Temperaturfühler zwei an im gleichen Zeitpunkt gleiche
Temperaturen aufweisenden Meßraumstellen einsetzbare Thermistoren mit verschiedenen thermischen
Trägheitskonstanten vorgesehen sind, die je in einem Zweig einer Brückenschaltung liegen,
deren Strom in der Brückendiagonale eine lineare Funktion der Differenz der durch die Thermistoren
angezeigten Temperaturen ist, dadurch gekennzeichnet,
daß jeder der beidenparallelen Brückenzweige aus der Reihenschaltung e,ines
der beiden, einen negativen Temperaturkoeffizienten aufweisenden Thermistoren (R1, Rs) und
eines temperaturunabhängigen Widerstandes (S1, S2) besteht, dessen Größe so gewählt ist, daß der
Wendepunkt der die Abhängigkeit des Stromes einer solchen Reihenschaltung von der Temperatur
bei konstanter Spannung wiedergebenden Funktion bei einer vorgegebenen, bei beiden Zweigen
gleichen Temperatur liegt.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Widerstandswert des temperaturunabhängigen
Widerstands (S1, S3) kleiner ist als der Widerstandswert des Thermistors
(R1, Rs) bei der vorgegebenen Temperatur.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwei in Reihe geschaltete
Eichwiderstände (2, 3) vorgesehen sind, die mittels eines Umschalters (4) wahlweise an Stelle des einen
Thermistors (.R1) in den Brückenzweig einschaltbar
sind, und daß deren Widerstandswerte gleich dem Widerstand der Thermistoren (R1, Rs) bei der I
vorgegebenen Temperatur bzw. gleich der Zu- j nähme des Thermistorwiderstands von diesem j
Wert aus bei einer bestimmten Temperatur- j änderung sind und das parallel zu dem letzt- j
genannten Widerstand (3) ein im geschlossenen Zustand diesen Widerstand (3) kurzschließender
Schalter (5) liegt.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1
bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein in seinem Widerstandswert veränderbarerer Abgleichwiderstand
(7, 8) vorgesehen ist, der mittels eines Umschalters (6) an Stelle eines Thermistors (Rs) in
einen Brückenszweig einschaltbar ist.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Family
ID=
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE2711281C3 (de) | Heißfilm-Anemometer | |
DE3011525C2 (de) | Regelvorrichtung für einen Feuchtegeber | |
DE3317950C2 (de) | ||
DE899125C (de) | Regler mit elastischer Rueckfuehrung, insbesondere Temperaturregler | |
DE3205704C2 (de) | ||
DE1573239C (de) | Vorrichtung zum Messen oder Steuern der zeitlichen Temperaturanderung eines Messraumes | |
DE3235062C2 (de) | ||
DE1573239B2 (de) | Vorrichtung zum messen oder steuern der zeitlichen temperaturaenderungen eines messraumes | |
DE871966C (de) | Messgeraet zum Messen der Trockenzeit von Trocknern und Trockenanlagen | |
DE405333C (de) | Einrichtung zur Messung von Waermefluessen | |
DE19921079A1 (de) | Verfahren zur Bestimmung des Salzgehaltes von Flüssigkeiten und Vorrichtung zur Verfahrensdurchführung | |
DE3613024C2 (de) | ||
DE2711774A1 (de) | Messgeraet zum automatischen messen des widerstandes und der erwaermung von widerstandsbehafteten elektrischen bauelementen | |
DE1753224C (de) | Selbsttätige elektrische Regelein richtung für eine Warmwassersammelheizungs anlage | |
DE510621C (de) | Feuchtigkeitsmesser | |
DE906021C (de) | Verfahren zum Messen von Oberflaechentemperaturen mittels Strahlungsmesser | |
CH296378A (de) | Gerät zur elektrischen Messung der Strömungsgeschwindigkeit von Flüssigkeiten. | |
DE2332943A1 (de) | Elektrische schaltungsanordnung zur verminderung der temperaturdrift von brueckenschaltungen | |
DE651334C (de) | Vorrichtung zur Kontrolle von Getreidevorbereitern | |
DE1573387C (de) | Temperatur Meßgerat | |
DE968399C (de) | Heizbarer Objekttraeger | |
DE2014117C3 (de) | Kompensationsschaltung, vorzugsweise für einen elektronischen Raumtemperaturregler | |
DE636173C (de) | Waermemengenmesser | |
DE649072C (de) | Verfahren und Messanordnung zur Bestimmung der absoluten Feuchtigkeit von Gasen | |
DE3108021C2 (de) | Konstant-Temperatur-Anemometer mit Temperaturkompensation |