DE1963726B2 - Thermometeranordnung fuer thermoelemente - Google Patents

Description

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Die Erfindung befaßt sich mit einem Thermometer, Fig. 1 eine bekannte Kompensationsanordnung

bestehend aus einem elektrischen Anzeigeteil und für Thermoelemente,

einem in einem Handstück angeordneten Meß- F i g. 2 eine bekannte Kompensationsanordnung

thermoelement, dessen Kaltlötstellentemperatur für Widerstandsthermometer,

durch eine Gegenspannungsgleichstrombrücke korn- 5 Fi g. 3 eine erfindungsgemäße Meßvorrichtung,

pensiertist. Fig. 4 eine Erweiterung der erfindungsgemäßen

Die Temperaturmessung mit Thermoelementen ist Meßvorrichtung,

eine der häufigsten thermometrischen Methoden, da Fig. 5 eine technische Ausführung der erfindungs-

die beiden einseitig verschweißten Thermodrähte aus gemäßen Meßvorrichtung.

Stoffen mit großer Differenz der Thermokraft eine io Es ist bekannt, die Temperatur der Kaltlötstelle

mechanisch und elektrisch sehr stabile und betrieb- eines Thermoelementes durch eine Gegenspannungs-

sichcre Anordnung darstellen. Sie sind damit bei- gleichstrombrücke zu kompensieren. Dazu wird nach

spielsweise den mechanisch sehr empfindlichen Wider- Fig. 1 eine Brücke Rk-Rv-Rl-RA an aus Thermo-

standsthermometern vor allem bei rauhem Betrieb elementmaterial oder Ausgleichslegierungsmaterial

überlegen. 15 bestehenden Leitungen 30,31 geschaltet, die ein Ther-

Der große Nachteil der Methode besteht darin, daß moelement 1 an Klemmen K301, K311 mit einem

einmal die Temperatur der immer notwendigen zwei- Anzeigeinstrument 2 verbinden. K301, K311 stellt

ten Verbindung der Thermodrähte — meist die damit die von Klemmen K31, K30 verschobene Kait-

Klemmen des Anzeigeinstrumentes — direkt in das lötstelle des Thermoelementes dar. Ist der Kompen-

Meßergebnis eingeht. Weiterhin führen lange Verbin- 20 sationswiderstand Rk der Brücke, der einen großen

dungsleitungen, die zur Vermeidung von Störspan- Temperaturkoeffizienten des Widerstandes hat, über

nungcn entweder aus dem gleichen Material des Leitungen Kl, K2 mit Leitungswiderständen RkI,

Thermopaares oder wenigstens aus besonderen, ther- RkI in räumlicher Nähe %'on .001, .OH angeord-

tnoelektrisch gleichwertigen Legierungen bestehen net, und ändert sich die Temperatur an Κ30Ί, K311,

müssen, auf Grund des meist hohen Ohmschcn Wider- 25 dann entsteht über Rk-Rv eine Gegenspannung

Standes zu Meßfehlern und sind auch teuer. Außer- U = J- (Rk-Rv), wenn / der Brückenstrom ist, da

dem sind solche Leitungen relativ steif und für be- sich der Widerstand von Rk ändert und dadurch das

wcgliche Meßfühler wenig geeignet. Brückengleichgewicht gestört ist. Bei richtiger Wahl

Die Aufgabe, genaue Thermoelementmessungen der Kombination aus Rk, Rv, die zweckmäßig im ab-

nn verschieden entfernten Meßs'ellen . !ine aufwen- 3° geglichenen Zustand gleich groß sind, läßt sich mit

dige Zuleitungen durchzuführen, 'öst die Erfindung dieser Anordnung die Kaltlötstellentemperatur gerade

dadurch, daß der temperaturabhängige Xompensa- kompensieren.

tionswiderstand der Gegenspannungsgleichstrom- Mit dieser Anordnung lassen sich jedoch Thermobriicke im thermischen Kontakt zur Kaltlötstelle des spannungen noch immer nur unvollkommen direkt Mcßthermoclementes im Handstück angeordnet und 35 — also ohne Verstärker — messen, da das oft aufin an sich bekannter Dreileiteranordniing durch han- tretende Problem langer Zuleitungen drrit nicht lösdelsübliche Leitungen mit dem Anzeigeteil verbunden bar ist. Denn wenn die Thermoleitungen 30, 31 lang ist und daß das Meßthermoelement ein Teil des drit- sind, gibt es Widerstandsprobleme durch die Leitungsten Leiters der Dreileiteranordnung ist. widerstände R30, R31 für den Thermostrom. Sind

Diese erfindungsgemäße Vorrichtung, die somit als 40 die Leitungen Kl, Kl lang, dann gibt es Wider-Widerstandsthermometermeßbrücke angeordnet ist Standsprobleme durch die Leitungswiderstände RkI, lind als Vorrichtung für Thermoelementmessungen Rk 2 für den die Kaltlötstellenkompensation erzeugenßrbeitet, hat den Vorteil, daß die kritischen Zuleitungs- den Brückenstrom /.

und Kaltlötstellenprobleme der Thermoelementmes- Es ist nun weiterhin bekannt, bei Widerstandstung entfallen, ohne daß deren günstige Eigenschaf- 45 thermometern zur Kompensation der Zuleitungsten. wie hohe Betriebssicherheit und robuster Aufbau, widerstände der Meßfühlerzuleitungen eine Dreituifgegeben werden müssen. Als handelsübliche Lei- leiteranordnung nach Fig. 2 zu verwenden. Die Leitungen sind hierbei Litzen oder Drähte aus dem üb- tungswiderstände /?300, R30 der Zuleitungen zum liehen elektrischen Leitermaterial, wie Kupfer, Alu- Widerstand Rk, der jetzt als Meßwiderstand zu beminium u. dgl. zu verstehen, insbesondere auch die 50 trachten ist, addieren sich gleichartig zu Rv und Rk, Leitungen eines bereits verlegten Leitungsnetzes. Da- wenn Punkt K30 Bezugspunkt ist, so daß also für mit ist die Möglichkeit gegeben, Mcßleitungen als den Punkt K30 bei in abgeglichenem Zustand gleiliormale Installationen zu verlegen oder solche Lei- chen Widerständen Rk = Rν gilt:
hingen — falls sie frei sind — für Fernmessungen
nutzbar zu machen. 55 Rk Rk +/?300

Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, = _ ·

daß die Gegenspannungsgleichstrombrücke in der ⁺
Nähe des Anzeigeinstrumentes anbringbar und der

Brückennullpunkt durch Zuschalten von Spannungs- Dadurch ist das Brückenverhältnis dann erhalten,

teilern zur Gegenspannungsgleichstrombrücke ver- 60 wenn das Anzeigeinstrument 2 über Leitungen 303

änderbar ist. und 31 an Punkt K 30 angeschlossen ist. Die Leitun-

Der Vorteil dieser Weiterentwicklung der Erfin- gen 30, 300 können somit innerhalb eines großen Be-

dting liegt darin, daß eine Bereichsunterdrückung reiches beliebig lang sein, wenn sie nur — was relativ

vorgenommen und dadurch der Meßbereich des einfach zu erreichen ist — gleichen Widerstand ha-

Thermometers erweiterbar ist. 63 ben. Für R 30 = R 300 sind also die Meßwerte des

In der Zeichnung ist die Erfindung erläutert, und Thermometers unabhängig von Λ30, Λ300. Der als

Ausfiihrungsbeispiele der Erfindung sind schematisch Vorwiderstand für das Anzeigeinstrument wirkende

dargestellt, Es zeigt Leitungswiderstand R 31 kann durch einen Regulier-

widerstand Rp ausgeglichen werden, Meist ist jedoch R 31 vernaclilässigbar klein.

In Fig, 3 ist die Verbindung 303 der Fig. 2 ersetzt durch ein Thermoelement 1. Dadurch entsteht ein Widerstandsthermometer, dessen in einem Handstück H angeordneter Meßwiderstand Rk die Temperatur der Kaltlötstelle A31, K3Q vom Thermoelement 1 rnißi, durch die Dreileiteranordnung bezüglich der Zultitungslängen der das Handstück H und das in einem Anzeigeteil/! befindliche Anzeigeinstrament I verbindenden Leiter 30, 300, 31 kompensiert ist, und in dem eine Fehlspannung durch das Thermoelement erzeugt wird.

Wird jedoch — der Meßaufgabe der Vorrichtung entsprechend — die Thermoelementspannung als Meßwerf betrachtet, dann stellt die Anordnung eine Thermoelementschaltung dar, deren Kaltlötstellenlemperatur durch eine Gegenspannungsgleichstrombrücke kompensiert ist.

Die Anordnung nach F i g. 3, aus einer Zusammenfügung der Anordnungen nach F i g. 1 und 2 entstanden, führt zu dem überraschenden Ergebnis, Thermoelementmessungen ohne Temperaturstabilinierung der Kaltlötstelle ausgleichsleitungsfrei und !eitungslängenkompensiert vornehmen zu können. Die Länge der das Handstück H und das Anzeigeteil A verbindenden Leitungen 30, 300, 31 aus handelsiiblichem Material, wie Kupfer, Aluminium u. dgl., ist in einem weiten Bereich beliebig.

F i g. 4 zeigt einen erweiterten Anzeigeteil einer erfindungsgemäßen Anordnung, in der der Brüklcennullpunkt der Gegenspannungsgleichstrombrücke clurch Zuschaltung von Widerstandskombinationen /?20—R 40, R 200 — R 400 verschiebbar ist, so daß in Stellungen 41, 42 eines Schalters 4 Teile des Mnßbereiches der Anordnung unterdrückt werden können.

Es ist weiterhin vorteilhaft, als Gleichspannungsversorgung für die Vorrichtung eine durch bekannte elektronische Mittel 5 stabilisierte Batterie 6 zu verwenden,

In F i g. 5 ist im Handstück H der Kompensationswiderstand Rk in thermischem Kontakt mit den aas Meßthermoelement 1 mit den Leitungen 31, 30 verbindenden Klemmen K31, K30 angeordnet, der seinerseits über die Leitungen 30 mit dem Anzeigeteil A verbunden ist. Die drei Leitungen 30, 31, 300 sind gemeinsam in einem Kabel K untergebracht. Die Länge des Kabels K kann in einem weiten Bereich geändert werden, ohne daß dabei ein besonderer Abgleich der Meßvorrichtung vorgenommen werden muß.

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Thermometer, bestehend aus einem elektrischen Anzeigeteil und einem in einem Handstück angeordneten Meßthermoelemeut, dessen Kaltlotstellentemperatur durch eine Gegenspannungsgleichstrombriicke kompensiert ist, dadurch gekennzeichnet, daß der temperaturabhängige Kompensationswiderstand (Rk) der Gegenspannungsgleichstrombrücke im thermischen Kontakt zur Kaltlötstelle des Meßthermoelementcs im Handstück angeordnet und in an sich bekannter Dreileiteranordnung durch Leitungen (30,31,300) aus handelsüblichem Material mit dem Anzeigeteil verbunden ist und daß das Meßthermoelement (1) ein Teil des dritten Leiters der Dreileiteranordnung ist.

2. Thermometer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Brückennullpunkt durch Zuschalten von Spannungsteilern zur Gegenspannungsgleichstrombrücke veränderbar ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen