DE19847338C1

DE19847338C1 - Elektrische Tauheizung für ein optisches Element, insbesondere Sucher

Info

Publication number: DE19847338C1
Application number: DE19847338A
Authority: DE
Inventors: Johann Fulda
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1998-10-14
Filing date: 1998-10-14
Publication date: 2000-08-24
Anticipated expiration: 2018-10-15

Abstract

Elektrische Tauheizung für ein optisches Element eines optischen Gerätes in Form eines an die seitlichen Konturen des optischen Elementes angepaßten Widerstandselement-Rahmens, der so gestaltet ist, daß beim Blick durch das optische Element der Sichtbereich des optischen Elementes nicht eingeschränkt ist, insbesondere zur Verhinderung des bei hoher Luftfeuchtigkeit auf das optische Element niedergehenden Taubeschlags, dadurch gekennzeichnet, daß das optische Element das Sichtfenster eines Suchers ist und der Widerstandselement-Rahmen auf die seitlichen Sichtfensterkonturen angepaßt und auf das Sichtfenster aufgeschoben ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine elektrische Tauheizung für ein optisches Element, insbesondere zur Verhinderung des bei hoher Luftfeuchtigkeit auf das Sichtfenster des optischen Elements niedergehenden Taubeschlags, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Eine solche elektrische Tauheizung ist aus der US 17 91 254 bekannt.

Eine optische Fläche beschlägt sich dann mit Tau, sobald sie sich unter den sog. Taupunkt (bei ca. 10°C) abkühlt. Der Taupunkt ist jene Temperatur, bei der, bei gegebener Luftfeuchtigkeit, der Wasserdampf in der Luft zu kondensieren beginnt. Das bedeutet, daß sich eine optische Fläche unter die Temperatur der Umgebungsluft abkühlen muß, damit sich der Tau auf der Fläche niederlegen kann. Um das Beschlagen zu verhindern, muß die durch Abstrahlung verlorengegangene Wärme ersetzt werden.

Die auf dem Markt befindlichen Antibeschlagmittel in Form von Flüssigkeiten, wie bereits in DE 296 16 396 U1 erwähnt, enthalten wasserabweisende Stoffe, die das Beschlagen verhindern sollen; jedoch führt ihre kurze Wirksamkeit dazu, daß der Anwender eine taubeschlagene Linse öfters trocken reiben muß. Das häufige, unvermeidliche Abwischen und Reiben an den Linsen führt dazu, daß sowohl die Linsenvergütung als auch die Linsenoberfläche selbst mechanisch angegriffen werden. Dadurch können an den Linsen irreparable Schäden in Form von Kratzern entstehen.

Es ist auch bekannt, daß sich viele Amateurastronomen damit helfen, daß sie die Optik, sobald diese beschlagen ist, mit einem Fön abtrocknen. All diese Lösungen sind jedoch nicht praktikabel, da zum Trocknen der Optik die Beobachtung jedesmal abgebrochen werden muß.

Eine Tauheizung geläufiger Bauart, die zur Verhinderung der Feuchtigkeitsbildung, beispielsweise auf einem astronomischen Objektiv oder einer Fernrohroptik, in Form einer auf der Vorderlinsenfassung mit Klettverschluß zu befestigenden elektrischen Heizmanschette bekannt ist, findet bei dem optischen "Telrad"-Sucher der Fa. Astrocom, Altostr. 110, München, Prospekt von 1995, insoweit keine Anwendung, als daß sie durch ihre konstruktionsbedingte Breite die Sicht durch die 60 mm × 35 mm große Sichtfensterglasscheibe (3) erheblich behindern würde. Dabei ist an der 45° zur optischen Achse geneigten Glasscheibe keine Befestigungsmöglichkeit für eine derartige Heizmanschette vorhanden.

Bei dem obengenannten "Telrad"-Sucher wird vielmehr eine Taukappe verwendet.

Taukappen, die es in den verschiedensten Ausführungen gibt und die auf der Vorderlinsenfassung befestigt werden, erfüllen ihren Tauschutzzweck deshalb nur zum Teil, weil sie einem optischen Medium keine Wärme zuführen, sondern lediglich den vorzeitigen Wärmeverlust verhindern.

In DE 296 16 396 U1 ist eine Okularheizung beschrieben, die in einer über das Okular zu stülpenden, vor Feuchtigkeit und Staub schützenden Schutzkappe untergebracht ist. Unmittelbar vor der Benutzung wird diese Schutzkappe abgestreift.

Länger andauernde Beobachtungsvorhänge sind damit jedoch ausgeschlossen, denn eine zuverlässige und dauerhafte Verhinderung des Beschlagens optischer Flächen setzt kontinuierliche Wärmezufuhr voraus.

Aus der US 43 55 861 ist eine elektrische Heizung für die vordere Linse einer Fernsehkamera bekannt. Diese Heizung kann abnehmbar sein.

Die aus der obengenannten US 17 91 254 bekannte elektrische Tauheizung besteht aus einer ringförmigen Heizmanschette auf der Linsenfassung, wo sie fest eingebaut ist.

Der feste Einbau hat den Vorteil, daß dadurch ununterbrochene Erwärmung der Linsenoberflächen gewährleistet ist. Die Anordnung der Heizelemente auf der Linsenfassung ist insoweit als positiv zu bewerten, als hierdurch weder die Sicht, noch das Eigengesichtsfeld eingeschränkt werden. Der vorgeschlagene feste Einbau ist jedoch mit einem nicht unerheblichen technischen Aufwand und gleichzeitig mit relativ hohen Herstellungskosten verbunden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ausgehend von einer elektrischen Tauheizung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 diese derart weiterzubilden, daß sie mobil einsetzbar ist, auf der gesamten Fläche des optischen Elements eine gleichmäßige Wärmestrahlung erzeugt und so gestaltet ist, daß beim Blick durch das optische Element das Gesichtsfeld nicht eingeschränkt ist.

Diese Aufgabe wird bei einer elektrischen Tauheizung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.

Die elektrische Tauheizung gemäß dem Patentanspruch 1 hat folgende Vorteile:

1. Sie kann bei jedem Sucher Einsatz finden.
2. Die Sicht ist kaum beeinträchtigt.
3. Sie braucht nicht nachträglich in den Sucher integriert zu werden, sondern sie wird aufgeschoben.
4. Sie kann im Falle eines technischen Ausfalls ohne weiteres ersetzt werden, ohne daß in einen Sucher zeitaufwendig, kostspielig und für einen Laien unmöglich eingegriffen werden muß.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Die Weiterbildung nach Patentanspruch 4 erlaubt den mobilen, netzunabhängigen Einsatz der Tauheizung im Gelände, beispielsweise beim Anschluß an die Autobatterie mittels entsprechender Adapter. Darüber hinaus benötigt die Tauheizung (1) bei 12 V-Gleichspannung nur 0,125 Ampere Strom, so daß sie uneingeschränkt mobil einsetzbar ist.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der Fig. 1 bis 5 erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 die perspektivische Seitenansicht des optischen Suchers (2), mit der auf das Sichtfenster (3) aufgeschobenen Tauheizung (1),

Fig. 2 die Tauheizung (1), mit den kongruenten, u-förmigen Abschnitten (1a) und (1b), wobei sich die Tauheizung (1) aus folgenden Komponenten zusammensetzt:

(1) der Heizleitung, deren Querschnitt in Fig. 3 dargestellt ist,

(6) der außen mit Schrumpfschlauch isolierten Lötleiste,

(7) der Stromleitung,

(8) dem Anschlußstecker,

Fig. 3 den Querschnitt der Heizleitung (1) mit:

(9) dem Widerstandsdraht als Heizelement,

(10) dem tragenden Kern aus Kupferlackdraht,

(11) dem Silikonschlauch als Isolator,

Fig. 4 die Lötleiste mit:

(7) der Stromleitung,

(8) dem Anschlußstecker,

(9) dem Widerstandsdraht,

(10) dem tragenden Kern aus Kupferlackdraht,

(11) dem Silikonschlauch,

(12) der Lötleiste,

Fig. 5 das schematische Schaltbild der Tauheizung.

Lt. Querschnitt 3 besteht die Heizleitung hauptsächlich aus 1,5 m langem Widerstandsdraht (9) mit einem Durchmesser von 0,1 mm, der um einen 450 mm langen, tragenden, nicht elektrisch leitenden Kern (10), mit einem Durchmesser von 0,8 mm, gewickelt ist.

Der Kupferlackdraht (10), bzw. ein vergleichbarer nicht elektrisch leitender Kern, dient, als starrer und gleichzeitig formbarer Kern, der Festigung und der Gestaltung der gesamten Konstruktion.

Die beiden Komponenten (9) und (10) sind von einem Silikonschlauch (11) mit einem Innendurchmesser von 1,4 mm und einem Außendurchmesser von 2,8 mm umhüllt, wodurch erreicht wird, daß beide Komponenten nach außen hin isoliert und so vor Kurzschlüssen geschützt sind. Damit sich die Wärme über die gesamte Fläche des Sichtfensters (3) gleichmäßig verteilen kann, müssen die Abstände zwischen den einzelnen Wicklungen ca. 0,7 mm betragen.

Der Widerstandsdraht (9) muß dabei so um den Kupferlackdrahtkern (10) gewickelt werden, daß sich die einzelnen Wicklungen weder lösen noch berühren. Dabei sind beim Wickeln keine großen mechanischen Kräfte erforderlich, wobei der fertig gewickelte Widerstandsdraht nicht bestrebt wieder aufzufedern. Verarbeitung durch Weichlöten oder Hartlöten bereitet keine Schwierigkeiten.

Die Lötleiste (12) lt. Fig. 4 ist sowohl das Verbindungsstück zwischen dem Widerstandsdraht (9) und der Stromleitung (7), als auch eine feste Stütze für den Kupferlackdraht (10). Dabei darf zwischen den Komponenten (7) und (10) sowie (9) und (10) keine elektrische Verbindung bestehen, was durch entsprechende Abisolierung der Lötstellen erreicht wird.

Berechnung der Heizleistung

Der durch Strahlung herbeigeführte Wärmeverlust einer optischen Fläche errechnet sich nach dem Stefan - Boltzmannschen Strahlungsgesetz wie folgt:

Hierbei wurde angenommen, daß es sich um einen idealen schwarzen Körper handelt. Da dies für Glas nicht zutrifft, liefert Gleichung (I) einen oberen Grenzwert für die abgegebene Strahlungsleistung. Bei der hier vorliegenden Bauart der Tauheizung (1) kann man davon ausgehen, daß wenigstens etwa die Hälfte der zugeführten Heizleistung tatsächlich die zu heizende optische Fläche (3) erreicht. Der Rest geht durch Wärmeverlust und Abstrahlung an die Umgebung verloren.

Daher sind die nach Gleichung (I) erhaltenen Werte mit dem Faktor 2 zu multiplizieren, um die tatsächlich benötigte Heizleistung zu erhalten. Legt man eine Temperatur von 10°C zugrunde (bei dieser Temperatur tritt im allgemeinen Tau auf), so folgt aus Gleichung (I):

Die optisch wirksame Fläche des Suchers (2) errechnet sich wie folgt:

Nach Gleichung (II) ergibt sich eine geforderte Heizleistung von:

Der berechnete Wert von ca. 1,5 Watt gibt wieder die Obergrenze der nötigen Heizleistung an. Dennoch ist eine Überdimensionierung der Heizleistung nach Gleichung (II) nicht mit Nachteilen verbunden.

Berechnung des Gleichstromwiderstandes des Heizdrahtes

Der Widerstand, den der Heizdraht haben sollte, wird nun bestimmt von der erforderlichen Heizleistung, der Spannung der verwendeten Stromquelle und der Länge des Heizdrahtes:

Der Gesamtwiderstand des Heizdrahtes beträgt bei der geforderten Heizleistung von 1,5 Watt und der Gleichstromspannung von 12 Volt insgesamt 96 Ohm.

Der Gleichstromwiderstand ergibt sich daraus zu:

Der errechnete Gleichstromwiderstand des Heizdrahtes beträgt nun 64 Ω/m. Sollte ein Widerstandsdraht mit dem errechneten Gleichstromwiderstand von 64 Ω/m nicht verfügbar sein, so muß man durch Umformen der Gleichung (IV) die Länge des Heizdrahtes entsprechend vergrößern oder verkleinern.

Claims

1. Elektrische Tauheizung für ein optisches Element eines optischen Gerätes in Form eines an die seitlichen Konturen des optischen Elementes angepaßten Widerstandselement-Rahmens, der so gestaltet ist, daß beim Blick durch das optische Element der Sichtbereich des optischen Elementes nicht eingeschränkt ist, insbesondere zur Verhinderung des bei hoher Luftfeuchtigkeit auf das optische Element niedergehenden Taubeschlags, dadurch gekennzeichnet, daß das optische Element das Sichtfenster eines Suchers ist und der Widerstandselement- Rahmen auf die seitlichen Sichtfensterkonturen angepaßt und auf das Sichtfenster aufgeschoben ist.

2. Elektrische Tauheizung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß der Rahmen (1) in Form einer Schleife konstruiert ist, die aus zwei kongruenten, u-förmigen Abschnitten (1a) und (1b) besteht und so gebogen ist, daß die Schleife einen Zwischenraum für das Sichtfenster (3) bildet.

3. Elektrische Tauheizung nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, daß der Rahmen (1) sowohl entlang der oberen als auch der unteren Fläche des Sichtfensters (3) verläuft und das Sichtfenster so umklammert, daß dadurch ein starrer Halt gewährleistet ist und das Sichtfenster infolgedessen von beiden Seiten beheizt wird.

4. Elektrische Tauheizung nach einem der Ansprüche 1 bis 3 dadurch gekennzeichnet, daß die Tauheizung (1) an 12 Vol-Gleichspannung angeschlossen wird.