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Thermostat Die Erfindung betrifft einen Thermostaten, insbesondere
für die Anwendung auf dem Gebiet der Nachrichtentechnik zur Regelung der Umgebungstemperatur
von Einzelbauelementen oder von Baugruppen einer Schaltungsanordnung.
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Es ist bereits vorgeschlagen worden, keramische Kaltleiter zur Regelung
der Umgebungstemperatur von Einzelbauelementen oder von Baugruppen einer elektrischen
Schaltung zu verwenden, indem Jeweils einer oder mehrere vorzugsweise prismaförmig
ausgebildete keramische Kaltleiter, die an einer konstanten Spannung liegen, mit
dem Gehäuse, beispielsweise eines Bauelementes,in gutem Wärmekontakt stehen. 3ei
derartigen Thermostaten wird die gesamte Regelfunktion von den verwendeten Kaltleitern
übernommen, sie sind deshalb einfach im Aufbau und mit kleinen äußeren Abmessungen
realisierbar. Weitere wesentliche Vorteile dieser Thermostate liegen in ihrer kurzen
Einregelzeit und in ihrer hohen Regelgenauigkeit.
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Will man Jedoch die Regel- bzw. Temperaturgenauigkeit bei derartigen
Thermostaten noch weiter steigern, so gelangt man in den Bereich, in dem sich Schwankungen
der Umgebungstemperatur nicht mehr wirkungsvoll genug ausgleichen lassen.
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Uberlegungen im Rahmen der Erfindung haben gezeigt, daß man eine weitere
Vergrößerung der Temperaturgenauigkeit dann erreicht, wenn man den Wärmewiderstand
der an die Wärmequelle angrenzenden Isolationsschichten erhöht, d.h., wenn man die
wärmeisolierende Wirkung des Thermostatengehäuses steigert. Dies führt aber generell
zu einer wesentlichen Vergrößerung der Außenabmessungen des Thermostaten, was Jedoch
mit dem Nachteil
verbunden ist, daß dadurch der Anwendungsbereich
des Thermostaten eingeschränkt wird.
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Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, einen Thermostaten mit
einem Kaltleiter als Temperaturfühler zu schaffen, der sich gegenüber den angeführten
Kaltleiterthermostaten durch noch größere Regel- bzw. Temperaturgenauigkeit auszeichnet,
wobei einfacher Aufbau und geringe Baugröße gewährleistet sind.
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Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß der Thermostat
einen Heizwiderstand aufweist, der mit einer seiner Seitenflächen in gutem Wärmekontakt
mit dem Gehäuse des Einzelbauelementes oder der Baugruppe steht oder eine Seitenwand
einer Kammer bildet,in der das Einzelbauelement oder die Baugruppe untergebracht
ist, daß mindestens ein Kaltleiter als emperaturfühler vorgesehen ist, der mit dem
Heizwiderstand elektrisch leitfähig verbunden ist, beispielsweise in Serie geschaltet
ist, und daß der als Temperaturfühler dienende Kaltleiter vom Heizwiderstand getrennt
so am Gehäuse des Thermostaten angeordnet ist, daß er Schwankungen der Umgebungstemperatur
des Thermostaten erfaßt.
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Hierbei ergibt sich der Vorteil, daß auf einfache Weis eine Regelgröße
in Form einer Widerstandsänderung gewonnen wird, mit der der durch den Heizwiderstand
fließende Strom entsprechend der Jeweiligen Umgebungstemperatur gesteuert wird0
Dadurch werden Temperaturschwankungen des Hei zwiderstandes ausgeglichen, die auf
einer veränderten Wärmeabgabe an die Umgebung infolge von Schwankungen der Umgebungstemperatur
beruhen. Der als Temperaturfühler dienende Kaltleiter trägt nur unwesentlich zur
Beheizung des Thermostaten bei. Ferner ergibt sich der wesentliohe Vorteil, daß
durch geringen Mehraufwand, nämlich durch die Verwendung eines Kaltleiters als Temperaturfühler,
die Temperaturgenauigkeit gegenüber den eingangs genannten Ehermoßtsten wesentlich
erhöht wird und zugleich deren Baugröße erhalten bleibt, wodurch sich für Thermostate
nach der Erfindung ein
ein größerer Anwendungsbereich erschließt.
Finden mehrere Kaltleiter als Temperaturfühler Verwendung, so liegen diese zueinander
parallel und zum Heizwiderstand in Serie. Vorteil haft sind die Temperaturfühler
dann an verschiedenen Stellen des Gehäuses angeordnet, wodurch von diesen Seiten
auf das Thermostatengehäuse einwirkende Temperaturänderungen frühzeitig erfaßt werden.
Dabei kann es auch vorteilhaft sein, neben der Serienschaltung der verwendeten Temperaturfühler
und des Heizwiderstandes auch eine Brückenschaltung zu verwenden.
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Nach einer Ausgestaltung der Erfindung sind außerdem Justiermittel
vorgesehen, mit denen die räumliche Entfernung des Temperaturfühlers vom Hei2widerstand
veränderbar ist. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, daß die emperaturgenauigkeit
des Thermostaten einstellbar ist. Darüber hinaus ergibt sich der weitere Vorteil,
daß Fertigungstoleranzen und Kennlinienungenauigkeiten des Heizwiderstandes, der
bevorzugt ein keramischer Kaltleiter ist, ausgleichbar sind. Als Justiermittel findet
beispielsweise eine Stellschraube Verwendung.
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Bei der Verwendung eines keramischen Kaltleiters als Heizwiderstand
ist ferner der Temperaturkoeffizient des als Temperaturfühler dienenden Kaltleiters
größer gewählt als der des Heizwiderstandes. Damit wird die Widerstands änderung
am Temperaturühlergrößer als am Heizwiderstand. Durch diese Maßnahme wird vermieden,
daß die Wärmequelle eine Temperaturregelung für den Temperaturfühler bewirkt. Ferner
ergibt sich der Vorteil, daß die durch die Veränderung der Umgebungstemperatur hervorgerufene
Veränderung des Widerstandswertes des Temperaturfühlers von einer mehr oder weniger
starken Drosselung bis zu einer nahezu vollständigen Abschaltung der Wärmeentwicklung
am Heizwiderstand führt. Infolge der Regeleigenschaften des Temperaturfühlers wird
in erster Linie der als keramischer Kaltleiter ausgebildete Heizwiderstand als
Heizorgan
verwendet. Da dieser keramischa Kaltleiter jedoch auch einen eigenen Sperrpunkt
besitzt, ersetzt er gleichzeitig den als zusätzliches Sicherungsorgan gegen Übertemperatur
häufig vorgeschriebenen Thermoschalter. Anstelle eines keramischen Kaltleiters kann
aber auch ein ohmscher Widerstand, beispielsweise in Form einer Heizwicklung, als
Heizwiderstand Verwendung finden.
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Schließlich ist es ein Merkmal der Erfindung, daß der Thermostat zur
Regelung der Temperatur eines Schwingquarzes verwendet wird.
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Die Erfindung wird im folgenden anhand von in den Zeichnungen dargestellten
AusSührungsbeispielen näher erläutert.
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Im einzelnen zeigt Fig. 1 einen Thermostaten mit einem keramischen
Kaltleiter als Heizwiderstand und einem scheibenförmig ausgebildeten Kaltleiter
als Temperaturfühler, Fig. 2 einen Schnitt durch die Darstellung des Thermostaten
in Fig. 1 gemäß der Schnittlinie A -Fig. 3 einen weiteren Schnitt durch die Darstellung
des Thermostaten in Fig. 1 gemäß der Schnittlinie B - 3, Fig. 4 einen Thermostaten
mit einem keramischen Kaltleiter als Heizwiderstand und einem prismaförmig ausgebildeten
Kaltleiter als Temperaturfühler, Fig. 5 einen Schnitt durch die Darstellung des
Thermostaten in Fig. 4 gemäß der Schnittlinie C - C
Fig. 6 einen
weiteren Thermostaten mit einem keramischen Kaltleiter als Heizwiderstand und einem
prismaförmig ausgebildeten Kaltleiter als Temperaturfühler und Fig. 7 die Reihenschaltung
von Temperaturfühler und Heizwiderstand.
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Bei den Thermostaten nach Fig. 1, Fig. 2, Fig. 3, Fig. 4, Fig. 5 und
Fig. 6 liegt, wie in Fig. 7 gezeigt, ein keramischer Kaltleiter 1 als Heizwiderstand
mit einem Kaltleiter 2 als Temperaturfühler in Serie an der Versorgungsspannung
U.
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Eine durch die Veränderung der Umgebungstemperatur hervorgerufene
Veränderung des Widerstandewertes des Temperaturfühlers 2 bewirkt eine mehr oder
weniger starke Drosselung bzw. eine nahezu vollständige Abschaltung des durch den
Heizwiderstand 1 fließenden Stromes und damit der Wärmeentwicklung.
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Wegen der Regel eigenschaften des Temperaturfühlers 2 dient in erster
Linie der Heizwiderstand 1, der bevorzugt ein keram6 scher Kaltleiter ist, als Heizorgan.
Da ein keramischer Kaltleiter Jedoch auch einen eigenen Sperrpunkt besitzt1 ersetzt
ein derartiger Heizwiderstand 1 gleichzeitig einen als zusätzliches Sicherungsorgan
gegen Ubertemperatur häufig vorgeaohriebenen Thermoschalter. Die in den Figuren
gezeigten Thermostaten dienen beispielsweise der Regelung der Umgebungtemperatur
eines in einem Gehäuse 10 abgeschlossenen Schwingquarze.
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Nach Fig. 1, Fig. 2, Fig. 3 ist der Temperaturfühler 2, der scheibenförmig
ausgebildet ist, mit einem gut wärmeleitenden Blech 3 verbunden und an der Außeniaolation
des Thermostaten, nämlich dem zur Gehäusekuppe 6 gehörenden Bodenteil 4 mit Abstand
zum Heizwiderstand 1 befestigt. Das Blech 3 umgreift den Reizwiderstand 1 so weit,
daß Temperaturschwankungen aus einem genügend großen Umgebungebereioh erfaßt werden,
wodurch
die Verwendung zusätzlicher Temperaturfühler vermieden wird.
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Da der Temperaturfühler 2 vom Heizwiderstand t räumlich getrennt ist,
trägt er nur geringfügig zur Beheizung des Thermostaten bei. Wegen der räumlichen
Trennung von Temperaturfühler 2 und Heizwiderstand 1 ist es erforderlich; daß sich
am Temperaturfühler 2 eine größere Widerstandsänderung ergibt als am Heizwiderstand
1, damit nicht der Heizwiderstand 1 eine Temperaturregelung für den Temperaturfühler
2 bewirkte Der Abstand zwischen dem Heizwiderstand 1 und dem Temperaturfühler bestimmt
die Güte des Thermostaten und wird durch Biegen des Bleches 3 durch Verdrehen der
Stellschraube 5 oder mittels äquivalenter Justiermittel fein eingestellt. Nach den
Figuren 19 29 3' 4 und 5 ist eine Einstellung des Abstandes des Temperaturfühlers
2 vom Heizwiderstand 1 ohne Abnehmen der Gehäusekappe 6 möglich.
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Wird die Stellschraube 5 in der durch den Pfeil 8 (Fig. 2) angedeuteten
Richtung bewegt, so bewegt sich der Temperaturfühler in der durch den Pfeil 9 (Fig.
1) angedeuteten Richtung.
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Damit wird der Abstand des Temperaturfühlers 2 vom Heizwider atand
1 entweder vergrößert oder verkleinert. BUE¢h die Veränderbarkeit des Abstandes
von Temperaturfühler 2 und Heizwiderstand 1 ist außer einer Einstellbarkeit der
Regelgenauigkeit noch der Vorteil gegeben, daß Fertigungstoleranzen des Thermostatenaufbaues
und Se=nlinienuFgenåuLgkeiten der Kaltleitermassen des Heizwiderstandes 1 bzw. des
Temperaturfühlers 2 ausgleichbar sind Bei Temperaturfühlern 2 mit zu starker Ansprechempfindlichkeit
dürfen diese nur eehr wenig den Schwankungen der Umgebungetemperatur ausgesetzt
sein. Nach Fig. 4, Fig. 5 wird dies dadurch erreicht, daß der Temperaturfühler 29
der prismaförmig ausgebildet ist, in eine Öffnung 7 des aus den Heizwiderständen
1 gebildeten Heizmantels und damit mehr in den Bereich der konstanten Innentemperatur
des Thermostaten eintaucht Auch in Fig. 4, 5 ist der Temperaturfühler 2 mit einem
gut wärmeleitfähigen Blech 3 verbunden, das zur Veränderung des
Abstandes
des Heizwiderstandes 1 vom Temperaturfühler 2 mittels einer Stellschraube 5 verbiegbar
ist. Die Veränderung des Abstandes geschieht durch Bewegung der Stellschraube 5
in der durch den Pfeil 8 (Fig. 5) angedeuteten Richtung.
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Bei dem in Fig. 6 gezeigten Thermostaten ist der Temperaturfühler
2 in einer Ausnehmung 11 des Bodenteils 4 des Thermostatengehäuses untergebracht.
Er ist mittels der Stellschraube 5.
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nachdem die Gehäusekappe 6 entfernt iat, gemäß der durch den Pfeil
12 angedeuteten Richtung verschiebbar. Gegebenenfalls ist in dem von emperaturfühler
2 nicht ausgefüllten Raum der Ausnehmung i1 eine Rückstellfeder für den Temperaturfühler
2 untergebracht. Durch die Verschiebung des Temperaturfühlere 2 ist der Abstand
vom Heizwiderstand 1, der aus keramischen Kaltleiterplatten besteht, veränderbar
und damit die Regel-bzw. Temperaturgenauigkeit des Thermostaten einstellbar.
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5 Patentansprüche 7 Figuren