DE2519335B1

DE2519335B1 - Elektronischer temperaturabnehmer, vorzugsweise zur messung von koerpertemperaturen

Info

Publication number: DE2519335B1
Application number: DE19752519335
Authority: DE
Inventors: Kenth Nilsson
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1975-04-30
Filing date: 1975-04-30
Publication date: 1976-10-07
Also published as: FR2309849B1; FR2309849A1; DE2519335C2; IT1060563B; JPS51134677A

Description

Die Erfindung betrifft einen elektronischen Temperaturabnehmer mit einem Transistor, vorzugsweise zur Messung von Körpertemperaturen, der von einem von einer Gleichstromquelle gelieferten, bei konstanter Temperatur konstantem Gleichstrom durchflossen wird, an dem ein Signal, das ein Maß für die zu messende Temperatur ist, abgegriffen ist, und der mit einem Verstärker zum Verstärken des abgegriffenen Signals verbunden ist, an welchem eine Einrichtung zum Erfassen der zu messenden Temperatur, z. B. ein Meßinstrument, angeschlossen ist.

Bekannte elektronische Temperaturabnehmer, die zum Messen von schnellen Temperaturänderungen benutzt werden, enthalten Thermoelemente, Widerstandsthermometer, Thermistoren und Halbleiterdioden.

Bei Verwendung von Thermoelementen ist eine Bezugstemperatur erforderlich. Das Spannungssignal eines Thermoelementes ist sehr klein, ca. 40 μ V pro ⁰C. Ferner muß bei der Verdrahtung zwischen dem Element und dem nachgeschalteten Verstärker beachtet werden, daß keine Thermo-emk an den Kontaktübergängen auftritt. Schließlich muß auch magnetischen Störungen vorgebeugt werden.

Da bei Messungen von Temperaturen mittels Widerstandsthermometern die Widerstandsänderungen gemessen werden, muß der Widerstand in den Zuleitungen konstant gehalten werden. Übergangswiderstände in Kontakten und Änderungen des Zuleitungswiderstandes, z. B. durch Verlängerung der Meßleitung, müssen berücksichtigt werden. Ein weiterer Nachteil ist die Eigenerwärmung des Meßwiderstandes und seine dadurch bedingte Änderung.

Die Widerstandsmessung mittels Thermistoren entspricht im Prinzip ebenfalls der Erfassung von Widerstandsänderungen, wobei die Widerstandsänderung bei einem Thermistor relativ größer ist als diejenige bei Widerstandsthermometern. Die Änderung ist aber nichtlinear. Im übrigen sind die gleichen Nachteile vorhanden wie bei den Widerstandsthermometern.

Der Spannungsabfall an einer Diode ändert sich etwa um 2,5 mV pro °C. Dies kann bei Messungen von Temperaturen ausgenutzt werden. Es treten jedoch die gleichen Meßprobleme wie bei einem Widerstandsthermometer auf. Der Spannungsabfall an einer Diode soll gemessen werden, aber Änderungen der Leitungswiderstände und Kontaktwiderstände beeinflussen die Messung. Ferner wird die Messung auch durch Thermospannungen beeinflußt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen elektronischen Temperaturabnehmer der eingangs genannten Art zu schaffen, der diese Nachteile nicht aufweist und der sich insbesondere für den für den medizinischen Gebrauch interessanten Temperaturbereich von +15 bis +6O⁰C eignet, der also insbesondere zur Messung von Körpertemperaturen verwendbar ist.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Transistor ein Feldeffekttransistor ist, der als Stromgenerator geschaltet ist.

Der Temperaturabnehmer gemäß der Erfindung baut darauf auf, daß ein als ein Stromgenerator geschalteter Feldeffekttransistor durch eine geeignete Wahl des Generatorruhestroms eine Generatorstromänderung pro °C erzeugen kann, die über einen ausreichend großen Temperaturbereich konstant ist. Eine typische Eigenschaft eines Stromgenerators ist dessen hohe dynamische Impedanz. Dies hat zur Folge, daß die Widerstände der Meßleitung, Thermospannungen und Kontaktwiderstände keinerlei Einfluß auf die Messung haben. Die Meßleitungen können z. B. ohne Nachteil verlängert werden. Man kann außerdem durch Wahl des Generatorstroms und der Generatorgeometrie den linearen Temperaturbereich verschieben. Eine hohe Empfindlichkeit ist bei kleinen Generatorströmen, die kleiner sind als etwa 100 μΑ, vorhanden, was eine obere Temperaturlinearitätsgrenze von etwa 100⁰C bedeutet. Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigt:

F i g. 1 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Temperaturabnehmers und

F i g. 2 beispielsweise den Verlauf eines Temperatursignals bei dem Temperaturabnehmer nach F i g. 1.
In F i g. 1 ist ein als ein Stromgenerator geschalteter Feldeffekttransistor 1 als Temperaturabnehmer gezeigt, welcher an einer Klemme 2 einer Gleichstromquelle angeschlossen ist. Die andere Klemme der Gleichstromquelle ist die Klemme 3. Der Feldeffekttransistor 1 ist über eine Meßleitung 6 mit einem Operationsverstärker 7 verbunden, an dessen Ausgang 8 ein Meßinstrument 9 zum Anzeigen der Temperatur angeschaltet ist.

Zunächst wird das Meßinstrument 9 in Abhängigkeit von der Umgebungstemperatur des Abnehmers 1 geeicht. Dies erfolgt durch Einstellen eines Nullpunkt-Widerstandes 10, der zwischen der Minusklemme 5 und einem Summationspunkt 16 liegt. Der Strom in der Leitung 17, d. h. in einem Koppelwiderstand 15, welcher am Ausgang des Operationsverstärkers 7 angeschlossen ist, ist gleich der Differenz zwischen dem Strom im Feldeffekttransistor 1 und im Nullpunktwiderstand 10.

Danach wird der Temperaturabnehmer mit dem zu messenden Objekt verbunden, z. B. außen auf der Körperoberfläche aufgelegt oder in das Körperinnere

eingeführt. Der Operationsverstärker 7 besitzt einen Eingang 12, der mit dem Punkt 11 verbunden ist Der zweite Eingang 13 des Verstärkers 7 liegt an der Klemme 3, die mit Masse verbunden ist Die Ausgangsspannung des Operationsverstärkers 7, die der Temperatur des Feldeffekttransistors 1 entspricht, ist gleich der Differenz des Stromes im Feldeffekttransistor 1 und des Stromes im Widerstand 10, multipliziert mit der Größe des Widerstandes 15 und ist dem Meßinstrument 9 zugeführt.

Aus dem Signalverlauf gemäß F i g. 2 geht hervor, daß dieser in einem Bereich von +15 bis +60⁰C linear ist. Dieser Bereich ist zur Erfassung von Körpertemperaturen wichtig.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Elektronischer Temperaturabnehmer mit einem Transistor, der von einem von einer Gleichstromquelle gelieferten, bei konstanter Temperatur konstantem Gleichstrom durchflossen wird, an dem ein Signal, das ein Maß für die zu messende Temperatur ist, abgegriffen ist, und der mit einem Verstärker zum Verstärken des abgegriffenen Signals verbunden ist, an welchem eine Einrichtung zum Erfassen der zu messenden Temperatur angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Transistor ein Feldeffekttransistor (1) ist, der als Stromgenerator geschaltet ist.

2. Elektronischer Temperaturabnehmer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Verstärker (7) durch einen einstellbaren Koppelwiderstand (15) zum Einstellen der Empfindlichkeit des Verstärkers (7) rückgekoppelt ist, und daß zum Eichen der Einrichtung in Abhängigkeit von der Umgebungstemperatur des Abnehmers (1) ein einstellbarer Nullpunktwiderstand (10) an einem Summationspunkt (16) angeschlossen ist, zu dem auch der Koppelwiderstand (15) geführt ist, und daß durch den Nullpunktwiderstand (10) der Strom im Koppelwiderstand (15) einstellbar ist.