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Elektronisches Thermometer
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Die Erfindung betrifft ein elektronisches Thermometer.
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Herkömmliche elektronische Thermometer verwenden einen Fühler, z.B.
ein Thermoelement, einen Thermistor,eine Diode, dessen Impedanz oder Ausgangsspannung
bzw. -strom sich mit der ihn beaufschlagenden Temperatur ändert. Das Signal wird
einer AnalogiMeß- oder Anzeige--Einrichtung wie einem Amperemeter zugeführt, das
die Temperatur anzeigt. Derartige elektronische Thermometer sind geeginet für komplizierten
technischen und wissenschaftlichen Einsatz, wenn das Bedienungspersonal ohnehin
an derartige Ausrüstungen gewöhnt ist, In der letzten Zeit sind jedoch elektronische
Thermometer zunehmend auch für einfachere
Zwecke eingesetzt worden,
z.B. in der Krankenpflege durch medizinisches Personal. Elektronische Thermometer
sind zu den üblichen Quecksilber-Thermometern sowohl hinsichtlich Kosten als auch
Anzeigegeschwindigkeit in Konkurrenz getreten. Die Kosten der Verwendung eines elektronischen
Thermometers mit Einmal- oder Wegwerfsondenüberzügen ist in der gleichen Größenordnung
wie der Kaufpreis plus die Kosten einer üblichen Sterilisierung von Quecksilber-Thermometern
, wobei aber elektronische Thermometer Temperaturen viel schneller messen können,
wZs die Einsparung an teurer und ohnehin nur beschränkt vorhandener Personalarbeitszeit
erlaubt. Eine derartige Anwendung erfordert sowohl leicht ablesbare als auch kleinere,
leichtere, kompaktere und billigere elektronische Thermometer. Im Hinblick auf den
gegenwärtigen Stand der Elektronik-Technologie werden diese Forderungen am besten
durch Verwendung von Digital- anstatt Analog-Schaltungen erfüllt. Ein Versuch zum
Bau eines elektronischen Thermometers mit mindestens teilweise Digital-Schaltung
führte zu einem Aufbau, bei dem der Temperatur-Fühler ein Signal an eine Brücken-Schaltung
abgibt. Wenn die erfaßte Temperatur irgendeinen vorgegebenen Bezugswert überschreitet,
erzeugt die verstimmte Brücke ein Signal, um einen Zähler weiterzuschalten und einen
Kondensator aufzuladen. Der Zähler veranlaßt das Einschalten eines Transistors .n
die Brücke, um diese abzugleichen. Ein weiterer Temperaturanstieg bewirkt eine Wiederholung
dieses Zyklus, bis der Kondensator so stark aufgeladen worden ist, daß er einen
Schalter zur Temperaturanzeige auslöst: Wenn die Temperaturänderungen genügend langsam
gegenüber der Wärmezeitkonstanten des Thermometers auftreten, kann unterstellt werden,
daß die erfaßte Temperatur die endgültige Temperatur mit einer gewünschten Genauigkeit
ist. Obwohl ein derartiges elektronisches Thermometer digital arbeitet, benötigt
es viele Schalter, gesonderte Widerstände und Schaltungen, die zu einem räumlich
großen, schweren und kostenungünstigen Aufbau führen. Eine erhöhte Genauigkeit eines
derartigen
elektronischen Thermometers kann nur mit weiteren Widerständen
und Schaltern erreicht werden.
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Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein verbessertes, nämlich kleineres,komnakteres,
leichteres und kostengünstigeres elektronisches Thermometer zu schaffen, das noch
mehr Digital-Elektronik einsetzt.
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Grundgedanke der Erfindung ist die Verwendung eines Umsetzers, der
das analoge Temperatursignal in ein digitales Signal umsetzt, dessen Pulsfrequenz
proportional zur Temperatur ist, wobei vorzugsweise die Endtemperatur bereits vor
ihrer eigentlichen Messung angezeigt wird.
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Das erfindungsgemäße elektronische Thermometer hat also einen Temperaturfühler
zur Abgabe eines Analogsignals entsprechend der erfaßten Temperatur. Ein Spannungs-Frequenz-Umsetzer
erzeugt aus dem Analog-Signal gleichmäßige Digital-Impulse mit einer Plus- oder
Folge-Frequenz: proportional zur erfaßten Temperatur, die durch das Analog-Signal
dargestellt wird. Ferner ist ein Zähler zum Zählen der Digital-Impulse während eines
vorgegebenen Zeitintervalls vorhanden, um die erfaßte Temperatur anzuzeigen.
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Das erfindungsgemäße elektronische Thermometer verwendet also einen
Spannungs-Frequenz-Umsetzer zum Umsetzen eines die erfaßte Temperatur darstellenden
Analog-Signals in ein Digital-Signal proportional zu dieser Temperatur zur Messung
durch Digital-Schaltungen, um die Temperatur anzuzeigen, und vorzugsweise eine Zeitextrapolier-Schaltung
zur Gewinnung des Endwerts der Temperatur vor deren Messung.
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Das erfindungsgemäße elektronische Thermometer weist demnach vorzugsweise
auf: einen Temperaturfühler zur Gewinnung eines Analog-Signals entsprechend der
erfaßten Temperatur, einen Spannungs-Frequenz-Umsetzer, der aus dem Analog-Signal
gleichmäßige
Digital-Impulse mit einer Pulsfrequenz proportional zur erfaßten Temperatur erzeugt
und einen Zähler zum Zählen der Digital-Impulse während eines vorgegebenen Zeitintervalls,
um für eine Anzeige der erfaßten Temperatur zu sorgen.
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Anhand der Zeichnung wird die Erfindung beispielsweise näher erläutert.
Es zeigen: Fig. 1 das Blockschaltbild eines elektronischen Thermometers mit einem
Spannungs-Frequenz-Umsetzer gemäß der Erfindung; Fig, 2 ein genaueres Blockschaltbild
des Ausführungsbeispiels von Fig. 1; Fig. 3 das Schaltbild einer Sonde, einer inneren
Temperatur-Bezugswert-Schaltung,einer Brücke, einer Z eitextrapolierschaltung, eines
BezugsstromnSchalters, eines Integrierglieds und eines Konstant-Dauer-Puls-Generators
von Fig. 2; Figt 4 den Verlauf der RC-Konstanten der Zeitextrapolierschaltung und
der Wärmekonstanten der Sonde von Fig. 2 und 3; Fig. 5 das schematische Schaltbild
eines abgewandelten Ausführungsbeispiels der Sonde von Fig. 2 und 3 und Fig, 6 schematisch
ein abgewandeltes Ausführungsbeispiel der Zeitextrapolierschaltung von Fig. 1, Das
in Fig. 1 abgebildete elektronische Thermometer 10 hat einen Temperaturfühler 12,
der die Temperatur erfaßt
und ein entsprechendes Analog-Signal an
einen Spannungs-Frequenz-Umsetzer 14 abgibt, der seinerseits an seinem Ausgang Digital-Impulse
erzeugt, deren Pulsfrequenz proportional dem eingegebenen Analog-Signal entsprechend
der erfaßten Temperatur ist. Diese Impulse werden durch einen Zähler 16 addiert,
um die erfaßte Temperatur zu messen.
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Ferner ist eine Stromversorgungs- und Steuer-Einheit 18 vorhanden.
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Der Temperaturfühler 12 kann eine Sonde 20, vgl. Fig. 2, zum Erfassen
einer zu messenden Temperatur und zum Erzeugen eines entsprechenden Analog-Signals
aufweisen, das über eine innere Bezugsschaltung 22 an eine Brücke 24 abgegeben wird.
Die innere Bezugsschaltung 22 verbindet automatisch nach Herausziehen der Sonde
20 eine Anpassungsschaltung mit der Brücke 24 anstelle eines Eingangs von der Sonde
20,so daß die Genauigkeit und der Betrieb des Thermometers überprüft werden können.
Die Brücke 24 gibt an eine Leitung 26 ein Bezugssignal und an eine Leitung 28 ein
Signal ab, das sich mit der Brücken-Verstimmung ändert, das das Analog-Signal darstellt,
das seinerseits eine Funktion der von der Sonde 20 erfaßten Temperatur ist. Bei
diesem speziellen Ausführungsbeispiel, das vor allem zur Temperaturmessung beim
Menschen bestimmt ist, reicht der Meßbereich normalerweise von 320C (900F) bis 430
C (110°F).Daher stellt das Bezugsausgangssignal auf der Leitung 26 der Brücke 24
den Wert von 320C (900F) dar, d.h. wenn das Signal auf der Ausgangsleitung 28 der
Brücke 24 gleich dem Bezugs-Ausgangssignal auf der Leitung 26 ist, mißt die Sonde
20 des Thermometers eine Temperatur 320C(900F).
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Wenn das Ausgangssignal auf der Leitung 28 um einen vorgegebenen Wert
vom Ausgangssignal auf der Leitung 26 der Sonde abweicht, wird 430C (1100F) gemessen.
Das Signal der Ausgangsleitung 28 wird dann einer Zeitextrapolierschaltung 30 zugeführt,
die die Größe der Änderung der von der Sonde 20 erfaßten Temperatur ermittelt und
das Signal von der
Ausgangsleitung 28 der Brücke 24 ändert, so daß
ein Signal am Summierpunkt 32 im Spannungs-Frequenz-Umsetzer 14 auftritt, das dem
Endwert der erfaßten Temperatur vor der tatsächlichen Erfassung dieses Endwerts
entspricht.
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Im Spannungs-Frequenz -Umsetz er wird das Signal an der Summierstelle
32 dem negativen Eingang eines Integrierglieds 34 zugeführt, dessen positiver Eingang
das Bezugssignal von der Ausgangsleitung 26 der Brücke 24 empfängt. Eine Differenz
zwischen dem Summierpunkt 32 und dem Bezugssignal von der Ausgangsleitung 26 am
Eingang des Integrierglieds 34 veranlasst diesen zur Erzeugung eines Rampen-Signals
mit positivem Anstieg, das an den Konstant-Dauer-Puls-Generator 36 abgegeben wird,
der ein negatives Ausgangssignal konstanter Dauer abgibt, wenn die Rampe einen vorgegebenen
Spannungspegel erreicht. Der Konstant-Dauer-Impuls wird über eine Rückkopplungsleitung
38 einem Bezugsstromschalter 40 zugeführt, der einen positiven Impuls konstanter
Dauer und konstanter Amplitude erzeugt sowie diesen an den Summierpunkt 32 abgibt.
Das Auftreten dieses Impulses bringt vorübergehend den Summierpunkt 32 auf den Pegel
des Signals von der Ausgangs leitung 26 zurück, so daß das Ausgangssignal des Integrierglieds
abfällt und damit ein Sägezahn-Ausgangssignal bewirkt.
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Der Konstant-Dauer-Puls-Generator 36 erzeugt dann keine weiteren Impulse
für den Bezugsstromschalter 40. Es werden daher keine weiteren Impulse an den Summierpunkt
32 abgegeben , und der Pegel am Summierpunkt 32 verschiebt sich noch einmal weg
von dem des Bezugssignals in der Ausgangsleitung 26. Dies veranlasst das Integrierglied
34 zur Abgabe eines weiteren positiven Rampensignals, und der Zyklus beginnt von
neuem .Da die zum Summierpunkt 32 rückgekoppelten Impulse konstante Dauer und konstante
Amplitude haben, ist es die Frequenz dieser Impulse, die von der relativen Verstimmung
zwischen dem Summierpunkt 32 und dem Signal der Ausgangsleitung 26 abhängt. Je größer
also die Differenz zwischen diesen beiden Eingangssignalen
des
Integrierglieds 34 ist, desto höher ist die Pulsfrequenz des Pulses am Ausgang des
Konstant-Dauer-Puls-Generators 36. Diese Pulsfrequenz ist proportional der von der
Sonde 20 erfaßten Temperatur. Der in Fig. 2 abgebildete Spannungs-Frequenz-Umsetzer
14 hat einen Summierpunkt 32, ein Integrierglied 34,einen Konstant-Dauer-Puls-Generator
36, eine Rfickkopplungsleitung 38 und einen Bezugsstromschalter 40, was allerdings
nur ein mögliches Beispiel eines Spannungs-Frequenz-Umsetzers darstellt.
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Ein spanungsabgestimmter Oszillator oder eine andere Einrichtung
zur Erzeugung eines Ausgangssignals , dessen Frequenz proportional zu einem Analog-Signal
variiert, kann : ebenfalls verwendet werden.
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Der Zähler 16 hät eine digitale Zähl- und Decodier-Schaltung 42,
die die Digital-Impulse vom Ausgang des Konstant-Dauer-Puls-Generators 36 während
eines vorgehenden Zeitintervalls zählt und diesen Zählerstand decodiert, um die
gemessene Temperatur auf einem Digital-Sichtgerät 44 anzuzeigen.
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Die Stromversorgungs- und Steuer-Einheit 18 weist eine Stromversorgung
46 und einen automatischen elektronischen Ein-Aus-Schalter 48 auf, der die gesamte
Stromversorgung des elektronischen Thermometers steuert. Ein Präzisions-Spannungsregler
50 gibt geregelte Spannung PVR an die Brücke 24, den Bezugsstromschalter 40, das
Integrierglied 34 den Konstant-Dauer-Puls-Generator 36 und einen Niedrigbatterie-Spannungs-Fühler
52 ab. Der andere Eingang des Niedrigbatterie-Spannungs-Fühlers 52 wird mit ungeregelter
Leistung vom Ausgang des automatischen elektronischen Hin-Aus-Schalters 48 versorgt.
Wenn die ungeregelte Versorgungsspannung auf einen vorgegebenen Pegel relativ zur
geregelten Spannung am Ausgang des Präzisions-Spannungsreglers 50
abfällt,
gibt der Niederbatterie-Spannungs-Fühler 52 ein Signal an die digitale sähl- und
Decodierschaltung 42 ab, so daß die Stelle mit dem geringsten Stellenwert der Temperaturanzeige
im digitalen Sichtgerät 44 verlöscht.
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Das elektronische Thermometer arbeitet in zwei Betriebsarten, nämlich
einer Zeit-Anzeige und einer Temperatur-Anzeige.
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Eine digitale Steuerlogik 54 überwacht den Thermometer-Betrieb in
jeder dieser beiden Betriebsarten und steuert den Übergang zwischen diesen. Bei
der Zeitanzeige-Betriebsart gibt die digitale Steuerlogik 54 Impulse von einem Taktgeber
56 an die digitale Zähl- und Decodier-Schaltung 42 ab, während bei der Temperaturanzeige-Betriebsart
die digitale Steuerlogik 54 Impulse vom Konstant-Dauer-Puls-Generator 36 zur digitalen
Zähl- und Decodier-Schaltung 42 leitet.
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Das elektronische Thermometer wird durch Betätigen eines Start-Schalters
58 in Betrieb genommen.
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Beim Betrieb wird nach Betätigen des Start-Schalters 58 der automatische
elektronische Ein-Aus-Schalter 58 eingeschaltet, um Strom von der Stromversorgung
46 dem übrigen Thermometer zuzuführen,und die digitale Steuer-Logik 54 sowie die
digitale Sählb und Decodier-Schaltung 42 werden rckgesetzt, Die Sonde 20 in Berührung
mit dem Patienten, dessen Temperatur zu messen ist, beginnt die Temperatur zu erfassen.
Wenn die Temperatur T , vgl, Fig, 2, die von der Sonde 20 erfaßt wird, ansteigt,
nimmt der Widerstandswert R eines in der Sonde 20 verwendeten Thermistors ab; die
Spannung E am Ausgang 28 der Brücke 24 nimmt ab, so daß der negative Strom I am
Summierpunkt 32 zunimmt. Die Differenz in den Riegeln am Ausgang 26 und am Summierpunkt
32 bewirkt die Erzeugung von Impulsen am Ausgang des Konstant-Dauer-Puls-Generators
36 mit einer Puls-Frequenzt die zum Rückführen des Summierpunkts 32 auf den richtigen
Pegel erforderlich ist.
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Die Pulsfrequenz am Ausgang des Ronstant-Dauer-Puls-Generators 36
stilisiert sich in kurzer Zeit, um den Endwert der
erfaßten Temperatur
darzustellen, Dieses Zeitintervall kann weiter durch Verwendung der Zeitextrapolierschaltung
30 wie vorher beschrieben verkürzt werden, Gleichzeitig mit diesem Vorgang, nämlich
bei Betätigen des Start-Schalters 58, ermöglicht ein Verriegelungssignal in einer
Leitung 60 von der digitalen Zähl- und Decodier-Schaltung 42 , daß der automatische
elektronische Ein-Aus-Schalter für ein vorgegebenes Zeitintervall nach dem Drücken
und Freigeben des Start-Schalters eingeschaltet bleibt. Bei diesem Ausführungsbeispiel
ist das Zeitintervall gleich der Dauer der Zeitanzeige-Betriebsart plus der Dauer
der Temperaturanzeige-Betriebsart, d.h. im Thermometer 10 1o bzw.
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20 s. Das Signal auf der Verriegelungsleitung 60 wird während der
20 s -Dauer der Zeitanzeige-Betriebsart durch die taktbetätigte Logik und während
der weiteren 10 s-Dauer der Temperatur-Betriebsart durch einen RC-Zeitgeber gesteuert.
Gleichzeitig mit der Betätigung des Startschalters 58 gibt die digitale Steuerlogik
54 Taktimpulse vom Taktgeber 56 an die digitale Zähl- und Decodierschaltung 42 ab.
Diese Taktimpulse können eine Dauer von 100 ms haben, so daß das Zählen von zehn
derartigen Taktimpulsen durch die digitale Zähl- und Decodierschaltung 42 1 s anzeigt.
Am Ende jeder so gezählten Sekunde wird das digitale Sichtgerät 44 angesteuert,
um die Zahl 1 bis 19 zur Zeitanzeige anzuzeigen.
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Am Ende der zwanzigsten Sekunde schaltet die digitale Steuerlogik
54 das elektronische Thermometer auf die Temperaturanzeige-Betriebsart um, indem
für das Zeitintervall eines Taktimpulses Impulse vom Ausgang des Konstant-Dauer-Puls-Generators
36 zur digitalen Zähl- und Decodier-Schaltung 42 gelangen können, die die Impulse
addiert und decodiert und die Temperaturanzeige auf dem digitalen Sichtgerät 44
gestattet.
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Ein Ausführungsbeispiel des Temperaturfühlers 12 und des Spannungs-Frequenz-Umsetzers
14 -ist in Fig. 3 abgebildet.
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Die Sonde 20 hat einen Thermistor 62, der parallel zu einem Normal-Widerstand
64 liegt. Der Normal-Widerstand 64 wird so gewählt, daß die Impedanz der Sonde 20
auf irgendeinen Bezugswert normalisiert wird. Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel,
wo der Temperaturmeßbereich von 320 C (900 F) bls 480 C(1100 F) reicht, ist der
Widerstand 64 so gewählt, daß die Sonde in der Mitte des Temperaturbereichs bei
37,50 C(100°F)standardisiert wird, um die Austauschbarkeit der Sonden zu erleichtern.
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Der Ausgang der Sonde 20 endet in einem Stecker 66, der in Fig. 3
als Teil einer inneren Bezugsschaltung 22 abgebildet ist. Der Stecker 66 wird in
eine Buchse 68 eingesteckt, die einen Schalter 70 aufweist. Die innere Bezugsschaltung
22 hat auch eine Anpaßschaltung 72 mit einem oder mehreren Widerständen 74, von
denen mindestens einer einstellbar ist.
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Die-Anpaßschaltung 72 und die Sonde 20 werden wahlweise mit der Brücke
22 durch den Schalter 70 verbunden. Die Brücke 22 hat vier Zweige mit Widerständen
76, 78, 80 bzw. 82, Ein Widerstand 84 ist ein Stellwiderstand zum Brückenabgleich.
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Wenn der Stecker 66 in die Buchse 68 eingesteckt ist, ist die Sonde
20 mit dem Brückenzweig mit dem Widerstand 78 verbunden,während die Anpaßschaltung
72 davon abgetrennt ist.
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Umgekehrt, wenn der Stecker 66 aus der Buchse 68 herausgezogen ist,
ist die Sonde 20 vom Zweig der Brücke mit dem Widerstand 78 getrennt und durch die
Anpaßschaltung 72 ersetzt.
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Die Zeitextrapolierschaltung 30 hat einen oder mehrere Kondensatoren
86, 88und 90, die eine RC -Zeitkonstante ergeben, die der Wärmezeitkonstante der
Sonde 20 nahekommt.
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Ein Widerstand 22 kann zum Einstellen der RC-Zeitkonstanten verwendet
werden.
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Ein Steilwiderstand 96, der Einfachheit halber als Teil der Zeitextrapolierschaltung
30 abgebildet, wird zusammen
mit einem Widerstand 94 verwendet,
um den Strom von der Brücke 24 zum Summierpunkt 32 zu begrenzen und dadurch die
Puls frequenz am Ausgang des Konstant-Dauero Puls-Generators 36 für eine gegebene
Brückenverstimmung.
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Zum Beispiel wird der Stellwiderstand 96 typischerweise so eingestellt,
daß eine Temperatur von 320 C(900F) die Ausgangsfrequenz Null erzeugt, eine Temperatur
von 37,50 C(1000 F) eine Pulsfrequenz von 1000 Impulsen/s und eine Temperatur von
430 C(1100F) eine Puls-Frequenz von 2000 Impulsen/s. Ein Widerstand 95 ist am Bezugsausgang
26 vorhanden.
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Die Arbeitsweise der Zeitextrapolierschaltung 30 zur vorzeitigen Anzeige
des Endwerts der gemessenen Temperatur vor deren eigentlicher Messung ist am besten
anhand von Fig, 4 verständlich, die die Wärmezeitkonstante 102 der Sonde 20 und
die Stromkennlinie 104 des RC-Netzwerks der Zeitextrapolierschaltung anzeigt; die
Kurven 102 und 104 sind nahezu spiegelbildlich zueinander: jede hat einen steilen
Anfangsabschnitt 106 bzw. 108 und einen flachen Endabschnitt 110 bzw. 112.Zu Beginn
des Temperatur-Meßzyklus , wenn die Wärmezeitkonstante 102 anzeigt, daß die Temperatur
der Sonde 20 sehr schnell den Strom am Ausgang der Brücke 24 erhöht, ist der von
den Kondensatoren 86,88 und 90 geleitete Strom ebenfalls hoch.
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Die Kondensatoren leiten also sehr stark, so daßsie zusätzlichen Strom
dem Summierpunkt 32 zuführen, so daß der Summierpunkt 32 mit Strom entsprechend
einer noch nicht erfaßten Temperatur beaufschlagt wird. Wenn sich der Temperaturanstieg
verlangsamt, dann auch die Stromzunahhe und damit der Strom durch die Kondensatoren,
so daß der Endzustand richtig vom Summierpunkt 32 schon eine längere Zeit vor dem
eigentlichen Erfassen des Temperaturendwerts durch die Sonde 20 wiedergegeben wird.
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Das Integrierglied 34, vgl~Fig. 3, hat einen Operations verstärker
98 mit einer Rückkopplungsschleife einschließlich eines Kondensators 100. Der Konstant-Dauer-Puls-Generator
36 hat einen Begrenzungswiderstand 114, der mit dem Emitter eines Unijunction-Transistors
116 verbunden ist, dessen Emitter über einen Kondensator 118 geerdet ist.
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Eine Basis 120 des Unijunction-Transistors 116 ist über einen Widerstand
122 geerdet, und eine Basis 124 ist mit der geregelten Stromversorgung über einen
Widerstand 126 verbunden, Der Transistor 116 ist in deL ausgeschalteten Zustand
vorgespannt, bis das Ausgangs signal des Integrierglieds 34 einen vorgegebenen Schwellenpegel
erreicht, bei dem der Kondensator 118 so stark aufgeladen ist, daß der Emitter des
Transistors 116 das ntrinsic-Abstandsverhältnis von ca. 50t der Spannung zwisçhenBasen
120 und 124 erreicht hat. Der Transistor 116 leitet dann , so daß ein Entladungsweg
vom Emitter über die Basis 120 und den Widerstand 122 entsteht. Die RC-Schaltung
aus dem Kondensator 118 und dem Widerstand 122 hält dann'die Dauer der von der Schaltung
erzeugten Impulse konstant. Wenn der Kondensator 118 hinreichend entladen ist, so
daß der Emitter des Transistors 116 unterhalb des kntrinsicv Abstandsverhältnisses
liegt, wird der Transistor 116 ausgeschaltet. Das Ausgangssignal von der Basis 120
wird der Basis 128 eines Transistors 130 zugeführt, dessen Kollektor 132 mit der
geregelten Stromversorgung über einen Widerstand 134 verbunden ist. Der Emitter
136 ist unmittelbar geerdet. Der Transistor 132 invertiert und verstärkt das Ausgangssignal
des Transistors 116, um einen negativen Impuls konstanter Dauer zum Bezugsstrom-Schalter
40 rückzukoppeln.
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Der Bezugsstromschalter 40 hat einen Transistor 140, der die Rückkopplung
vom Konstant- Dauer-Puls-Generator 36 über -dieRückkopplungsleitung 38 über einen
mit seiner
Basis 144 verbundenen Widerstand 142 empfängt. Wenn
als Antwort auf einen negativen Impuls in der Rückkopplungsleitung 38 das Potential
an der Basis 144 sinkt, leitet der Transistor 140 , so daß das Potential an seinem
Kollektor 146 zur Versorgungsspannung hin ansteigt, mit der sein Emitter 148 verbunden
ist, so daß der Strom über den Widerstand 150 zum Summierpunkt 32 ansteigt.
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Der Spannungs-Frequenz-Umsetzer 14 ist nicht auf eine Verwendung mit
irgendeinem spezieller Temperaturfühler 12 beschränkt. Zum Beispiel können eine
oder mehrere temperaturempfindliche Dioden 62' (vgl. Fig. 5) als Temperaturfühler-Bauelement
anstelle des Thermistors 62 vorgesehen sein.
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Die Ubergangsspannungen der Dioden 62' variieren mit den Änderungen
der sie beaufschlagenden Temperatur. Daher variiert die Ruhespannung von z.B. 2
V am Verbindungspunkt 152 eines Widerstands 151 und der Dioden 62' entsprechend
der erfaßten Temperatur, und diese Spannungsänderung kann auf einer Leitung 28'
zum Spannungs-Frequenz-Umsetzer 14 abgegeben werden, entweder unmittelbar oder über
die Zeitextrapolierschaltung 30, so daß die Brücke 24 überhaupt nicht mehr benötigt
wird.
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Die Zeitextrapolierschaltung 30 kann vorteilhafterweise verschieden
aufgebaut sein. Zum Beispiel, da die positiven Impulse vom Bezugsstrom-Schalter
40 direkt zum Summierpunkt 32 geleitet werden, an den die Kondensatoren 86,88 und
90 der Zeitextrapolierschaltung angeschlossen sind, neigen diese Kondensatoren dazu,
Betrag und Lunge dieser positiven Impulse zu reduzieren, so daß der Schleifengewinn
über das Integrierglied 34, den Konstant-Dauer-Puls-Generator 36 und den Bezugsstrom-Schalter
40 verringert wird. Dieses Problem kann durch Verwendung der Schaltung von Fig.
6 gelöst werden, wo die Zeitextrapolierschaltung nicht mehr mit dem Summierpunkt
32 am negativen Eingang des Integrierglieds 34
verbunden ist, sondern
mit dem Bezugsausgang 26 am positiven Eingang des Integrierglieds 34. Die Kondensatoren
86,88 und 90 sind mit dem negativen Eingangs-Anschluß eines Verstärkers 154 verbunden.
Die anderen Pole dieser Kondensatoren sind mit dem variablen Ausgang 28 wie vorher
verbunden, der ebenfalls wie vorher über den Widerstand 94 mit dem Summierpunkt
32 und dem negativen Eingang des Integrierglieds 34 verbunden ist.
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Der positive Eingangsanschluß des Verstärkers 154 ist mit dem Bezugsausgang
26 verbunden, der auch wie vorher über den Widerstand 95 mit dem positiven Eingang
des Integrierglieds 34 verbunden ist; ein Rückkopplungs-Stellwiderstand 156 liegt
zwischen Eingang und Ausgang des Verstärkers 154. Die Schaltung von Fig 6 kommt
also ohne Verbindung der Zeitextrapolierschaltung mit dem Summierpunkt 32 aus, so
daß die Impulse vom Bezugsstromschalter 40 nicht mehr durch die Kondensatoren 86,
88 und 90 beeinflußt werden.
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Die Schaltung von Fig. 6 zeigt auch, daß die Zeitextrapolier-Funktion
durch Einstellen des Bezugsausgangs 26 anstelle Variation des Ausgangs 28 erzielt
werden kann,