DE2745184C2 - Elektrischer Temperaturfühler - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen elektrischen Temperaturfühler mit einer temperaturabhängig verformbaren Platte und eineni durch jiese beeinflußbaren Schaltglied.

Eine Einrichtung zur Temperatur; .essung dieser Art ist durch das DE-GM 19 80 984 bekannt. Als Schaltglied ist hierbei ein Halbleiterwiderstand vorgesehen, der mittels eines an einem Bi-Metall-Streifen angebrachten Magneten gesteuert wird. Mit zunehmender Temperatur wird der vom Feld des Magneten durchsetzte Teil des Halbleiterwiderstandcs verändert und somit wird dessen Widerstand entsprechend kleiner, der Strom des Mcßstroinkreiscs erhöht sich demnach und die Stromerhöhiing ist ein direktes Maß für die Temperaturveränderung.

Des weiteren ist es bekannt daß ein Halbleiter, sofern dieser einer mechanischen Vorspannung unterworfen wird, seine Leitfähigkeit ändert. Dieser sogenannte piezoresistive Effekt wird bereits ausgenutzt, indem Streifen aus Halbleitermaterial an einem mechanischen Spannungen unterliegenden Element befestigt werden, so daß der Halbleiter somit als Dehnungsmeßstreifen verwendbar ist.

Aufgabe der Erfindung ist es nunmehr, den an sich nachteiligen Effekt, der bei mechanischen Vorspannungen eines pie/.oresistiven Elementes auftritt, nut/bar zu machen, um auf alliierst einfache Weise Tompcraturvcränderungen bestimmen /u können.

Gemäß der Erfindung wird dies dadurch erreicht, daß das Schaltglicd ein pie/orcsiMivcs Element ist. das auf (Ii.t Platte flächn.' IielcMn'! im.

Das piezuresislive ΓI■.■ ρu·r11 :\i hierbei im vorteilhafter Weise eine Wid.TMand·.¹!,!.· In· nut vier Anschlüssen nach Art eines Hall-Generators, vorzugsweise mit Linearausgang.

Vorteilhaft ist es des weiteren, das piezoresistive Element in oder auf einer mit Anschlüssen und/oder Leiterbahnen versehenen Kunststoff-Folie anzubringen.

Diedai piezoresistive Element tragende verformbare Unterlage ist zweckmäßigerweise als ein Bimetallstreifen auszubilden, auf dem das piezoresistive Element bzw. die dieses tragende Kunststoff-Folie befestigt ist. Auch kann die Unterlage mechanisch vorgespannt sein.

Durch die gemäß der Erfindung vorgesehene Verwendung eines piezoresistiven Elementes als Schaltglied, das auf der Platte flächig befestigt und durch diese somit beeinflußbar ist, können auf äußerst einfache Weise Temperaturveränderungen gemessen werden. Das mit der Platte fest verbundene piezoresistive Element wirkt hierbei als statischer Geber, wobei der Piezo-Effekt ausgenutzt und dabei mechanische Energie z. B. des Bimetallstreifens in elektrische Energie umgewandelt und zur Anzeige der Temperaiuränderung. die die Verformung des Bimetallstreifens bewirkt hat. genützt wird.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel eines gemäß der Erfindung ausgebildeten Temperaturfühlers dargestellt und nachfolgend im einzelnen erläutert. Hierbei zeigt jeweils in schematischer Darstellung

Fig.] den Temperaturfühler mit einem auf einem Bimetallstreifen aufgebrachten piezoresistiven Element als Schaltglied in Ausgangsstellung und

Fig. 2 den Temperaturfühler nach F i g. 1 mit verformten Bimetallstreifen.

Der in den F i g. 1 und 2 dargestellte und jeweils mit 1 bezeichnete Fühler zur Messung der Temperaturänderung eines Mediums besteht im wesentlichen aus einem auf einem Bimetallstreifen 11 als verformbare Unterlage aufgebrachten piezoresistiven Element 14, das über Leitungen 3 und 4 an eine Stromquelle 2 und über eine weitere Leitung 5 an eine Anzeigevorrichtung 6 angeschlossen ist. Das piezoresistive Element 14 ist hierbei in eine Ausnehmung 15 einer Kunststoff-Folie 13 eingesetzt und bildet mit dieser ein sogenanntes Mikropack 12. In die Kunststoff-Folie 13 sind Anschlüsse 16, 17 und 18 eingebettet, an die die Leitungen 3, 4 und 5 angeschlossen und die über Leiterbahnen 19, 20 bzw.21 mit dem piezoresistiven Element 14 verbunden sind.

Wird gemäß F i g. 2 der Bimetallstreifen 11. auf dem der Mikropack 12 z. B. aufgeklebt ist, durch Wärmeenergie durchgebogen, so wird das piezoresistive Element 14. indem in diesem eine Hall-Spannung entsteht, zum Schalten gebracht. Dadurch baut sich eine Piezo-Spannung auf. die abhängig ist von dem Grad der Durchbiegung des Bimetallstreifens 11. Auf diese Weise wird der Schaltkreis dos piezoresistiven Elementes 14 angesprochen, die Veränderung ist dabei somit ein Maß für die Durchbiegung bzw. clic Temperaturänderung, die auf der Anzeigevorrichtung 6. die über die Leitung 5 mit dom piezoresistiven Element 14 in Verbindung steht, sichtbar gemacht werden kann. Selbstverständlich ist es auch möglich, die Veränderung der Piezo-Spannung zur Hciaiii_'iuiL' eines ficrales. /.I!. eines Reglers, inn die I em|>eratiir des auf den Himclallslreifen Il einwirkenden Mediums abzusenken, auszunutzen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Elektrischer Temperaturfühler mit einer temperaturabhängig verformbaren Platte und einem durch diese beeinflußbaren Schaltglied, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltglied ein piezoresistives Element (t4) ist, das auf der Platte (11) flächig befestigt ist.

2. Meßeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das piezoresistive Element (14) eine Widerstandsbrücke ist.

3. Meßeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das piezoresistive Element (14) in oder auif einer mit Anschlüssen (16, 17, 18) und/oder Leiterbahnen (19, 20, 21) versehenen Kunststoff-Folie (13) angebracht ist.

4. Meßeinrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche I bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die verformbare Platte (11) als ein Bimetallstreifen ausgebildet ir.;, auf dem das piezoresistive Element (!4) bzw. die dieses tragende Kunststoff-Folie (13) befestigt ist.

5. Meßeinrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche I bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die das piezoresistive Element (14) tragende Platte (11) mechanisch vorgespannt ist.