DE3927735A1 - Radiation thermometer with meandering thin film resistor - mounted on coated plastics foil tensioned across cavity of substrate material and fixed by adhesive - Google Patents
Radiation thermometer with meandering thin film resistor - mounted on coated plastics foil tensioned across cavity of substrate material and fixed by adhesiveInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Strahlungsthermometer gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a radiation thermometer according to the preamble of claim 1.
Das berührungslos arbeitende Strahlungsthermometer ist zur Temperaturmessung bei schlecht zugänglichen oder bewegten, insbesondere rotierenden Maschinenteilen, wie Motorläufer oder Anker geeignet.The non-contact radiation thermometer is for temperature measurement in poorly accessible or moving, especially rotating machine parts, such as Suitable for motor rotor or anchor.
Ein solches Strahlungsthermometer ist aus Fritz Liene weg, Handbuch der technischen Temperaturmessung, Vieweg & Sohn Verlagsgesellschaft mbH, Braunschweig, 1976, S. 357 bekannt. Beim dort als Bolometerempfänger bezeichne ten Strahlungsthermometer wird durch die Meßstrahlung ein temperaturempfindlicher Widerstand erwärmt. Seine Widerstandsänderung ist ein Maß für die Strahlungstempe ratur. Zur Widerstandsmessung werden meist Brückenschal tungen verwendet. Als Widerstandswerkstoffe werden Me talle mit hohen Temperaturkoeffizienten wie Nickel, ins besondere aber Wismut, Antimon oder Germanium verwendet. Such a radiation thermometer is from Fritz Liene gone, manual of technical temperature measurement, Vieweg & Sohn Verlagsgesellschaft mbH, Braunschweig, 1976, p. 357 known. When I call it a bolometer receiver radiation thermometer is the measuring radiation a temperature sensitive resistor warms up. His Resistance change is a measure of the radiation temperature maturity. Bridge scarf are usually used for resistance measurement used. Me talle with high temperature coefficients like nickel, ins special but bismuth, antimony or germanium used.
Wenn möglich, trägt man die Detektorwerkstoffe mit sehr geringen Wanddicken auf dünne isolierende Folien, wie eloxiertes Aluminium auf. Dadurch ergeben sich kurze Einstellzeiten.If possible, wear the detector materials with a lot thin walls on thin insulating foils, such as anodized aluminum. This results in short Response times.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Strah lungsthermometer der eingangs genannten Art anzugeben, das mechanisch steif genug aufgebaut ist, um im Dünn schichtverfahren mit Widerstandsmaterial beschichtet werden zu können.The invention has for its object a beam to specify the lung thermometer of the type mentioned at the beginning, which is mechanically rigid enough to be thin coating process coated with resistance material to be able to.
Diese Aufgabe wird in Verbindung mit den Merkmalen des Oberbegriffes erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.This task is done in conjunction with the characteristics of the Preamble according to the invention by the in the mark of the specified features solved.
Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen ins besondere darin, daß das vorgeschlagene berührungslose Strahlungsthermometer insbesondere als infrarotempfind licher Strahlungsdetektor einsetzbar ist. Der vorge schlagene, aus Substratmaterial mit Höhlung und darüber gespannter beschichteter Kunststoffolie bestehende Sen sorträger kombiniert die Vorteile von Dünnschichtsensor trägern aus massiven Substraten (stabile, ebene und glatte Oberfläche, geringer Preis) mit den Anforderungen an berührungslose Sensoren für Temperatur, Gasströmung etc. (geringe Wärmekapazität, gute elektrische und ther mische Isolationsfähigkeit), ohne deren Nachteile aufzu weisen.The advantages that can be achieved with the invention are special in that the proposed contactless Radiation thermometers, especially as infrared sensors Licher radiation detector can be used. The featured struck, made of substrate material with cavity and above tensioned coated plastic film existing Sen sorträger combines the advantages of thin-film sensors carriers made of solid substrates (stable, flat and smooth surface, low price) with the requirements to non-contact sensors for temperature, gas flow etc. (low heat capacity, good electrical and ther mixed insulation capacity) without the disadvantages point.
Die dünne Kunststoffolie besitzt eine sehr geringe Wär mekapazität und eine hervorragende elektrische und ther mische Isolationsfähigkeit. Durch die geringe Wärmekapa zität der Kunststoffolie sind kurze Reaktionszeiten er zielbar, d.h. die von heißen Objekten ausgehende Wärme strahlung reicht aus, um den aus der mit Widerständen beschichteten Kunststoffolie bestehenden Sensor schnell und genügend zu erwärmen. Außer dem Sensor gehen keine weiteren Massen in den thermischen Haushalt ein.The thin plastic film has a very low heat mecapacity and excellent electrical and ther mixed insulation ability. Due to the low heat capa plastic film are short reaction times targetable, i.e. the heat emanating from hot objects radiation is enough to get out of with resistors coated plastic film existing sensor quickly and warm enough. Except for the sensor, none go other masses in the thermal household.
Die geringe mechanische Steifheit der Kunststoffolie wird durch die vorgeschlagene Befestigung auf einem vor strukturierten Substratmaterial über eine Höhlung voll ständig aufgehoben. Dadurch läßt sich die Trägerfolie wie ein homogenes Substrat aus Glas oder Keramik groß flächig unter Einsatz von Dünnschichttechnologien be schichten und lithografisch strukturieren. Die Vereinze lung in die nur wenige Millimeter großen Sensorträger kann nach Abschluß der Dünnschicht-Verfahrensschritte in beliebigen Formen durch einfaches Ausstanzen erfolgen. Der Hauptvorteil gegenüber bisherigen Ausführungen von berührungslosen Sensoren ist die überaus einfache und kostengünstige Herstellung und der robuste Aufbau des Gesamtsensors.The low mechanical stiffness of the plastic film is proposed by the attachment on a front structured substrate material over a cavity constantly canceled. This allows the carrier film like a homogeneous substrate made of glass or ceramic flat using thin-film technologies layering and structuring lithographically. The Vereinze into the sensor carriers, which are only a few millimeters in size can in after the completion of the thin film process steps any shape by simply punching out. The main advantage over previous versions of contactless sensors is the extremely simple and inexpensive manufacture and the robust construction of the Overall sensor.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der in der Zeich nung dargestellten Ausführungsbeispiele erläutert.The invention is based on the in the drawing illustrated embodiments explained.
Es zeigen:Show it:
Fig. 1 einen Sensorträger mit Sensor, Fig. 1 a sensor carrier with sensor,
Fig. 2 einen Schnitt durch den Sensor, Fig. 2 shows a section through the sensor,
Fig. 3 ein Beispiel für eine Sensorstruktur, Fig. 3 shows an example of a sensor structure,
Fig. 4 ein Ersatzschaltbild der Sensorstruktur gemäß Fig. 3, Fig. 4 is an equivalent circuit diagram of the sensor structure according to Fig. 3,
Fig. 5 einen Infrarotsensor, Fig. 5 is an infrared sensor,
Fig. 6 eine Signalauswerteschaltung für den Infrarot sensor. Fig. 6 shows a signal evaluation circuit for the infrared sensor.
In Fig. 1 ist ein Sensorträger mit Sensor dargestellt. Der Sensorträger 1 weist ein Substratmaterial 2, beste hend aus Epoxyd oder einem üblichen Leiterplattenmateri al, auf. Das Substratmaterial 2 ist doppelseitig mit Kupferfolien 3, 4 beschichtet und vorstrukturiert. Die Kupferfolie 3 der Vorderseite des Substratmaterials 2 dient beispielsweise als Kontaktfläche für elektrische Anschlüsse der Sensorstruktur, während die Kupferfolie 4 der Rückseite des Substratmaterials 2 zur Bildung von externen Kontakten zum Anschluß einer Signalauswerte schaltung herangezogen werden kann. An der Vorderseite des Substratmaterials 2 ist eine Höhlung (Vertiefung, Ätzloch, Senkung, Bohrung, Sackloch) 5 vorgesehen, über die der eigentliche Sensor 6 trommelfellartig gespannt und an den Rändern durch Kleber fixiert ist.In Fig. 1, a sensor carrier is shown with the sensor. The sensor carrier 1 has a substrate material 2 , consisting best of epoxy or a conventional printed circuit board material. The substrate material 2 is coated on both sides with copper foils 3 , 4 and pre-structured. The copper foil 3 on the front side of the substrate material 2 serves, for example, as a contact surface for electrical connections of the sensor structure, while the copper foil 4 on the back side of the substrate material 2 can be used to form external contacts for connecting a signal evaluation circuit. At the front of the substrate material 2 , a cavity (depression, etching hole, countersink, hole, blind hole) 5 is provided, via which the actual sensor 6 is stretched like a tympanic membrane and fixed at the edges by adhesive.
Für den elektrischen Anschluß des Sensors 6 sind mehrere Bohrungen im Substratmaterial 2 am Rande der Höhlung 5 vorgesehen, die entweder chemisch durchkontaktiert wer den, und/oder durch Durchkontaktierungshülsen 7 gesteckt und mit der Kupferfolie 3 bzw. den Anschlüssen des Sen sors 6 einerseits sowie mit der Kupferfolie 4 anderer seits verbunden sind. Die Signale des Sensors können so in einfacher Weise über die Durchkontaktierungshülsen 7 auf die Rückseite des Sensorträgers weitergeleitet wer den. Über mit Hilfe der Kupferfolie 4 geschaffene An schlüsse 8, 9 werden elektrische Verbindungen für eine Signalauswerteschaltung gebildet.For the electrical connection of the sensor 6 , a plurality of bores in the substrate material 2 are provided on the edge of the cavity 5 , which are either chemically plated through, and / or inserted through plated-through sleeves 7 and with the copper foil 3 or the connections of the sensor 6 on the one hand and with the copper foil 4 are connected on the other hand. The signals from the sensor can thus be forwarded in a simple manner via the via sleeves 7 to the rear of the sensor carrier. On with the help of the copper foil 4 to connections 8 , 9 electrical connections are formed for a signal evaluation circuit.
In Fig. 2 ist ein Schnitt durch einen Sensor 6 darge stellt. Der Sensor 6 weist eine Kunststoffolie 11, vor zugsweise aus Polyimid, als Trägerfolie auf. Die der Höhlung 5 abgewandte Vorderseite der Kunststoffolie 11 ist mit einer strukturierten Sensorschicht 12, vorzugs weise einer Nickelschicht, beschichtet. Diese Sensor schicht 12 bildet die wärmestrahlungsempfindliche Sen sorstruktur mit einem oder mehreren mäanderförmigen Dünnschichtwiderstand(en). In Fig. 2 is a section through a sensor 6 Darge provides. The sensor 6 has a plastic film 11 , preferably made of polyimide, as a carrier film. The front side of the cavity 5 facing away from the plastic film 11 is coated with a structured sensor layer 12 , preferably a nickel layer. This sensor layer 12 forms the heat radiation sensitive sensor structure with one or more meandering thin film resistor (s).
Allgemein können mit Hilfe der Dünnschichttechnologie Nickelwiderstände hergestellt werden, die aufgrund ihres hohen Temperaturkoeffizienten eine Empfindlichkeit be sitzen, die mit der von teuren Platinwiderständen ver gleichbar ist.Generally, with the help of thin film technology Nickel resistors are manufactured due to their high temperature coefficients be a sensitivity sit with the ver of expensive platinum resistors is comparable.
Die Sensorschicht 12 kann mit einer Fotoresistschicht 14 abgedeckt sein. Desweiteren kann zwischen die Sensor schicht 12 und die Fotoresistschicht 14 oder anstelle der Fotoresistschicht 14 oder auf die Fotoresistschicht 14 eine IR-Absorptionsschicht 13 aufgebracht werdem.The sensor layer 12 can be covered with a photoresist layer 14 . Can, furthermore, between the sensor layer 12 and the photoresist layer applied werdem 14 or instead of the photoresist layer 14 or on the photoresist layer 14 is an IR absorption layer. 13
Zur Herstellung des Sensorträgers 1 mit Sensor 6 wird eine doppelseitig vorstrukturierte Leiterplatte - die bereits mit den Kontaktflächen für die einzelnem Sensor teile (stukturierte Kupferfolie 3, Anschlüsse 8, 9) und einer Vielzahl von Höhlungen 5 versehen ist - großflä chig mit der Kunststoffolie 11 beklebt. Die Oberfläche der Kunststoffolie 11 wird anschließend im Vakuum mit einer etwa 50 bis 100 nm dicken Nickelschicht und gege benenfalls mit der IR-Absorptionsschicht 13 großflächig bedampft oder, in einer Kathodenzerstäubungsanlage, be sputtert. In einem anschließenden Fotolithografie-Prozeß wird dann die Sensorstruktur mit den typisch 10 bis 50 µm breiten, mäanderförmen Widerstandbahnen unter Einsatz spezieller Ätzbäder (für die Fotoresistschicht 14 und anschließend die Sensorschicht 12) hergestellt.To manufacture the sensor carrier 1 with sensor 6 , a double-sided pre-structured circuit board - which is already provided with the contact surfaces for the individual sensor (structured copper foil 3 , connections 8 , 9 ) and a large number of cavities 5 - is largely glued with the plastic film 11 . The surface of the plastic film 11 is then vacuum-coated with an approximately 50 to 100 nm thick nickel layer and optionally with the IR absorption layer 13 over a large area or, in a cathode sputtering system, sputtered. In a subsequent photolithography process, the sensor structure with the typically 10 to 50 μm wide, meandering resistance tracks is then produced using special etching baths (for the photoresist layer 14 and then the sensor layer 12 ).
Ebenso kann zum Schutz der Sensorschicht 12 vor aggres siven Dämpfen beim Betrieb des Sensors in rauher Umge bung die Fotoresistschicht 14, die zur Strukturierung der Sensorschicht 12 verwendet wurde, als Passivierung auf der Sensorschicht 12 belassen werden. Nach Abschluß dieser Dünnschicht-Verfahrensschritte können eine Tempe rung bei ca. 120°C bis 170°C und anschließend die Ver einzelung der Sensorträger 1 durch Ausstanzen erfolgen. Likewise, to protect the sensor layer 12 before aggres immersive vapors during operation of the sensor in a harsh environment Conversely, the photoresist layer 14, which has been used for structuring the sensor layer 12 may be left as a passivation layer on the sensor 12th After completion of these thin-film process steps, a tempering at approximately 120 ° C to 170 ° C and then the individualization of the sensor carrier 1 can be carried out by punching out.
In Fig. 3 ist ein Beispiel für eine Sensorstruktur dar gestellt. Die Sensorstruktur 16 weist fünf mäanderförmi ge Dünnschichtwiderstände R1, R2, R3, R4, R5 auf, wobei der in der Fläche quadratische Widerstand R5 zentral ange ordnet ist und jeder seiner vier Seiten ein äußerer Wi derstand R1...R4 gegenüberliegt. Zwischen zwei äußeren Widerständen bzw. gegenüber jeder Ecke des quadratischen Widerstands R5 befindet sich ein Kontaktierungsanschluß 15, im einzelnen mit D1, D2, D3, D4 bezeichnet. Jeder Kon taktierungsanschluß 15 weist ein Durchkontaktierungsloch 18 zur Durchführung einer Durchkontaktierungshülse 7 auf. Die Verbindung der einzelnen Dünnschichtwiderstände erfolgt über aufgedampfte bzw. gesputterte Verbindungs stege 17.In Fig. 3 an example of a sensor structure is is set. The sensor structure 16 has five meandering thin film resistors R 1 , R 2 , R 3 , R 4 , R 5 , the square resistor R 5 being arranged centrally and each of its four sides having an external resistance R 1. opposite. R 4. Between two external resistors or opposite each corner of the square resistor R 5 there is a contacting connection 15 , denoted in detail by D 1 , D 2 , D 3 , D 4 . Each con tact connection 15 has a via hole 18 for performing a via sleeve 7 . The individual thin-film resistors are connected via vapor-deposited or sputtered connecting webs 17 .
In Fig. 4 ist ein Ersatzschaltbild der Sensorstruktur gemäß Fig. 3 dargestellt. Die Dünnschichtwiderstände R1...R5 sind jeweils als Einzelwiderstände gezeichnet. Es ist zu erkennen, daß der zentrale Widerstand R5 zwi schen den Kontaktierungsanschlüssen D1 und D2, die äuße ren Widerstände R1 und R2 in Serie zwischen den Kontak tierungsanschlüssen D2 und D3 sowie die äußeren Wider stände R3 und R4 in Serie zwischen den Kontaktierungsan schlüssen D3 und D4 angeordnet sind. Der Widerstand R5 bildet den Infrarotstrahlungsmeßwiderstand, die Wider stände R3 + R4 den Raumtemperaturmeßwiderstand und die Widerstände R1 + R2 den Referenzwiderstand eines Infra rotsensors mit Signalauswerteschaltung (siehe Fig. 6). FIG. 4 shows an equivalent circuit diagram of the sensor structure according to FIG. 3. The thin film resistors R 1 ... R 5 are drawn as individual resistors. It can be seen that the central resistor R 5 between the contacting connections D 1 and D 2 , the outer resistors R 1 and R 2 in series between the contacting connections D 2 and D 3 and the external resistors R 3 and R 4 are arranged in series between the contacting connections D 3 and D 4 . The resistor R 5 forms the infrared radiation measuring resistor, the resistors R 3 + R 4 the room temperature measuring resistor and the resistors R 1 + R 2 the reference resistor of an infrared sensor with signal evaluation circuit (see Fig. 6).
In Fig. 5 ist ein Infrarotsensor dargestellt. Der Infra rotsensor 23 weist einen Sensorträger 1 mit Höhlung 5 und darüber gespanntem Sensor 6 auf. Der Sensorträger 1 befindet sich in einer Hülse 20 eines röhrenförmigen Sensorgehäuses 19. Der Sensor 6 weist aufgedampfte oder gesputterte mäandrierte Nickel-Dünnschichtwiderstände als Infrarotstrahlungsdetektoren auf. Das Sensorsignal, das durch die Infrarotstrahlung eines heißen Objekts im Gesichtsfeld des Sensors hervorgerufen wird, wird direkt hinter dem Sensor mittels einer auf einer Platine 24 be findlichen Signalauswerteschaltung verstärkt und aufbe reitet. Die Platine 24 ist dabei senkrecht zum Sensor träger 1, d.h. parallel zur Achse der Hülse 20 angeord net. Die Anschlüsse 8, 9 des Sensorträgers 1 sind mit der Platine 24 kontaktiert.An infrared sensor is shown in FIG . The infrared sensor 23 has a sensor carrier 1 with a cavity 5 and a sensor 6 stretched over it. The sensor carrier 1 is located in a sleeve 20 of a tubular sensor housing 19 . The sensor 6 has vapor-deposited or sputtered meandering nickel thin-film resistors as infrared radiation detectors. The sensor signal, which is caused by the infrared radiation of a hot object in the field of view of the sensor, is amplified and processed directly behind the sensor by means of a signal evaluation circuit on a circuit board 24 . The board 24 is perpendicular to the sensor carrier 1 , ie net angeord parallel to the axis of the sleeve 20 . The connections 8 , 9 of the sensor carrier 1 are contacted with the circuit board 24 .
Die Dünnschichtwiderstände sind so angeordnet, daß nur der zentrale Widerstand R5 (siehe Fig. 3) der einfallen den Infrarotstrahlung ausgesetzt ist und von ihr erwärmt wird. Hierzu dient die in die Hülse 20 eingesetzte Blen de 21, deren zentrale, achsenparallele Bohrung 25 nur den zentralen Widerstand R5 freiläßt. Die Hülse 20 mit Blende 21 ist durch eine infrarotdurchlässige Silizium scheibe 22 verschlossen und so gegen Verschmutzung ge schützt. Durch die Blende 21 mit zentraler Bohrung 25 wird die Infrarotstrahlung auf einen Einfallwinkel von z.B. 25° beschränkt. Das Gesichtsfeld des Infrarotsen sors 23 kann somit durch Variation des Abstandes vom Meßobjekt und/oder durch Veränderung des Bohrungsdurch messers der Blende 21 den jeweiligen Bedürfnissen ange paßt werden.The thin film resistors are arranged in such a way that only the central resistor R 5 (see FIG. 3) which is incident is exposed to the infrared radiation and is heated by it. For this purpose, the Blen de 21 inserted into the sleeve 20 , whose central, axially parallel bore 25 only leaves the central resistor R 5 free. The sleeve 20 with panel 21 is closed by an infrared transparent silicon disk 22 and thus protects against contamination ge. The aperture 21 with a central bore 25 limits the infrared radiation to an angle of incidence of, for example, 25 °. The field of view of the infrared sensor 23 can thus be adapted to the respective needs by varying the distance from the measurement object and / or by changing the bore diameter of the aperture 21 .
In Fig. 6 ist eine auf der Platine 24 befindliche Si gnalauswerteschaltung für den Infrarotsensor darge stellt. Die elektrischen Verbindungen der Signalaus werteschaltung mit den Kontaktierungsanschlüssen D1...D4 der Sensorstruktur 16 sind jeweils angegeben. Der Kon taktierungsanschluß D1 wird über einen Widerstand R6 mit positiver Gleichspannung U beaufschlagt und ist mit der Kathode einer Referenzspannungsquelle Z1 sowie mit Wi derständen R7, R8 und mit dem negativen Eingang eines Komparators V3 sowie mit einem Widerstand R18 verbunden. In Fig. 6 is a on the board 24 Si signal evaluation circuit for the infrared sensor Darge provides. The electrical connections of the signal evaluation circuit with the contacting connections D 1 ... D 4 of the sensor structure 16 are given in each case. The contacting connection D 1 is applied via a resistor R 6 with positive direct voltage U and is connected to the cathode of a reference voltage source Z 1 and to resistors R 7 , R 8 and to the negative input of a comparator V 3 and to a resistor R 18 .
Wie bereits erwähnt, kontaktiert der Kontaktierungsan schluß D1 den zentralen Infrarotstrahlungsmeßwiderstand R5 der Sensorstruktur 16. Die Anode der Referenzspan nungsquelle Z1 liegt auf Massepotential.As already mentioned, the contacting connection D 1 contacts the central infrared radiation measuring resistor R 5 of the sensor structure 16 . The anode of the reference voltage source Z 1 is at ground potential.
Der Kontaktierungsanschluß D2 ist über einen Widerstand R10 mit dem negativen Eingang eines Verstärkers V1 ver bunden. Wie bereits erwähnt, kontaktiert der Kontaktie rungsanschluß D2 den Referenzwiderstand R1 + R2 sowie den Infrarotstrahlungsmeßwiderstand R5 der Sensorstruk tur 16.The contact connection D 2 is connected via a resistor R 10 to the negative input of an amplifier V 1 . As already mentioned, the contact connection D 2 contacts the reference resistor R 1 + R 2 and the infrared radiation measuring resistor R 5 of the sensor structure 16 .
Der Kontaktierungsanschluß D4 ist mit dem weiteren An schluß des Widerstandes R7 sowie über einen Widerstand R14 mit dem negativen Eingang eines Verstärkers V2 ver bunden. Wie bereits erwähnt, kontaktiert der Kontaktie rungsanschluß D4 den Raumtemperaturmeßwiderstand R3 + R4 der Sensorstruktur 16. Der Kontaktierungsanschluß D3, der den Referenzwiderstand R1 + R2 sowie den Raumtempe raturmeßwiderstand R3 + R4 andererseits kontaktiert, bildet den Masseanschluß.The contact connection D 4 is connected to the further connection of the resistor R 7 and via a resistor R 14 to the negative input of an amplifier V 2 . As already mentioned, the contact connection D 4 contacts the room temperature measuring resistor R 3 + R 4 of the sensor structure 16 . The contacting connection D 3 , which contacts the reference resistor R 1 + R 2 and the room temperature measuring resistor R 3 + R 4 on the other hand, forms the ground connection.
Der weitere Anschluß des Widerstandes R8 liegt über ei nem Potentiometer P1 und einem Widerstand R9 an Massepo tential. Der Abgriff des Potentiometers P1 ist über ei nen Widerstand R11 mit dem positiven Eingang des Ver stärkers V1 verbunden. Der Ausgang des Verstärkers V1 ist über einen Widerstand R13 an den positiven Eingang des Verstärkers V2 angeschlossen. Ferner sind Ausgang sowie negativer Eingang des Verstärkers V1 über die Se rienschaltung eines Widerstandes R12 umd eines Potentio meters P2 miteinander verbunden, wobei der Abgriff des Potentiometers P2 an den Ausgang des Verstärkers V1 an geschlossen ist. The further connection of the resistor R 8 is above egg nem potentiometer P 1 and a resistor R 9 to ground potential. The tap of the potentiometer P 1 is connected via a resistor R 11 to the positive input of the amplifier V 1 . The output of the amplifier V 1 is connected via a resistor R 13 to the positive input of the amplifier V 2 . Furthermore, the output and negative input of the amplifier V 1 are connected to one another via the series circuit of a resistor R 12 and a potentiometer P 2 , the tap of the potentiometer P 2 being closed at the output of the amplifier V 1 .
Der Ausgang des Verstärkers V2 ist über einen Widerstand R17 mit den positiven Eingängen von Komparatoren V3, V4 verbunden. Der Ausgang des Verstärkers V2 liegt deswei teren über zwei Widerstände R15, R16 an Massepotential, wobei der gemeinsame Verbindungspunkt der Widerstände R15, R16 am negativen Eingang des Verstärkers V2 ange schlossen ist.The output of the amplifier V 2 is connected via a resistor R 17 to the positive inputs of comparators V 3 , V 4 . The output of the amplifier V 2 lies further across two resistors R 15 , R 16 at ground potential, the common connection point of the resistors R 15 , R 16 being connected to the negative input of the amplifier V 2 .
Der Ausgang des Komparators V3 steuert über einen Wider stand R22 die Basis eines Transistors T1 an. Ferner sind Ausgang und positiver Eingang des Komparators V3 über einen Widerstand R19 miteinander verbunden. Während der Emitter des Transistors T1 an Masse liegt, ist der Kol lektor an eine Warnstufe 26 angeschlossen, die anderer seits mit positiver Gleichspannung U beaufschlagt wird.The output of the comparator V 3 controls an opposing stand R 22 to the base of a transistor T 1 . Furthermore, the output and positive input of the comparator V 3 are connected to one another via a resistor R 19 . While the emitter of transistor T 1 is connected to ground, the collector is connected to a warning stage 26 , which on the other hand is supplied with positive direct voltage U.
Der weitere Anschluß des Widerstandes R18 ist direkt an den negativen Eingang des Komparators V4 sowie über ei nen Widerstand R20 an Masse geschaltet. Der Ausgang des Komparators V4 steuert über einen Widerstand R23 die Basis eines Transistors T2 an. Ferner sind Ausgang und positiver Eingang des Komparators V4 über einen Wider stand R21 miteinander verbunden. Während der Emitter des Transitors T2 an Masse liegt, ist der Kollektor an eine Vorwarnstufe 27 angeschlossen, die andererseits mit po sitiver Gleichspannung beaufschlagt wird.The further connection of the resistor R 18 is connected directly to the negative input of the comparator V 4 and via a resistor R 20 to ground. The output of the comparator V 4 controls the base of a transistor T 2 via a resistor R 23 . Furthermore, the output and positive input of the comparator V 4 are connected to each other via an opposing R 21 . While the emitter of the transistor T 2 is grounded, the collector is connected to a prewarning stage 27 , which on the other hand is subjected to positive direct voltage.
Aus der vorstehend beschriebenen Signalauswerteschaltung geht hervor, daß die Dünnschichtwiderstände R5 und R1 + R2 zu einer Halbbrücke verbunden sind, während die Dünnschichtwiderstände R3 + R4 lediglich zur Messung der Raumtemperatur dienen. Das Potentiometer P2 dient zum Brückenabgleich. Das Signal der Halbbrücke R5/(R1 + R2) wird im Verstärker V1 verstärkt und im Verstärker V2 auf das separat gemessene, momentane Raumtemperatursignal von R3 + R4 aufaddiert. Das am Ausgang der Verstärkers V2 anstehende Summensignal wird danach parallel in den Komparatoren V3 und V4 mit zwei unterschiedlichen Schaltschwellen verglichen. Die etwa 10% unterhalb der Schaltschwelle des Komparators V3 liegende Schaltschwel le des Komparators V4 führt zum Durchschalten des Tran sistors T2, wenn das Summensignal am Ausgang des Ver stärkers V2 einen vorgebbaren Wert überschreitet. Die Vorwarnstufe 27 gibt daraufhin ein Vorwarnsignal ab, da sich die vom Infrarotsensor 23 erfaßte Temperatur einem kritischen oberen Wert nähert. Steigt die Temperatur weiter an, so daß das am Ausgang des Verstärkers V2 an stehende Summensignal auch die Schaltschwelle des Kompa rators V3 überschreitet, so wird der Transistor T1 durchgeschaltet und die Warnstufe 26 veranlaßt eine Not abschaltung, um das zu überwachende Objekt vor einer Zerstörung infolge zu hoher Temperatur zu schützen. Bei de Schaltschwellen können mit Hilfe des Potentiometers P1 eingestellt werden.The signal evaluation circuit described above shows that the thin-film resistors R 5 and R 1 + R 2 are connected to form a half-bridge, while the thin-film resistors R 3 + R 4 only serve to measure the room temperature. The potentiometer P 2 is used for bridge adjustment. The signal of the half bridge R 5 / (R 1 + R 2 ) is amplified in the amplifier V 1 and added in the amplifier V 2 to the separately measured instantaneous room temperature signal of R 3 + R 4 . The sum signal present at the output of the amplifier V 2 is then compared in parallel in the comparators V 3 and V 4 with two different switching thresholds. The approximately 10% below the switching threshold of the comparator V 3 Schalttschwel le of the comparator V 4 leads to the switching of the Tran sistor T 2 when the sum signal at the output of the amplifier V 2 exceeds a predetermined value. The prewarning stage 27 then emits a prewarning signal since the temperature detected by the infrared sensor 23 approaches a critical upper value. The temperature continues to rise, so that the sum signal at the output of the amplifier V 2 also exceeds the switching threshold of the comparator V 3 , the transistor T 1 is switched on and the warning stage 26 causes an emergency shutdown in order to the object to be monitored to protect against destruction due to excessive temperature. The switching thresholds can be set using the potentiometer P 1 .
Wahlweise steht auch das temperaturproportionale Aus gangssignal des Verstärkers V2 direkt zur Verfügung, wenn eine berührungslose Temperaturmessung durchzuführen ist.Optionally, the temperature-proportional output signal of the amplifier V 2 is also directly available if a non-contact temperature measurement is to be carried out.
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