DE4442457A1 - Temperaturmeßvorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Temperaturmeßvorrich­ tung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Eine derartige Vorrichtung ist aus der DE 39 33 311 C2 bekannt. Der Referenzwiderstand ist dabei innerhalb des Gehäuses angeordnet. Eine räumliche Zuordnung zwischen den Anschlußstellen des Meßwiderstands und dem Refe­ renzwiderstand besteht nicht. Bedingt durch die i.d.R. gegebene Temperaturentwicklung innerhalb des Geräts, die durch die elektronischen Bauteile zur Weiterverarbeitung der verschiedenen Ausgangssignale hervorgerufen wird, be­ steht kein definierter Temperaturbezug zwischen der mit Hilfe des Meßwiderstands gemessenen Temperatur und der Temperatur des Referenzwiderstands. Dies ist besonders dann von Nachteil, wenn mit Hilfe des Geräts verschiedene Meßwiderstände in Parallelschaltung ausgewertet werden. Bedingt durch die räumlich getrennte Anordnung der An­ schlußstellen dieser Meßwiderstände innerhalb des Geräts ergibt sich ein nicht vorhersehbarer und auch nicht zu beseitigender Einfluß auf das Meßergebnis, d. h. die mit Hilfe der Meßwiderstände gemessenen Temperaturwerte. Die Ursache hierfür ist in der fehlenden Temperaturbasis des Referenzwiderstands zu sehen.

Bei der bekannten Vorrichtung wird ferner mit einem temperaturunabhängigen hochpräzisen Referenzwiderstand gearbeitet. Die Genauigkeit der Temperaturmessung hängt somit auch von der Genauigkeit des Referenzwiderstands ab. Bedingt durch Alterungserscheinungen des Referenzwi­ derstands selbst und auch evtl. Temperatureffekte der Zu­ leitungen des Referenzwiderstands kann sich jedoch der Wert des Referenzwiderstands ändern. Diese Änderung wirkt sich zwar unmittelbar auf das Ergebnis, d. h. die Präzi­ sion der zu bestimmenden Temperatur aus, sie ist jedoch nicht zu erkennen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrich­ tung der eingangs genannten Art zu schaffen, die sich durch einen kostengünstigen Aufbau und eine hohe Genauig­ keit auszeichnet.

Die Erfindung löst diese Aufgabe durch die kennzeichnen­ den Merkmale des Patentanspruchs 1.

Bei der Erfindung wird mit einem relativ kostengünstigen Referenzwiderstand gearbeitet, der sich temperaturabhän­ gig ändert. Bedingt durch die geringe Schwankungsbreite der für den Referenzwiderstand maßgeblichen Temperatur am Ort des Steckers ist die Änderung des Widerstandswerts für den Referenzwiderstand relativ gering. Unabhängig da­ von aber wird jede Änderung berücksichtigt. Durch den de­ finierten Bezug zwischen der mit Hilfe des Meßwider­ stands, z. B. in Form eines Thermoelement-Sensors gemesse­ nen Temperatur und der Temperatur des Referenzwiderstands ergibt sich eine hohe Genauigkeit des zu messenden Tempe­ raturwerts. Durch die Integration des Referenzwiderstands im Stecker entfallen ferner Zuleitungen und die durch diese verursachten thermischen und alterungsbedingten Einflüsse.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegen­ stand der Patentansprüche 2 bis 4. Mit den Merkmalen des Patentanspruchs 2 wird eine verbesserte thermische Kopp­ lung zwischen den Anschlüssen der Zuleitungen des Meßwi­ derstands und dem Referenzwiderstand erreicht. Gleichzei­ tig werden gemäß Patentanspruch 3 elektrische Wechselwir­ kungen zwischen diesen Anschlüssen und dem Referenzwider­ stand vermieden. Dadurch wird es möglich, die für den Re­ ferenzwiderstand maßgebliche Temperatur d. h. die Tempera­ tur des Steckers weitgehend der Temperatur des Refe­ renzwiderstands anzugleichen.

Mit den Merkmalen des Patentanspruchs 4 lassen sich äu­ ßere, insbesondere atmosphärische Einflüsse auf den Wi­ derstandswert des Referenzwiderstands ausschließen.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfin­ dung dargestellt. Es zeigt

Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel der Erfindung in Form einer Thermoelementmeßkarte gegenständlich und in Form der zugehörigen Auswerteschaltung

Fig. 2 mit den Teilen a bis c den konstruktiven Auf­ bau eines Steckers, wie er in der Thermoelementmeßkarte von Fig. 1 eingesetzt ist.

Beim Ausführungsbeispiel von Fig. 1 sind in einem Ein­ schub 1 mehrere Stecker 2 angeordnet, an denen jeweils über nicht dargestellte elektrische Leitungen ebenfalls nicht gezeigte Meßwiderstände angeschlossen sind. Mit Hilfe dieser Meßwiderstände lassen sich an insgesamt acht Stellen Temperaturen bestimmen, die in Form eines Meß­ signals auf die Stecker 2 zurückgeführt sind.

Die mit Hilfe der Stecker 2 nacheinander abgegriffenen Meßsignale werden über eine schematisch dargestellte Ab­ frageschaltung 3 einer Auswerteschaltung 4 zugeführt, die in Form einer Brückenschaltung aufgebaut ist und als Aus­ gangssignal einen Spannungswert liefert, der ein symbo­ lisch dargestelltes Anzeigeelement 5 ansteuert. Die Brüc­ kenschaltung 4 wird durch eine Konstantspannungsquelle 6 mit Strom versorgt. Neben konstanten Widerständen 7 ist auch jeweils ein temperaturabhängiger Referenzwiderstand vorgesehen, der in jedem der Stecker 2 integriert ist und bei dem es sich beispielsweise um einen handelsüblichen Platin-Widerstands-Temperatursensor des Typs PT100 han­ delt. Dieser besitzt bei einem Temperaturwert von 0°C einen Widerstand von 100 Ω.

Der nähere Aufbau jedes der Stecker 2 in Verbindung mit dem vorgesehenen Referenzwiderstand ist in Fig. 2 ge­ zeigt.

Bei dem in Fig. 2 gezeigten Stecker 2, der bei a in per­ spektivischer Darstellung, bei b in Seitenansicht und c in der Draufsicht gezeigt ist, sind in einem Steckerge­ häuse 8 nebeneinander zwei Steckkontakte in Form von Kon­ taktfedern 9 angeordnet, die hinter Schlitzen 10 sitzen. Die Kontaktfedern 9 stellen bei angeschlossenen Leitungen des Meßwiderstands eine elektrische Verbindung dieser Steckkontakte zu einem Kontaktelement 10 und damit zu ei­ ner Klemme 11 her, die mit Hilfe einer Einpressmutter 12 und einer Schraube 13 im Gehäuse 8 befestigt ist. Die Klemme 11 ist über die Schaltung 3 in der dargestellten Weise (Fig. 1) mit der Auswerteschaltung 4 verbunden.

In wärmeleitender Verbindung mit dem Kontaktelement 11, jedoch elektrisch von diesem isoliert ist ein Refe­ renzwiderstand 14 in einer Nut 15 des Gehäuses 8 angeord­ net. Zur wärmeleitenden Verbindung ist eine Wärmeleitpa­ ste 16 zwischen dem Temperaturfühler 14 und dem Kontakt­ element 11 vorgesehen. Nach außen ist der Referenzwider­ stand durch eine Silikonauflage 17 abgedichtet.

Der Referenzwiderstand 14 wirkt als Temperaturfühler. Er besitzt einen definierten Temperaturgang, d. h. einen tem­ peraturabhängig sich ändernden Widerstandswert. Dieser wird mit Hilfe von Anschlußdrähten 15 abgenommen, die ebenfalls auf die Auswerteschaltung 4 (vgl. Fig. 1) ge­ führt sind.

Durch die Zuordnung je eines Referenzwiderstands 14 zu jedem der Stecker 2 und damit dem zugehörigen Meßwider­ stand läßt sich der Temperatureinfluß, der bedingt ist durch die sich ggf. ändernde Temperatur innerhalb des Ge­ häuses 1 erfassen und kompensieren. Somit ist lediglich das Meßsignal des Temperatursensors von der zu messenden Temperatur abhängig. Bedingt durch die thermische Kopp­ lung ist die Ansprechzeit der gesamten Meßvorrichtung ge­ ring, da Temperaturänderungen des Steckers unmittelbar mit Hilfe des Referenzwiderstands erfaßt werden können. Der Herstellungsaufwand ist bedingt durch die geringen Kosten des Referenzwiderstands gering. Damit ergibt sich einen Temperaturmeßvorrichtung, die sich durch einen kon­ struktiv einfachen Aufbau bei gleichzeitig hoher Funk­ tionssicherheit und Genauigkeit auszeichnet.

Claims (4)

1. Temperaturmeßvorrichtung mit einem Meßwiderstand, der zwei elektrische und auf einen in einem Gehäuse ange­ ordneten Stecker zurückgeführte Anschlußleitungen aufweist und mit einem gehäuseinternen Referenzwider­ stand mit bekannter Temperatur, dessen Ausgangssignal zusammen mit dem Ausgangssignal des Meßwiderstands schaltungstechnisch in Beziehung gesetzt ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Referenzwiderstand (14) im Stecker (2) integriert ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Stecker (2) ein Kontaktteil (9) aufweist, das wärmeleitend mit dem Referenzwiderstand (14) verbun­ den ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Referenzwiderstand (14) elektrisch vom Kontaktteil (9) isoliert ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Referenzwiderstand (14) her­ metisch abgeschlossen ist.