DE68929021T2

DE68929021T2 - Frost- und Taufühler

Info

Publication number: DE68929021T2
Application number: DE68929021T
Authority: DE
Inventors: Akira Kumada; Michihiro Murata; Eiichi Takata
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1988-10-20
Filing date: 1989-10-18
Publication date: 2000-03-30
Anticipated expiration: 2009-10-19
Also published as: DE68929021D1; DE68912265D1; EP0364982A3; EP0364982A2; US5000579A; DE68912265T2; EP0538910B1; EP0538910A2; EP0538910A3; EP0364982B1; US4981369A

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

1. Gebiet der Erfindung:

Die Erfindung bezieht sich auf einen Frost- und Tausensor für den Gebrauch in einem Entfroster eines Kühlschranks, eines Klimatisators und verschiedener anderer Industriegeräte.

2. Beschreibung des Stands der Technik:

Es ist bekannt, daß unter bestimmten Umständen die Oberfläche eines Wärmeaustauschers in einem Kühlschrank, einem Klimatisator oder einem ähnlichen Gerät mit Frost und Eis bedeckt sein kann. Ein weiterer Betrieb des mit Frost und Eis bedeckten Wärmeaustauschers würde merkbar den Wirkungsgrad verringern, was unwirtschaftlich ist und gelegentlich zu einem Ausfall oder Fehlverhalten des Geräts führen kann.
Bisher wurden verschiedene Versuche unternommen, um das Auftreten von Frost und Tau zu erfassen. In einigen der vorgeschlagenen Erfassungseinrichtungen wurde ein Resonator verwendet, in anderen wurde die Veränderung der Dielektrizitätskonstante eines Elementes aufgrund der Entstehung von Frost oder Tau ausgenützt, wiederum andere Erfassungseinrichtungen waren optischer Art.
Aus der Druckschrift GB 2 181 255 ist bekannt, daß der Temperaturunterschied zwischen zwei Thermistoren festgestellt werden kann, um einen Wasser- oder Dampfgehalt der Luft nachweisen zu können. Dabei wird einer der Thermistoren erwärmt, während der anderer Thermistor nicht erwärmt wird. Die Messung des Wasser- oder Dampfgehalts wird durch Feststellung des Unterschieds der beiden Ausgangssignale der Thermistoren durchgeführt, wobei die Meßempfindlichkeit durch die Änderung der Temperatur des erwärmten Thermistors eingestellt werden kann. Somit hängen also die Meßeigenschaften vom Abstand zwischen den veränderbaren Widerstandwerten des ersten und zweiten Thermistors ab.
Die Druckschrift US 4,063,447 offenbart eine Brückenschaltung mit zwei Thermistoren zur Temperaturmessung. Ein Referenzthermistor wird einem konstanten Fluß eines Trägergases ausgesetzt, während ein Meßthermistor dem Trägergas, das ein zu analysierendes Gas enthält, ausgesetzt ist. Um eine einwandfreie Messung durchführen zu können, muß die Brückenschaltung entsprechend ihrer Komponenten abgeglichen werden, das heißt, daß Temperaturschwankungen ausgeglichen werden müssen. Zu diesem Zweck sind in zwei entsprechenden Zweigen der Brückenschaltung zwei variabele Stromquellen angeordnet, durch die der Brückenstrom automatisch abgeglichen werden kann. Somit wird in Zeitintervallen, in denen keine Messung vorgenommen wird, ein Ausgangssignal der Brückenschaltung zur Steuerung der Stromquellen verwendet, um die Brückenschaltung wieder abzugleichen.
Des weiteren zeigen Fig. 7 bis 10 der beigefügten Zeichnung zwei bekannte Sensoren, in denen jeweils ein Resonator verwendet wird. Mit Hilfe des einen Sensors wird eine Änderung der Resonanzfrequenz eines Resonators, und mit Hilfe des anderen eine Änderung der Amplitude eines Resonators festgestellt.
Fig. 7 zeigt einen piezoelektrischen Resonator 14, der mit einer elastischen Halterung 12 auf der Oberseite eines Rohrgehäuses 10 angebracht ist. Ein Paar Elektroden 16a, 16b sind an dem Resonator 14 angebracht, jeweils eine an jeder Seite, und ein Paar Ausgangsanschlüsse 18a bzw. 18b führen von den Elektroden 16a bzw. 16b weg.
Fig. 8 zeigt ein Schaltbild des Sensors gemäß Fig. 7. Dabei wird das Ausgangssignal des Resonators 14 einerseits über einen Widerstand R bzw. andererseits über einen Verstärker 20, der das Ausgangssignal verstärkt, an eine Resonanzfrequenz-Unterscheidungseinrichtung 22 angelegt. Dann wird das Ausgangssignal der Unterscheidungseinrichtung 22 nach außen weitergegeben. Während des Betriebs verändert sich beim Auftreten von Frost oder Tau die Resonanzfrequenz des Resonators 14 in Abhängigkeit von der entstandenen Menge an Frost oder Tau. Übersteigt die Änderung der Resonanzfrequenz einen bestimmten Wert, so entscheidet der Sensor, daß der Resonator 14 mit Frost oder Tau bedeckt ist.
Mit Hilfe des Sensors gemäß Fig. 9 wird das Auftreten von Frost oder Tau aufgrund der Änderung der Amplitude eines Resonators 114 festgestellt. Der Aufbau dieses Sensors entspricht im wesentlichen dem des Sensors gemäß Fig. 7. Das Ausgangssignal des Resonators 114 wird jedoch gemäß Fig. 10 an eine Schwingungsfrequenz- Unterscheidungseinrichtung 124 angelegt. Bei diesem Sensor wird durch das Entstehen von Frost oder Tau auf der Oberfläche des Resonators 114 die Schwingung des Resonators 114 in Abhängigkeit vom Gewicht des niedergeschlagenen Frosts oder Taus eingeschränkt. Somit nimmt der Sen sor an, daß die Oberfläche des Resonators 114 mit Frost oder Tau bedeckt ist, wenn die Änderung der Schwingungsamplitude einen bestimmten Wert überschreitet.
Fig. 11 bis 13 zeigen Diagramme verschiedener Signalverläufe des oszillierenden Ausgangssignals des piezoelektrischen Resonators 114 und des ermittelten Ausgangssignals der in den Fig. 7 bis 10 gezeigten Sensoren.
Im einzelnen zeigt Fig. 11 einen Signalverlauf des oszillierenden Ausgangssignals des Sensors gemäß Fig. 7 und 8. Dabei verdoppelt sich gleichzeitig mit dem Entstehen von Frost die Resonanzfrequenz zum Zeitpunkt t1 Fig. 12 zeigt einen weiteren Signalverlauf des oszillierenden Ausgangssignals des Sensors gemäß Fig. 9 und 10. Es ist offensichtlich, daß gleichzeitig mit dem Entstehen von Frost oder Tau zum Zeitpunkt. t1 die Amplitude des Ausgangssignals des Resonators 114 verringert wird.
Wurde auf diese Weise eine Änderung der Schwingungsfrequenz oder -amplitude festgestellt, so wird vom Sensor ein Signal ausgegeben, das mitteilt, daß Frost oder Tau auf dem Resonator 14, 114 entdeckt worden ist. Daraufhin wird im allgemeinen ein Entfroster oder ein Entfeuchter betrieben.
Fig. 14 bis 16 zeigen einen weiteren bekannten Sensor, der das Vorhandensein von Frost und Tau durch die Änderung der Dielektrizitätskonstante feststellt. Fig. 14 bzw. 15 zeigt die innere Struktur bzw. Außenansicht des Sensors. Die Oberfläche eines isolierenden Substrats, auf dem ein Paar kammartige Elektroden 226, 226 angebracht ist, ist mit einer Widerstandsschicht 230 überzogen. Fig. 16 zeigt eine Erfassungsschaltung des Sensors. Dabei versorgt eine Wechselspannung einer Wechselsignalquelle 134 eine Erfassungseinheit 232, die gemäß Fig. 14 und 15 aufgebaut ist, und das Ausgangssignal der Erfassungseinheit 232 ist an eine Impedanz-Erfassungsschaltung 236 angelegt, wobei deren Ausgangsanschluß mit einem nicht gezeigten Entfroster oder Entfeuchter verbunden ist.
Bei dieser bekannten Anordnung verändert sich bei Auftreten von Frost oder Tau auf der Erfassungseinheit 232 der Wechselstromwiderstand (Impedanz) zwischen den beiden kammartigen Elektroden 226, 226. Stellt die Impedanzerfassungsschaltung 236 diese Änderung der Impedanz fest, so entscheidet sie daraufhin, daß die Oberfläche der Erfassungseinheit 232 mit Frost oder Tau bedeckt ist.
Fig. 17 und 18 zeigen einen bekannten optischen Sensor.
Im einzelnen zeigt Fig. 17 den prinzipiellen Betrieb des aus einem lichtemittierenden Element 338 und einen lichtempfangenden Element bestehenden Sensors. Das Licht des lichtemittierenden Elements 338 wird von einer Reflexionsoberfläche 342 reflektiert und trifft auf das lichtempfangende Element 340. Entsteht auf der Reflexionsoberfläche Frost oder Tau, so wird der Brechungsindex des Lichts des lichtemittierenden. Elements 338 oder der Einfallswinkel des auf das lichtempfangende Element 340 treffenden Lichts verändert, wodurch die Beleuchtung des lichtempfangenden Elements 340 verringert, wird. Wird eine derartige Veränderung der Beleuchtungsstärke festgestellt, so entscheidet der Sensor, daß die Reflexionsoberfläche mit Frost oder Tau bedeckt ist.
Fig. 18 zeigt den prinzipiellen Betrieb eines Sensors, der eine licht-emittierende Diode (LED) 438 und eine das Licht der LED 438 empfangende Photodiode 440 umfaßt. Wird die Lichtstrecke zwischen der LED 438 und der Photodiode 440 von Frost oder Tau bedeckt, so ändert sich die Belichtung der Photodiode. Wird der Wert der Änderung der Belichtungsstärke mit einem Vergleichswert in einen Pegel-Unterscheidungseinrichtung 444 verglichen und daraufhin festgestellt, daß die Änderung den Vergleichswert überschreitet, so wird von der Pegel-Unterscheidungseinrichtung 444 mitgeteilt, daß die Lichtstrecke zwischen der LED 438 und der Photodiode 440 zumindest teilweise von niedergeschlagenen Frost oder Tau blockiert ist.
Die genannten Anordnungen weisen jedoch folgende unvermeidbare Probleme auf, wodurch ein angemessener Nutzen nicht gegeben ist.
Jeder der bekannten Sensoren gemäß Fig. 7 bis 10, in denen ein piezo-elektrischer Resonator verwendet wird, neigt aufgrund von Staub oder anderen auf dem Resonator befindlichen Fremdkörpern oder aufgrund von extern oder intern auf den Resonator des Sensors ausgeübten Vibrationen zu einem Fehlbetrieb.
In den bekannten Sensoren gemäß Fig. 14 bis 18, die einerseits die Veränderung der Dielektrizitätskonstante ausnützen bzw. andererseits ein optisches Verfahren anwenden, ist es zur Aufrechterhaltung einer bestimmten Erfassungsgenauigkeit notwendig, daß die Vorrichtungen in regelmäßigen Zeitabschnitten gewartet werden, teils, weil es schwierig ist, die Erfassungseinheit auf eine kompakte Größe zu verkleinern, teils, weil die Schaltungsstruktur zu komplex ist. Dementsprechend ist es nicht nur schwierig, die Reproduzierbarkeit zu garantieren, sondern auch, die Produktionskosten zu senken.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Frost- und Tausensor bereitzustellen, der kompakt und daher billig herzustellen ist und der sowohl exzellente Erfassungsgenauigkeit als auch exzellente Reproduzierbarkeit aufweist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Frost- und Tausensor gemäß den beiliegenden Patentansprüchen gelöst.
Gemäß diesem Ausführungsbeispiel kann die arithmetische Schaltung einen Verstärker zur Verstärkung der Ausgangsspannung des wärmeempfindlichen Widerstands während der Zufuhr des Vergleichsreferenzstroms zu diesem, eine Halteschaltung zum halten des Ausgangs des Verstärkers, um dasselbe Ausgangssignal mit einer Verzögerung für die Dauer der Zufuhr des Vergleichsreferenzstroms zu dem wärmeempfindlichen Widerstand auszugeben, und einer Vergleichsschaltung zum Vergleich einer Temperaturdifferenz zwischen dem Ausgangssignal der Halteschaltung und der Ausgangsspannung des wärmeempfindlichen Widerstands während der Zufuhr des wärmeerzeugenden Stroms mit einem vorbestimmten Referenzwert.
Weiterhin kann die Energieversorgung mit einer Zeitverlaufsschaltung versehen sein, die einen Oszillator zur Erzeugung eines Wechselzeitverlaufs aufweist, um das Ausgangssignal der variablen Konstantstromquelle zwischen dem Vergleichsreferenzstrom und dem wärmeerzeugenden Strom abwechselnd zu betreiben. Sowohl der Verstärker als auch eine Ausgangsschaltung kann mit einem Schalter ausgestattet sein, der dazu eingerichtet ist, durch die Zeitverlaufsschaltung aktiviert und deaktiviert zu werden.
Zusammengefaßt kann erfindungsgemäß eine Fehlfunktion aufgrund von Staub oder anderen Fremdkörpern auf der Oberfläche einer Erfassungseinheit auf ein Minimum verringert werden, da der Nachweis von Frost oder Tau aufgrund von Temperatur geschieht. Da wärmeempfindliche Widerstände verwendet werden, die klein und billig sind, kann ein Frost- und Tausensor geschaffen werden, der mit verringerten Kosten hergestellt werden kann und leistungsfähiger ist.
Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher beschrieben.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG

Es zeigen:
Fig. 1 ein Blockschaltbild eines Sensors gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel,
Fig. 2 eine Perspektivteilansicht des Sensors gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel,
Fig. 3 eine seitliche Längsansicht gemäß Fig. 2, wobei der Sensor ohne Frost und Tau darauf dargestellt ist,
Fig. 4 eine Ansicht ähnlich wie Fig. 3, wobei der Sensor als mit Frost oder Tau bedeckt dargestellt ist,
Fig. 5 eine detaillierte Schaltungsdarstellung entsprechend Fig. 1,
Fig. 6 ein Blockschaltbild eines anderen Sensors gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel,
Fig. 7 eine Querschnittansicht eines Sensors gemäß dem Stand der Technik zur Erfassung von Frost oder Tau durch die Änderung der Osizllationsfrequenz eines piezoelektrischen Resonators,
Fig. 8 ein Schaltbild des Sensors gemäß Fig. 7,
Fig. 9 eine Ansicht ähnlich zu Fig. 7, in der ein weiterer Sensor gemäß dem Stand der Technik zur Erfassung von Frost oder Tau durch die Änderung der Oszillationsamplitude eine piezoelektrischen Resonators,
Fig. 10 ein Schaltbild des Sensors gemäß Fig. 9,
Fig. 11 ein Signalverlaufsgraphen, der den Oszillationsausgang des Sensors gemäß Fig. 7 darstellt,
Fig. 12 einen Signalverlauf ähnlich zu Fig. 11, der das oszillierende Ausgangssignal des Sensors gemäß Fig. 9 darstellt,
Fig. 13 einen Erfassungsausgangsverlauf gemäß Fig. 11 und 12, wodurch Vorhandensein/Abwesenheit von Frost oder Tau dargestellt wird,
Fig. 14 eine Draufsicht eines weiteren bekannten Sensors, bei dem Frost oder Tau durch eine Änderung der Dielektrizitätskonstanten erfaßt wird,
Fig. 15 eine Perspektivansicht des Sensors gemäß Fig. 14,
Fig. 16 ein Blockschaltbild einer Schaltung gemäß Fig. 14, sowie
Fig. 17 und 18 schematische Darstellungen zweier anderer bekannter Sensoren, die den Aufbau und die prinzipielle Funktion des bekannten Sensors zeigen, bei dem Frost oder Tau durch die Änderung der auf eine Photodiode auftreffenden Lichtstärke eines LED-Lichts nachgewiesen wird,
Fig. 19 einen charakteristischen Kurvenverlauf, der die allgemeine Beziehung zwischen der Temperatur und dem Widerstand eines wärmeempfindlichen Widerstands wiedergibt,
Fig. 20 einen charakteristischen Kurvenverlauf, der die Beziehung zwischen der Temperatur bzw. dem Temperaturunterschied und dem Widerstand wiedergibt, wenn kein Frost oder Tau in der Umgebung der wärmeempfindlichen Widerstände des Senors gemäß Fig. 22 vorhanden ist,
Fig. 21 einen charakteristischen Kurvenverlauf ähnlich zu Fig. 20, der die typische Beziehung zwischen der Temperatur bzw. der Temperaturdifferenz und dem Widerstand wiedergibt, wenn Frost oder Tau auf den wärmeempfindlichen Widerständen des Sensors gemäß Fig. 22 sich entwickelt hat, und
Fig. 22 ein Blockschaltbild eines Sensors, bei dem zwei wärmeempfindliche Widerstände verwendet werden.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG

Nachfolgend werden erfindungsgemäße Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher beschrieben. Da bei wird hierbei als wärmeempfindlicher Widerstand ein Thermistor verwendet.
Bei dem Sensor gemäß Fig. 22 (der nicht Teil der beanspruchten Erfindung ist) kann aufgrund einer hervorgerufenen Temperaturdifferenz zwischen einem Paar wärmeempfindliche Widerstände über das Vorhandensein von Frost oder Tau entschieden werden. Der Sensor weist ein Paar parallel zueinander angeordnete wärmeempfindliche Widerstände 548, 550 auf. Diese beiden wärmeempfindlichen Widerstände 548, 550 werden von einem Paar Wellen 552a und 552b bzw. 552c und 552d getragen, die zwischen den gegenüberliegenden Seiten eines Untersatzes (Sockels) 546 mit einem konstanten Abstand zueinander angeordnet sind. Ein Thermistor wird mit einem Widerstand von 5 kΩ bei einer B-Konstante von 3350 und 25ºC für jeden der wärmeempfindlichen Widerstände 548, 550 verwendet. Die Wärmestrahlung des Thermistors beträgt 2 mW/ºC in der Luft und 50 mW/ºC in Eis. Außerdem beträgt bei 0ºC der Widerstand des Thermistors 14 kΩ.
Fig. 22 zeigt die vollständige Schaltung des Sensors, wobei die wärmeempfindlichen Widerstände 548, 550 auf der einen Seite geerdet sind und von einer Stromquelle Ps den wärmeempfindlichen Widerstände 548, 550 über ein Paar variable Konstantstromschaltungen 554 bzw. 556, durch die verschiedene Ausgangsströme voreingestellt werden, Ströme zugeführt werden.
Diese beiden variablen Konstantstromschaltungen 554, 556 bilden zusammen eine Stromquelle 558.
Die wärmeempfindlichen Widerstände 548, 550 und die Stromquelle 558 sind mit einer arithmetischen Schaltung 560 verbunden, die ein Frost und-Tau-Signal nach der oben beschriebenen Weise ausgibt.
Die entsprechenden Ausgangssignale der variablen Konstantstromschaltungen 554, 556 werden einem Operationsverstärker 562 zugeführt, der den Wert der Temperaturdifferenz bzw. des Temperaturunterschieds zwischen den wärmeempfindlichen Widerständen 548, 550 berechnet. Der berechnete Wert des Temperaturunterschieds wird an einen Eingangsanschluß eines Komparators 564 angelegt, wobei eine Entscheidung getroffen wird, ob der Temperaturunterschied unterhalb einer Gleichstrom-Referenzspannung Vref&sub2; liegt.
Währenddessen überwacht der Komparator 566 die Temperatur des wärmeempfindlichen Widerstands 548 und vergleicht den überwachten Temperaturwert mit einer Referenzgleichspannung Vref&sub1;, um festzustellen, ob der überwachte Temperaturwert unterhalb einem Referenzwert liegt.
Durch diesen Vergleich kann alleine das Entstehen von Frost nachgewiesen werden, d. h. abgesehen vom Entstehen von Tau, wenn die Referenzspannung Vref&sub1; auf einen der Temperatur 0ºC entsprechenden Wert festgesetzt ist.
Jeder der beiden Komparatoren 564, 566 gibt nur dann ein Ausgangssignal aus, wenn entweder der Temperaturunterschied oder der überwachte Temperaturwert unter einem Referenzwert liegt. Dabei ist das Ausgangssignal logisch negativ. Ein Basisstrom fließt zu einem Transistor Q&sub2;, der Bestandteil einer Ausgangsschaltung 570 ist, wobei der Transistor Q&sub2; nur dann leitend ist, wenn beide Ausgangssignale übereinstimmen.
Ein Transistor Q&sub1; wird nur dann ausgeschaltet, wenn die beiden Ausgangssignale übereinstimmen. Zu diesem Zeitpunkt wird eine Spannung einer Stromquelle Ps&sub2; an den Transistor Q&sub2; über Widerstände R&sub7;, R&sub8; angelegt, um den Transistor Q&sub2; einzuschalten. Ist dieser Transistor Q&sub2; eingeschaltet, so wird ein Open-Kollektor-Signal ausgegeben, was Aufschluß über die Existenz von Frost oder Tau gibt.
Im folgenden ist die Funktionsweise des Sensors gemäß Fig. 22 beschrieben.
Im allgemeinen besitzt ein wärmeempfindlicher Widerstand eine Temperatur-Widerstand-Charakteristik gemäß Fig. 3. Temperatur und Widerstand sind im Grunde genommen umgekehrt proportional zueinander.
Gemäß Fig. 22 wird an den einen wärmeempfindlichen Widerstand 548 ein schwacher Gleichstrom (d. h. ein Referenzstrom) iA von einer Stromquelle Ps&sub1; über die variabele Konstantstromschaltung 554 angelegt, so daß ein Temperaturanstieg aufgrund der Selbsterwärmung vernachlässigbar ist. An den anderen wärmeempfindlichen Widerstand 550 wird ein anderer Gleichstrom (d. h. ein wärmeerzeugender Strom) iB von der gemeinsamen Stromquelle über die variable Konstantstromschaltung 556 angelegt, so daß ein Temperaturanstieg konstant ist. Angenommen, daß der Temperaturanstieg des wärmeempfindlichen Widerstands 550 ΔT ist, so wird in diesem Fall dieses ΔT durch die vom wärmeempfindlichen Widerstand 550 verbrauchte Menge an elektrischer Leistung und durch die vom selben wärmeempfindlichen Widerstand abgestrahlte Menge an Wärmeenergie (Qr) bestimmt.
Fig. 20 zeigt die Beziehung zwischen einer Umgebungstemperatur und einer Temperatur eines wärmeempfindlichen Widerstands bzw. zwischen einer Umgebungstemperatur und einem Temperaturunterschied der wärmeempfindlichen Widerstände 548, 550, wenn die wärmeempfindlichen Widerstände 548, 550 von Luft umgeben sind, d. h. wenn weder Frost noch Tau die wärmeempfindlichen Widerstände 548, 550 umgeben.
Es ist bekannt, daß die Wärmestrahlungsmenge eines wärmeempfindlichen Widerstands stark davon abhängt, ob der wärmeempfindliche Widerstand in einem Gas, einem Festkörper oder einer Flüssigkeit angeordnet ist, da die Wärmeleitfähigkeit eines Festkörpers doppelt so groß ist wie die von Gas.
Werden nun die entsprechenden Temperaturwerte der beiden wärmeempfindlichen Widerstände 548, 550 miteinander in der Luft verglichen, so beträgt die Temperatur des einen wärmeempfindlichen Widerstands 548 T&sub0; + ΔTa und die Temperatur des anderen wärmeempfindlichen Widerstands 550 T&sub0; + ΔTb. Daher ist der Temperaturunterschied ΔTb - ΔTa. Hierbei steht T&sub0; für die Lufttemperatur.
Sind andererseits die beiden wärmeempfindlichen Widerstände 548, 550 in Wasser oder Eis (Frost) angeordnet, so sind ihre entsprechenden Temperaturen T&sub1;' + ΔTa' bzw. T&sub1;' + ΔTb'. Daher beträgt der Temperaturunterschied ΔTb' - ΔTa'.
Da die Wärmeleitfähigkeit von Wasser oder Eis größer als die von Luft ist, gilt jedoch ΔTa' < < ΔTa und ΔTb' < < ΔTb. Demzufolge ist, wie Fig. 5 zeigt, die Temperatur ΔTb - ΔTa verglichen mit ΔTb' - ΔTa' groß genug.
Wenn der Temperaturunterschied zwischen den beiden wärmeempfindlichen Widerständen 548, 550 unter einer bestimmten Grenze sinkt, kann dies als Zeichen gewertet werden, daß die Oberflächen der wärmeempfindlichen Widerstände 548, 550 mit Frost oder Tau bedeckt sind.
Gemäß Fig. 22 erfaßt der Operationsverstärker 562 die entsprechenden Temperaturwerte der beiden wärmeempfindlichen Widerstände 548, 550, um einen Temperaturunterschied zwischen diesen Werten zu ermitteln. Der Wert des Temperaturunterschieds wird anschließend an einen Eingangsanschluß des Komparators 564 angelegt.
An den anderen Eingangsanschluß des Komparators 564 wird eine Referenzspannung Vref&sub2; eingeprägt, die dem Temperaturunterschied zwischen den beiden wärmeempfindlichen Widerständen 548, 550 entspricht, wenn die wärmeempfindlichen Widerstände 548, 550 weder von Frost noch von Tau umgeben sind. Der Komparator 564 unterscheidet somit, ob das Ausgangssignal des Operationsverstärkers 562 unterhalb der Referenzspannung Vref&sub2; liegt.
Wenn die Oberfläche eines wärmeempfindlichen Widerstands mit Wasser (Tau) statt Eis (Frost) bedeckt ist, ist ΔTb - ΔTa immer noch gering. Um Frost und Tau getrennt voneinander nachweisen zu können, kann daher ein Komparator 566 verwendet werden, um eine Umgebungstemperatur T&sub0; mit Hilfe der Temperatur eines wärmeempfindlichen Widerstands 548 Zu überwachen, die ziemlich genau der Umgebungstemperatur T&sub0; entspricht, da die Größe des an den wärmeempfindlichen Widerstand 548 angelegten Stroms sehr gering ist.
An den anderen Eingangsanschluß des Komparators 566 wird eine Referenzspannung Vref&sub1;, die dem Gefrierpunkt von Wasser entspricht, von der Gleichstromquelle eingeprägt. Wenn das dem überwachten Temperaturwert des wärmeempfindlichen Widerstands 548 entsprechende Eingangssignal kleiner als ein Referenzspannungssignal ist, kann dies als Hinweis darauf gewertet werden, daß die Oberfläche des wärmeempfindlichen Widerstands 548 mit Frost, und nicht mit Wasser bedeckt ist.
Ist das ermittelte Signal beider Komparatoren 564, 566 kleiner als der Referenzwert, so wird ein logisch negatives Ausgangssignal ausgegeben, um eine logische UND- Verknüpfung mittels einem Paar Dioden D&sub1;, D&sub2; durchzuführen, die gemeinsam eine Unterscheidungseinrichtung 568 bilden.
Nur wenn die Ausgangssignale der beiden Komparatoren 564, 566 übereinstimmen, wird der Transistor Q&sub1; ausgeschaltet, um den Stromfluß von der Stromquelle Ps&sub2; nach Masse zu unterbrechen,
Demzufolge wird eine Spannung von der Stromquelle Ps&sub2; über die Widerstände R&sub7;, R&sub8; an die Basis des Transistors Q&sub2; eingeprägt, wodurch der Transistor Q&sub2; eingeschaltet wird, um beispielsweise an eine nicht gezeigte Entfroster-Steuerschaltung ein Ausgangssignal auszugeben, das das Vorhandensein von Frost mitteilt. Dieses Ausgangssignal bedeutet: "die Umgebungstemperatur (d. h. die Temperatur des Thermistors 12) liegt unter 0ºC und die Oberfläche des wärmeempfindlichen Widerstands ist mit Eis (Frost) bedeckt".
Der Temperaturunterschied ΔTb - ΔTa verändert sich abhängig von Zustand des den wärmeempfindlichen Widerstand bedeckenden Eises. Durch selektives Verändern der Referenzspannung des Komparators 564 ist es möglich, das Vorhan densein von Eis (Frost) mit größter Empfindlichkeit zu erfassen.
Falls eine Unterscheidung zwischen Frost und Tau nicht notwendig ist, kann auf den Komparator 566 und die Dioden D&sub1;, D&sub2; verzichtet werden.
Dabei wurde ein Thermistor für jeden wärmeempfindlichen Widerstand verwendet. Jedoch kann der wärmeempfindliche Widerstand beispielsweise ein Widerstand aus Platin oder Nickel sein, vorausgesetzt, daß der Temperaturkoeffizient dieses Widerstands positiv ist.
Des weiteren kann eine Steuerschaltung, bestehend aus einer Zeitgeberschaltung (Zeitverlaufsschaltung) oder einem Mikrocomputer, der arithmetischen Schaltung hinzugefügt werden.
In den dargestellten Ausführungsbeispielen ist die arithmetische Schaltung aus einem einzelnen Operationsverstärker, einem Paar Komparatoren und Transistoren aufgebaut. Alternativ kann die Ausgangsspannung des wärmeempfindlichen Widerstands an einen A/D-Wandler angelegt und anschließend in Form digitaler Daten arithmetischen Operationen durch einen Mikroprozessor unterzogen werden.
Fig. 1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung, gemäß dem zwei verschiedenwertige Ströme, d. h. ein wärmeerzeugender Strom und ein vergleichsreferenzstrom aus einer variablen Konstantstromschaltung 776 abwechselnd einem einzelnen wärmeempfindlichen Widerstand 750 zugeführt werden, der an einem Ende geerdet ist.
Gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel werden die zeitlich unterteilten verschiedenen Ströme iA und iB dem einzelnen wärmeempfindlichen Widerstand 750 zugeführt, wobei die Temperaturdifferenz hinsichtlich der verschiedenen Mengen von Wärmeenergie erfaßt wird, wenn Frost oder Tau in der Umgebung oder Frost und Tau nicht in der Umgebung vorhanden sind. Diese Erfassung wird durch eine zeitweilige Verzögerung eines der zwei Ausgangsspannungswerte des wärmeempfindlichen Widerstands 750 erreicht, damit ein Zusammentreffen mit dem Erfassungszeitverlaufssignal des anderen Ausgangsspannungswerts zum Vergleich erreicht wird.
Insbesondere wird einer der beiden wechselweise Auswahlerfassungswerte verzögert und dann der Komparatorschaltung (Vergleicherschaltung) 762 zum gleich Zeitverlauf wie der andere, nachfolgende Erfassungswert zugeführt.
Da der wärmeerzeugende Strom iB auf eine höheren Wert als der Vergleichsreferenzstrom iA eingestellt ist, könnte dabei eine Abweichung dazwischen erzeugt werden, ohne das Frost oder Tau sich entwickelt hat, falls sie unverändert verglichen werden. Damit die zwei Werte zusammentreffen, wird gemäß diesem Ausführungsbeispiel der Vergleichsreferenzstrom iA durch einen Verstärker 778 bei Erfassung des Vergleichsreferenzstrom auf einen Pegel verstärkt, der gleich dem Erfassungswert durch den wärmeerzeugenden Strom ist.
Wie aus Fig. 1 hervorgeht, wird das Ausgangssignal des wärmeempfindlichen Widerstands 750 durch den Verstärker 778 verstärkt, wobei dann das verstärkte Ausgangssignal durch eine Halteschaltung 780 für eine vorbestimmte Dauer gehalten wird.
Gemäß diesem Ausführungsbeispiel wird dieses Signal gehalten, wenn der Vergleichsreferenzstrom iA dem wärmeempfindlichen Widerstand 750 zugeführt wird, wobei der Verstärkungswinkel (Verstärkungsgrad) des Verstärkers 778 durch die folgende Gleichung angegeben werden kann:
α = iBR&sub0;/IAR&sub0; = iB/iA
Dann gelangt das Ausgangssignal des Verstärkers 778 in die Halteschaltung 780. Da zwei Stromwerte aufeinanderfolgend in diese Halteschaltung 780 wie vorstehend beschrieben eingeprägt werden, können die an dem wärmeempfindlichen Widerstand 750 durch die zwei Stromwerte erzeugten Spannungen nicht verglichen werden. Beispielsweise wird die an dem Verstärker 778 erzeugte Spannung bei Zufuhr des Stromwerts iA zeitweilig derart gehalten, daß die Komparatorschaltung 762 diese Spannung mit der an dem wärmeempfindlichen Widerstand 750 erzeugten Widerstand bei Zufuhr des Stromwertes iß nach einer vorbestimmten Zeitdauer vergleichen kann.
Die Komparatorschaltung 762 vergleicht eine bei Zufuhr der Ströme iA und iB erzeugte Temperaturdifferenz. Demgegenüber unterscheidet eine Gefrierpegel-Erfassungsschaltung 766 parallel zu der Komparatorschaltung 762 zur Beurteilung der Ausbildung von lediglich Frost, ob die Umgebungstemperatur T&sub0; des wärmeempfindlichen Widerstands 750 unter 0ºC liegt, was die Ausbildung von Frost bewirkt.
Die Zeitverlaufs-Signalgeneratorschaltung 782 führt der Ausgangsschaltung 770, die als Ausgangs- bzw. Ausgabeeinrichtung für die variable Konstantstromschaltung 776, den Verstärker 778 und der arithmetischen Schaltung 760 dient, ein Signal zum wechselweisen Umschalten der dem wärmeempfindlichen Widerstand 750 zuzuführenden Stromwerte zwischen iA und iB, ein weiteres Signal zur Durchführung des Umschaltens im Ansprechen auf das letztgenannte Signal und ein weiteres Signal zur Ausgangssteuerung zu, wobei jedes Signal zu einer vorbestimmten Dauer zugeführt wird.
Falls der Temperaturanstieg unter einem Referenzwert liegt, beurteilt eine Unterscheidungseinrichtung 768 dieses als Zeichen für die Ausbildung von Frost oder Tau auf der Grundlage des Ausgangs der Komparatorschaltung 762. Zur Erfassung der Ausbildung von lediglich Frost erfordert dies die zusätzliche Bedingung daß die Umgebungstemperatur T&sub0; unter 0ºC liegt.
Fig. 2 zeigt eine perspektivische Ansicht des wärmeempfindlichen Widerstands 750 in dem praktisch angewendeten Sensor gemäß Fig. 1. Gemäß Fig. 2 wird der wärmeempfindliche Widerstand 750 an einem entfernt liegenden (distalen) Ende einer Welle 752 getragen, die durch eine Seitenwand eines Sockels 746 in Form einer Winkelplatte oder hakenförmigen Platte verläuft.
Wenn wie in Fig. 3 gezeigt kein Frost oder Tau vorhanden ist, befindet sich der wärmeempfindliche Widerstand 750 in freier Luft. Wenn wie in Fig. 4 gezeigt Frost oder Tau vorhanden ist, ist die Oberfläche des wärmeempfindlichen Widerstands 750 mit Tau oder Frost bedeckt.
Der Betrieb des Sensors gemäß Fig. 1 (erstes Ausführungsbeispiel) ist nachstehend ausführlicher unter Bezug auf Fig. 5 beschrieben, in der eine praktische Schaltung dargestellt ist.
Gemäß Fig. 5 wird dem wärmeempfindlichen Widerstand 750 ein Vergleichsreferenzstrom iA und ein wärmeerzeugende Strom iß abwechselnd zu unterschiedlichen Zeitverläufen von der variable Konstantstromschaltung 776 zugeführt, die aus Transistoren Q&sub1; und Q&sub2; besteht.
Zur Durchführung eines Umschaltens der variable Konstantstromschaltung 776 ist der Sensor mit einer Zeitverlaufsschaltung (Zeitverlaufs-Signalgeneratorschaltung) 782 ausgestattet. Gemäß dem veranschaulichten Ausführungsbeispiel weist die Zeitverlaufsschaltung 782 einen Oszillator 784 und ein Gatter 786 auf. Die jeweiligen Zufuhrzeitverläufe der zwei Stromwerte iA und iB werden abwechselnd in einer Oszillationsperiode des Oszillators 784 umgeschaltet.
Der Oszillator 784 führt dem Kollektor jedes Transistors Q&sub1; und Q&sub2; ein Oszillationsausgangssignal aus dem Gatter 786 über einen Widerstand 788 zu. Wenn das Ausgangssignal des Oszillators 784 sich auf dem niedrigen Pegel (L- Pegel) befindet, steigt der über den Widerstand 788 zu dem Kollektor des Transistors Q&sub2; fließende Strom an. Da die Transistoren Q&sub1; und Q&sub2; einen sogenannten Stromspiegel bilden, steigt zu diesem Zeitpunkt der Anfangsstromwert iA derart an, daß er den wärmeerzeugende Strom iB erreicht, wenn der Strom iA durch den Kollektor des Transistors Q&sub1; fließt.
Die Ausgangsseite des wärmeempfindlichen Widerstands 750 ist mit der negativen Eingangsseite der Komparatorschaltung 762 wie vorstehend beschrieben verbunden. Wenn der Vergleichsreferenzstrom iA dem wärmeempfindlichen Widerstand 750 zugeführt wird, wird dessen Ausgangssignal dem Verstärker 778 zugeführt.
Der Verstärker 778 besteht aus einer Verstärkerschaltung 790 und einem Schalter 792, der unmittelbar hinter der Verstärkerschaltung 790 angeordnet ist. Wenn das Ausgangssignal des Oszillator 784 sich auf dem niedrigen Pegel (L-Pegel) befindet, gibt die Zeitverlaufsschaltung 782 ein Umschaltsignal zum Öffnen des Schalters 792 aus.
Dementsprechend kann der Verstärker 778 das Ausgangssignal des wärmeempfindlichen Widerstand 750 nur dann abgreifen, wenn der Vergleichsreferenzstrom iA dem wärmeempfindlichen Widerstand 750 zugeführt wird.
Das Ausgangssignal des Verstärkers 778 wird der Halteschaltung Halteschaltung 780 zugeführt, wobei das Ausgangssignal der Halteschaltung dem positiven Eingangsanschluß des Vergleichers 762 zugeführt wird.
Somit führt die Komparatorschaltung (der Komparator) 762 durch die Halteschaltung 780 eine Verzögerung eines der Ausgangssignale des wärmeempfindlichen Widerstands 750 aus, wenn der Vergleichsreferenzstrom iA und der wärmeerzeugende Strom iB dem wärmeempfindlichen Widerstand 750 zu unterschiedlichen Zeitverläufen zugeführt werden, um die entsprechenden Zeitverläufe für den Vergleich zu treffen.
Die Verstärkungskonstante des Verstärkers 778 ist derart eingestellt, daß die der Komparatorschaltung 762 zuzuführenden Signalwerte identisch sind, wenn kein Frost oder Tau an dem wärmeempfindlichen Widerstand 750 vorhanden ist. Folglich ist das Ausgangssignal der Komparatorschaltung 762 0 (Null), wenn sich kein Frost oder Tau ausbildet.
Demgegenüber verringert sich der negative Eingangswert der Komparatorschaltung 762, wenn sich Frost oder Tau auf der Oberfläche des wärmeempfindlichen Widerstands 750 ausbildet. Ein Signal entsprechend der Temperaturdifferenz aufgrund der Wärmeerzeugung wird von einem ersten Komparator 794 einem zweiten Komparator 796 zugeführt, bei dem der Ausgangswert des ersten Komparators 794 mit einem ersten Referenzwert verglichen wird. Dann wird aus dem Komparator 796 ein Frost und-Tau-Signal ausgegeben, wenn die Temperaturdifferenz aufgrund der Wärmeerzeugung über einen vorbestimmten Wert ansteigt.
Somit ist gemäß diesem Ausführungsbeispiel der Sensor ebenfalls mit einer Gefrierpegel-Erfassungsschaltung 766 zum Erhalt eines Signal ausgestattet, wenn sich Frost auf dem wärmeempfindlichen Widerstand 750 ausgebildet hat. In der Gefrierpegel-Erfassungsschaltung 766 wird das Ausgangssignal der Halteschaltung 780, nämlich das Ausgangssignal des wärmeempfindlichen Widerstands 750 bei Zufuhr des Vergleichsreferenzstrom iA, mit dem Referenzwert verglichen. Wenn die Umgebungstemperatur (Thermistor) unter 0ºC fällt, wird das Frostsignal ausgegeben.
Weiterhin wird eine UND-Verknüpfung dieser beiden Erfassungssignale durch die Unterscheidungseinrichtung 768 einschließlich des Gatters 798 gebildet, wobei die Signale dann über die Ausgangsschaltung 770 einer nicht dargestellten Verarbeitungsschaltung zugeführt werden.
Dabei ist während der Zufuhr des Vergleichsreferenzstroms iA zu dem wärmeempfindlichen Widerstand 750 der negative Eingangswert des ersten Komparators 794 um 1/α niedriger als der positive Eingangswert. Diese Differenz wird dem zweiten Komparator 796 zugeführt, was ein fehlerhaftes Frost und-Tau-Signal bewirken kann.
Ein Schalter 800 ist an der Ausgangsseite der Unterscheidungseinrichtung 768 angeschlossen. Diesem Schalter 800 wird aus dem Oszillator 784 in der Zeitverlaufsschaltung 782 ein Zeitverlaufssignal über ein in der Zeitverlaufsschaltung 782 eingebautes Gatter 802 zugeführt. Durch Freigabe des Schalters 800 bei Fließen des Vergleichsreferenzstroms iÄ in den wärmeempfindlichen Widerstand 750 kann ein derartiger, vorstehend beschriebener Fehlbetrieb vermieden werden.
Hinter dem Schalter 800 sind zwei Transistoren Q&sub3; und Q&sub4; angeschlossen, die zusammen mit dem Schalter 800 die Ausgangsschaltung 770 bilden. An dem Kollektor und der Basis jedes der zwei Transistoren Q&sub3; und Q&sub4; ist Vcc angeschlossen. Diese Transistoren Q&sub3; und Q&sub4; dienen zur Verstärkung des Ausgangs der Unterscheidungseinrichtung 768 und zur Zufuhr dieses verstärkten Ausgangs als Frost-und-Tau- Signal zu einer nachfolgenden Verarbeitungsschaltung.
Gemäß diesem veranschaulichten Ausführungsbeispiel werden die Prinzipien der Erfindung lediglich zur Erfassung von Frost angewendet. Alternativ ist durch Weglassen oder Abändern jeder der vorstehend beschriebenen Schwellwerte die Erfassung von sowohl Frost als auch Tau oder lediglich Tau möglich.
Gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist die Erfassung der Ausbildung von Frost oder Tau mit hoher Zuverlässigkeit möglich, teilweise weil der als Frost und-Tau- Erfassungseinrichtung verwendete wärmeempfindliche Widerstand kaum einer äußeren Kraft oder Vibration ausgesetzt wird, und teilweise weil der wärmeempfindliche Widerstand kostengünstig und klein ist sowie eine hervorragende mechanische Festigkeit aufweist.
Fig. 6 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel, gemäß dem ein Ausgangsanschlußsignal eines Mikroprozessors (u-CPU) 906 anstelle der Oszillationsschaltung verwendet wird, um die variable Konstantstromschaltung 876 zum Umschalten des einem wärmeempfindlichen Widerstand 850 zuzuführenden Stroms anzuweisen. Das erfaßte Temperatursignal aus dem wärmeempfindlichen Widerstand 850 wird durch einen A/D- Wandler (Analog-Digital-Wandler) 904 digitalisiert und dann dem Mikroprozessor 906 zugeführt. Das Ergebnis einer arithmetischen Operation des Mikroprozessors 906 wird aus einer Ausgangsschaltung 870 als Frost-und-Tau-Signal ausgegeben.
Abgesehen von der arithmetischen Operation der Erfassungssignale ist dieses Ausführungsbeispiel im Hinblick auf das grundsätzliche Prinzip der Frost- und Tauerfassung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel identisch, wobei dasselbe Ergebnis erreicht wird.
Zusammengefaßt kann, teilweise weil ein wärmeerzeugender Strom und ein Vergleichsreferenzstrom abwechselnd einem einzelnen wärmeempfindlichen Widerstand wie einem Thermistor zur Erzeugung einer Temperaturdifferez zugeführt werden, und teilweise weil die Ausbildung von Frost oder Tau unter Bezug auf die verringerte Temperaturdifferenz aufgrund der Entstehung von Wärmeleitung bei Ausbildung von Frost oder Tau auf der Oberfläche des wärmeempfindlichen Widerstands erfaßt wird, gemäß dem ersten und dem zweiten Ausführungsbeispiel ein verbesserte Frost- und Tausensor erreicht werden, der eine geringe Größe aufweist, widerstandsfähig ist und kostengünstig ist sowie eine zuverlässige Erfassungsdurchführung bietet. Außerdem kann eine empfindliche Erfassung von Frost und Tau ohne Verursachen eines Fehlbetriebs aufgrund einer äußeren Kraft oder Vibration erreicht werden.

Claims

1. Frost- und Tausensor, gekennzeichnet durch

a) einen wärmeempfindlichen Widerstand (750; 850), der selbst Wärme aufgrund eines gegebenen, diesem zugeführten Stroms erzeugen kann, wobei der wärmeempfindliche Widerstand (750; 850) einen Widerstandswert aufweist, der entsprechend der Temperaturänderung des wärmeempfindlichen Widerstands (750; 850) variiert,

b) eine Energiequelle (758) zur periodischen Änderung der Temperatur des wärmeempfindlichen Widerstands (750; 850), wobei die Energiequelle (758) eine variable Konstantstromquelle (776; 876) zur abwechselnden Zufuhr eines Wärmeerzeugungsstroms und eines Vergleichsreferenzstroms zu dem wärmeempfindlichen Widerstand (750, 850) aufweist, wobei der Vergleichsreferenzstrom derart ist, daß er einen Temperaturanstieg des wärmeempfindlichen Widerstands (750; 850) lediglich zu einem in bezug auf den Temperaturanstieg aufgrund des Wärmeerzeugungsstroms vernachlässigbaren Ausmaß verursacht, das ist, und

c) eine arithmetische Schaltung (560; 660) zum Abrufen einer Temperatur des wärmempfindlichen Widerstands (750; 850) als eine Ausgangsspannung gemäß einem Widerstandswert entsprechend der Temperatur und zur Erzeugung eines Frost-und-Tausignals entsprechend einer Differenz zwischen der Ausgangsspannung während der Zufuhr des Wärmeerzeugungsstroms zu dem wärmeempfindlichen Widerstand (750; 850) und der Ausgangsspannung während der Zufuhr des Vergleichsreferenzstroms zu dem wärmeempfindlichen Widerstand (750; 850), wodurch das Frost-und-Tausignal als ausgegeben angenommen wird, wenn der wärmeempfindliche Widerstand (750; 850) mit Frost oder Tau bedeckt ist und die Differenztemperatur des wärmeempfindlichen Widerstands (750; 850) für die zwei Zeitdauern verringert ist.

2. Frost- und Taussensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die arithmetische Schaltung (760) aufweist: einen Verstärker (778) zur Verstärkung der Ausgangsspannung des wärmeempfindlichen Widerstands (750), während diesem der Vergleichsreferenzstrom zugeführt wird, bei einem Verstärkungswinkel (α) entsprechend einem Verhältnis des Wärmeerzeugungsstroms zu dem Vergleichsreferenzstrom, damit die verstärkte Ausgangsspannung ausgegeben wird, eine Halteschaltung (780) zum Halten des Ausgangssignals des Verstärkers (778), damit dasselbe Ausgangssignal mit einer Verzögerung für die Zeitdauer ausgegeben wird, in der der Vergleichsreferenzstrom dem wärmeempfindlichen Widerstand (750) zugeführt wird, und eine Vergleichsschaltung (762) für einen ersten Vergleich des Ausgangssignals der Halteschaltung (780) mit der Ausgangsspannung des wärmeempfindlichen Widerstands (750) während der Zufuhr des Wärmeerzeugungsstroms, damit die Differenztemperatur des wärmeempfindlichen Widerstands (750) zwischen der Temperatur während der Zufuhr des Vergleichsreferenzstroms und der während der Zufuhr des Wärmeerzeugungsstroms gefunden wird, sowie für einen zweiten Vergleich der Differenztemperatur mit einem vorbestimmten Referenzwert.

3. Frost- und Tausensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die arithmetische Schaltung (860) einen A/D-Wandler (904) zur Umwandlung der Ausgangsspannung jedes wärmeempfindlichen Widerstands (850) in digitale Daten, einen Mikroprozessor (906) zur Durchführung einer vorbestimmten arithmetischen Operation in bezug auf die von dem A/D-Wandler (904) ausgegebenen digitalen Daten, damit ein Temperaturunterschied an dem wärmeempfindlichen Widerstand (850) gefunden wird, und eine Ausgangsschaltung (870) zur Erzeugung und Ausgabe eines Frost und-Tausignals gemäß dem arithmetischen Ergebnis des Mikroprozessors (906) aufweist.

4. Frost- und Tausensor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Vergleichsschaltung (762) einen ersten Vergleicher (794) zum Vergleich des Ausgangssignals des wärmeempfindlichen Widerstands (750) während der Zufuhr des Wärmeerzeugungsstroms mit dem Ausgangssignal der Halteschaltung (780), damit die Differenz zwischen den zwei Ausgangssignalen gefunden wird, und einen zweiten Vergleicher (796) zum Vergleich des Ausgangssignals des ersten Vergleichers (794) mit einem Referenzwert (Vref&sub2;) aufweist.

5. Frost- und Taussensor nach einem der vorangehenden Ansprüche 1, 2 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die arithmetische. Schaltung (760) eine Gefrierpegel- Erfassungsschaltung (766) zum Vergleich des Ausgangsstroms des wärmeempfindlichen Widerstands (750) entsprechend dem Vergleichsreferenzstrom mit einem vorbestimmten Gefrierpegel-Referenzwert (Vref&sub1;) zur Erfassung aufweist, ob die Umgebungstemperatur des wärmeempfindlichen Widerstands (750) unter dem Gefrierpunkt liegt.

6. Frost- und Tausensor nach den Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die arithmetische Schaltung (760) eine Unterscheidungseinrichtung (568) zum Vergleich des Ausgangssignals der Vergleichsschaltung (762) mit dem Ausgangssignal der Gefrierpunkt-Erfassungsschaltung (766) aufweist, damit unterschieden wird, ob der wärmeempfindliche Widerstand (850) mit Frost bedeckt ist, wenn die Umgebungstemperatur des wärmeempfindlichen Widerstands (850) unterhalb des Gefrierpunkts liegt.

7. Frost- und Taussensor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die arithmetische Schaltung (760) einen Verstärker (778) zur Verstärkung des Ausgangssignals der Unterscheidungseinrichtung (768) aufweist, wobei die Energiequelle (758) einen Oszillator (782) zur Erzeugung eines Wechselzeitverlaufs zum Wechseln des Ausgangs der variablen Konstantstromquelle (776) zwischen dem Vergleichsreferenzstrom und dem Wärmeerzeugungsstrom, der Oszillator (782) eine Zeitverlaufsschaltung (784, 786, 802) zur Zufuhr eines Steuersignals zu dem Verstärker (778) entsprechend dem von dem Oszillator (782) erzeugten Wechselzeitverlauf und ebenfalls zur Zufuhr desselben Steuersignals zu der Ausgangsschaltung (770) entsprechend demselben Wechselzeitverlauf aufweist, der Verstärker (778) einen Schalter (792) aufweist, der eingerichtet ist, von der Zeitverlaufsschaltung (784, 786, 802) derart aktiviert und deaktivert zu werden, daß der Ausgangsstrom des wärmeempfindlichen Widerstands (750) lediglich während der Zufuhr des Vergleichsreferenzstroms zu dem wärmeempfindlichen Widerstand (750) eingegeben wird, und die Ausgangsschaltung (770) einen anderen Schalter (800) aufweist, der eingerichtet ist, von der Zeitverlaufsschaltung (784, 786, 802) derart aktiviert und deaktiviert zu werden, daß die Ausgabe des Frost und Tausignals nach außen während der Zufuhr des Vergleichsreferenzstroms zu dem wärmeempfindlichen Widerstand (750) verhindert wird.

8. Frost- und Taussensor nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Welle (752), die daran den wärmeempfindlichen Widerstand (750) trägt, und einen Sockel (746), der die Welle (752) trägt, wobei der wärmeempfindliche Widerstand (750) ein Thermistor ist.