DE8708316U1 - Thermocouple reference point - Google Patents
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Description
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Aktenz.: G 87 08 316.7 Industrieanlagen-Betriebsgesellschaft mbHReference number: G 87 08 316.7 Industrieanlagen-Betriebsgesellschaft mbH
Therraoelement-Referenzstel1eThermoelement reference point
Gegenstand der Neuerung ist eine hochgenaue elektronisch ger^ite Mehrkanal-Referenzstelle für Thermoelemente.The subject of the innovation is a highly accurate electronic multi-channel reference point for thermocouples.
Viele Anwendungen bei zivilen, militärischen oder Raumfahrt-Projekten erfordern für den Labortest wie auch im Betrieb genaue Temperaturmessungen, wobei die Zahl der Meßstellen hoch sein kann(z.B. 100 pro Triebwerk,pro Satellit). Üblicherweise werden für die Messung Thermoelemente eingesetzt, die eine Bezugstemperatur, eine Referenzstelle, benötigen. Die Genauigkeit der Messungen hängt u.a. davon ab, wie genau die Temperatur der Referenzsteile eingestellt und konstant gehalten werden kann. Außerdem ist es zur Vermeidung systematischer Meßfehler erwünscht, alle Meßstellen auf die gleiche Referenzsteile aufzuschal ten. Somit entsteht die Forderung nach einer hochgenausn Thermoelement-Referenzstelle, an die eine große Zahl von Meßstellen angeschlossen werden kann. Für den Anwendungsbereich Luft- und Raumfahrt bestehen zusätzliche Forderungen wie sehr kompakte Bauweise und Ersetzbarkeit im Hochvakuum (10"6Torr). Daneben gelten allgemeine Forderungen wie hohe Zuverlässigkeit, Kalibrierfähigkeit und preisgünstige Herstellung durch Verwendung handelsüblicher Bauteile und Materialien.Many applications in civil, military or space projects require precise temperature measurements for laboratory tests and in operation, and the number of measuring points can be high (e.g. 100 per engine, per satellite). Thermocouples are usually used for the measurement, which require a reference temperature, a reference point. The accuracy of the measurements depends, among other things, on how precisely the temperature of the reference point can be set and kept constant. In addition, to avoid systematic measurement errors, it is desirable to connect all measuring points to the same reference point. This creates the requirement for a highly accurate thermocouple reference point to which a large number of measuring points can be connected. For the aerospace application, there are additional requirements such as very compact construction and the ability to be replaced in high vacuum (10" 6 Torr). In addition, general requirements apply, such as high reliability, calibration capability and low-cost production through the use of commercially available components and materials.
Diese Forderungen werden von den vergleichbaren, handelsüblichen thermischen Referenzstellen nicht erfüllt, diese bieten meist nur bis zu 25 Kanälen An-These requirements are not met by comparable, commercially available thermal reference points, which usually only offer up to 25 channels.
2020
Schluß in einem 19"-Einschub.End in a 19" rack.
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Aktenz.l G 87 08 316.7File no. G 87 08 316.7
Ihdüstrieäniägeii-BetfiebsgeseTl schaft mbH ^ 2 -Industrial Company Ltd. ^ 2 -
. Der Neuerung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Thermae!ement-Referenzstelle zu entwickeln, die eine sehr viel höhere Anzahl Anschlüsse bei sehr viel kleinerem Bauvolumen ermöglicht und die darüber hinaus sehr 2uverlässig und hochgenau arbeitet. Durch spezielle Materialauswahl ist auch der Einsatz im Hochvakuum (Weltraum) sicherzustellen.. The innovation is based on the task of developing a thermal element reference point that allows a much higher number of connections in a much smaller construction volume and that also works very reliably and with high precision. The special choice of materials also ensures that it can be used in high vacuum (space).
Neuerungsgemäß wird diese Aufgabe wie folgt gelöst:According to the innovation, this task is solved as follows:
Die Thermoelement-Referenzstelle (Abb. 1) befindet sich in einem würfelförmigen Gehäuse mit den Außenabmessungen ca. 85 &khgr; 85 &khgr; 85 mm; sie besteht aus einem massiven Kupferblock» der zweigeteilt ist* um die Montage der innenliegenden Elemente zu ermöglichen. Der Kupferblock 1 ist an nur IQ wenigen Punkten mittels thermisch gut isolierenden Stützen 9 mit dem Ge-The thermocouple reference point (Fig. 1) is located in a cube-shaped housing with external dimensions of approximately 85 x 85 x 85 mm; it consists of a solid copper block that is split in two to enable the assembly of the internal elements. The copper block 1 is connected to the housing at only a few points using thermally well-insulated supports 9.
• häuseboden 11 verbunden. Unterhalb des Kupferblocks 1 befindet sich eine f Platine 8 mit der Regelungsschaltung, die Zu- bzw. Abführung der Leitungen erfolgt über Viel pol stecker 12 an den Gehäusewänden 10.• housing base 11. Below the copper block 1 there is a circuit board 8 with the control circuit, the supply and removal of the cables takes place via multi-pin connectors 12 on the housing walls 10.
Die Größe des Kupferblocks hängt u.a. von der Anzahl der Thermae!ement-Referenzstellen ab, bei 100 Referenzstellen beträgt sie ca. 50 &khgr; 50 &khgr; 50 mm. Der Querschnitt des Kupferblocks ist hinreichend groß, um den Wärmedurchgangswiderstand so niedrig zu halten, daß in der Zone Z, in der die Referenzthermoelemente eingeklebt sind, von einem isothermen Bereich gesprochen werden kann. In diesem Bereich befinden sich auch die Sensoren 7 für die elektronische Regelschaltung sowie ein Temperaturfühler 6 als zusätc'" liehe Kontrollmögiichkeit der Referenztemperatur. Das Aufheizen auf die gewünschte Temperatur besorgen Transistoren 5 und Heizwiderstände 4* dieThe size of the copper block depends, among other things, on the number of thermocouple reference points. For 100 reference points, it is approximately 50 x 50 x 50 mm. The cross-section of the copper block is sufficiently large to keep the thermal resistance so low that the zone Z, in which the reference thermocouples are glued in, can be described as an isothermal area. The sensors 7 for the electronic control circuit and a temperature sensor 6 as an additional means of controlling the reference temperature are also located in this area. Heating to the desired temperature is provided by transistors 5 and heating resistors 4*.
im Kupferblock in der Randzone des isothermen Bereiches installiert sind. Jedes dieser Elemente befindet sich in jeweils einem dafür auf Maß gefrästen oder gebohrten Hohlraum. Für jedes Referenzthermoelement gibt es je eine Bohrung im Kupferblock.are installed in the copper block in the edge zone of the isothermal area. Each of these elements is located in a cavity milled or drilled to measure. There is one hole in the copper block for each reference thermocouple.
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Akteriz.i G 87 U8 316*7Act.i G 87 U8 316*7
ihdüstHeäfliageri-BetjHebsgeSe.ll schaft mbH - 3 -ihdüstHeäfliageri-BetjHebsgeSe.ll schaft mbH - 3 -
j Die Referenzthermoelemente 2 sind zweckmäßig je zur Hälfte in den oberen bzw. den unteren Kupferblock elektrisch isoliert eingeklebt, ihre Drängenden 3 führen zu den Anschlußsteckern 12.j The reference thermocouples 2 are conveniently glued half into the upper and half into the lower copper block in an electrically insulated manner, their push-in ends 3 lead to the connector plugs 12.
fur hodhgenauen Einstellung Und Konstanthaltung- der Ref.erenztemper.atür wurde eine Regelschaltung entworfen (Abb. 2), die die Referenztemperatur im Kupferblock in einem weiten Betriebsbereich konstant hält. Äusfllhrungsbeispiel:For highly precise setting and constant maintenance of the reference temperature, a control circuit was designed (Fig. 2) that keeps the reference temperature in the copper block constant over a wide operating range. Example of implementation:
Referenztemperatur: 15O0F - 65,560C mit einer Toleranz in Luft 4TRef ^0,10C und im VakuunWT^ = 0,l5°C, diese Werte gelten für einen Betriebsbereich Tymqebuncj von + 50C bis + 550C.Reference temperature: 15O 0 F - 65,56 0 C with a tolerance in air 4T Ref ^0,1 0 C and in vacuum WT^ = 0,15°C, these values apply to an operating range Ty mqebuncj from + 5 0 C to + 55 0 C.
Die Kontrolle der Referenztemperatur ist, v/ie unten ausführlicher erläutertj jQ zusätzlich möglich.Control of the reference temperature is also possible, as explained in more detail below.
Die Regelschaltung arbeitet v/ie folgt:The control circuit works as follows:
Es handelt sich um eine gemischt analog-digitale Regelung (Abb. 2). Dazu arbeitet das ICl als Komparator. Am nicht invertierenden Eingang wird ihm eine sehr stabile, mit Pl einstellbare Spannung vorgegeben, diese wird mit der Spannung am invertierenden Eingang verglichen. Letztere setzt sich aus einer von der Blocktemperatur abhängigen Spannung, die über MTCl und NTC2 (7 Abb. 1) gev/onnen wird, plus einer kleinen Dreiecksspannung von IC2 zusammen. Bei Inbetriebnahme der Elektronik und einer Ist-Temperatur, die wesentlich kleiner als die gewünschte Soll-Temperatur ist, schaltet der ICl seinen Ausgang gegen Null und veranlaßt die Transistoren T^ bis T^ überIt is a mixed analog-digital control (Fig. 2). The IC1 works as a comparator. At the non-inverting input, it is given a very stable voltage that can be set with Pl, which is compared with the voltage at the inverting input. The latter consists of a voltage that depends on the block temperature and is generated via MTCl and NTC2 (7 Fig. 1), plus a small triangular voltage from IC2. When the electronics are started up and the actual temperature is significantly lower than the desired target temperature, the IC1 switches its output to zero and causes the transistors T^ to T^ to
die Widerstände Rl bis R4 Strom zu ziehen. Diese heizen den Block auf -, bis 20the resistors Rl to R4 draw current. These heat up the block - until 20
in dar Nähe der Soll-Temperatur die Spannungen an den Eingangen von ICl sich zu überschneiden beginnen und aus dem konstanten Heizstrom ein pulsförmiger mit der Dreiecksfrequenz wird. Im eingeschwungenen Zustand wird gerade soviel Heizleistung aufgebracht, um die Wärmeverluste auszugleichen und damit die Blocktemperatur konstant zu halten.near the target temperature, the voltages at the inputs of ICl begin to overlap and the constant heating current becomes a pulse-shaped one with a triangular frequency. In the steady state, just enough heating power is applied to compensate for the heat losses and thus keep the block temperature constant.
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Akteriz.: G 87 08 316.7 industHeaniagen-Betriebsgeseil schaft mbH . 4 _File number: G 87 08 316.7 Industrial Company Ltd. . 4 _
Der als zusätzliche Kontrollmoglichkeit -im 2ehtrurn des Blocks installierte Temperaturfühler PtSOO (6, Abb. 1) ist in der Brücke BR verschaltet. Nach erfolgter Kalibrierung des Referenzofens (mit Kilfe kalibrierter Thermoeleirente nach DKD) kann mit P2 die Brücke auf Mull abgeglichen werden. Ihre /LijcgäHgccpannijng beträgt dann bei .AbweiGhungeri von der Soll-TemperaturThe temperature sensor PtSOO (6, Fig. 1), installed as an additional control option in the second round of the block, is connected in the bridge BR. After the reference furnace has been calibrated (with a thermocouple calibrated according to DKD), the bridge can be calibrated to the required value using P2. Its /Low voltage range is then 0.1 V in the event of a deviation from the target temperature.
lmV/°C.
5lmV/°C.
5
ffie Regelschaltung enthält nur handelsübliche "Bauelemente* die verwendeten Schaltungen sind im Prinzip bekanntj neu ist ihre Anwendung in der in Abb.2 dargestellten Form für den Zweck der hochgenauen Temperaturregelung für Thermoelement-Referenzstel 1 en.The control circuit contains only commercially available components; the circuits used are known in principle; what is new is their application in the form shown in Fig. 2 for the purpose of highly accurate temperature control for thermocouple reference points.
Die Forderung nach Ersetzbarkeit der Thermoelement-Referenzstelle im Hochvakuum bzw. im Weltraum wird dadurch erfüllt, daß sämtliche Bauelemente gezielt auf ihre Ausgasfestigkeit hin ausgewählt wurden, einschließlich der Verwendeten Spezial kleber.The requirement for the thermocouple reference point to be replaceable in high vacuum or in space is met by the fact that all components were specifically selected for their outgassing resistance, including the special adhesives used.
Der Anschluß der Thermoelement-Meßwertgeber an die Thermoelement-Referenzstelle erfolgt über Viel pol stecker 12, deren Kontakte zur Vermeidung parasitärer Thermospannungen ebenfalls aus entsprechendem Thermoelementmaterial bestehen.The thermocouple sensors are connected to the thermocouple reference point via multi-pin connectors 12, the contacts of which are also made of appropriate thermocouple material to avoid parasitic thermoelectric voltages.
Claims (6)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE8708316U DE8708316U1 (en) | 1987-06-12 | 1987-06-12 | Thermocouple reference point |
Applications Claiming Priority (1)
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Publications (1)
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DE8708316U1 true DE8708316U1 (en) | 1987-11-05 |
Family
ID=6809076
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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DE8708316U Expired DE8708316U1 (en) | 1987-06-12 | 1987-06-12 | Thermocouple reference point |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE8708316U1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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DE4327256A1 (en) * | 1993-08-13 | 1995-02-16 | Bayer Ag | Sulfonylbenzyl-substituted benzimidazoles, process for their preparation and their use in medicaments |
-
1987
- 1987-06-12 DE DE8708316U patent/DE8708316U1/en not_active Expired
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