DE9300027U1 - Handheld pyrometer - Google Patents
Handheld pyrometerInfo
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Description
- 1 - 21.006- 1 - 21,006
KELLER GMBH, 453 0 IbbenbürenKELLER GMBH, 453 0 Ibbenbüren
HandpyrometerHandheld pyrometer
BeschreibungDescription
Die Neuerung betrifft ein Handpyrometer der im Oberbegriff des Hauptanspruchs definierten Bauart.The innovation concerns a hand-held pyrometer of the type defined in the preamble of the main claim.
Solche Handpyrometer sind in der Praxis in verschiedenen Ausführungen bekannt geworden - u.a. auch durch Geräte der Anmelderin.Such hand-held pyrometers have become known in practice in various designs - including devices from the Applicant.
Bei diesen bekannten Handpyrometern besteht noch der Nachteil, daß die gesamte Fotodiodenschaltung nach dem Geräteeinschalten im allgemeinen sich nicht im funktionsfähigen Zustand befindet, sondern es eine gewisse Zeitspanne in der Größenordnung von Sekunden dauert bis das Handpyrometer meßfähig ist.These known hand-held pyrometers also have the disadvantage that the entire photodiode circuit is generally not in a functional state after the device is switched on, but rather it takes a certain period of time in the order of seconds until the hand-held pyrometer is capable of measuring.
Der Neuerung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Handpyrometer bei einfachem und kostengünstigem Aufbau dahingehend zu verbessern, daß eine wesentlich verkürzte Einsatzbereitschaft gegeben ist.The innovation is therefore based on the task of improving a hand-held pyrometer with a simple and cost-effective design so that it is ready for use for a significantly shorter period of time.
Diese Aufgabe wird durch ein Handpyrometer mit den Merkmalen des Hauptanspruchs gelöst. Die Zeit zum Erreichen des korrekten Arbeitens der Fotodiodenschaltung wurde dabei vom Sekunden- in den Millisekundenbereich hinein verlegt, was eine erhebliche Bedienungserleichterung und Leistungssteigerung bedeutet und letztlich ein sehr schnell arbeitsfähiges Handpyrometer schafft. ./..This task is solved by a hand-held pyrometer with the features of the main claim. The time required to achieve correct operation of the photodiode circuit has been shifted from seconds to milliseconds, which means a significant simplification of operation and an increase in performance and ultimately creates a hand-held pyrometer that can work very quickly. ./..
- 2 - 21.006- 2 - 21,006
Die Unteransprüche geben vorteilhafte Weiterentwicklungen der Neuerung wieder.The subclaims reflect advantageous further developments of the innovation.
Der Gegenstand der Neuerung erstreckt sich nicht nur auf die Merkmale der einzelnen Ansprüche, sondern auch auf deren Kombination.The subject matter of the innovation extends not only to the features of the individual claims, but also to their combination.
Auf der Zeichnung ist die Fotodiodenschaltung eines neuerungsgemäßen Handpyrometers prinzipmäßig dargestellt. Dabei zeigt:The drawing shows the principle of the photodiode circuit of a new hand-held pyrometer. It shows:
Figur 1 den Grundaufbau der neuerungsgemäßen Strahlungsempfängerschaltung (Fotodiodenschaltung) mit logarithmischer VerstärkungFigure 1 shows the basic structure of the new radiation receiver circuit (photodiode circuit) with logarithmic amplification
undand
Figur 2 dieselbe Grundschaltung mit Erweiterung hinsichtlich automatischer Ein- und Ausschaltung einer die schnelle MeßfähigkeitFigure 2 the same basic circuit with extension regarding automatic switching on and off a fast measuring capability
gewährleistenden Zusatzstromquelle.additional power source.
Ein neuerungsgemäßes, als Ganzes nicht dargestelltes Handpyrometer zur berührungslosen Temperaturmessung weist mindestens eine Fotodiode 1 auf, die den Strahlungsempfänger dieses Gerätes bildet. Die spezielle Ausbildung und Signalauswertung dieser mit einer logarithmischen Verstärkung arbeitenden Fotodiode(n) 1 sind für den Erfindungsgedanken von untergeordneter Bedeutung sowie dem Fachmann geläufig und werden daher nicht näher offenbart.A hand-held pyrometer for contactless temperature measurement, not shown as a whole, according to the innovation has at least one photodiode 1, which forms the radiation receiver of this device. The special design and signal evaluation of these photodiode(s) 1, which work with logarithmic amplification, are of secondary importance for the inventive concept and are familiar to the person skilled in the art and are therefore not disclosed in more detail.
Die Fotodiode(n) 1 ist/sind Bestandteil einer Schaltung (sanordnung) , die im wesentlichen folgendes aufweist:The photodiode(s) 1 is/are part of a circuit (arrangement) which essentially has the following:
a) mindestens eine Fotodiode 1 als Strahlungsempfänger,a) at least one photodiode 1 as radiation receiver,
b) eine erste Stromquelle 2f die vorzugsweise von einer Konstantstromquelle gebildet ist,b) a first current source 2 f which is preferably formed by a constant current source,
- 3 - 21.006- 3 - 21,006
c) einen Operationsverstärker 3 als Transimpedanzverstärker, c) an operational amplifier 3 as a transimpedance amplifier,
d) einen ersten Transistor 4 im Rückkoppelungszweig 5 des Operationsverstärkers 3 zur Erzeugung einer logarithmischen Verstärkung,d) a first transistor 4 in the feedback branch 5 of the operational amplifier 3 for generating a logarithmic amplification,
e) einen zweiten Transistor 6 zur Eleminierung des Temperaturkoeffizienten des sogen. Sperrstromes des ersten Transistors 4, wobei die beiden Transistoren und 6 gleichen Aufbau aufweisen und auf gleicher Temperatur gehalten werden,e) a second transistor 6 for eliminating the temperature coefficient of the so-called blocking current of the first transistor 4, whereby the two transistors 1 and 6 have the same structure and are kept at the same temperature,
f) einen Kondensator 7 im Rückkoppelungszweig 8 des Operationsverstärkers 3, zur Reduzierung der Schwingneigung des Operationsverstärkers im Zusammenhang mit der durch den Transistor 4 erfolgten Verstärkung undf) a capacitor 7 in the feedback branch 8 of the operational amplifier 3, to reduce the tendency of the operational amplifier to oscillate in connection with the amplification provided by the transistor 4 and
g) eine zweite Stromquelle 9 (als sogen.Zusatzstromquelle), deren Schalter mit 10 beziffert ist und die in der Zeitspanne unmittelbar nach dem Einschalten des Handpyrometers ein schnelles Aufladen des Kondensators bei noch nicht eingesetzter Rückkoppelung durch den ersten Transistor 4 bewirkt.g) a second power source 9 (as a so-called additional power source), the switch of which is numbered 10 and which, in the period immediately after the hand pyrometer is switched on, causes a rapid charging of the capacitor without feedback from the first transistor 4 having yet been initiated.
In der Zeichnung bedeuten:In the drawing:
I| = Strom der schaltbaren Stromquelle oder "simulierter Fotostrom"I| = current of the switchable current source or "simulated photocurrent"
1Ph = Strom der Fotodiode, d.h. der sogen. Fotostrom 1 Ph = current of the photodiode, ie the so-called photocurrent
Iref = Referenzstrom bzw. Strom einer Konstandstromquelle oder dgl.I ref = reference current or current of a constant current source or similar.
Ua = Ausgangsspannung der SchaltungU a = output voltage of the circuit
Uc = Spannung am Kollektor des 2. Transistors, d.h. Ausgangssignal des LogarithmierersU c = voltage at the collector of the 2nd transistor, ie output signal of the logarithmizer
Ug = Spannung am Emitter des 1. Transistors, d. h. Ausgang des OperationsverstärkersUg = voltage at the emitter of the 1st transistor, i.e. output of the operational amplifier
Ur = ReferenzspannungU r = reference voltage
- 4 - 21.006- 4 - 21,006
Die vorbeschriebene und in Figur 1 dargestellte Lösung unterstellt eine Beleuchtungsstärke bzw. Strahlungsleistung auf der Fotodiode 1, die während des Einschaltvorgangs entweder Null oder so schwach ist, daß sie unterhalb des Meßbereichsanfangs des Handpyrometers liegt. Die schaltbare Stromquelle 9 (die den Strom 1^) liefert, simuliert aber eine stärkere Bestrahlung, die dazu führt, daß die Ausgangsspannung U£ am Operationsverstärker 3 unabhängig von ihrem Ausgangswert rasch ins Negative driftet, wodurch der Transistor 4 leitend wird und die Schaltung beginnt, als Logarithmierer zu arbeiten. Ist dieser Zustand erreicht, kann (bzw. muß) die zweite Stromquelle 9 abgeschaltet werden. Ist die tatsächliche Beleuchtung der Fotodiode 1 weiterhin schwach, kann der Ausgang Ug des Operationsverstärkers 3 wieder zurück ins Positive fallen weshalb dann die zweite Stromquelle 9 erneut einzuschalten ist.The solution described above and shown in Figure 1 assumes an illumination intensity or radiation power on the photodiode 1 which is either zero or so weak during the switch-on process that it is below the start of the measuring range of the hand-held pyrometer. The switchable current source 9 (which supplies the current 1^) simulates a stronger radiation, which leads to the output voltage U £ on the operational amplifier 3 drifting rapidly into the negative, regardless of its initial value, whereby the transistor 4 becomes conductive and the circuit begins to work as a logarithmizer. Once this state is reached, the second current source 9 can (or must) be switched off. If the actual illumination of the photodiode 1 is still weak, the output Ug of the operational amplifier 3 can fall back into the positive, which is why the second current source 9 must then be switched on again.
In Figur 2 wird ein besonders bevorzugtes Beispiel gezeigt, wie das Ein- und Ausschalten der zweiten Stromquelle 9 gesteuert werden kann. Das Ausgangssignal Uc der logarithmischen Verstärkung wird mit der Referenzspannung Ur verglichen. Das Ergebnis des Vergleichs, wozu hier beispielhaft/symbolisch ein Komparator 11 eingezeichnet ist, entscheidet über Ein- oder Ausschalten der zweiten Stromquelle 9. Die Referenzspannung Ur - die entweder durch eine Widerstandskette aus der.Betriebsspannung des Handpyrometers entnommen oder aus einem zusätzlichen Referenzelement gewonnen wird - ist zahlenmäßig gleich der Spannung Uc, die sich bei einer Bestrahlung der Fotodiode 1 unterhalb des Meßbereichsanfangs ergibt. Ur bezieht sich also auf eine Bestrahlung, die nicht zum Meßbereich des Handpyrometers gehört, damit eine Unterscheidung zwischen Fotostrom Iph innerhalb des Meßbereichs und dem simulierten Fotostrom I^ möglich ist.Figure 2 shows a particularly preferred example of how the switching on and off of the second current source 9 can be controlled. The output signal U c of the logarithmic amplification is compared with the reference voltage U r . The result of the comparison, for which a comparator 11 is shown here as an example/symbol, decides whether the second current source 9 is switched on or off. The reference voltage U r - which is either taken from the operating voltage of the hand pyrometer by a resistor chain or obtained from an additional reference element - is numerically equal to the voltage U c that results when the photodiode 1 is irradiated below the start of the measuring range. U r therefore refers to irradiation that is not part of the measuring range of the hand pyrometer, so that a distinction can be made between photocurrent I ph within the measuring range and the simulated photocurrent I^.
- 5 - 21.006- 5 - 21,006
Figur 2 offenbart des weiteren noch ein als Ganzes mit beziffertes System, welches die noch verbleibende Temperaturabhängigkeit der Spannung Uc von der Umgebungstemperatur (normalerweise mit Ut bezeichnet) kompensiert und ein z.B. auf Zimmertemperatur normiertes Signal herausgibt. Dem System 12 ist ein Wärmefühler 13 zugeordnet, welcher sich in der Nachbarschaft zu dem Transistor 4 und/oder 5 befindet, woduch ein thermischer Kontakt zwischen Wärmefühler 13 und den Transistoren 4/5 gebildet wird.Figure 2 further discloses a system, numbered as a whole, which compensates for the remaining temperature dependence of the voltage U c on the ambient temperature (normally designated U t ) and outputs a signal standardized to room temperature, for example. The system 12 is assigned a heat sensor 13, which is located in the vicinity of the transistor 4 and/or 5, whereby a thermal contact is formed between the heat sensor 13 and the transistors 4/5.
Claims (4)
Priority Applications (1)
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DE9300027U DE9300027U1 (en) | 1993-01-04 | 1993-01-04 | Handheld pyrometer |
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DE9300027U1 true DE9300027U1 (en) | 1994-05-05 |
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Citations (3)
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DE234187C (en) | 1910-07-01 | 1911-05-03 | ||
EP0234187A2 (en) * | 1986-02-24 | 1987-09-02 | System Development Corporation | Programmably controlled shifting mechanism in a programmable unit having variable data path widths |
DE3520691C2 (en) * | 1984-08-23 | 1988-01-07 | Veb Messgeraetewerk "Erich Weinert" Magdeburg Betrieb Des Kombinates Veb Eaw Berlin-Treptow "Friedrich Ebert", Ddr 3011 Magdeburg, Dd |
-
1993
- 1993-01-04 DE DE9300027U patent/DE9300027U1/en not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (3)
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