DE932993C

DE932993C - Mess- oder Regelanordnung fuer Temperatur, Niveau, Stroemung, Druck od. dgl.

Info

Publication number: DE932993C
Application number: DEB19523A
Authority: DE
Inventors: Christian Buerkert
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1952-03-15
Filing date: 1952-03-16
Publication date: 1955-09-15

Description

Meß- oder Regelanordnung für Temperatur, Niveau, Strömung, Druck od. dgl.
Es ist bekannt, bei Messungen oder Regelungen für Wärme, Flüssigkeit oder Gas,strömtungen, Niveau, Druck u. dgl., Fühler mit stark negativer oder positiver Temperaturcharakteristik zu verwenden. Insbesondere eignen sich hierfür die aus besonderen Metailoxyden im metallHkeramischen Verfahren herges teilten sogenannten Heißleiterwiderstände mit stark negativer Temperaturwiderstandscharakteristik. Die technisch verwertbaren Heißleiter stellen im wesentlichen Elektronenleiter dar. Es ist bekannt, die Heißleiter in Brückenschaltungen zu verwenden oder in den Heißleiterkreis eine Glühlampe, die bei entsprechender Temperatur aufleuchtet, eine Alarmglocke oder ein Kontaktinstrument zu schalten. Diese Anordnungen gestatten, in einfachem Aufbau zu messen oder bei Benutzung nachgeschalteter Relais od. dgl. bestimmte einfache Regelauf,gtaben zu lösen. Es ist auch bekannt, Kombinationen von Heißleitern mit Verstärkerröhren oder Magnetverstärkern anzuwenden, um damit eine stetige Veränderung des Ausgangsstromes in Abhängigkeit von der Temperaturabweichung am Wärmefühler zu erreichen.
Während den erstbeschriebenen Anordnungen der Nachteil einer sehr beschränkten Anwendung bzw. einer relativen Ungenauigkeit anhaftet, erfordert ein nachgeschalteter Röhren- oder Magnetverstärker einen teueren, apparativen Aufwand und ist außerdem störanfällig.
Zur Verstärkung der vom Temperaturfühler gelieferten, zur unmittelbaren Betätigung eines Stellgliedes nicht ausreichenden Strom- bzw. Leistungsschwankungen bei Meß- oder Regelanordnungen für Temperatur, Niveau, Strömung, Druck od. dgl., vorzugsweise mit einem temperaturabhängigen Widerstand als Fühler, bestehend aus einem oder mehreren mit Heizwiderständen versehenen oder in enger räumlicher Verbindung mit Heizwiderständen angeordneten Heißleiterwiderständen, werden erfindungsgemäß aus jeweils mindestens einem Heißleiterwiderstand und jeweils mindestens einem Heizwiderstand oder einem anderen verbrauchenden Mittel ein oder mehrere Stromkreise gebildet, die einen von dem Widerstandwert des Heißleiters und damit von dessen Temperatur abhängigen Strom führen, welcher durch Wärmeerzeugung iiin dem (oder den) im gleichen Stromkreis..liegenden Heizwiderstand (Heizwiderständen) die Temperatur und damit den Widerstandswert eines oder mehrerer im gleichen Stromkreis oder in anderen gleichartig aufgebauten Stromkreisen liegender Heißleiterwiderstände dergestalt beeinflußt, daß bei einer Änderung der dem Heißleiter (oder den Heißleitern) des Eingangskreises zugeführten Heizleistung eine Leistungsänderung in dem heizwiderstand (oder den Heizwiderständen) oder in einem oder mehreren anderen verbrauchenden Mitteln des Ausgangskreises entsteht, weilche größer als die erstgenannte Leistungsänderung ist und zur Betätigungs eines Stellgliedes benutzt werden kann. Der Verstärkungsgrad einer solchen Anordnung kann durch beliebige Kombinationen der Schaltelemente in weiten Grenzen verändert werd;en. Um einen' besonders guten Wirkungsgrad' und möglichst kleine Zeitkonstanten zu erhalten, wird der Heißleiter'im Verstärker in an sich bekannter Weise als Hphlkörper ausgebildet, der in seinem Innern einen massearmen Hezwiderstand als Heizkörper enthält..
Die Erfindung sieht weiterhin die Möglichkeit einer thermischen Rückkopplung oder,. Gegenkopplung über ein oder mehrere Stufen vor zu dem Zwecke, den Verstärkungsgrad zu beeinflussen.
In der Fig. I bis 3 sind Ausführungsformen der.
Erfindung beispielsweise als Verstärker zu Temperatur-, Meß- oder Regelzwecken angegeben. Der Eingangskreis besteht beispielsweise aus dem als Wärmefühler verwendeten Heiß!leiter I, der mit einem Heizwiderstand 2 in Reihe geschaltet ist, wobei der Heizwiderstand 2 so dimensioniert ist, daß. bei einer äußeren Temperaturänderung an dem Fühler 1 eine möglichst große Änderung der in dem Widerstand 2 verbrauchten Leistung stattfindet. In enger räumlicher Verbindung mit dem Widerstand 2 ist ein heißleiter 3 angeordnet, der von dem Widerstand 2 erwärmt wird und dessen Widerstandsänderungen in dem Heizwiderstand 4 Strom-und damit Leistungsänderungen hervorrunfen. Die nächste Stufe, ebenfalls bestehend aus Heißleiter5 und Heizwiderstand 6, ist im Prinzip entsprechend aufgebaut. Heizwiderstände und Heißleiter werden zweckmäßigerweise mit zunehmender Verstärkung größer dimensioniert, oder man kann mehrere Heißleiter parallel oder in Reihe schalten. Die Heißleitergruppe 7 veranschaulicht eine derartige Maßnahme. Der gezeichnete Verstärker ist beispielsweise durch eine Magnetspule 8- abgeschlossen, von welcher die verstärkte Leistung in Form von elektro-magnetischer Energie entnommen werden kann.
Fig. 2 veranschaulicht den prinzipiellen Aufbau einer heißleiter-Heizkörper-Kombination. Der Heißleiter 1 ist als Hohlkörper ausgebildet, in dem der Heizkörper 2 untergebracht ist, der je nach Aufgabenstellung einen positiven oder negativen Temperaturkoeffizienten haben kann oder auch einen konstanten Widerstand aufweist. Ein Wärmeisoliermantel 9 verleiht der Kombination zweckmäßigerweise einen solchen Wärmeschutz, daß die Zeitkonstante für die Abkühlung ebenso groß ist wie für die Erwärmung, wodurch symmetrische Verstärkungseigenschaften sowohl für die positive als auch für die negative Richtung erreicht werden.
Es kann auch vorteilhaft sein, den Verstärker in an sich bekannter Weise in ein ev.akuiertes oder mit Gas gefülltes Gefäß einzuschmelzen. Um den Arbeitspunkt an eine bestimmte Stelle der Kennlinie zu legen, kann es erfindungsgemäß vorteilhaft sein, statt für Isolierung für zusätzliche Wärmeableitung durdch Kühlrippen od. dgl. zu sorgen.
Fig. 3 zeigt das Schem eines mehrstuffigen Verstärkers, bei dem von der Möglichkeit der Rückkopplung von der 3.Stufe (13) auf die 1.Stufe (11) Gebrauch gemacht wird. Ein Teil a-des Heizwiderstandes b ist in den ersten Teil des Verstärkers verlegt -und heizt zusätzlich .den Heißleiter der ersten Stufe mit auf. Die Rückkopplung kann so weit getrieben werden, daß der Verstärker nicht selbst anschwingt, sondern in jedem Zustand stabil bleibt.
Durch Einschalten eines beheizten Widerstandes - mit positivem Temperaturkoeffizienten kann ein Gegenkopplungseffekt erzielt werden.
Die Wirkung des Aufdaues läßt.sich an Hand der Fig. I lei-cht erklären. Ändert sich--bei dem beispielsweise als Temperaturfühler ausgebauten Heißleiter 1 die Temperatur, so durchflie-t ein gr;-erer oder kleinerer Strom den Heiywiderstand 2. Die hierdurch bedingte ver'nderte W'rmeleistung des Heiywiderstandes 2 ruft in dem Hei-leiter 3 eine Temperatur/ und damit eine Widerstand'nderung hervor, die größer ist als in dem Wärmefühler I.
In den nachfolgenden Stufen spielt sich im Prinzip der gleiche Verstärkungsvorganig ab'.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Meß- oder Regelanordnung für Temperatur, Niveau, Strömung, Druck od. dgl., vorzugsweise mit einem temperaturabhängigen - Widerstand als Fühler, bestehend aus einem oder mehreren mit Heizwiderständen versehenen oder in enger räumlicher Verbindung mit Heizwiderständen angeordneten Heißleiterwiderständen, dadurch gekennzeichnet, daß aus jeweils mindestens einem heißleiterwiderstand und jeweils mindestens einem Heizwiderstand oder einem anderen verbrauchenden Mittel ein oder mehrere Stromkreise gebildet sind, die einen von dem Widerstandswert des ,Heileiters und damit von dessen Temperatur abhängigen Strom führen, welcher durch Wärmeerzeugung in dem (oder den) im gleichen Stromkreis liegenden Heizwiderstand (Heizwiderständen) die Temperatur und damit den Widerstandswert eines oder mehrerer im gleichen oder in anderen gleichartig aufgebauten Stromkreisen liegender Heißleiterwiderstänide dergestalt beeinflußt, daß bei einer Änderung der dem Heißleiter (oder den Heiß leitern) des Eingangskreises zugeführten Heizleistung eine Leitungsänderung in dem Heizwiderstand (oder den Heizwiderständen) oder in einem oder mehreren anderen verbrauchenden Mitteln des Ausgangskreises entsteht, welche größer als die erstgenannte Leistungsänderung ist.
2. Meß- oder Regelanordnung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet daß der Heißleiterwiderstand in an sich bekannter Weise als Hohlkörper ausgebildet ist, in dessen Innerem sich der Heizwiderstand befindet.
3. Meß- oder Regelanordnung nach An spruch I und 2, dadurch gekennzeichnet, daß Heißlleiter und Widerstand in an sich bekannter Weise innerhalb eines Wärmeisoliermantels angeordnet oder in ein evakuiertes oder gas gefülltes Gefäß eingeschmolzen sind.
4. Meß- oder Regelanordnung nach Anspruch I und 2, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Heißleiter Kühlrippen od. dgl. zum Zwecke einer besseren Wärmeabführung angeordnet sind.
5. Meß- oder Regelanordnung nach Anspruch I, 2, 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnung eine thermische Rückkopplung enthält, die darin besteht, daß ein Teil der in einem Heizwiderstand erzeugten Wärme dem Heißleiter einer vorhergehenden Stufe dadurch zugeführt wird, daß ein Teil des Heizwiderstandes in oder an dem betreffenden Heißleiter angebracht ist oder dieser Heißleiter bzw. ein Teil desselben in enger räumlicher Verbindung mit dem Heizwiderstand angeordnet ist.
6. Meß- oder Regelanordnung nach Anspruch I, 2, 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnung eine thermische Gegenkopplung enthält, die darin besteht, daß ein Teil der in einem Heizwiderstand erzeugten Wärme einem Leiter mit positivem Temperaturkoeffizienten in einer vorhergehenden Stufe dadurch zugeführt wird, daß ein Teil des Heizwiderstandes in oder an dem betreffenden Leiter angebracht ist oder dieser Leiter bzw. ein Teil desselben in der Nähe des Heizwiderstandes angeordnet ist.

Angezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 693 723, 697 I9I; USA.-Patentschrift Nr. 2 360 233.