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Temperaturfühlersdialtung
Als Temperaturfühler sind NTC- oder andere
Hochohmwiderstände bekannt, deren Widerstandsänderung bei Temperaturschwankungen
z. B. mittels Brückenschaltungen über Rährenverstärker an Meßinstrumenten zur Anzeige
gebracht oder zu regeltechnischen Zwecken, z. B. zur Relaisbetäti- -gung, verwandt
wird. Derartige mit Röhrenverstärkern arbeitende Temperaturfühlerschaltungen sind
für viele Zwecke nachteilig, da die Röhrenverstärker; z. B. als Anodenspannung,
verhältnismäßig hohe Spannungen benötigen, deren Erzeugung einen verhältnismäßig
hohen Aufwand verlangt, sei es einen Netzteil mit Gleichrichtung und Glättung, sei
es eine entsprechend große Batterie. Je nach dem Verwendungszweck, z. B. in explosiven
Atmosphären oder unter Tage, sind daher besondere Maßnahmen zur Explosionssicherung
erforderlich, wodurch auch die Verwendung von Temperaturfühlern für meß- und regeltechnische
Aufgaben beeinträchtigt wird.
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Abgesehen von Röhrenverstärkern kennt man zwar auch mit Kristalloden,
wie Transistoren, arbeitende Verstärker, für deren Betrieb eine Hochspannung nicht
erforderlich ist. Als Verstärker für Temperaturfühlerschaltungen lassen sich derartige
Kristallodenverstärker jedoch nicht
ohne besondere und komplizierte
Maßnahmen verwenden, da die Kristallodenverstärker einen niederohmigen Eingang besitzen
und daher die hochohmigen Temperaturfühler nicht unmittelbar und ohne Anpassung
an die Kristallodenverstärker angeschlossen werden können.
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Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, unter Verzicht auf Röhrenverstärker
und die dazu erforderlichen Hochspannungsteile durch eine neue Schaltung von Transistoren
oder anderen Kristalloden die Meßwerte von Temperaturfühlern zu verstärken und es
dadurch zu ermöglichen, letztere für einen wesentlich erweiterten Kreis von meß
und regeltechnischen Aufgaben einsetzen zu können.
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Die Erfindung betrifft eine Temperaturfühlerschaltung nach Art einer
Wheatstoneschen Brücke mit zumindest einem in den Brückenzweigen liegenden Hochohmwiderstand,
vorzugsweiseNTC-Widerstand, als Temperaturfühler und an die Brückendiagonale angeschlossenem
Anzeigegerät sowie gegebenenfalls weiteren Brückenwiderständen und besteht darin,
einen Transistor mit'seiner Kollektorleitung an einem Brückenzweig mit seiner Emitterleitung
an dem anderen Brückenzweig sowie mit seiner Basis an die Brückendiagonale anzuschließen.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform liegt in dem Kollektorzweig der Brücke der
Temperaturfühler, vorzugsweise ein NTC-Widerstand, und in dem Emitterzweig der Brücke
ein temperaturunabhängiger Hochohmwiderstand, wobei die Widerstandswerte so gewählt
sind, daß bei Normaltemperatur die Brücke abgeglichen ist. Es können aber nach einer
anderen Ausführungsform auch in beiden Brückenzweigen temperaturabhängige Fühlerwiderstände,
vorzugsweise NTC-Widerstände, zur Ermöglichung von Differenzmessungen liegen. Es
empfiehlt sich fernerhin, den Temperaturfühlerwiderständen Eichwiderstände parallel
zu schalten und zur Eichung die Brückenspannung, z. B. über eine Potentiometerschaltung,
regulierbar zu gestalten.
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Nach einer anderen Ausführungsform sind zur Erhöhung der Empfindlichkeit
und zur Erzeugung größerer Ströme mehrere Transistoren parallel oder in Reihe geschaltet.
Es kann auch an die Brückendiagonale nicht unmittelbar ein Meßinstrument, z. B.
Amperemeter, oder ein Relais angeschlossen sein, sondern es kann die Stromschwankung
der Brückendiagonale über weitere Verstärkerschalter, vorzugsweise über weitere
Transistorenverstärker, an ein Anzeigegerät oder an ein Relais weitergegeben werden.
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Die durch die Erfindung erreichten Vorteile sind darin zu sehen,
daß unter Verzicht auf Hochspannungsversorgungsanlagen mit Temperatur: fühlern ermittelte
Meßwerte für regeltechnische Zwecke angewandt werden können, ohne daß beispielsweise
bei Verwendung in explosionsgefährdeten Atmosphären besondere Schutzmaßnahmen erforderlich
sind. Außerdem ist auch die Schaltung im Verhältnis zu üblichen Hochfrequenzverstärkerschaltungen
w-entlich vereinfacht worden, wodurch es möglich ist, kleine und kleinste meß- und
regeltechnische Geräte zu erstellen.
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Im folgenden wird die Erfindung an Hand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel
darstellenden Zeichnung erläutert.
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Die Figur zeigt ein Schaltschema für die neue Temperaturfühlerschaltung.
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Die Wheatstonesche Brücke besteht aus einem Zweig Iay Ib und einem
zweiten Zweig 2aJ 2b. Die Brücke wird in üblicher Weise von der Spannungsquelle
3 mit Spannung versorgt. In dem Brückenzweig Iaa Ib liegt ein Temperaturfühler 4,
des ein hochohmiger NTC-Widerstand ist. In dem Brückenzweig 2aJ 2b liegt ein entsprechend
hochohmiger Widerstand 5, während in der Brückendiagonale 6 ein Meßinstrument 7
angeordnet ist.
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Nach der Erfindung ist fernerhin der Brückenzweig waa Ib mit der Kollektorleitung
8 und der Brückenzweig 2aJ 2b mit der Emitterleitung g eines Transistors IO verbunden,
dessen Basis II an die Brückendiagonale 6 angeschlossen ist. Durch die beschriebene
Schaltung wird eine Verstärkung der durch die Widerstandsänderung des Temperaturfühlers
4 bei der Durchführung von meßtechnischen Aufgaben hervorgerufenen Brückenstromänderungen
erreicht, so daß diese von einem verhältnismäßig einfachen Meßinstrument 7 angezeigt
oder unmittelbar zur Betätigung eines Relais verwandt werden können.
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Der in dem Brückenzweig 2aJ 2b liegende Hochohmwiderstand 5 kann
durch einen Temperaturfühler ersetzt werden, wodurch die Möglichkeit der Durchführung
von Differenzmessungen erreicht wird. Zur Eichung der Brücke ist fernerhin der Widerstand
12 dem Temperaturfühler 4 parallel geschaltet. Zur Durchführung der Eichung wird
der Eichwiderstand 12 ein- und der Temperaturwiderstand 4 ausgeschaltet und das
Potentiometer 13, welches die Brücke mit Spannung versorgt, so verändert, daß ein
durch den Eichwert vorgeschriebener Ausschlag am Meßinstrument 7 erreicht wird.
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PATENTANSPR8CH£: I. Temperaturfühlerschaltung nach Art einer Wheatstoneschen
Brücke mit zumindest einem in den Brückenzweigen liegenden Hochohmwiderstand, vorzugsweise
NTC-Widerstand, als Temperaturfühler und an die Brückendiagonale angeschlossenem
Anzeigegerät, dadurch gekennzeichnet, daß ein Transistor (IO) mit seiner Kollektorleitung
(8) an einen Brückenzweig (1a, Ib) mit seiner Emitterleitung (g) an den anderen
Brückenzweig (2a, 2b) sowie mit seiner Basisleitung (II) an die Brückendiagonale
(6) angeschlossen ist.