DET0006515MA - - Google Patents
Info
- Publication number
- DET0006515MA DET0006515MA DET0006515MA DE T0006515M A DET0006515M A DE T0006515MA DE T0006515M A DET0006515M A DE T0006515MA
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- temperature
- heating
- arrangement according
- socket
- sensitive organ
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 36
- 210000000056 organs Anatomy 0.000 claims description 21
- 230000000875 corresponding Effects 0.000 claims description 6
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 4
- 230000001105 regulatory Effects 0.000 claims description 4
- 239000012080 ambient air Substances 0.000 claims description 2
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 claims description 2
- 229910052904 quartz Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 7
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 3
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 230000001419 dependent Effects 0.000 description 2
- 230000002349 favourable Effects 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 2
- 239000003570 air Substances 0.000 description 1
- 239000002775 capsule Substances 0.000 description 1
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 1
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
Description
BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND
Tag der Anmeldung: 31. Juli 1952 Bekanntgemacht am 12. April 1956
DEUTSCHES PATENTAMT
Die Erfindung befaßt sich mit der Aufgabe, die Temperatur eines· Bauelementes in einer Schaltungsanordnung
der elektrischen Nachrichtentechnik zu regeln und diese vorzugsweise innerhalb eines vorbestimmten zulässigen Änderungsbereiches
zu halten, wenn die Umgebungstemperatur größere Schwankungen aufweist. Die Notwendigkeit zur
Temperaturregelung besteht in besonderem Maße bei solchen Bauelementen, deren Größe die Resonanzfrequenz
eines Schwingungskreises mitbestimmt. Bekannt sind sogenannte Thermostatanordnungen
für die Temperaturregelung von piezoelektrischen Körpern, welche als Frequenznormalien
dienen.
Bei bekannten Anordnungen dieser Art wurde im allgemeinen das Prinzip benutzt, die Temperatur
eines Bauelementes durch selbsttätig gesteuerte Heizung konstant zu halten, wobei die Steuerung
durch ein temperaturempfindliches Organ erfolgte, welches mit dem genannten Körper in guter thermischer
Verbindung, vorzugsweise in wärmeleitender Verbindung, stand. Die Heizung wurde elektrisch
durch ein mit dem Bauelement ebenfalls in Wärmekontakt stehendes Widerstandselement bewirkt;
wenn als temperaturempfindliches Organ beispielsweise ein mit einer Bimetallkontaktfeder
versehener Schalter dient, auf den die Wärme des in seiner Temperatur zu regelnden Bauelementes
übertragen wird, so wird durch die Kontaktfeder der Heizstromkreis abwechselnd geschlossen und
geöffnet., Das Verhältnis der Schließungszeiten zu den Öffnungszeiten ist dabei von den Wärmeverlusten
und damit bei sonst gleichbleibenden Bedingungen von der Umgebungstemperatur in dem
509 704/261
T 6515 VIII a/21a*
Sinne abhängig, daß die Schwankungen der Umgebungstemperatur von dem Bauelement nun nur
noch in einem verringerten Maße mitgemacht werden. Es sind sowohl Anordnungen bekannt, bei
denen einzelne verhältnismäßig kleine Bauelemente, wie piezoelektrische Resonatoren, durch je einen
zugeordneten Heizer mit temperaturempnndlichem Schalter geregelt wurden, wie auch solche Anordnungen,
bei denen eine Mehrzahl kleiner, temperaturstabil zu haltender Bauelemente in einem
größeren, manchmal mit einer wärmeverteilenden Flüssigkeit gefüllten, mit geregelter Heizung versehenen
Raum untergebracht waren.
Bei den bekannten Anordnungen sind nach der Aufteilung der Heiz- und Regelorgane bzw. ihrer
Zuordnung zu einzelnen oder einer Gruppe von mehreren temperaturstabil zu haltenden Bauelementen
demnach zwei verschiedene Prinzipien zu unterscheiden, welche beide gewisse Nachteile aufweisen.
Wird jedem einzelnen temperaturstabil zu . haltenden Körper ein· Heizelement und ein besonderes
temperaturempfindliches Organ zugeordnet, so1 ist es nicht möglich, die so gebildete Einheit in
dem vielfach erwünschten Maße klein und raumsparend auszubilden. Dies ist aber in manchen Fällen
von ausschlaggebender Bedeutung; ein Beispiel dafür bilden piezoelektrische Bauelemente für
Hochfrequenz-Nachric'htenschaltungen, welche über möglichst kurze Leitungen mit den zugehörigen
Röhrenstufen verbunden sein sollen. Wenn mehrere so gebildete Einheiten in einer Schaltung vorhanden
sind, wird der Aufwand eines besonderen Temperatürschalters für jede Einheit durch die
schon erwähnte Möglichkeit des Sammelthermostaten wohl vermieden, jedoch wird die hocbfrequenztechnisch
einwandfreie Ausbildung der Leitungsführung noch schwieriger. Auch wird die Wärmekapazität der Gesamtanordnung wesentlich
erhöht, was sich auf die nach dem Einschalten sich ergebenden Einlaufzeiten ungünstig auswirkt.
Die Erfindung erlaubtes, diese und andere Nachteile
bekannter Anordnungen zu überwinden und bei kleinstem Material- und Raumbedarf für eine
thermisch isolierte, temperaturstabil zu haltende Einheit diese von dem störenden Einfluß des temperaturempfindlichen
Organs zu befreien und bei Verwendung mehrerer temperaturstabil zu haltender Körper den Aufwand einer entsprechenden
Mehrzahl von temperaturem'pfindlichen Organen wie auch die Verwendung von sperrigen Sammelthermostaten
zu vermeiden.
In einer Schaltungsanordnung der elektrischen Nachrichtentechnik mit mindestens einem Bauelement,
beispielsweise einem piezoelektrischen Kristall, dessen Temperatur durch mittels eines temperaturempfindlichen
Organs selbsttätig gesteuerte Heizung geregelt wird, sind erfindungsgemäß das Bauelement bzw. die Bauelemente und das temperaturempfindliche
Organ in voneinander getrennte Fassungskörper von einander ausgeglichenem Wärmeverhalten eingefügt, welche — einschließlich
der Fassung des .temperaturempfindlichen Organs — in Reihen- oder Parallelschaltung miteinander
verbundene Heizwiderstände enthalten, die von einem durch das temperaturempfindliche Organ ein-
und ausgeschalteten Heizstromkreis gespeist werden.
Ist die Temperatur nur eines einzigen Fassungskörpers für ein Bauelement zu .regeln, so besteht
der wesentliche Vorteil der Verwendung eines mit dem temperaturempfindlichen Organ thermisch verknüpften
Vergleichskörper darin, daß das von dem Temperaturfühler befreite Bauelement nun seinem
eigentlichen Endzweck, beispielsweise als piezoelektrischer Resonator, besser dienen kann. Vor allem
kann es wesentlich kleiner ausgebildet sein und mindestens zwei Stromzuleitungen, die vorher für
den Thermofühler bzw. -schalter nötig waren, weniger besitzen. Wenn mehrere Bauelemente, beispielsweise
mehrere piezoelektrische Schaltelemente, in einer Schaltungseinheit vorhanden sind, welche
als solche nacheinander oder gleichzeitig in Betrieb sind, ergeben sich weitere Vorteile; die Fassungskörper dieser Bauelemente können nämlich nun
durch einen von der Temperatur eines gemeinsamen Phantoms gesteuerten Thermoschalter an die
gemeinsame Heizstromquelle an- und von ihr abgeschaltet werden, ohne daß die erwähnten Nachteile
von Sammelthermostaten eintreten. Jedes Bauelement kann dabei innerhalb des Gerätes den seiner
Aufgabe entsprechenden günstigsten Platz finden, und die thermische Trägheit der Anordnung
braucht nicht durch große zusätzliche Massen erhöht zu werden. In der Zeichnung sind in
Abb. ι und 2 zwei Anordnungen zur Temperaturregelung
nach der Erfindung dargestellt;
Abb. 3 zeigt eine Anordnung zur Temperaturregelung eines piezoelektrischen Schaltelementes
mittels eines Phantomkörpers als Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes.
In Abb. ι ist 2 ein mittels des angedeuteten Heiz-Widerstandes
aus der Stromquelle 5 geheizter Fassungskörper, 4 ein über einen ihm zugeordneten
Heizwiderstand durch den gleichen Strom geheizter, zu 2 ähnlich ausgebildeter Vergleichskörper.
Beide sollen im wesentlichen den gleichen Schwankungen der Umgebungstemperatur ausgesetzt sein.
Im Heizstromkreis liegt der Thermoschalter 7, der durch die von der Temperatur abhängigen Längenänderungen
des nur bei α mit 4 fest verbundenen Stabes 6 geöffnet und geschlossen wird. Im dargestellten
Beispiel sind die elektrischen Heizwiderstände des FaissungskÖTpers und des Vergleiichsirörpers
miteinander in Reihe geschaltet; selbstverständlich ist auch die Parallelschaltung entweder
direkt oder über Vorschaltwiderstände möglich, welche zum Abgleich der Heizwirkung dienen können.
Bei Reihenschaltung der Heizwiderstände können entsprechend Parallelwiderstände für diesen
Abgleich verwendet werden. Durch den Schalter 7 werden in beiden Fällen die in einem gemeinsamen
Stromkreis bzw. in Zweigen eines gemeinsamen Stromkreises liegenden Heizwiderstände des FassungskÖTpers
2 und des Vergleichskörpers 4 zusammen ein- und ausgeschaltet.
Erhöhte A^orteile ergeben sich, wenn mehrere Bauelemente
in der dargestellten Art mit einem ther-
704/261
T6515VIIIa/21al
mischen Vergleichskörper zusammenarbeiten. Ein solches Beispiel ist schematisch in Abb. 2 dargestellt.
Einander entsprechende Teile sind hier mit den gleichen Bezugszeichen versehen wie in Abb. 1.
Aus Abb. 2 ist ersichtlich, daß die Fassungskörper keineswegs untereinander und mit dem Vergleichskörper
gleiche Größe bzw. Masse aufweisen müssen. Worauf es ankommt, ist der im wesentlichen gleichartige
Gang der Temperatur in Abhängigkeit von der gemeinsamen Umgebungstemperatur und der
ebenfalls gemeinsamen Heizdauer. Die Berücksichtigung verschiedener Maße, Strahlungseigenschaften
und Wärmeabgabe an das umgebende Medium (im allgemeinen Luft) kann durch entsprechende
Bemessung der zugeführten Heizenergie erfolgen, mit dem Ergebnis, daß durch die Anordnung nach
Abb. 2 die Fassungskörper 1, 2, 3 von· sehr verschiedener Größe und möglicherweise ebenso
verschiedenen Strahlungs- und Wärmeabgabeeigenschäften
durch das unter den gleichen Umgebungsbedingungen schaltende Phantom 4, 6, 7 innerhalb
vorbestimmter und für die einzelnen Körper im wesentlichen übereinstimmender Temperaturgrenzen
gehalten werden. Diese unterschiedliche Bemessung der Heizwiderstände innerhalb der Fassungskörper ist in Abb. 2 schematisch angedeutet. Bei
derartig verschiedener Größe der Körper empfiehlt es sich, den Vergleichskörper ungefähr mit einem
der mittelgroßen Fassungskörper in gleicher Größe auszuführen.
DLe richtige Bemessung der Heizung für die einzelnen Bauelemente wird erleichtert, wenn Vergleichskörper
und Fassungskörper als hinsichtlich ihrer Strahlungseigenschaften und möglichst auch
hinsichtlich ihrer Wärmeaustauschfähigkeit mit dem umgebenden Medium gleichartige Körper ausgebildet
sind. Dies kann z. B. dadurch geschehen, daß die Fassungskörper bei untereinander verschiedener
Größe geometrische Ähnlichkeit aufweisen und daß wenigstens die äußeren Umhüllungen der
Fassungskörper und Vergleichskörper aus dem gleichen Material bestehen. Wenn diese Bedingungen
wenigstens in Annäherung erfüllt sind, kann man auf ungefähr übereinstimmende zeitliche Temperaturändeirungen
der einzelnen Körper nach dem Einschalten und Ausschalten des Heizstromes rechnen.
Wenn man dann — was nach den Erfahrungen der Praxis zulässig ist — bei nicht allzu großer
Verschiedenheit der Oberflächen und Massen die Wärmeverluste in erster Annäherung der Körpermasse
und damit bei gleicher Materialzusammensetzung der Wärmekapazität proportional annimmt,
so genügt es, durch die Bemessung der Heizwiderstände dafür zu sorgen, daß die einem Fassungskörper
und einem Vergleichskörper während einer Einschaltperiode der Heizung von der Heizquelle
zugeführten Energiebeträge, im Falle der dargestellten Beispiele, also Beträge elektrischer Arbeit,
wenigstens ungefähr im gleichen Verhältnis ziueinander stehen wie die Wärmekapazitäten der dazugehörigen
Körper.
Abb. 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Anordnung gemäß der Erfindung für den Fall, daß der
Fassungskörper 2 ein in einer Keramikfassung untergebrachter Quarzresonator ist. Man erkennt
innerhalb der keramischen Kapsel zwischen den Zuführungsdrähten mittels einer Feder aneinandergedrückt
zwei Elektrodenplatten und dazwischen den Quarz, der auf einer möglichst gleichbleibenden
Temperatur gehalten werden soll. Der keramische Fassungskörper trägt in einer Vertiefung die Heizwicklung
8, die mit der entsprechenden Wicklung 9 des Vergleichskörpers 4 in Reihe geschaltet und mit
dieser .zusammen von der Stromquelle 5 her erwärmt wird. .Diese Heizwicklung wird zwecktmäßigerweise
als Bifilarwicklung ausgeführt, um Indüktionswirkungen bei Wechselstromheizung zu
vermeiden. Der Stromlauf geht über einen an Stelle des Quarzes in der entsprechenden Lage in den
Vergleichskörper 4 eingebauten Thermoschalter, dessen wärmeempfindliches Organ durch die Bimetallmembran
10 gebildet wird. Diese springt bei wechselnder Temperatur abwechselnd in zwei stabile
Lagen mit verschiedener Durchbiegung und betätigt dadurch den Kontakt mit ihrem Gegenpol
14 im richtigen Sinne. Die genannten Teile 10 und 14 werden zwischen Metallringen 11 und 13 sowie
einem Isolierring 12 eingespannt. Der aus ihnen zusammengesetzte Schalterkörper wird durch die
federnd geschlitzte Scheibe 15 unter leichtem Druck und in leitender Verbindung mit den Stromzuführungen
festgehalten.
Die Wirkungsweise der Anordnung ist unter Berücksichtignug des vorher Gesagten ohne weiteres
verständlich. Wenn auch nur ein Quarzresonatar 2 dargestellt ist, so ist es doch klar, daß
beliebig viele mit Heizwicklungen versehene, ähnliche Resonatoren durch den von der Temperatur
des gemeinsamen Phantoms 4 gesteuerten Thermoschalter an die gemeinsame Heizstromquelle an-
und abgeschaltet werden können. Vorzugsweise können alle piezoelektrischen Schaltelemente einer
Schaltungseinheit, welche als solche wahlweise nacheinander oder gleichzeitig in Bebrieb sind, in
dieser Weise zusammengeschaltet werden. Zweckmäßigerweise sind dabei alle piezoelektrischen
Schaltelemente einschließlich ihres Phantoms 4 unter den gleichen Bedingungen hinsichtlich des
Austausches der Umgebungsluft angeordnet, beispielsweise in gleicher Entfernung von Wandungen
und deren Öffnungen.
Für das äquivalente Wärmeverhalten von Quarzresonator
und Phantom ist es in Abb. 3 günstig, daß das letztere einen Fassungskörper aufweist,
welcher der Fassung des piezoelektrischen Körpers ähnlich ist bzw. dieser entspricht, wobei das temperaturempfindliche
Organ 10 darin die gleiche Stelle einnimmt wie, sonst der Quarz. Wenn durch
geeignete Bemessung der Wärmekapazität der Innenteile, beispielsweise durch Einfügung von zusätzlichen
Ausgleichskörpern oder durch die Bemessung der vorhandenen Teile, etwa der Ringe 11
und 13, dafür gesorgt ist, daß die Wärmekapazitäten der innerhalb der Fassung befindlichen Teile
beim Quarzresonator und seinem Phantom ebenfalls gleich sind, so kann ein sehr weitgehend über-
509 704/261
T 6515 VIIIal21a*
einstimmendes Wärtneverhalten beider Teile erzielt
werden.
Als mit dem Vergleiohskörper verbundenes temperaturempfindliches
Organ kann außer einem direkt durch die Temperatur gesteuerten Schalter
auch jede andere als Wärmerelais wirkende Anordnung dienen; beispielsweise kann an dem Vergleichskörper
auch ein Meßwiderstand angebracht sein, dessen Widerstandsänderung unter der Wirkunig
von Temperaturänderungen als Ausgangsgröße für die Steuerung des Schaltvorganges dient.
Claims (8)
1. Schaltungsanordnung der elektrischen Nachrichtentechnik mit mindestens einem Bauelement,
beispielsweise einem piezoelektrischen Kristall, dessen Temperatur durch mittels eines
■temperaturempfindlichen Organs selbsttätig gesteuerte elektrische Heizung geregelt wird, dadurch
gekennzeichnet, daß das Bauelement bzw. die Bauelemente und das temperaturempfindliche
Organ (6) in voneinander getrennte Fassungskörper (2, 4) voneinander angeglichenem
Wärmeverhalten eingefügt sind, welche — einschließlich der Fassung des temperaturempfindlichen
Organs — in Reihen- oder Parallelschaltung miteinander verbundene Heizwiderstände
enthalten, die von einem durch das temperaturempfindliche Organ (6) ein- und ausgeschalteten
Heizstromkreis gespeist werden,
2. Anordnung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet,
daß das temperaturempfindliche Organ mit seinem Fassungskörper (4) und ein oder mehrere Bauelemente mit ihren Fassungskörpern
(1, 2, 3) als hinsichtlich ihrer Strahlungseigenschaften
und Wärmeaustauschfähiigkeit mit dem umgebenden Medium gleichartige
Körper ausgebildet sind. '
3. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens die äußeren Umhüllungen
bzw. Fassungen der Bauelemente und des temperaturempfindlichen Organs aus dem' gleichen Material bestehen.
4. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß bei untereinander verschiedenen Wärmekapazitäten und möglicherweise verschiedenen Strahlungs- und Wärmeabgabeeigenschaften
der Fassungskörper die während eines . Heizintervalls zugeführte Heizenergie
durch Bemessung des mit jedem Fassungskörper thermisch verbundenen, vorzugsweise
bifilar gewickelten Heizwiderstandes derartig festgelegt ist, daß die Bauelemente innerhalb
vorbestimmter und im wesentlichen übereinstimmender Temperaturgrerizen gehalten werden.
5. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Fassungskörper bei untereinander
verschiedener Größe geometrische Ähnlichkeit aufweisen.
6. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß alle Körper,
welche temperaturgeregelte Bauelemente und das temperaturempfindliche Organ enthalten,
unter den gleichen Bedingungen hinsichtlich des Austausches der Umgebungsluft angeordnet
sind, beispielsweise in gleicher Entfernung von Wandungen und deren Öffnungen.
7. Anordnung nach einem der Ansprüche 1
bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das wärmeempfindliche
Organ (10) innerhalb einer Fassung eingebaut ist, welche einer Fassung eines
piezoelektrischen Körpers ähnlich ist und sich innerhalb dieser vorzugsweise an der entsprechenden
Stelle befindet, wo sonst der piezoelekfrische Körper untergebracht ist.
8. Anordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß bei gleichzeitiger Verwendung
von piezoelektrischen Schaltelementen mit Fassungen verschiedener Größe der Thermoschalter
in eine entsprechende Fassung mittlerer Größe eingebaut ist.
Angezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 735 627;
schweizerische Patentschrift Nr. 203 900.
Deutsche Patentschrift Nr. 735 627;
schweizerische Patentschrift Nr. 203 900.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
509 704/261 4. 56
Family
ID=
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DD253137A5 (de) | Glaskeramik-kochfeld mit heizkoerpern mit in der anheizphase schnell gluehenden heizleitern | |
DE1112661B (de) | Temperaturregler | |
EP0097901A2 (de) | Schlauchleitung mit einem in oder an der Innenwand verlaufenden mechanischen Stützelememt (Armierung) in Form einer Drahtwendel | |
DE2400219A1 (de) | Elektronischer thermostat | |
DE969833C (de) | Schaltungsanordnung zur Regelung der Temperatur von Schaltelementen | |
DE3207015C2 (de) | Heizvorrichtung für wenigstens zwei Heiztemperaturstufen mit wenigstens zwei einzelnen PTC-Heizelementen | |
DET0006515MA (de) | ||
EP0202401B1 (de) | Heizelement | |
DE889030C (de) | Einrichtung zur selbsttaetigen Regelung einer Spannung | |
DE1690587B1 (de) | Automatisch arbeitender elektrischer Kaffeekocher | |
DE970196C (de) | Schaltungsanordnung zur Verminderung temperaturbedingter Schwankungen einer elektrischen Groesse | |
CH315153A (de) | Flüssigkeitsgefüllter Federthermostat mit mehreren Wärmefühlern | |
DE1065024B (de) | Schaltungsanordnung zur Regelung der Temperatur von Bauelementen | |
DE4014629A1 (de) | Ein- oder mehrpoliges motorschutzrelais oder ueberstromrelais | |
DE1932762B2 (de) | Mikrotom | |
DE1286242B (de) | Elektrisch beheiztes Geraet, das zur selbsttaetigen Temperaturregelung mit einem elektrischen Widerstandselement mit positivem Temperaturkoeffizienten versehen ist | |
DE516554C (de) | Einrichtung zur Frequenzkonstanthaltung von durch Piezokristalle gesteuerten Roehrensendern | |
DE1256814B (de) | Energieregler fuer elektrische Waermegeraete | |
DE2036931C3 (de) | Thermostat | |
DE1255148B (de) | Temperatursteuervorrichtung fuer einen Konstantfrequenzgenerator | |
DE1440572C (de) | Einrichtung zur selbsttätigen Temperaturregelung | |
DE833220C (de) | Anordnung zur Kompensation des Temperaturfehlers, insbesondere des Anwaermfehlers von elektrischen Messinstrumenten | |
DE595627C (de) | Einrichtung zum Regulieren der Stromzufuhr zu elektrischen Verbrauchsapparaten, insbesondere Heizapparaten | |
DE1261584B (de) | Stufenlos einstellbare thermische Rueckfuehrung fuer elektrische Regler | |
DE3912417A1 (de) | Elektronischer raumtemperaturregler |