NL8000443A

NL8000443A - Hand-held electronic thermometer - uses diode as temperature sensor and has digital read=out and touch contact power switch

Info

Publication number: NL8000443A
Application number: NL8000443A
Authority: NL
Original assignee: Schmidt Arthur O F J
Priority date: 1980-01-23
Filing date: 1980-01-23
Publication date: 1981-08-17

Abstract

A constant current is supplied to a diode junction (21) which is mounted on the inside of the silver cap at one end of the thermometer. The voltage across the diode, which is directly proportional to the temp. is amplified (20) and fed to a peak detector and memory (19). The analogue output from the memory is fed via control logic (18) to an analogue to digital convertor (23). The B.C.-coded value is then latched (24) and fed to a liq. crystal display (26) via a driver circuit (25). Touching two contacts (14) on the body of the thermometer, switches on the power supplies (15 and 16) for a preset time. The operation of the logic and display circuits is controlled by a clock (17) and frequency divider (27). The response time of the thermometer is about one second. A series of light-emitting diodes may be used in place of the liq. crystal display.

Description

v / X Sch/AS/1 "Temperatuurmeetinrichting"v / X Sch / AS / 1 "Temperature measuring device"

De uitvinding heeft betrekking op een inrichting voor het meten van temperatuur met behulp van een element met een temperatuurafhankelijke weerstandswaarde, welk element is aangesloten voor afgifte van een temperatuursignaal met 5 een met de temperatuur van het element recht evenredige sterkte.The invention relates to a device for measuring temperature using an element with a temperature-dependent resistance value, which element is connected for supplying a temperature signal with a strength directly proportional to the temperature of the element.

Bekend is bijvoorbeeld een dergelijke inrichting, waarbij als element met temperatuurafhankelijke eigenschappen een thermistor wordt toegepast. Het gebruik van een dergelijke 10 thermistor brengt evenwel zekere nadelen met zich mee. Ten eerste is de thermistor een element van zodanige afmetingen en warmtegeleidingseigenschappen, dat het. lang duurt, gewoonlijk tussen ongeveer 15 en 40 seconden, voordat het element volledig op de te meten temperatuur is gebracht.A device of this type is known, for example, in which a thermistor is used as an element with temperature-dependent properties. However, the use of such a thermistor has certain drawbacks. First, the thermistor is an element of such dimensions and heat conduction properties that it. takes a long time, usually between about 15 and 40 seconds, before the element is fully heated to the temperature to be measured.

15 Behalve deze vertraagde responsie, die voor een beperkt aantal toepassingen geen bezwaar behoeft te zijn, doet zich een ernstiger probleem voor, namelijk, dat de eigenschappen van de thermistor onvoldoende nauwkeurig, dat wil zeggen, lineair over een groot temperatuurtrajeet, zijn, terwijl 20 ook de stabiliteit op korte en lange termijn te wensen overlaat .In addition to this delayed response, which should not be a concern for a limited number of applications, a more serious problem arises in that the properties of the thermistor are insufficiently accurate, that is, linear over a wide temperature range, while 20 stability in the short and long term also leaves much to be desired.

De uitvinding stelt zich ten doel, de bovengenoemde nadelen en bezwaren op te heffen door een temperatuurmeetinrichting te verschaffen, die een zeer snelle responsie-25 tijd bezit, die over een groot temperatuurtraject uiterst nauwkeurig is en bovendien zowel op korte als lange termijn buitengewoon stabiel is. De responsietijd van de inrichting volgens de uitvinding dient in de grootte-orde van 1 seconde te liggen; de nauwkeurigheid over een temperatuurtraject van 30 ongeveer -40°C tot +160°C dient in de grootte-orde van 0,01°C te liggen; deze nauwkeurigheid dient gedurende de hele levensduur van de inrichting te worden gehandhaafd.It is an object of the invention to obviate the above-mentioned drawbacks and drawbacks by providing a temperature measuring device which has a very fast response time, which is extremely accurate over a large temperature range and which is also extremely stable both in the short and long term. . The response time of the device according to the invention should be on the order of 1 second; the accuracy over a temperature range of about -40 ° C to + 160 ° C should be on the order of 0.01 ° C; this accuracy must be maintained throughout the life of the device.

Een verder doel van de uitvinding is het ver- 8000443 fc -2- schaffen van een uit ëén geheel bestaande temperatuurraeet-inrichting, die zeer gemakkelijk met één hand kan worden gehanteerd, zeer robuust en stevig is uitgevoerd, schokbe-stendig is, goedkoop is en in één oogopslag gemakkelijk 5 afleesbaar.A further object of the invention is to provide a one-piece temperature roster, which is very easy to handle with one hand, is very robust and sturdy, is shock resistant, is inexpensive and easy to read at a glance.

Ter bereiking van de bovenstaande doelstellingen _ stelt de uitvinding een inrichting van het in de aanhef vermelde type voor, welke inrichting het kenmerk vertoont, dat het element met temperatuurafhankelijke weerstandswaarde een 10 halfgeleiderdiode is, in serie waarmee een stroombron is geschakeld voor het door de diode doen vloeien van een constante stroom in doorlaatrichting en dat het bovengenoemde temperatuursignaal wordt gevormd door de spanning over de diode.In order to achieve the above objects, the invention proposes a device of the type stated in the preamble, which device has the feature that the element with temperature-dependent resistance value is a semiconductor diode, in series with which a current source is connected for passing through the diode flowing a constant current in the forward direction and that the above temperature signal is formed by the voltage across the diode.

15 Ten einde de inrichting op een nog nader te beschrijven wijze te kunnen ijken, verdient die uitvoeringsvorm van de inrichting volgens de uitvinding de voorkeur, waarbij de stroombron van het instelbare type is.In order to be able to calibrate the device in a manner to be described in more detail yet, that embodiment of the device according to the invention is preferred, wherein the current source is of the adjustable type.

De uitvinding strekt zich verder uit tot een 20 inrichting van het beschreven type, waarbij de diode via een versterker is gekoppeld met visuele-presentatiemiddelen. Dit kunnen bijvoorbeeld een bekend analoog aanwijsinstrument zijn, of lichtemitterende diodes (LED's), terwijl de voorkeur die uitvoeringsvorm verdient, waarbij de presentatie van de meet-25 resultaten digitaal plaatsvindt, en wel bij voorkeur in alfanumerieke vorm met behulp van vloeibare kristallen.The invention further extends to a device of the type described, in which the diode is coupled via an amplifier to visual presentation means. These may be, for example, a known analog indicating instrument, or light-emitting diodes (LEDs), the preferred embodiment being the presentation of the measurement results digitally, preferably in alphanumeric form using liquid crystals.

De diode is bij voorkeur opgenomen in en thermisch gekoppeld met een huls uit warmtegeleidend materiaal? deze huls kan zijn uitgevoerd als een einddeel van een meetsonde.The diode is preferably incorporated in and thermally coupled to a sleeve of thermally conductive material. this sleeve can be designed as an end part of a measuring probe.

30 Zeer praktisch is die uitvoeringsvorm, waarbij de inrichting volgens de uitvinding als één geheel is uitgevoerd. In het bijzonder wordt in dit verband gedacht aan het gebruik als koortsthermometer, dus in de medische sector.Very practical is that embodiment, wherein the device according to the invention is designed as a whole. In particular, use is being made in this context as a fever thermometer, i.e. in the medical sector.

Het is in dit verband bekend, dat bij het meten met een snelle 35 thermometer van de temperatuur van een patiënt de temperatuurwaarde vrij snelle schommelingen vertoont. Bekend is evenwel, dat representatief voor de te meten grootheid steeds de hoogste waarde van de temperatuur is. Voor een rustige uit- 8000443 *. A 1 -3- lezing verschaft daarom de uitvinding een inrichting voor het meten van temperatuur, die is voorzien van afvlakmiddelen voor het begrenzen van de variatiesnelheid van het temperatuur-signaal, terwijl bij voorkeur deze afvlakmiddelen zijn uitge-5 voerd als geheugenmiddelen voor het telkens opslaan van het temperatuursignaal met de hoogste waarde. Grote voordelen biedt met het oog op gebruik als koortsthermometer een temperatuurmeetinrichting volgens de uitvinding, die een huis vertoont met althans in hoofdzaak de vorm van een beken-10 de koortsthermometer van het type met kwikvulling met een relatief breed en een relatief smal deel, het uiteinde van welk smal deel de eerder genoemde huls vertoont, waarmee de diode gekoppeld is, en welk breed deel de presentatiemiddelen, bijvoorbeeld een alfanumerieke eenheid, omvat.It is known in this connection that when measuring the temperature of a patient with a rapid thermometer, the temperature value shows fairly rapid fluctuations. It is known, however, that the highest value of the temperature is always representative of the quantity to be measured. For a quiet out- 8000443 *. Therefore, the invention provides an invention for measuring temperature, which is provided with smoothing means for limiting the speed of variation of the temperature signal, while these smoothing means are preferably embodied as memory means for storing the temperature signal with the highest value. With a view to use as a fever thermometer, a temperature measuring device according to the invention, which has a housing with at least substantially the shape of a stream, offers the mercury filling type fever thermometer with a relatively wide and a relatively narrow part, the end. the narrow part of which the aforementioned sleeve has, to which the diode is coupled, and which wide part comprises the presentation means, for example an alphanumeric unit.

15 Ter bereiking van een zo groot mogelijke levens duur met gebruik van één batterij, waardoor de eenheid totaal · geïntegreerd voor het leven kan zijn uitgevoerd, stelt de uitvinding voor, dat de diverse elektronische eenheden zijn uitgevoerd in COSMOS- of CMOS-techniek·.The invention proposes that the various electronic units be constructed in COSMOS or CMOS technology in order to achieve the greatest possible life span using one battery, so that the unit can be designed completely integrated for life.

20 Reeds eerder is opgemerkt, dat de uitvinding een zeer snelle temperatuurmeting mogelijk maakt. Daartoe is bij voorkeur de diode, eventueel via de genoemde huls, verder thermisch zoveel mogelijk geïsoleerd. Ten einde niettemin een goede stroomgeleiding van en haar de diode te 25 waarborgen, wordt deze diode bij voorkeur aangesloten via twee draden met gering warmtegeleidend vermogen. Deze draden kunnen uit aluminium bestaan en een dikte in de grootte-orde van 2 jjLm bezitten.It has already been noted that the invention enables a very rapid temperature measurement. For this purpose the diode is preferably thermally insulated as much as possible, optionally via the said sleeve. In order nevertheless to ensure a good current conduction of and its diode, this diode is preferably connected via two wires with low thermal conductivity. These wires can consist of aluminum and have a thickness of the order of 2 µm.

De uitvinding strekt zich verder uit tot een 30 werkwijze voor het ijken van een inrichting van het beschreven type volgens de uitvinding. Volgens deze ijkingswerkwijze wordt de diode in thermisch contact gebracht met een vloei-stofbad met een eerste bekende temperatuur, waarbij de stroom door de diode zodanig wordt ingesteld, dat de presen-35 tatiemiddelen deze eerste temperatuur weergeven, waarna vervolgens de diode in thermisch contact wordt gebracht met een vloeistofbad met een tweede bekende temperatuur, waarbij de 8000443 -4- * * versterlingsfaktor van de versterker zodanig wordt ingesteld, dat de presentatiemiddelen deze tweede temperatuur weergeven.The invention further extends to a method for calibrating a device of the described type according to the invention. According to this calibration method, the diode is brought into thermal contact with a liquid bath of a first known temperature, the current through the diode being adjusted such that the presentation means represent this first temperature, after which the diode is subsequently brought into thermal contact charged with a liquid bath of a second known temperature, wherein the 8000443 -4- * * gain factor of the amplifier is adjusted such that the presentation means represent this second temperature.

De uitvinding zal nu worden toegelicht aan de hand van de bijbehorende tekening. Hierin tonen: 5 fig. 1 een perspektivisch aanzicht, gedeeltelijk weggebroken van een deel van een van een inrichting volgens de uitvinding deel uitmakende temperatuurmeetsonde; fig. 2 een blokschema van een uitvoeringsvoorbeeld van een inrichting volgens de uitvinding, waarvan de presen-10 tatiemiddelen zijn uitgevoerd met alfanumerieke 7-segments-eenheden met vloeibare kristallen; en fig. 3 en fig. 4 twee uitvoeringsvoorbeelden van een als één geheel uitgevoerde temperatuurmeetinrichting volgens de uitvinding, waarvan de presentatiemiddelen zijn uitge-15 voerd net resp. vloeibare kristallen en licht emitterende diodes.The invention will now be elucidated on the basis of the accompanying drawing. Herein: Fig. 1 shows a perspective view, partly broken away, of a part of a temperature measuring probe forming part of a device according to the invention; Fig. 2 shows a block diagram of an exemplary embodiment of a device according to the invention, the presentation means of which are provided with 7-segment alphanumeric units with liquid crystals; and fig. 3 and fig. 4 are two exemplary embodiments of a temperature measuring device according to the invention, which is constructed as a whole, the presentation means of which are constructed respectively. liquid crystals and light-emitting diodes.

De in fig. 1 weergegeven meetsonde 1 omvat een cilindervormig lichaam 2 uit kunststof, het in de tekening gezien onderste uiteinde waarvan is afgedekt door een zilveren kap 3. Deze zilveren kap 3 vertoont een aan de kunststof 20 cilinder 2 aansluitende buitenmantel en een vlak ondergedeelte, het binnenvlak van welk ondergedeelte een halfgeleider-diodesubstraat 4 draagt, dat samen met een tweede halfgeleiderelement 5 een pn-junktiediode vormt. In dit uitvoeringsvoorbeeld is het diodesubstraat zowel thermisch als ook elektrisch 25 verbonden met de zilveren kap 3. De door de elementen 4 en 5 gevormde diode is voorzien van twee aansluitdraden, beide uit aluminium met een dikte van ongeveer 2 pm. De eerste aansluitdraad 6 is verbonden met het binnenvlak van de onderzijde van de zilveren kap 3; de tweede aansluitdraad 7 staat 30 in verbinding met het tweede halfgeleiderelement 5. Binnen de kap 3 zijn verder twee ongeveer half-ringvormige keramische elementen 8 en 9 bevestigd, het van de vlakke onderplaat van de zilveren kap 3 afgewende vlak waarvan door opdamping is voorzien van een gouden deklaag, de in de fig. 1 weergegeven 35 deklagen, resp. 10 en 11. Met de deklaag 10 is de eerste aansluitdraad 6 verbonden, bijvoorbeeld door lassen; met de deklaag 11 is de tweede aansluitdraad 7, eveneens bijvoorbeeld door lassen, verbonden.The measuring probe 1 shown in Fig. 1 comprises a cylindrical body 2 of plastic, the bottom end of which is seen in the drawing, which is covered by a silver cap 3. This silver cap 3 has an outer jacket connecting to the plastic cylinder 2 and a flat bottom part , the inner surface of which lower portion carries a semiconductor diode substrate 4, which together with a second semiconductor element 5 forms a pn junction diode. In this exemplary embodiment, the diode substrate is connected both thermally and electrically to the silver cap 3. The diode formed by the elements 4 and 5 is provided with two connecting wires, both of aluminum with a thickness of approximately 2 µm. The first lead wire 6 is connected to the inner surface of the bottom of the silver cap 3; the second connecting wire 7 is in communication with the second semiconductor element 5. Within the cap 3, two approximately semicircular ceramic elements 8 and 9 are further fixed, the surface of which is turned away from the flat bottom plate of the silver cap 3 by evaporation. a gold coating, the coatings shown in Fig. 1, respectively. 10 and 11. The first connecting wire 6 is connected to the covering layer 10, for example by welding; the second connecting wire 7, also for example by welding, is connected to the covering layer 11.

8000445 -5- tf, *8000445 -5- tf, *

Vanaf de deklagen 10, 11 strekken zich twee strooxngeleiders 12, 13 uit. Deze stroomgeleiders bestaan bijvoorbeeld uit koper en zijn door solderen of lassen op betrouwbare wijze elektrisch met de deklagen resp. 10, 11 5 verbonden.Two stroox conductors 12, 13 extend from the cover layers 10, 11. These current conductors consist, for example, of copper and are reliably electrically connected to the cover layers resp. By soldering or welding. 10, 11 5 connected.

Met betrekking tot de aanwezigheid van het eerste keramische element 8, de deklaag 10 waarvan elektrisch is verbonden met de zilveren kap 3, wordt opgemerkt, dat tussen de deklaag 10 en de kap 3 weliswaar elektrisch contact be-10 staat via de aluminium draad 6, maar dat tussen beide een nagenoeg volledige thermische isolatie bestaat, aangezien de uiterst dunne aluminiumdraad 6 een zeer grote warmteweerstand, dat wil zeggen een zeer gering warmtegeleidingsvermogen bezit. Het zal duidelijk zijn, dat deze maatregel in het kader van 15 de uitvinding daarom de voorkeur geniet, omdat hiermee wordt voorkomen, dat de warmtecapaciteit van in het bijzonder de stroomgeleider 12 de responsietijd van de inrichting volgens de uitvinding zou vergroten.With regard to the presence of the first ceramic element 8, the cover layer 10 of which is electrically connected to the silver cap 3, it is noted that between the cover layer 10 and the cap 3 there is indeed electrical contact via the aluminum wire 6, but that there is almost complete thermal insulation between the two, since the ultra-thin aluminum wire 6 has a very high thermal resistance, i.e. a very low thermal conductivity. It will be clear that this measure is therefore preferred within the scope of the invention, because it prevents the heat capacity of, in particular, the current conductor 12 from increasing the response time of the device according to the invention.

Ter wille van een optimale stootvastheid is het 20 inwendige van de in fig. 1 weergegeven sonde geheel gevuld met een thermisch en elektrisch sterk isolerende, enigszins elastische kunststof.For the purpose of optimum impact resistance, the interior of the probe shown in Fig. 1 is completely filled with a thermally and electrically highly insulating, somewhat elastic plastic.

Het ondervlak van het diodesubstraat 4 kan door solderen op het binnenvlak van de zilveren kap 3 zijn aange-25 bracht? in dit geval wordt bij voorkeur gebruik gemaakt van een soldeer met een relatief hoog zilverpercentage met het oog op een optimale warmtegeleiding tussen de zilveren kap 3 en de diode 4, 5.The bottom surface of the diode substrate 4 can be applied to the inner surface of the silver cap 3 by soldering. in this case use is preferably made of a solder with a relatively high silver percentage with a view to optimum heat conduction between the silver cap 3 and the diode 4, 5.

Nu volgt aan de hand van de fig. 2 en 3 een uit-30 eenzetting over een voorkeursuitvoeringsvorm van de tempera-tuurmeetinrichting volgens de uitvinding.Now, with reference to Figures 2 and 3, an explanation of a preferred embodiment of the temperature measuring device according to the invention is given.

In fig. 2 is in sterk vereenvoudigde blokschema-tische vorm de rangschikking van de verschillende elektrische en elektronische onderdelen van de meetinrichting weergegeven. 35 Het inschakelen van de inrichting vindt plaats door middel van twee aanraakcontacten 14; bij aanraken daarvan vindt bekrachtiging van twee voedingseenheden 15, 16 met tijdbe- jal^aa^s. Deze voedingseenheden 15, 16 doen dienst voor 9 v' -6- het gedurende een door deze eenheden bepaalde tijdsduur toevoeren van voedingsspanning aan de diverse elektronische eenheden. De tijd, gedurende welke de voedingseenheid 15 werkzaam is, is korter dan die van de voedingseenheid 2, waar-5 mee op nog later te beschrijven wijze wordt bereikt, dat de laatste uitlezing wordt vastgehouden.Fig. 2 shows the arrangement of the various electrical and electronic components of the measuring device in a highly simplified block diagram. Switching on the device takes place by means of two touch contacts 14; upon touching it, energizes two power supplies 15, 16 with time periods. These power supply units 15, 16 serve for supplying power supply voltage to the various electronic units for a period of time determined by these units. The time during which the power supply unit 15 operates is shorter than that of the power supply unit 2, with which the last reading is retained in a manner to be described later.

-«*·- «* ·

Een klokgenerator 17 verzorgt de tijdafhankelijke besturing van de diverse eenheden, in het bijzonder van een logische besturingseenheid 18, die op zijn beurt zorgt voor 10 de tijdafhankelijke besturing voor het simultaan verwerken van signalen in de verschillende analoge en logische eenheden.A clock generator 17 provides the time-dependent control of the various units, in particular a logic control unit 18, which in turn provides the time-dependent control for the simultaneous processing of signals in the different analog and logic units.

Een van de ingangen van de logische eenheid 18 is verbonden met de uitgang van een eenheid 19, die een piekwaar-dedetector en een digitaal geheugen omvat. De ingangssignalen 15 van de piekwaardedetector worden gevormd door de uitgangssignalen van een analoge versterker 20 met variabele verster-kingsfaktor; deze versterker doet dienst voor het versterken van de van een meetdiode 21 afkomstige temperatuursignalen.One of the inputs of the logic unit 18 is connected to the output of a unit 19, which includes a peak value detector and a digital memory. The input signals 15 of the peak value detector are formed by the output signals of an analog amplifier 20 with variable gain factor; this amplifier serves to amplify the temperature signals from a measuring diode 21.

Een variabele stroombron 22 is werkzaam voor het opdrukken aan 20 de diode 21 van een instelbare, maar na instelling constante, stroom door de diode 21, zodanig, dat de spanningsval over de diode zeer nauwkeurig eenduidig samenhangt met de temperatuur van die diode; deze temperatuurafhankelijke spanning vormt het reeds genoemde temperatuursignaal, dat aan de analoge verster-25 ker 20 voor verdere verwerking wordt toegevoerd.A variable current source 22 acts to imprint on diode 21 an adjustable, but after setting constant current through diode 21, such that the voltage drop across the diode is very accurately unambiguously related to the temperature of that diode; this temperature-dependent voltage forms the aforementioned temperature signal, which is applied to the analog amplifier 20 for further processing.

De logische eenheid 18 bezit twee uitgangen? de eerste is verbonden is met een decodeereenheid 23, waarin de signalen in BCD-code worden omgezet, welke BCD-signalen worden toegevoerd aan een vergrendeleenheid 24, gesynchroniseerd via 30 de tweede uitgang van de logische eenheid. De uitgangen van de vergrendeleenheid 24 zijn verbonden met een decodeereenheid 25, die dienst doet als aanpas- en koppeleenheid voor het geschikt maken van de volgens het voorgaande bewerkte temperatuursignalen voor presentatie op een alfanumeriek presentatie-35 orgaan 26 van het type met vloeibare kristallen.The logic unit 18 has two outputs? the first is connected to a decoder 23, in which the signals are converted into BCD code, which BCD signals are applied to a locking unit 24 synchronized via the second output of the logic unit. The outputs of the locking unit 24 are connected to a decoding unit 25, which serves as an adaptation and coupling unit for arranging the previously processed temperature signals for presentation on an alphanumeric display device 26 of the liquid crystal type.

Een verdere uitgang van de klokgenerator 17 is verbonden met een freguentiedeler 27, die dienst doet voor het aan frequentiedeling onderwerpen van een kloksignaal, hetgeen 8000443 --. -* -7_ noodzakelijk is in verband met bepaalde eigenschappen van het presentatieorgaan 26.A further output of the clock generator 17 is connected to a frequency divider 27, which serves to frequency divide a clock signal, which is 8000443. - * -7_ is necessary due to certain features of the display 26.

Na de voorgaande beschrijving zal het duidelijk zijnr met welke eenheden de voedingsuitgang van de voedings-5 eenheid 16 is verbonden; dit zijn immers de voedingseenheden, die niet dienen voor het uitvoeren van een temperatuurmeting maar die, welke dienen voor het in opgeslagen toestand houden van een meetwaarde en het presenteren daarvan, derhalve de eenheden 17, 18, 23, 24, 25, 26 en 27. Terwille van de over-10 zichtelijkheid van de tekening zijn deze verbindingen niet weergegeven. Ook de voedingsbron, bijvoorbeeld een batterij, is terwille van de overzichtelijkheid van de figuur niet getekend.After the foregoing description, it will be clear to which units the power output of power supply unit 16 is connected; after all, these are the power supply units, which do not serve to carry out a temperature measurement, but which serve to keep a measured value in storage and to present it, therefore units 17, 18, 23, 24, 25, 26 and 27 For the sake of clarity of the drawing, these connections are not shown. The power source, for example a battery, is also not shown for the sake of clarity of the figure.

De eenheden 15, 16,17, 18, 19, 20, 22, 23, 24, 25, 15 en 27 zijn in dit uitvoeringsvoorbeeld als geïntegreerde schakeling uitgevoerd en wel in COSMOS- of CMOS-technologie. Hiermee wordt bereikt, dat de totale inrichting, met inbegrip van het orgaan 26, een zodanig geringe stroom trekt, dat hij eenvoudig tezamen met een handelsbatterij in een volledig afge-20 sloten huis kan zijn opgenomen, aangezien tijdens de gehele geschatte maximale levensduur van de inrichting de batterij niet behoeft te worden vervangen. Het zal duidelijk zijn, dat een dergelijke uitvoeringsvorm grote praktische voordelen biedt.The units 15, 16, 17, 18, 19, 20, 22, 23, 24, 25, 15 and 27 are designed in this embodiment as an integrated circuit, namely in COSMOS or CMOS technology. This achieves that the overall device, including the member 26, draws such a low current that it can be easily housed together with a commercial battery in a completely sealed housing, since during the entire estimated maximum service life of the the battery does not need to be replaced. It will be clear that such an embodiment offers great practical advantages.

25 Figuur 3 toont het uiterlijk van de voorkeursuit voeringsvorm van de temperatuurmeetinrichting volgens de uitvinding. Deze inrichting bezit in hoofdzaak de vormvan een bekende koortsthermometer met een relatief smal deel 28 en een relatief breed deel 29. Het smalle deel 28 korrespondeert 30 met de in figuur 1 weergegeven meetsonde 1, die de kunststof-cilinder 2 en de zilveren kap 3 omvat. De opbouw van deze meetsonde is aan de hand van figuur 1 reeds besproken; verdere details zullen in verband met figuur 3 derhalve niet nader worden genoemd. Het brede deel 29 bevat de als geïntegreerde 35 schakeling uitgevoerde elektronische eenheden volgens figuur 2, die via de stroomgeleiders 12, 13 met het eigenlijke tem-peratuurmeetorgaan in de kop van de sonde 28 zijn verbonden, een voedingsbron in de vorm van een geheel ingekapselde 8000443 -8- batterij,' en de alfanumerieke presentatie-eenheid 26, die is samengesteld op basis van vloeibare kristallen. Aan de in figuur 3 weergegeven bovenzijde van de inrichting zijn de twee aanraakkontakten 14, een weinig verzonken, ingebed.Figure 3 shows the appearance of the preferred embodiment of the temperature measuring device according to the invention. This device essentially takes the form of a known fever thermometer with a relatively narrow part 28 and a relatively wide part 29. The narrow part 28 corresponds to the measuring probe 1 shown in Figure 1, which comprises the plastic cylinder 2 and the silver cap 3. . The construction of this measuring probe has already been discussed with reference to figure 1; further details will therefore not be mentioned further in connection with figure 3. The wide part 29 contains the integrated electronic units according to Figure 2, which are connected via the current conductors 12, 13 to the actual temperature measuring device in the head of the probe 28, a power supply in the form of a completely encapsulated 8000443 -8- battery, 'and the alphanumeric display unit 26, which is composed of liquid crystals. At the top of the device shown in Figure 3, the two touch contacts 14, which are slightly recessed, are embedded.

5 Zoals in het voorgaande reeds ter sprake is ge komen, wordt de inrichting in werking gesteld door het kort aantikken met de hand van de aanraakkontakten 14, waardoor de inrichting werkzaam wordt voor het meten van temperatuur en het presenteren daarvan op de presentatie-eenheid 26. Schom-lOmelingen in de gemeten temperatuurwaarde worden geheel afgevlakt en wel zodanig, dat steeds de hoogste, laatstgemeten waarde wordt vastgehouden; na het buiten werking treden van de temperatuurmeetorganen door besturing van de voedings-eenheid 15 blijven de voor de presentatie van de laatste waar-15 de noodzakelijke organen nog enige tijd in werking onder de besturing door de voedingseenheid 16, zodat de gebruiker rustig de tijd heeft om met de inrichting volgens figuur 3 in de hand de laatstgemeten waarde af te lezen. Het zal duidelijk zijn, dat dit een belangrijke eigenschap is in ver-20 band met het gebruikskomfort.As has already been discussed above, the device is actuated by briefly tapping the touch contacts 14 manually, whereby the device becomes effective for measuring temperature and presenting it on the display unit 26 Fluctuations in the measured temperature value are completely smoothed, such that the highest, last measured value is always retained; after the temperature measuring elements have become inoperative by control of the power supply unit 15, the elements necessary for the presentation of the last values remain in operation for some time under the control of the power supply unit 16, so that the user has time to read the last measured value with the device according to figure 3 in hand. It will be clear that this is an important property in connection with the comfort of use.

Figuur 4 toont een mogelijke variant van een inrichting volgens de uitvinding, waarvan de onderdelen 28, 2 en 3 korresponderen met diezelfde onderdelen volgens het voorgaande, maar waarbij het relatief brede deel, dat hier is 25 aangeduid met het verwijzingsgetal 30, is voorzien van een schakelaar 31 voor het in- en uitschakelen van de inrichting, terwijl de presentatie plaatsvindt met behulp van lichtemitterende diodes 32. Deze lichtemitterende diodes 32 zijn in een rij in de vorm van een schaalverdeling gegroepeerd; 30 ze korresponderen in de in figuur 4 getekende variant met res-pektievelijk de temperaturen 35, 35,5, — 40,5, 41°C. Het zal duidelijk zijn, dat in deze variant de inrichting in het bijzonder bedoeld is voor gebruik als koortsthermometer; met het oog daarop kunnen bijvoorbeeld de LED's van 36, 36,5 en 35 37°C zijn ingericht voor afgifte van groen licht, terwijl de overige LED’s rood licht afgeven. Op deze wijze kan een zeer , snelle goed/fout-indicatie worden verkregen. Het gebruik van LED’s heeft het grote nadeel, dat de daarvoor noodzakelijke 8000443 -9- stroom vele orden van grootte sterker is dan voor een pre-sentatieorgaan op basis van vloeibare kristallen.Daarom is op overigens niet getekende wijze de batterij in de inrichting volgens figuur 4 op op zichzelf bekende wijze verwissel-5 baar.Figure 4 shows a possible variant of a device according to the invention, the parts 28, 2 and 3 of which correspond to the same parts according to the foregoing, but wherein the relatively wide part, which is indicated here with the reference number 30, is provided with a switch 31 for switching the device on and off, while the presentation takes place with the aid of light-emitting diodes 32. These light-emitting diodes 32 are grouped in a row in the form of a scale; They correspond in the variant shown in figure 4 with the temperatures 35, 35.5, - 40.5, 41 ° C, respectively. It will be clear that in this variant the device is particularly intended for use as a fever thermometer; to this end, for example, the LEDs of 36, 36.5 and 35 37 ° C may be arranged to emit green light, while the other LEDs emit red light. In this way, a very fast right / wrong indication can be obtained. The use of LEDs has the major drawback that the necessary 8000443-9 current is many orders of magnitude stronger than for a liquid crystal presenter, therefore the battery in the device shown in FIG. 4 exchangeable in a manner known per se.

Diverse wijzigingen in de onderdelen en hun onderlinge samenhang kunnen worden aangebracht, zonder dat daardoor het kader van de uitvinding wordt overschreden.Various changes to the components and their interrelationships can be made without thereby exceeding the scope of the invention.

Zo is bijvoorbeeld steeds sprake geweest van een 10 halfgeleiderdiode, die thermisch is gekoppeld met het vlakke ondergedeelte van een thermisch geleidende, ten dele cilin-dervormige kap; het zal evenwel duidelijk zijn, dat een kap met een dergelijke vorm in het bijzonder van voordeel is bij het gebruik als koortsthermometer, waarbij immers de tempera-15 tuurmeting plaatsvindt door het uitvoeren van een zekere middeling over de oppervlaktetemperatuur rond de meetsonde. Voor zekere'toepassingen is het evenwel denkbaar, dat de meetsonde nagenoeg volledig thermisch isolerend is uitgevoerd, terwijl het diodesubstraat 4 een zeer klein door temperatuur 20 beïnvloedbaar meetoppervlakje vormt. Dit heeft het voordeel, dat de aanspreektijd van de meetinrichting nog in aanzienlijke mate kan worden verkort; het nadeel is evenwel, dat voor bepaalde toepassingen, bijvoorbeeld in de medische sector, een dergelijke inrichting geheel onbruikbaar is.For example, there has always been a semiconductor diode, which is thermally coupled to the flat bottom part of a thermally conductive, partly cylindrical cap; it will be clear, however, that a cap of such a shape is particularly advantageous when used as a fever thermometer, since the temperature measurement takes place by carrying out a certain averaging over the surface temperature around the measuring probe. For certain applications it is conceivable, however, that the measuring probe has an almost completely thermally insulating design, while the diode substrate 4 forms a very small measuring surface which can be influenced by temperature. This has the advantage that the response time of the measuring device can still be shortened considerably; the drawback is, however, that for certain applications, for example in the medical sector, such a device is completely useless.

25 Het zal verder duidelijk zijn, dat de randen van de kap 3 volgens figuur 1 een weinig meer kunnen zijn afgerond dan in deze figuur is weergegeven, terwijl bovendien de aansluiting tussen de kap 3 en de kunststofcilinder 2 bijvoorkeur een vloeiend verloop bezit.It will further be clear that the edges of the cap 3 according to figure 1 can be rounded a little more than is shown in this figure, while moreover the connection between the cap 3 and the plastic cylinder 2 preferably has a smooth course.

30 In de figuren is steeds de eenheid als één geheel afgebeelö; voor bepaalde toepassingen kan men evenwel gebruik maken van een verwerkings- en presentatieeenheid, die door middel van een of meer geleidingskabels is verbonden met het eigenlijke temperatuurmeetorgaan. Ook behoeft de inrichting 55 niet te zijn voorzien van een presentatieorgaan, maar kan hij zijn ingericht voor het in digitale of analoge vorm afgeven van met da gemeten temperatuur korresponderende uitgangssignalen.The unit always shows the unit as a whole; for certain applications, however, use can be made of a processing and display unit, which is connected to the actual temperature measuring device by means of one or more guide cables. Also, the device 55 need not be provided with a display element, but it may be arranged for outputting output signals corresponding to the measured temperature in digital or analog form.

8000443 -10-8000443 -10-

De organen voor het variëren van de in figuur 2 weergegeven eenheden 20 en 22 kunnen zijn uitgevoerd als potentiometers, die uitwendig voor ijking bereikbaar zijn. Deze ijking kan door de leverancier eenmalig worden uitgevoerd, 5 waarna de ijkpotentiometers bijvoorbeeld door een druppel kunsthars in de geijkte positie worden geborgd.The means for varying the units 20 and 22 shown in Figure 2 may be in the form of potentiometers which are externally accessible for calibration. This calibration can be performed once by the supplier, after which the calibration potentiometers are locked in the calibrated position, for example by a drop of synthetic resin.

De voorkeursuitvoeringsvorm van de uitvinding volgens de figuren 2 en 3 leent zich voor sterilisatie na gebruik door middel van tot ongeveer 60°C verhit ethyleenoxide-10 gas.The preferred embodiment of the invention of Figures 2 and 3 lends itself to sterilization after use using ethylene oxide-10 gas heated to about 60 ° C.

Het zal duidelijk zijn, dat de verschillende, in figuur 2 weergegeven elektronische eenheden een buitengewoon goede stabiliteit en nauwkeurigheid dienen te bezitten. Door uitvoering in geïntegreerde vorm is betrekkelijk eenvoudig 15 bijvoorbeeld een stroombron 22 te realiseren met een temperatuurafhankelijkheid in de grootteorde van 5 ppn/°C. Ook de verdere eenheden bezitten deze uiterst geringe temperatuur-coëfficient.It will be clear that the various electronic units shown in Figure 2 must have extremely good stability and accuracy. By design in integrated form it is relatively easy to realize, for example, a current source 22 with a temperature dependence of the order of 5 ppn / ° C. The further units also have this extremely low temperature coefficient.

Door de automatische uitschakeling door besturing 20 van de eenheden 15 en 16 kan het niet gebeuren, dat de inrichting door onoplettendheid blijft aanstaan, hetgeen de levensduur zou bekorten.Due to the automatic shutdown by control 20 of the units 15 and 16, it cannot happen that the device remains switched on by inattention, which would shorten the service life.

80004438000443

Claims

1. Apparatus for measuring temperature using an element with a temperature-dependent resistance value, which element is connected for supplying a temperature signal with a strength directly proportional to the temperature of the element, characterized in that the element is a semiconductor diode in series connecting a current source for flowing a constant current in the forward direction through the diode and the temperature signal being the voltage across the diode.

The device of claim 1, including the. characterized in that the power source is adjustable.

Device as claimed in claim 1 or 2, characterized in that the diode is coupled via an amplifier to visual presentation means.

Device according to claim 3, characterized in that the amplification factor of the amplifier is adjustable.

5. Device as claimed in any of the claims 1-4, characterized in that the diode is incorporated in and thermally coupled to a housing of heat-conducting material.

Device according to claim 5, characterized in that the sleeve is an end part of a measuring probe.

7. Device according to claims 3 and 6, characterized in that the device is designed as one unit.

8. Device as claimed in any of the claims 1-7, characterized by smoothing means for limiting the speed of variation of the temperature signal.

9. Device as claimed in claim 8, characterized by memory means for each time storing the temperature signal with the highest value.

10. Device as claimed in claims 3, 5 and 7, characterized by a housing with at least substantially the form of a fever thermometer with a relatively wide and a relatively narrow part, the end of which narrow part has the sleeve referred to as 8000443 -12- and which broad part includes the presentation tools.

Device according to any one of claims 1 to 10, characterized by electronic units designed in the form of an integrated circuit 5 in COSMOS or CMOS technology

Device according to any one of the preceding claims, characterized in that the diode is connected via two wires with low thermal conductivity.

Device according to claim 12, characterized in that the wires consist of aluminum and have a thickness of the order of 2 µm.

Thermostat, characterized by a device according to any one of claims 1-13.

Method for calibrating a device according to claims 2 and 5, characterized in that the diode is brought into thermal contact with a liquid bath with a first known temperature, the current through the diode being adjusted such that the presentation means 20 represent this first temperature, and then the diode is brought into thermal contact with a liquid bath of a second known temperature, the amplification factor of the amplifier being adjusted such that the presentation means represent this second temperature. 8000443 ...............