Die Erfindung betrifft ein Kontrollsystem mit wenigstens einer Temperaturmesseinrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.The invention relates to a control system with at least one temperature measuring device according to the preamble of claim 1.
In der Halbleiterindustrie werden bei zahlreichen Anwendungen sehr hohe Anforderungen an die thermische Konditionierung von Produktionsumgebungen, Bauteilen oder Medien, wie Luft oder Wasser, gestellt. Diese müssen auf wenige Milli-Kelvin genau geregelt werden.In the semiconductor industry, very high demands are placed on the thermal conditioning of production environments, components or media, such as air or water, in numerous applications. These must be regulated exactly to a few milli-Kelvin.
Solche Anforderungen sind beispielsweise aus der Maskenherstellung für die Fotolithografie bekannt. Um die hochsensiblen Bereiche abzuschotten, werden Klimakammern 51 (1) eingesetzt, in denen die Masken mit Hilfe eines Elektronenstrahlschreibers vermessen werden. Um bei diesen Messvorgängen ein möglichst genaues und reproduzierbares Ergebnis zu erzielen, muss die Temperatur in der Klimakammer 51 konstant gehalten werden. Die Konstanz der Temperatur ergibt sich über den zeitlichen Gradienten dTs, das heißt der Temperaturänderung über die Zeit (2). Die Konstanz der Temperatur bemisst sich außerdem über ihre örtliche Verteilung im Raum dT0, das heißt der Temperaturabweichung der verschiedenen Messstellen.Such requirements are known, for example, from the mask production for photolithography. To seal off the highly sensitive areas, climatic chambers 51 ( 1 ) are used, in which the masks are measured by means of an electron beam writer. In order to achieve the most accurate and reproducible result in these measuring processes, the temperature in the climate chamber must 51 kept constant. The constancy of the temperature results over the temporal gradient dT s , that is, the temperature change over time ( 2 ). The constancy of the temperature is also measured by their spatial distribution in the space dT 0 , that is the temperature deviation of the different measuring points.
In 2 ist der Verlauf der Mediumstemperatur T in °Kelvin gegenüber der Zeit t an zwei unterschiedliche Messstellen Tm1 und Tm2 angegeben. Die beiden Messstellen haben unterschiedliche Temperaturen, wodurch sich die Temperaturabweichung dT0 ergibt.In 2 the course of the medium temperature T in ° Kelvin is given to two different measuring points Tm1 and Tm2 compared to the time t. The two measuring points have different temperatures, which results in the temperature deviation dT 0 .
In 2 sind für die Temperatur an der Messstelle 1 beispielhaft zwei Temperaturen T11 und T12 zu den Zeiten t1 und t2 angegeben.In 2 are for the temperature at the measuring point 1 for example, two temperatures T11 and T12 indicated at the times t1 and t2.
Für die Temperaturstabilität dTs gilt folgende Beziehung: dTs = (T12 – T11)/(t2 – t1) For the temperature stability dT s , the following relationship applies: dT s = (T12 - T11) / (t2 - t1)
Für die Temperaturabweichung dT0 gilt folgende Beziehung: dT0 = (Tm1 – Tm2) The following relationship applies to the temperature deviation dT 0 : dT 0 = (Tm1 - Tm2)
Hierbei ist Tm die absolute Temperatur eines Mediums an der jeweiligen Messstelle 1 und 2.Here, Tm is the absolute temperature of a medium at the respective measuring point 1 and 2 ,
Bei mehreren Messstellen gilt folgende Beziehung für die Temperaturabweichung dT0x: dT0x = Maximum ((Tm1 – Tm2); (Tm1 – Tm3); (Tm1 – Tmx)). For several measuring points, the following relationship applies for the temperature deviation dT 0x : dT 0x = maximum ((Tm1-Tm2); (Tm1-Tm3); (Tm1-Tmx)).
Wie 1 beispielhaft zeigt, wird der Medienstrom M1 in Form von Luft an drei Stellen in die Klimakammer 51 eingeleitet. Dementsprechend zweigen von der Luftzuführleitung 52 drei Leitungen 53 bis 55 ab. In jeder Leitung sitzt ein Wärmeübertrager 56, dem jeweils ein Regler 57 zugeordnet ist. In Strömungsrichtung hinter den Wärmeübertragern 56 sitzen Temperatursensoren 58, die die Temperatur der Luft vor dem Eintritt in die Klimakammer 51 messen. Der gemessene Temperaturwert wird als Ist-Signal 59 dem jeweiligen Regler 57 zugeführt, der außerdem das Soll-Signal 60 erhält.As 1 By way of example, the medium flow M1 in the form of air at three points in the climatic chamber 51 initiated. Accordingly branch from the air supply line 52 three lines 53 to 55 from. In each line sits a heat exchanger 56 , each with a regulator 57 assigned. In the flow direction behind the heat exchangers 56 sit temperature sensors 58 that the temperature of the air before entering the climatic chamber 51 measure up. The measured temperature value is called the actual signal 59 the respective controller 57 which also supplies the desired signal 60 receives.
Die Wärmeübertrager 56, die Regler 57 und die Temperatursensoren 58 sind jeweils Teil von Regelkreisen 61.The heat exchanger 56 , the regulator 57 and the temperature sensors 58 are each part of control loops 61 ,
Weitere typische Anwendungen sind Prozesskühlwassersysteme für die Konditionierung von sensiblen Maschinenbauteilen, wie zum Beispiel Linsen- oder Lasersystemen in Halbleiterlithografie-Maschinen. Starke Temperaturabweichungen können zu Schäden führen. Aus diesem Grunde muss die Kühlwassertemperatur konstant gehalten werden.Other typical applications include process cooling water systems for the conditioning of sensitive machine components, such as lens or laser systems in semiconductor lithography machines. Strong temperature deviations can lead to damage. For this reason, the cooling water temperature must be kept constant.
In Reinstwasser-Versorgungssystemen für die Immersion-Halbleiterlithografie ist die Temperaturkonstanz von Bedeutung, da das Medium in unmittelbarem Kontakt mit der Linse und dem Wafer steht. Temperaturänderungen beeinflussen den Brechungsindex des Wassers und wirken sich negativ auf die Reproduzierbarkeit elektronischer Schaltungen bei der Lithografie aus.In ultrapure water supply systems for immersion semiconductor lithography, temperature stability is important because the medium is in direct contact with the lens and the wafer. Temperature changes affect the refractive index of the water and have a negative effect on the reproducibility of electronic circuits in lithography.
Ähnliche Wirkungen haben Temperaturabweichungen in Prozessluftversorgungssystemen für Halbleiterlithografie-Maschinen. Auch hier können Temperaturinstabilitäten zu Fehlern bei Mess- und Belichtungsvorgängen führen.Similar effects have temperature variations in process air supply systems for semiconductor lithography machines. Here too, temperature instabilities can lead to errors during measurement and exposure processes.
Um den hohen Anforderungen an die örtliche und zeitliche Temperaturstabilität der Prozesse Rechnung tragen zu können, wird eine Vielzahl von Regelkreisen 61 eingesetzt. Sie müssen auf der Sub-Systemebene sowie auch systemübergreifend aufeinander abgestimmt arbeiten und auf die gemeinsame Solltemperatur 60 regeln können.In order to be able to cope with the high demands placed on the local and temporal temperature stability of the processes, a large number of control loops are used 61 used. They must work on the sub-system level as well as system-coordinated and on the common target temperature 60 can regulate.
3 zeigt beispielhaft eine bekannte Einrichtung mit einer Maschine 15, in die drei Medienströme M1–M3 eingeführt werden. Der Medienstrom M1 ist Luft, die in die Produktionsumgebung der Maschine geleitet wird. Die Luft wird durch den Wärmeübertrager 56 geleitet, an die der Regler 57 angeschlossen ist. In Strömungsrichtung hinter dem Wärmeübertrager 56 wird die Lufttemperatur mittels des Temperatursensors 58 erfasst und als Ist-Signal 59 dem Regler 57 zugeführt. Er erhält außerdem das Soll-Signal 60. 3 shows by way of example a known device with a machine 15 into which three media streams M1-M3 are introduced. The media stream M1 is air that is directed into the production environment of the machine. The air is passing through the heat exchanger 56 passed to the regulator 57 connected. In the flow direction behind the heat exchanger 56 the air temperature is measured by means of the temperature sensor 58 recorded and as an actual signal 59 the controller 57 fed. He also receives the desired signal 60 ,
Der Medienstrom M2 ist Prozesskühlwasser, das einem kritischen Maschinenbauteil 14 der Maschine 15 zugeleitet wird. Das Prozesskühlwasser durchströmt den Wärmeübertrager 56. In Strömungsrichtung hinter dem Wärmeübertrager 56 wird mit dem Temperatursensor 58 die Temperatur des Prozesskühlwassers erfasst und als Ist-Signal 59 dem Regler 57 zugeführt, der außerdem das Soll-Signal 60 erhält. The media stream M2 is process cooling water, which is a critical machine component 14 the machine 15 is forwarded. The process cooling water flows through the heat exchanger 56 , In the flow direction behind the heat exchanger 56 is with the temperature sensor 58 the temperature of the process cooling water is detected and as an actual signal 59 the controller 57 which also supplies the desired signal 60 receives.
Der Medienstrom M3 ist Reinstwasser, das der unmittelbaren Produktionsumgebung 16 in der Maschine 15 zugeführt wird. Auch das Reinstwasser strömt durch den Wärmeübertrager 56. Die Temperatur des Reinstwassers wird in Strömungsrichtung hinter dem Wärmeübertrager 56 vom Temperatursensor 58 erfasst, der das entsprechende Ist-Signal 59 dem Regler 57 zuführt, der außerdem das Soll-Signal 60 erhält.The media stream M3 is ultrapure water, the immediate production environment 16 in the machine 15 is supplied. The ultrapure water flows through the heat exchanger 56 , The temperature of the ultrapure water is in the flow direction behind the heat exchanger 56 from the temperature sensor 58 detects the corresponding actual signal 59 the controller 57 which also supplies the desired signal 60 receives.
Problematisch für diese Einrichtung ist die für die Temperaturmesskette, bestehend aus Temperatursensor, Verdrahtung, Messverstärker und Auswerteeinheit, einhergehende physikalische Alterung. Sie führt zu einer thermischen Drift der Messkette, also einer stetigen Abweichung des erzeugten Messsignals zur absolut Normalen. Die daraus resultierende thermische Drift der jeweiligen Regelkreise 61 kann messtechnisch nicht ohne weiteres erfasst und somit auch nicht überwacht werden. Das Driftverhalten der Temperaturmesskette verursacht eine inhomogene Temperaturverteilung zwischen den Subsystemen 14 und 16 und der Maschine 15. In Klimakammern 51 führt dies zu örtlichen Abweichungen an den Messstellen M1 bis M3 zwischen der Ist-Temperatur und der Soll-Temperatur.A problem for this device is the physical aging associated with the temperature measurement chain, consisting of temperature sensor, wiring, measuring amplifier and evaluation unit. It leads to a thermal drift of the measuring chain, ie a constant deviation of the generated measuring signal to the absolutely normal. The resulting thermal drift of the respective control circuits 61 can not easily be detected metrologically and therefore not monitored. The drift behavior of the temperature measurement chain causes an inhomogeneous temperature distribution between the subsystems 14 and 16 and the machine 15 , In climatic chambers 51 this leads to local deviations at the measuring points M1 to M3 between the actual temperature and the setpoint temperature.
Bei den bekannten Anwendungen wird zur Erreichung einer möglichst abweichungsfreien Temperaturverteilung an mindestens zwei Messstellen im Raum bzw. zwischen mehreren Medien die absolute Temperatur gemessen. Die verwendeten Temperatursensoren werden durch regelmäßige Kalibration aufeinander abgeglichen. In einer Maschine 15 erfolgt dann der thermische Abgleich zwischen den Sub-Systemen 14 und 16 durch die Verwendung von Maschinenkonstanten in der Software, mit denen der Soll-Wert an der jeweiligen Stelle angepasst wird. Diese Vorgehensweise setzt voraus dass die Kalibration die komplette Messkette erfasst und sich die Übergangswiderstände vor und nach der Sensordemontage nicht verändern. Die Temperatursensoren 58 müssen zu Kalibrierzwecken ausgebaut werden. Dies hat zur Folge, dass das System zeitweise stillgesetzt werden muss, so dass in dieser Zeit nicht produziert werden kann. Eine Kalibrierung vor Ort ist in der Regel nicht möglich, da spezielle Einrichtungen erforderlich sind. Die Kalibrierung der Temperatursensoren 58 erfolgt üblicherweise in einem Labor mit konstanten Umgebungsbedingungen (Temperatur und Feuchte).In the known applications, the absolute temperature is measured in at least two measuring points in the room or between several media to achieve a deviations as possible temperature distribution. The temperature sensors used are balanced by regular calibration. In a machine 15 then the thermal comparison between the subsystems takes place 14 and 16 through the use of machine constants in the software, with which the target value is adapted at the respective location. This procedure presupposes that the calibration covers the entire measuring chain and that the contact resistance before and after the sensor disassembly does not change. The temperature sensors 58 must be removed for calibration purposes. As a result, the system must be temporarily shut down, so that it can not be produced during this time. On-site calibration is usually not possible as special equipment is required. The calibration of the temperature sensors 58 usually takes place in a laboratory with constant environmental conditions (temperature and humidity).
Außer dem Produktionsausfall entsteht ein logistischer Aufwand für das Eintakten des Kalibriervorganges beim Kunden. Häufig ist der Zugang zu den Systemen bzw. Temperatursensoren erschwert. Insbesondere in Reinstwassersystemen besteht durch Öffnen des Systems die Gefahr der Kontamination mit Bakterien, Keimen und organischen Verunreinigungen. Nach dem Austausch der Temperatursensoren muss eine Dekontamination des Systems vor dem erneuten Produktionsbetrieb vorgenommen werden. Darüber hinaus können die Wartungsarbeiten nur durch geschultes Personal vorgenommen werden.In addition to the production loss, a logistical effort is created for the customer to start the calibration process. Often access to the systems or temperature sensors is difficult. Especially in ultrapure water systems there is a risk of contamination with bacteria, germs and organic contaminants by opening the system. After replacing the temperature sensors, it is necessary to decontaminate the system prior to re-production. In addition, the maintenance work can only be done by trained personnel.
Ein weiteres Problem ist die Abschätzung des voraussichtlichen Driftverhaltens der Temperaturmesskette. Das Driftverhalten ist zeitlich nicht stetig. Typische Driftwerte liegen im Bereich von 1 bis 5 Milli-Kelvin pro Monat. Die Höhe des Drifts kann außer durch die physikalischen Eigenschaften der Messkette auch durch die Umgebungsbedingungen, wie Temperatur und Feuchte, sowie durch die Handhabung der Temperatursensoren beeinflusst werden. So kann es während des Transports neu kalibrierter Temperatursensoren bereits zu einer Abweichung kommen. Die Festlegung von Kalibrierintervallen beruht auf Erfahrungswerten und beinhaltet Restrisiken.Another problem is the estimation of the probable drift behavior of the temperature measurement chain. The drift behavior is not constant over time. Typical drift values range from 1 to 5 milli-Kelvin per month. The height of the drift can be influenced not only by the physical properties of the measuring chain but also by the ambient conditions, such as temperature and humidity, as well as by the handling of the temperature sensors. This can lead to a deviation during the transport of newly calibrated temperature sensors. The determination of calibration intervals is based on experience and includes residual risks.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das gattungsgemäße Kontrollsystem so auszubilden, dass eine unkontrollierte Drift der Temperaturmesskette und der damit verbundenen Regelkreise und Systeme per se ausgeschlossen ist oder zuverlässig und einfach beherrscht wird, wodurch das Driftverhalten der Temperaturmesskette keinen oder nur einen vernachlässigbaren Einfluss hat.The invention has the object of providing the generic control system in such a way that an uncontrolled drift of the temperature measuring chain and the associated control circuits and systems is excluded per se or is reliably and easily controlled, whereby the drift behavior of the temperature measuring chain has no or only a negligible influence.
Diese Aufgabe wird beim gattungsgemäßen Kontrollsystem erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.This object is achieved in the generic control system according to the invention with the characterizing features of claim 1.
Beim erfindungsgemäßen Kontrollsystem wird eine Differenztemperaturmessung zwischen wenigstens zwei Medienströmen vorgenommen. Es werden keine Absolut-Temperaturen erfasst, sondern die Temperaturdifferenz an mindestens zwei Stellen simultan gemessen. Tritt eine Temperaturdifferenz zwischen zwei Medienströmen auf, wird diese mit Hilfe der Regelung gegen Null ausgeregelt.In the control system according to the invention, a differential temperature measurement is carried out between at least two media streams. No absolute temperatures are detected, but the temperature difference is measured simultaneously at at least two points. If a temperature difference occurs between two media streams, this is compensated by means of the control to zero.
Mit dem erfindungsgemäßen Kontrollsystem lassen sich die Temperaturen mehrerer Medienströme abgleichen, so dass die Temperaturdifferenz zwischen den Medienströmen Null ist. Elementar hierbei ist die Definition der Temperatur eines Medienstromes als Master-Temperatur, das heißt als führende Messgröße des Systems. Mit dem erfindungsgemäßen Kontrollsystem können beispielsweise Klimakammern oder eine Kombination aus unterschiedlichen Medienkreisläufen zeitlich und örtlich thermisch homogen geregelt werden. Der regelungstechnische Aufwand hierfür ist gering. Die Umgebungstemperatur hat auf das Messergebnis allenfalls minimalen Einfluss. Darüber hinaus ermöglicht das erfindungsgemäße Kontrollsystem eine wartungsfreie Handhabung.With the control system according to the invention, the temperatures of several media streams can be adjusted, so that the temperature difference between the media streams is zero. Elementary here is the definition of the temperature of a media stream as the master temperature, that is as the leading measure of the system. With the Control system according to the invention, for example, climatic chambers or a combination of different media cycles temporally and spatially thermally controlled homogeneously. The control engineering effort for this is low. The ambient temperature has at most a minimal influence on the measurement result. In addition, the control system according to the invention enables a maintenance-free handling.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Ansprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen.Further features of the invention will become apparent from the other claims, the description and the drawings.
Die Erfindung wird anhand einiger in den Zeichnungen dargestellter Ausführungsformen näher erläutert. Es zeigenThe invention will be explained in more detail with reference to some embodiments shown in the drawings. Show it
1 in schematischer Darstellung eine Temperaturmesseinrichtung für eine Klimakammer nach dem Stand der Technik, 1 a schematic representation of a temperature measuring device for a climate chamber according to the prior art,
2 in einem T-t-Diagramm die Temperaturstabilität an zwei Messstellen, gemessen am Beispiel gemäß 1, 2 in a Tt diagram, the temperature stability at two measuring points, measured on the example according to 1 .
3 die Temperaturmessung bei einem kombinierten Medienversorgungssystem entsprechend dem Stand der Technik, 3 the temperature measurement in a combined media supply system according to the prior art,
4 ein Peltier-Element entsprechend dem Stand der Technik und Teil des Messelements der Messeinrichtung des erfindungsgemäßen Kontrollsystems (Abbildung aus Wikipedia), 4 a Peltier element according to the prior art and part of the measuring element of the measuring device of the control system according to the invention (Figure from Wikipedia),
5 eine erste Ausführungsform einer Messeinrichtung für zwei Medienströme unter Verwendung des Messelementes gemäß 4, 5 a first embodiment of a measuring device for two media streams using the measuring element according to 4 .
6 eine weitere Ausführungsform einer Messeinrichtung mit Messelementen gemäß 4, 6 a further embodiment of a measuring device with measuring elements according to 4 .
7 eine weitere Ausführungsform einer Messeinrichtung für drei Medienströme mit Messelementen gemäß 4, 7 a further embodiment of a measuring device for three media streams with measuring elements according to 4 .
8 eine weitere Ausführungsform einer Messeinrichtung mit Messelementen gemäß 4, 8th a further embodiment of a measuring device with measuring elements according to 4 .
9 eine weitere Ausführungsform einer Messeinrichtung mit einer zweiten Ausführungsform von Messelementen in Form von in Reihe geschalteten Thermoelementen, 9 a further embodiment of a measuring device with a second embodiment of measuring elements in the form of series-connected thermocouples,
10 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Messeinrichtung mit Thermoelementen als Messelemente, 10 Another embodiment of a measuring device with thermocouples as measuring elements,
11 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Messeinrichtung mit Thermoelementen als Messelemente und 2 Medienströmen, 11 Another embodiment of a measuring device with thermocouples as measuring elements and 2 media streams,
12 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Messeinrichtung mit Thermoelementen als Messelemente und drei Medienströmen, 12 Another embodiment of a measuring device with thermocouples as measuring elements and three media streams,
Bei den im Folgenden beschriebenen Kontrollsystemen mit Messeinrichtungen werden keine Absolut-Temperaturen erfasst. Vielmehr wird eine Temperaturdifferenz an wenigstens zwei Stellen gleichzeitig gemessen und gegen Null ausgeregelt.In the control systems with measuring devices described below, no absolute temperatures are recorded. Rather, a temperature difference is measured at least two places simultaneously and adjusted to zero.
4 zeigt ein Messelement in Form eines Peltier-Elementes 1, das bei einer vorhandenen Temperaturdifferenz (dTo = Tm1 – Tm2) an zwei Stellen m1 und m2 eine Thermospannung Ut erzeugt. Das Messprinzip dieses Peltier-Elementes 1 beruht auf dem Seebeck-Effekt. Hierunter wird das Auftreten einer Spannung zwischen zwei Stellen unterschiedlicher Temperatur eines Leiters bezeichnet. Die Spannungs- bzw. Potentialdifferenz ist eine Funktion der Temperaturdifferenz. Es gilt somit die Beziehung: Ut = f(Tm1 – Tm2) Ut = 0 für Tm1 = Tm2 4 shows a measuring element in the form of a Peltier element 1 , which generates at a given temperature difference (dT o = Tm1 - Tm2) at two points m1 and m2 a thermal voltage U t . The measuring principle of this Peltier element 1 is based on the Seebeck effect. This refers to the occurrence of a voltage between two points of different temperature of a conductor. The voltage or potential difference is a function of the temperature difference. The relationship thus applies: U t = f (Tm 1 -Tm 2) U t = 0 for Tm1 = Tm2
Aus der erzeugten Thermospannung Ut wird ein Messsignal erzeugt, das zur Differenz-Temperaturregelung zweier Medien an den Stellen m1 und m2 verwendet wird.From the generated thermal voltage U t , a measurement signal is generated, which is used for differential temperature control of two media at the points m1 and m2.
Ein Vorteil dieser Messeinrichtung ist, dass nicht Temperaturen gemessen werden, sondern eine Spannung zwischen den beiden Messstellen m1 und m2, wobei die Spannung im isothermen Zustand (Tm1 = Tm2) Null ist.An advantage of this measuring device is that temperatures are not measured, but a voltage between the two measuring points m1 and m2, the voltage in the isothermal state (Tm1 = Tm2) is zero.
5 zeigt eine Messeinrichtung mit einem solchen Peltier-Element 1 als Messelement. Ein Medienstrom M1 strömt durch wenigstens eine Leitung 2 durch einen Wärmeübertrager 3. Der Medienstrom 1 durchströmt anschließend eine Messzelle 4, die das Messelement 1 aufweist. 5 shows a measuring device with such a Peltier element 1 as a measuring element. A media stream M1 flows through at least one conduit 2 through a heat exchanger 3 , The media stream 1 then flows through a measuring cell 4 that is the measuring element 1 having.
Der Wärmeübertrager 3 ist an einen Regler 5 angeschlossen, dem ein Sollwert 6 zugeführt wird.The heat exchanger 3 is to a controller 5 connected to which a setpoint 6 is supplied.
Ein Medienstrom M2 strömt über wenigstens eine Leitung 7 ebenfalls durch die Messzelle 4. In der Messzelle 4 werden somit auf beiden Seiten des Peltier-Elementes 1 die Medien M1, M2 zugeführt. Besteht eine Temperaturdifferenz dT0 zwischen den beiden Medienströmen M1, M2 bzw. zwischen beiden Seiten des Peltier-Elementes 1, wird die Thermospannung Ut erzeugt, die eine Funktion der Temperaturdifferenz dT0 ist. Die Thermospannung Ut ist Null, wenn an beiden Seiten des Peltier-Elementes 1 gleiche Temperaturen herrschen.A media stream M2 flows over at least one line 7 also through the measuring cell 4 , In the measuring cell 4 are thus on both sides of the Peltier element 1 the media M1, M2 supplied. Is there a temperature difference dT 0 between the two media streams M1, M2 or between both sides of the Peltier element 1 , the thermoelectric voltage U t is generated, which is a function of the temperature difference dT 0 . The thermoelectric voltage U t is Zero, if on both sides of the Peltier element 1 same temperatures prevail.
Wenn die Medienströme M1, M2 unterschiedliche Temperaturen haben, wird die am Peltier-Element 1 erzeugte Thermospannung mit Hilfe einer Messverstärkerschaltung 8 in ein Messsignal Ua verstärkt, das als Ist-Größe dem Regler 5 zugeführt wird. Die Messverstärkerschaltung 8 besteht beispielhaft aus zwei Operationsverstärkern 9, 10 die die Thermospannung Ut in die Ausgangsspannung Ua verstärken, die als Ist-Signal dem Regler 5 zugeführt wird. Der Messverstärkerschaltung 8 ist ein Schalter 11 vorgeschaltet, der im Ausführungsbeispiel durch ein Relais gebildet ist. Dieser Schalter 11 ist für Wartungs- und Kalibrierzwecke vorgesehen, um einen Nullabgleich an der Messverstärkerschaltung 8 durchführen zu können.When the media streams M1, M2 have different temperatures, the at the Peltier element 1 generated thermoelectric voltage by means of a measuring amplifier circuit 8th amplified in a measurement signal U a , the actual size of the controller 5 is supplied. The measuring amplifier circuit 8th consists of two operational amplifiers, for example 9 . 10 which amplify the thermoelectric voltage U t in the output voltage U a , as the actual signal to the controller 5 is supplied. The sense amplifier circuit 8th is a switch 11 upstream, which is formed in the embodiment by a relay. This switch 11 is intended for maintenance and calibration purposes to zero balance on the sense amplifier circuit 8th to carry out.
Der Regler 6 regelt aufgrund der Soll- und Ist-Signale die Temperatur des Mediumstromes M1 so lange, bis am Peltier-Element 1 keine Differenztemperatur mehr auftritt. Dann entspricht die Temperatur des Medienstromes M1 der Master-Temperatur des Medienstromes M2.The regulator 6 regulates due to the desired and actual signals, the temperature of the medium stream M1 until the Peltier element 1 no difference temperature occurs anymore. Then, the temperature of the media stream M1 corresponds to the master temperature of the media stream M2.
Die Messzelle 4 mit dem Peltier-Element 1, dem Schalter 11 und der Messverstärkerschaltung 8 sind Bestandteil eines Controllers 12, der im Regelkreis 13 mit dem Regler 5 und dem Wärmeübertrager 3 liegt.The measuring cell 4 with the Peltier element 1 , the switch 11 and the sense amplifier circuit 8th are part of a controller 12 that in the loop 13 with the regulator 5 and the heat exchanger 3 lies.
Das Peltier-Element 1 als Messelement eignet sich sowohl für flüssige als auch für gasförmige Medien.The Peltier element 1 as a measuring element is suitable for both liquid and gaseous media.
6 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem zwei Messzellen 4, 4' mit jeweils einem Messelement 1, 1' verwendet werden. Die Messzellen 4, 4' sind Bestandteil jeweils eines Controllers 12, 12' die mit jeweils einem Messelement 1, 1' verwendet werden. Der Controller 12, 12', ist gleich ausgebildet wie bei der Ausführungsform gemäß 5. Die Messverstärkerschaltungen 8, 8' erzeugen jeweils das Ist-Signal Ua, das dem Regler 5, 5' zugeführt wird. Über die Leitung 2 wird der Medienstrom M1 zugeführt, der im Beispielsfall Prozesskühlwasser ist. Über die Leitung 7 wird der Medienstrom in Form von beispielsweise Reinstwasser zugeführt. Das Prozesskühlwasser wird einem kritischen Maschinenbauteil 14 einer Maschine 15 und das Reinstwasser der Produktionsumgebung 16 in der Maschine 15 zugeführt. 6 shows an embodiment in which two measuring cells 4 . 4 ' each with a measuring element 1 . 1' be used. The measuring cells 4 . 4 ' are each part of a controller 12 . 12 ' each with a measuring element 1 . 1' be used. The controller 12 . 12 ' , is the same as in the embodiment according to FIG 5 , The amplifier circuits 8th . 8th' each generate the actual signal U a , the controller 5 . 5 ' is supplied. About the line 2 the media stream M1 is supplied, which is process cooling water in the example case. About the line 7 the media stream is supplied in the form of, for example, ultrapure water. The process cooling water becomes a critical machine component 14 a machine 15 and the ultrapure water of the production environment 16 in the machine 15 fed.
Über eine Leitung 17 wird Luft der Produktionsumgebung der Maschine 15 zugeleitet. In der Leitung 17 sitzt der Wärmeübertrager 3, dem der Regler 5 zugeordnet ist. In der Leitung 7 sitzt ein weiterer Wärmeübertrager 3', dem der Regler 5' zugeordnet ist.About a line 17 Air becomes the production environment of the machine 15 fed. In the line 17 sits the heat exchanger 3 to which the controller 5 assigned. In the line 7 sits another heat exchanger 3 ' to which the controller 5 ' assigned.
Das Peltier-Element 1 erfasst den Temperaturunterschied zwischen der in der Leitung 17 strömenden Luft und des in der Leitung 2 strömenden Prozesskühlwassers. Haben beide Medien die gleiche Temperatur, beträgt die Thermospannung Ut am Peltier-Element 1 Null. Sobald jedoch die Temperaturdifferenz dT0 am Peltier-Element 1 auftritt, wird die Thermospannung Ut erzeugt, die mit Hilfe der Messverstärkerschaltung 8 in die Spannung Ua verstärkt wird, die als Ist-Signal dem Regler 5 zugeführt wird. Der Regler 5 regelt den Wärmeübertrager 3 so lange, bis die Lufttemperatur in der Leitung 17 der Temperatur des Prozesskühlwassers in der Leitung 2 entspricht. Dem Regler 5 wird der Sollwert 6 zugeführt, mit dem das Ist-Signal Ua verglichen wird.The Peltier element 1 detects the temperature difference between in the pipe 17 flowing air and in the pipe 2 flowing process cooling water. If both media have the same temperature, the thermal voltage U t is at the Peltier element 1 Zero. However, as soon as the temperature difference dT 0 at the Peltier element 1 occurs, the thermoelectric voltage U t is generated by means of the measuring amplifier circuit 8th is amplified in the voltage U a , as the actual signal to the controller 5 is supplied. The regulator 5 regulates the heat exchanger 3 until the air temperature in the pipe 17 the temperature of the process cooling water in the pipe 2 equivalent. The regulator 5 becomes the setpoint 6 supplied, with which the actual signal U a is compared.
Das Prozesskühlwasser in Leitung 2 sowie das Reinstwasser in Leitung 7 werden außerdem dem Peltier-Element 1' zugeführt. Haben die beiden Medien die gleiche Temperatur, erzeugt das Peltier-Element 1' keine Thermospannung Ut. Erst wenn eine Temperaturdifferenz auftritt, wird die Thermospannung Ut durch das Peltier-Element 1' erzeugt. Die mit Hilfe der Messverstärkerschaltung 8' verstärkte Thermospannung Ua wird dem Regler 5' als Ist-Signal zugeführt. Der Regler 5' erhält auch das Sollsignal 6. Bei Auftreten der Temperaturdifferenz dT0 regelt der Regler 5' den Wärmeübertrager 3' so lange, bis die Medien in den Leitungen 2, 7 die gleiche Temperatur haben.The process cooling water in pipe 2 as well as the ultrapure water in line 7 also become the Peltier element 1' fed. If the two media have the same temperature, the Peltier element generates 1' no thermoelectric voltage U t . Only when a temperature difference occurs, the thermal voltage U t through the Peltier element 1' generated. The with the help of the measuring amplifier circuit 8th' amplified thermoelectric voltage U a is the regulator 5 ' supplied as an actual signal. The regulator 5 ' also receives the setpoint signal 6 , When the temperature difference dT 0 occurs , the controller regulates 5 ' the heat exchanger 3 ' until the media in the pipes 2 . 7 have the same temperature.
Im beschriebenen Ausführungsbeispiel wird die Temperatur des Prozesskühlwassers in der Leitung 2 als Master-Temperatur herangezogen, auf die die Temperatur der Luft in der Leitung 17 sowie des Reinstwassers in der Leitung 7 abgestimmt wird.In the described embodiment, the temperature of the process cooling water in the line 2 used as the master temperature, on which the temperature of the air in the pipe 17 and the ultrapure water in the pipe 7 is agreed.
7 zeigt ein Beispiel, bei dem eine einzige Messzelle 4 vorgesehen ist, die zwei Peltier-Elemente 1, 1' aufweist. Wie bei der vorigen Ausführungsform sind zwei Regelkreise 13, 13' vorgesehen, denen jeweils eines der Peltier-Elemente 1 und 1' zugeordnet ist. Die Thermospannung Ut jedes Peltier-Elementes 1, 1' wird mittels der Messverstärkerschaltung 8 bzw. 8' in der beschriebenen Weise verstärkt. Das verstärkte Spannungssignal Ua der Messverstärkerschaltungen 8, 8' wird jeweils als Ist-Signal dem Regler 5, 5' zugeführt. Beide Regler 5, 5' erhalten außerdem das Soll-Signal 6. Mit den Reglern 5, 5' wird jeweils ein Wärmeübertrager 3, 3' in der beschriebenen Weise geregelt. 7 shows an example in which a single measuring cell 4 is provided, the two Peltier elements 1 . 1' having. As in the previous embodiment, there are two control loops 13 . 13 ' provided, each containing one of the Peltier elements 1 and 1' assigned. The thermal voltage U t of each Peltier element 1 . 1' is done by the sense amplifier circuit 8th respectively. 8th' amplified in the manner described. The amplified voltage signal U a of the sense amplifier circuits 8th . 8th' is always the actual signal to the controller 5 . 5 ' fed. Both controllers 5 . 5 ' also get the target signal 6 , With the controllers 5 . 5 ' each becomes a heat exchanger 3 . 3 ' regulated in the manner described.
Die Messzelle 4 mit den Messverstärkerschaltungen 8, 8' ist Bestandteil des Controllers 12.The measuring cell 4 with the sense amplifier circuits 8th . 8th' is part of the controller 12 ,
Durch den Wärmeübertrager 3 strömt der Medienstrom M1 und durch den Wärmeübertrager 3' der Medienstrom M3. Die Temperatur dieser Medienströme M1, M3 wird an die Master-Temperatur des Medienstromes M2 angeglichen.Through the heat exchanger 3 flows through the media stream M1 and through the heat exchanger 3 ' the media stream M3. The temperature of these media streams M1, M3 is adjusted to the master temperature of the media stream M2.
Solange die Temperaturen der Medienströme M1, M2 bzw. M2, M3 gleich sind, ist die Temperaturdifferenz dT0 = 0, so dass die Thermoelemente 1, 1' keine Thermospannung Ut erzeugen. Sobald aber eine Temperaturdifferenz zwischen diesen Medienströmen auftritt, wird die Thermospannung Ut an den Peltier-Elementen 1, 1' erzeugt und durch die Messverstärkerschaltungen 8, 8' verstärkt. Das verstärkte Spannungssignal Ua wird als Ist-Signal dem jeweiligen Regler 5 bzw. 5' zugeführt, der die Wärmeübertrager 3, 3' so lange regelt, bis der Medienstrom M1 bzw. M3 die gleiche Temperatur wie der Medienstrom M2 hat. As long as the temperatures of the media streams M1, M2 and M2, M3 are the same, the temperature difference dT 0 = 0, so that the thermocouples 1 . 1' do not generate a thermal voltage U t . But as soon as a temperature difference between these media streams occurs, the thermal voltage U t at the Peltier elements 1 . 1' generated and by the sense amplifier circuits 8th . 8th' strengthened. The amplified voltage signal U a is the actual controller signal to the respective controller 5 respectively. 5 ' fed to the heat exchanger 3 . 3 ' until the medium flow M1 or M3 has the same temperature as the medium flow M2.
8 zeigt ein Ausführungsbeispiel unter Verwendung der Anordnung gemäß 7. Der Medienstrom M1 ist Luft, mit der die Produktionsumgebung der Maschine 15 versorgt wird. Der Medienstrom M2 ist das Reinstwasser, das der unmittelbaren Produktionsumgebung 16 der Maschine 15 zugeführt wird. Der Medienstrom M3, dessen Temperatur die Master-Temperatur bildet, ist das Prozesskühlwasser, das dem kritischen Maschinenbauteil 14 zugeführt wird. 8th shows an embodiment using the arrangement according to 7 , The media stream M1 is air, with which the production environment of the machine 15 is supplied. The media stream M2 is the ultrapure water, the immediate production environment 16 the machine 15 is supplied. The medium flow M3, whose temperature is the master temperature, is the process cooling water that is the critical machine component 14 is supplied.
In der beschriebenen Weise wird die Temperatur der Luft M1 sowie des Reinstwassers mittels der Peltier-Elemente 1, 1' erfasst und gegenüber der Master-Temperatur des Prozesskühlwassers M3 abgeglichen. Solange die Temperaturdifferenz zwischen der Luft M1 und dem Prozesskühlwasser M3 bzw. zwischen dem Reinstwasser M2 und dem Prozesskühlwasser M3 Null ist, wird keine Thermospannung Ut erzeugt. Tritt jedoch eine Temperaturdifferenz auf und wird die Thermospannung Ut erzeugt, dann wird das durch die jeweilige Messverstärkerschaltung 8, 8' verstärkte Spannungssignal Ua dem jeweiligen Regler 5, 5' zugeführt, mit dem der entsprechende Wärmeübertrager 3, 3' so lange geregelt wird, bis die Temperaturdifferenz wieder Null ist.In the manner described, the temperature of the air M1 and the ultrapure water by means of the Peltier elements 1 . 1' detected and compared with the master temperature of the process cooling water M3. As long as the temperature difference between the air M1 and the process cooling water M3 or between the ultrapure water M2 and the process cooling water M3 is zero, no thermal voltage U t is generated. However, if a temperature difference occurs and the thermoelectric voltage U t is generated, then that is due to the respective amplifier circuit 8th . 8th' amplified voltage signal U a the respective controller 5 . 5 ' supplied, with which the corresponding heat exchanger 3 . 3 ' is regulated until the temperature difference is zero again.
9 zeigt Messelemente in Form von Thermoelementen 21, 21'. Sie sind wie die Halbleiterelemente innerhalb des Peltier-Elementes 1 in Reihe geschaltet. Im Ausführungsbeispiel sind zwei Thermoelemente 21, 21' vorgesehen, mit denen die Temperatur zweier Medien an den Stellen m1 und m2 gemessen wird. Tritt eine Temperaturdifferenz zwischen den Medien auf, wird eine Thermospannung Ut erzeugt. Wie bei Verwendung der Peltier-Elemente gilt auch für die Thermoelemente folgende Beziehung: Ut = f(Tm1 – Tm2) Ut = 0 für Tm1 = Tm2 9 shows measuring elements in the form of thermocouples 21 . 21 ' , They are like the semiconductor elements within the Peltier element 1 connected in series. In the embodiment, two thermocouples 21 . 21 ' intended to measure the temperature of two media at points m1 and m2. If a temperature difference between the media occurs, a thermal voltage U t is generated. As with the use of Peltier elements, the following relationship also applies to the thermocouples: U t = f (T m1 -T m2 ) U t = 0 for T m1 = T m2
Die Thermospannung Ut wird einer Auswerteeinheit 22 zugeführt, die die Messverstärkerschaltung 8 aufweist. Mit ihr wird die Thermospannung Ut in ausreichendem Maße verstärkt. Die Auswerteeinheit 22 enthält den Schalter 11, der der Messverstärkerschaltung 8 vorgeschaltet ist und mit dem zu Wartungs- und Kalibrierzwecken ein Nullabgleich der Messverstärkerschaltung 8 durchgeführt werden kann.The thermoelectric voltage U t becomes an evaluation unit 22 fed to the measuring amplifier circuit 8th having. With her, the thermal voltage U t is sufficiently strengthened. The evaluation unit 22 contains the switch 11 , the measuring amplifier circuit 8th is upstream and with the for maintenance and calibration purposes, a zero balance of the amplifier circuit 8th can be carried out.
Die Thermoelemente 21 sind vorteilhaft in einer gemeinsamen Messsonde installiert. Je Messstelle wird eine gleiche Anzahl von Thermoelementen 21 eingesetzt. Eine der beiden Messstellen m1 oder m2 dient als Vergleichsmessstelle. An der jeweils anderen Messstelle erfolgt dann die Anpassung der Temperatur an die Temperatur an der Vergleichsmessstelle.The thermocouples 21 are advantageously installed in a common measuring probe. Each measuring point will have an equal number of thermocouples 21 used. One of the two measuring points m1 or m2 serves as a reference measuring point. At the other measuring point, the temperature is then adapted to the temperature at the reference measuring point.
Ein Ausführungsbeispiel einer Messeinrichtung unter Verwendung der Thermoelemente 21 zeigt 10. Die Messeinrichtung hat vier Thermoelemente 21, von denen jeweils zwei Thermoelemente pro Messstelle je Messstelle m1 und m2 vorgesehen sind. Das eine Paar von Thermoelementen 21 erfasst die Temperatur des Medienstromes M1 und das andere Paar von Thermoelementen 21 die Temperatur des Medienstromes M2.An embodiment of a measuring device using the thermocouples 21 shows 10 , The measuring device has four thermocouples 21 of which two thermocouples are provided per measuring point per measuring point m1 and m2. The one pair of thermocouples 21 detects the temperature of the media stream M1 and the other pair of thermocouples 21 the temperature of the media stream M2.
Die in Reihe geschalteten Thermoelemente 21 sind an die Messverstärkerschaltung 8 angeschlossen. Solange die Temperaturen der Medienströme M1, M2 gleich sind, wird keine Thermospannung Ut erzeugt. Tritt jedoch eine Temperaturdifferenz dT0 auf, wird die Thermospannung Ut erzeugt und der Messverstärkerschaltung 8 zugeführt. Sie erzeugt die verstärkte Spannung Ua, die als Signal dem Regler 5 zugeführt wird. Er vergleicht dieses Ist-Signal mit dem Soll-Signal 6 und regelt den Wärmeübertrager 3, durch den der Medienstrom M2 geleitet wird, so lange, bis die Temperatur des Medienstromes M2 der Master-Temperatur des Medienstromes M1 entspricht. Dann ist die Temperaturdifferenz dT0 = 0, so dass keine Thermospannung Ut mehr erzeugt wird.The series-connected thermocouples 21 are connected to the measuring amplifier circuit 8th connected. As long as the temperatures of the media streams M1, M2 are the same, no thermal voltage U t is generated. However, if a temperature difference dT 0 occurs, the thermal voltage U t is generated and the measuring amplifier circuit 8th fed. It generates the amplified voltage U a , which acts as a signal to the regulator 5 is supplied. It compares this actual signal with the reference signal 6 and regulates the heat exchanger 3 through which the medium flow M2 is passed, until the temperature of the medium flow M2 corresponds to the master temperature of the medium flow M1. Then the temperature difference dT 0 = 0, so that no more thermal voltage U t is generated.
Eine eventuelle Nullpunkt-Drift der Messverstärkerschaltung 8 kann, ohne dass die Thermoelemente 21 demontiert werden müssen, durch einen Kurzschluss der Thermoelemente über den Schalter 11, der im Ausführungsbeispiel ein Relais ist, kalibriert werden.A possible zero point drift of the measuring amplifier circuit 8th can, without the thermocouples 21 must be dismantled by a short circuit of the thermocouples on the switch 11 , which in the embodiment is a relay, to be calibrated.
Das Ausführungsbeispiel gemäß 10 zeichnet sich dadurch aus, dass keine spezielle Messzelle erforderlich ist, in der die Medien für die Differenz-Temperaturmessung zusammengeführt werden müssen. Die Temperaturerfassung der Medien kann an fast beliebigem Ort und an fast beliebiger Stelle durchgeführt werden.The embodiment according to 10 is characterized by the fact that no special measuring cell is required, in which the media for the differential temperature measurement must be merged. The temperature detection of the media can be performed almost anywhere and at almost any location.
11 zeigt ein Ausführungsbeispiel mit drei Medienströmen M1 bis M3. Der Medienstrom M1 ist Luft, die in der Leitung 17 der Produktionsumgebung der Maschine 15 zugeführt wird. 11 shows an embodiment with three media streams M1 to M3. The media stream M1 is air that is in the pipe 17 the production environment of the machine 15 is supplied.
Der Medienstrom M2 ist Prozesskühlwasser, das dem kritischen Maschinenbauteil 14 der Maschine 15 zugeleitet wird. Die Temperatur des Prozesskühlwassers dient als Master-Temperatur. Mit den beiden Thermoelementen 21 des Controllers 12 wird die Temperatur des Prozesskühlwassers erfasst.The media stream M2 is process cooling water, which is the critical machine component 14 the machine 15 is forwarded. The temperature of the process cooling water serves as the master temperature. With the two thermocouples 21 of the controller 12 the temperature of the process cooling water is detected.
Der Medienstrom M3 ist Reinstwasser, das der unmittelbaren Produktionsumgebung 16 der Maschine 15 zugeleitet wird. In der Leitung 7 für das Reinstwasser befindet sich der Wärmeübertrager 3, an den der Regler 5 angeschlossen ist. Die Temperatur des Reinstwassers wird durch die beiden anderen Thermoelemente 21 des Controllers 12 gemessen. Solange das Prozesskühlwasser sowie das Reinstwasser gleiche Temperaturen haben, die Temperaturdifferenz dT0 somit 0 beträgt, wird auch keine Thermospannung Ut erzeugt. Tritt jedoch die Temperaturdifferenz dT0 auf, erzeugen die Thermoelemente 21 die Thermospannung Ut, die der Messverstärkerschaltung 8 zugeführt wird. Das verstärkte Spannungssignal Ua wird als Ist-Signal dem Regler 5 zugeführt, der auch das Soll-Signal 6 erhält. Mit dem Regler 5 wird der Wärmeübertrager 3 so lange geregelt, bis das Reinstwasser die gleiche Temperatur wie das Prozesskühlwasser hat. Dann tritt keine Temperaturdifferenz dT0 auf, so dass dementsprechend auch keine Thermospannung Ut erzeugt wird.The media stream M3 is ultrapure water, the immediate production environment 16 the machine 15 is forwarded. In the line 7 for the ultrapure water is the heat exchanger 3 to which the controller 5 connected. The temperature of the ultrapure water is controlled by the other two thermocouples 21 of the controller 12 measured. As long as the process cooling water and the ultrapure water have the same temperatures, the temperature difference dT 0 is thus 0, no thermal voltage U t is generated. However, when the temperature difference dT 0 occurs, the thermocouples generate 21 the thermoelectric voltage U t , that of the measuring amplifier circuit 8th is supplied. The amplified voltage signal U a is the actual signal to the controller 5 supplied, which is also the desired signal 6 receives. With the regulator 5 becomes the heat exchanger 3 regulated until the ultrapure water has the same temperature as the process cooling water. Then no temperature difference dT 0 occurs, so that accordingly no thermoelectric voltage U t is generated.
Bei der Messeinrichtung nach 12 sind ebenfalls drei Medienströme M1, M2, M3 vorgesehen. Der Medienstrom M1 ist wiederum Luft, der Medienstrom M2 Prozesskühlwasser und der Medienstrom M3 Reinstwasser. Diese drei Medienströme werden der Maschine 15 zugeführt, wie anhand von 11 erläutert worden ist. Als Mastertemperatur wird wiederum die Temperatur des Medienstromes M2 (Prozesskühlwasser) herangezogen. Die Messeinrichtung hat zwei Controller 12, 12' die jeweils Teil eines Regelkreises 13, 13' sind. Die Temperatur der Luft wird mittels des Thermoelementpaares 21 erfasst. Das andere Thermoelementpaar 21 desselben Controllers 12 erfasst die Temperatur des Prozesskühlwassers in der Leitung 2. In ihr sitzt der Wärmeübertrager 3, dem der Regler 5 zugeordnet ist. Der Wärmeübertrager 3 sitzt in Strömungsrichtung des Medienstromes M2 vor dem Thermoelementpaar 21.At the measuring device according to 12 three media streams M1, M2, M3 are also provided. The media stream M1 is again air, the media stream M2 process cooling water and the media stream M3 ultrapure water. These three media streams become the machine 15 supplied as indicated by 11 has been explained. The master temperature is again the temperature of the medium flow M2 (process cooling water). The measuring device has two controllers 12 . 12 ' each part of a control loop 13 . 13 ' are. The temperature of the air is determined by the pair of thermocouples 21 detected. The other pair of thermocouples 21 same controller 12 detects the temperature of the process cooling water in the pipe 2 , The heat exchanger sits in it 3 to which the controller 5 assigned. The heat exchanger 3 sits in the flow direction of the media stream M2 in front of the thermocouple pair 21 ,
Die Messverstärkerschaltung 8 des Controllers 12 erzeugt das verstärkte Spannungssignal Ua, wenn zwischen den Medienströmen M1 (Luft) und M2 (Prozesskühlwasser) die Temperaturdifferenz dT0 besteht. Dann wird die Thermospannung Ut erzeugt, die durch die Messverstärkerschaltung 8 verstärkt wird. Dieses verstärkte Signal Ua wird als Ist-Signal dem Regler 5 zugeführt, dem auch das Soll-Signal 6 zugeführt wird.The measuring amplifier circuit 8th of the controller 12 generates the amplified voltage signal U a when the temperature difference dT 0 exists between the media streams M1 (air) and M2 (process cooling water). Then, the thermoelectric voltage U t is generated by the measuring amplifier circuit 8th is reinforced. This amplified signal U a is the actual signal to the controller 5 supplied, which is also the desired signal 6 is supplied.
In Strömungsrichtung des Prozesskühlwassers vor dem Wärmeübertrager 3 erfassen die beiden Thermoelemente 21' des anderen Controllers 12' die Temperatur des Prozesskühlwassers. Mit dem Thermoelementpaar 21' dieses Controllers 12' wird die Temperatur des Reinstwassers in der Leitung 7 erfasst. Tritt die Temperaturdifferenz dT0 zwischen den Medienströmen M2 und M3 auf, wird die Thermospannung Ut erzeugt, die der Verstärkerschaltung 8' dieses Controllers 12' zugeführt wird. Das entsprechend verstärkte Spannungssignal Ua wird dem Regler 5' des Regelkreises 13' als Ist-Signal zugeführt, dem außerdem das Soll-Signal 6 zugeleitet wird. Erfassen die Thermoelemente 21' des Controllers 12' eine Temperaturdifferenz dT0, wird die Thermospannung Ut erzeugt, die mittels der Verstärkerschaltung 8' verstärkt wird. Das verstärkte Spannungssignal Ua wird als Ist-Signal dem Regler 5' zugeleitet, der den Wärmeübertrager 3' regelt, durch den das Reinstwasser (Medienstrom M3) strömt. Die Regelung erfolgt so lange, bis die Temperaturdifferenz dT0 wiederum 0 ist.In the flow direction of the process cooling water in front of the heat exchanger 3 capture the two thermocouples 21 ' the other controller 12 ' the temperature of the process cooling water. With the thermocouple pair 21 ' this controller 12 ' is the temperature of the ultrapure water in the pipe 7 detected. If the temperature difference dT 0 between the media streams M2 and M3, the thermal voltage U t is generated, that of the amplifier circuit 8th' this controller 12 ' is supplied. The correspondingly amplified voltage signal U a is the controller 5 ' of the control loop 13 ' supplied as an actual signal, which also the desired signal 6 is forwarded. Capture the thermocouples 21 ' of the controller 12 ' a temperature difference dT 0 , the thermoelectric voltage U t is generated by means of the amplifier circuit 8th' is reinforced. The amplified voltage signal U a is the actual signal to the controller 5 ' fed to the heat exchanger 3 ' regulates, through which the ultrapure water (medium flow M3) flows. The regulation takes place until the temperature difference dT 0 is again 0.
In der beschriebenen Weise werden die Temperaturen des Kühlwassers und des Reinstwassers in Abhängigkeit von der Mastertemperatur der Luft (Medienstrom M1) geregelt. In der beschriebenen Weise erfolgt eine zeitlich und örtlich thermisch homogene Regelung der Temperaturen, wobei der regelungstechnische Aufwand klein gehalten wird.In the manner described, the temperatures of the cooling water and the ultrapure water are controlled as a function of the master temperature of the air (medium flow M1). In the manner described, a temporally and spatially thermally homogeneous regulation of the temperatures takes place, the control engineering effort being kept small.
