DE1798439A1 - HEAT SENSORS FOR MEASURING PURPOSES IN AREAS USED BY LIVING BEINGS - Google Patents

Description

Wärmefühler für Meßzwecke in von Lebewesen benutzten Räumen Die Erfindung bezieht sich auf einen Wärmefühler für Meßzwecke in von Lebewesen benutzten Räumen, dessen Temperatur als Meßwert dient.Heat sensors for measuring purposes in rooms used by living beings. The invention refers to a heat sensor for measuring purposes in rooms used by living beings, whose temperature is used as a measured value.

Die üblichen Wärmefühler in Wohn- und Arbeitsräumen für Menschen, Stallräumen für Tiere usw. messen im allgemeinen nur die Temperatur der umgebenden Luft, die infolge Konvektion am Fühler vorbeiströmt. Die Erfahrung hat jedoch gezeigt, daß die Lufttemperatur allein kein Kennzeichen für das Wohlbefinden des Lebewesens ist. Eine Raumtemperierung, die bei sitzender Beschäftigung als angenehm empfunden wird, führt bei körperlicher Arbeit zum Schwitzen. Umgekehrt ist eine Raumtemperierung, die bei körperlicher Arbeit als angenehm empfunden wird, bei ruhiger Tätigkeit zu gering. Des weiteren spielt die einfallende Wärme- und Kältestrahlung eine sehr große Rolle. Der Strahlungswärme (von der Sonne oder einem Strahlungshelzkörper) empfängt, hä£t eine geringere Raumtemperatur für angenehm als eine andere Person, die nicht der Wärmestrahlung ausgesetzt ist.The usual heat sensors in living and working rooms for people Stalls for animals etc. generally only measure the temperature of the surrounding area Air that flows past the sensor as a result of convection. However, experience has shown that the air temperature alone is not an indicator of the well-being of the living being is. A room temperature control that is perceived as pleasant when sitting down leads to sweating during physical work. The reverse is a room temperature control, which is perceived as pleasant during physical work, increases during quiet activity small amount. Furthermore, the incident heat and cold radiation play a very important role major role. The radiant heat (from the sun or a radiant helmet) receives, would consider a lower room temperature to be comfortable than another person, which is not exposed to thermal radiation.

Di Erfindung Liegt die Aufgabe zugrunde, einen Wärmefiihler der eingangs beschriebenen Art anzugeben, der die Feststellung gestattet, wie gut die tatsächlichen Bedingungen mit der Komfortzone eines Lebewesens übereinstimmen. Unter "Komfortzone" werden hierbei diejenigen Bedingungen vastanden, die gemeinsam bei einem Menschen das Gefühl erzeugen, daß es im Raum gerade angenehm warm ist. Messungen haben gezeigt, daß dieses Gefühl in dem Bereich vorhanden ist, in dem die Hauttemperatur etwa 33° C beträgt. Dies entspricht einer Temperatur an der Kleidungsaußenseite von etwa 260 C. Die genaue"Komforttemperatur" hängt vom jeweiligen Aktivitätsniveau (z. B. Holzhacken, Schreibtischarbeit, Essen) der im Raum befindlichen Person ab. Sie sinkt mit steigendem Aktivitätsniveau. Für andere Lebewesen gilt Entsprechendes.The invention is based on the object of providing a heat sensor of the type mentioned at the beginning type described, which allows the determination of how well the actual Conditions correspond to the comfort zone of a living being. Under "comfort zone" will here those conditions vastanden that are common to make a person feel that the room is just pleasantly warm. Measurements have shown that this feeling is present in the area where the skin temperature is is about 33 ° C. This corresponds to a temperature on the outside of the clothing of about 260 C. The exact "comfort temperature" depends on the level of activity (e.g. chopping wood, desk work, eating) from the person in the room. It decreases as the level of activity increases. The same applies to other living beings.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der von der Konvektionsströmung beeinflußte Fühler eine Wärmestrahlung vom Raum aufnehmende oder an ihn abgebende Oberfläche hat und ihm dauernd eine einstellbare, dem Aktivitätsniveau eines Lebewesens entsprechende Wärmeleistung zugeführt wird, so daß die Oberflächentemperatur des Fühlers beim Vorhandensein der Komfortbedingungen etwa gleich der Komforttemperatur des Lebewesens ist.This object is achieved in that the of the Convection flow affected the sensor absorbing heat radiation from the room or has a surface that gives off to him and gives him an adjustable level of activity a living being is supplied with appropriate heat output, so that the surface temperature of the sensor is approximately the same as the comfort temperature if the comfort conditions are present of the living being is.

Die infolge der Beheizung über der Umgebungstemperatur liegende Fühlertemperatur entspricht einem Gleichgewichtszustand zwischen der aufgenommenen und der abgegebenen Wärmeenergie. Infolgedessen wird nicht nur die Umgebungstemperatur, sondern auch die Geschwindigkeit der vorbeiströmenden Luft, die auf den Fühler auftreffende Strahlung und die dem eingestellten Aktivitätsniveau entsprechende Heizleistung berücksichtigt.The sensor temperature above the ambient temperature as a result of the heating corresponds to a state of equilibrium between the ingested and the released Thermal energy. As a result, not only the ambient temperature but also the speed of the air flowing past, the radiation hitting the sensor and the heating output corresponding to the set activity level is taken into account.

Dies entspricht ungefähr dem Zustand an der Haut eines Lebewesens, von der dauernd Wärme entsprechend der inneren Verbrennung abgegeben wird, wobei sich die Wärmeabgabe nah der Umgebungstempernttir, nach der auf die Haut auftreffenden Wärmestrahlung usw. richtet. Abweichungen der tatsächlichen FiihLertemperatur von der Komforttemperatur geben das Ma# der Abweichungen der tatsächlichen Bedingungen im flaum von derL Komfortbedingungen an. Durch eine Änderung der zugeführten Wärmeleistung kann ein anderes Aktivitätsniveau (z. B. entsprechend Holzhacken, Schreibtischarbeit, Essen) vorgegeben Werden.This roughly corresponds to the condition on the skin of a living being, is given off by the permanent heat corresponding to the internal combustion, whereby The heat dissipation is close to the ambient temperature, after the one hitting the skin Heat radiation etc. directs. Deviations in the actual filer temperature from the comfort temperature give the measure of the deviations from the actual conditions in the fluff from the L comfort conditions on. By changing the supplied heat output a different level of activity (e.g. corresponding to chopping wood, desk work, Food).

Eine besonders gute Anpassung ergibt sich, wenn die Fühler oberfläche einen Värmestrahlungs-Absorptions-Koeffizienten besitzt, der demjenigen des Lebewesens entspricht. Dieser Koeffizient kann daher der Haut eines Menschen oder dem Fell eines Tieres angepaßt sein.A particularly good adaptation results when the sensor surface has a radiation absorption coefficient equal to that of the living being is equivalent to. This coefficient can therefore be the skin of a person or the fur adapted to an animal.

Bei einem Ausfuhrungsbeispiel der Erfindung ist der Fühler ein NTC-Widerstand, dem die vorgegebene Wärmeleistung durch den ihn durchfließenden Strom zugeführt wird. Ein NTC-Widerstand ist als Temperaturfühler bekannt. Hier wird zusätzlich die Eigenschaft ausgenutzt, daß die meisten NTC-Widerstandsmaterialien eine strahlungsabsorbierende Oberfläche haben, die im hier interessierenden Gebiet liegt. Außerdem kann ihm von dem hindurchfließenden Strom die gewünschte Temperatur oberhalb der Raumtemperatur gegeben werden.In an exemplary embodiment of the invention, the sensor is an NTC resistor, to which the specified heat output is supplied by the current flowing through it will. An NTC resistor is known as a temperature sensor. Here is additionally exploited the property that most NTC resistance materials are radiation-absorbing Have surface that lies in the area of interest here. He can also benefit from the current flowing through the desired temperature above room temperature are given.

In manchen Fällen empfiehlt es sich allerdings, dem als Fühler benutzten NTC-Widerstand die vorgegebene Wärmeleistung durch eine ihm benachbarte elektrische Heizvorrichtung zuzuführen.In some cases, however, it is advisable to use the one used as a probe NTC resistance the specified heat output by an adjacent electrical one Feed heater.

Hierdurch ist Messung und Leistungszufuhr voneinander unabhängig.This means that measurement and power supply are independent of one another.

Der NTC-Widerstand kann in einer an sich bekannten Brückenschaltung angeordnet sein. Hierbei sollte die Speisespannung der Brückenschaltung regelbar sein, um auf einfache Weise das Aktivitätsniveau ändern zu können.The NTC resistor can be in a bridge circuit known per se be arranged. The supply voltage of the bridge circuit should be adjustable to be able to easily change the level of activity.

Bei einem anderen Ausführungsbeispiel ist dafür gesorgt, daß ein Bimetallfühler oder ein mit DeWnstoff gefüllter Fühler mit einer dauernd wirkenden Heizvorrichtung versehen ist und eine bezüglich des -Wärmestrahlungs-Absorptions-Koeffizienten dem Lebewesen angepaßte FUhleroberfläche besitzt. Als Dehnstoff eignet sich Dampf, eine Flüssigkeit oder ein fester Stoff.In another embodiment it is ensured that a bimetal sensor or a sensor filled with deWnstoff with a permanent heating device is provided and one related to the thermal radiation absorption coefficient dem Living being has adapted sensor surface. Steam is a suitable expansion material, a Liquid or solid.

Die Erfindung wird nachstehend anhand in der Zeichnung dargesteller Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 einen Wärmefühler gemäß der Erfindung mit NTC-Widerstand, Fig. 2 einen Wärmefühler mit etwas anderem Aufbau und Fig. 3 einen Wärmefühler mit einem mit Dehnstoff gefüllten Fühler.The invention is illustrated below with reference to the drawing Embodiments explained in more detail. Show it: 1 shows a heat sensor according to the invention with NTC resistor, Fig. 2 a heat sensor with something else Structure and FIG. 3 shows a heat sensor with a sensor filled with expansion material.

In Fig. 1 ist ein NTC-Widerstand 1 mit drei anderen Widerständen 2, 3 und 4 zu einer Brücke geschaltet. Die Brückenspannung wird durch eine regelbare Spannungsquelle 5 geliefert. An den Klemmen 6 kann eine Steuerspannung abgenommen werden. Die regelbare Spannungsquelle 5 kann beispielsweise durch einen an einer festen Spannung liegenden Spannungsteiler gebildet sein.In Fig. 1 is an NTC resistor 1 with three other resistors 2, 3 and 4 connected to a bridge. The bridge voltage is regulated by a Voltage source 5 supplied. A control voltage can be picked up at terminals 6 will. The controllable voltage source 5 can, for example, be connected to a fixed voltage lying voltage divider be formed.

Durch den NTC-Widerstand 1 fließt in Abhängigkeit von der Einstellung der Spannungsquelle 5 ein Strom, der dem NTC-Widerstand eine bestimmte Wärmeleistung zuführt. Außerdem steht der NTC-Widerstand unter dem Einfluß der Konvektionsströmung und der vorhandenen Wärmestrahlung. Infolgedessen stellt sich an seiner Oberfläche ein Temperaturgleichgewicht ein. Die Steuer spannung an den Klemmen 6 ist ein Maß für diese Gleichgewichtsspannung.Flows through the NTC resistor 1 depending on the setting the voltage source 5 a current that the NTC resistor a certain heat output feeds. In addition, the NTC resistance is under the influence of convection currents and the existing thermal radiation. As a result, arises on its surface a temperature equilibrium. The control voltage at terminals 6 is a measure for this equilibrium voltage.

In Fig. 2 wird die Brücke von einer konstanten Spannung 7 betrieben, die auf das Temperaturverhalten des NTC-Widerstands 1 keinen oder geringen Einfluß hat. Statt dessen ist dem Widerstand eine Heizwicklung 8 zugeordnet, über die mittels einer regelbaren Spannungsquelle 9 dem NTC-Widerstand eine vorbestimmte Wärmeleistung zugeführt'werden kann.In Fig. 2 the bridge is operated by a constant voltage 7, which have little or no influence on the temperature behavior of the NTC resistor 1 Has. Instead, a heating coil 8 is assigned to the resistor, via the means a controllable voltage source 9 the NTC resistor a predetermined heat output can be supplied.

Auch in diesem Fall stellt sich an der Oberfläche des Widrrstands eine Gleichgewichtstemperatur ein, deren Größe durch die Steuerspannung 6 gemeldet wird.In this case, too, the resistance arises on the surface an equilibrium temperature, the size of which is reported by the control voltage 6 will.

In Fig. 3 ist ein Fühler 10 dargestellt, der mit Flüssigkeit gefüllt ist. Er gibt über ein Kapillarrohr 11 einen seiner Temperatur entsprechenden Meßwert ab. Um den Fühler ist eine Heizwicklung 14 gelegt, der über eine regelbare Spannungsquelle 15 ein bestimmter Strom zugeführt wird, dessen Heizleistung auf den Fühler 10 übertragen wird. Die Oberfläche des Fühlers 10 ist so ausgestaltet, daß sie Strahlung abgeben und auch aufnehmen kann. Demzufolge steht der Meßwert in Abhängigkeit von der Umgebungstemperatur, der auf den Fühler 10 auffallenden Wärmestrahlung dem durch den Strom einer Heizwicklung 14 bestimmten Aktivitätsniveau. Es herrschen Komfortbedingungen, wenn die Oberflächentemperatur des Fühlers 10 einen der Komforttemperatur des Lebewesens entsprechenden Wert hat.In Fig. 3, a sensor 10 is shown which is filled with liquid is. It gives a measured value corresponding to its temperature via a capillary tube 11 away. A heating winding 14 is placed around the sensor and is connected to a controllable voltage source 15 a certain current is supplied, the heating power of which is transferred to the sensor 10 will. The surface of the sensor 10 is designed so that it emits radiation and can also record. As a result, the measured value is dependent on the ambient temperature, the thermal radiation falling on the sensor 10 to that caused by the current of a heating coil 14 specific activity level. There are comfort conditions when the surface temperature of the sensor 10 has a value corresponding to the comfort temperature of the living being.

Claims (7)

Patentansprüche 1. . Wärmefühler für Meßzwecke in von Lebewesen benutzten ELäumen, J dessen Temperatur als Meßwert dient, dadurch gekennzeichnet, daß der von der Konvektionaströmung beinflu#te Fühler eine Wärmestrahlung vom Raum aufnehmende oder an ihn abgebende Oberfläche hat und ihm dauernd eine einstellbare, dem Ak-tivitätsniveau eines Lebewesens entsprechende Wärme leistung zugeführt wird, so daß die Oberflächentemperatur des FUhLars beim Vorhandensein der Komfortbedingungen etwa gleich der Komforttemperatur des Lebewesens ist. Claims 1.. Heat sensors for measuring purposes in used by living beings ELäum, J whose temperature is used as a measured value, characterized in that the by the convection flow, sensors influence heat radiation from the room or has a surface that can be given off to him and gives him an adjustable level of activity a living being corresponding heat power is supplied, so that the surface temperature of the FUhLars approximately equal to the comfort temperature when the comfort conditions are available of the living being is. 2. Wärmefühler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Fühleroberfläche einen Wärmestrahlungs-Absorptions-Koeffizienten besitzt, der demjenigen des Lebewesens entspricht.2. Heat sensor according to claim 1, characterized in that the sensor surface has a thermal radiation absorption coefficient equal to that of the living being is equivalent to. 3. Wärmefühler nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Fühler ein NTC-Widerstand ist, dem die vorgegebene Wärmeleistung durch den ihn durchfließenden Strom zugeführt wird.3. Heat sensor according to claim 1 or 2, characterized in that the sensor is an NTC resistor to which the specified heat output through it flowing current is supplied. 4. Wärmefühler nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Fühler ein NTC-Widerstand ist, dem die vorgegebene Wärmeleistung durch eine ihm benachbarte elektrische tieizvorrichtung zugeführt wird.4. Heat sensor according to claim 1 or 2, characterized in that the sensor is an NTC resistor to which the specified heat output is controlled by a it is supplied to an electric ignition device that is adjacent to it. 5. Wärmefühler nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der NTC-Widerstand in einer an sich bekannten Brückenschaltung angeordnet ist.5. Heat sensor according to claim 3 or 4, characterized in that the NTC resistor is arranged in a known bridge circuit. 6. Wärmefühler nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Speisespannung der Brückenschaltung regelbar ist.6. Heat sensor according to claim 5, characterized in that the supply voltage the bridge circuit is adjustable. 7. Wärmefühler nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Bimetallfühler oder ein mit Dehnstoff gefüllter Fühler mit einer dauernd wirkenden Heizvorrichtung versehen ist und eine bezüglich des Wärme strahlungs-Absorptions-Koeffizienten dem Lebewesen angepaßte Fühleroberfläche besitzt.7. Heat sensor according to claim 1 and 2, characterized in that a bimetal sensor or a sensor filled with expansion material with a permanently acting one Heating device is provided and one with respect to the heat radiation absorption coefficient Has sensor surface adapted to the living being. LeerseiteBlank page