DE19822781C1 - Optimierter pyroelektrischer Hochspannungsgenerator - Google Patents
Optimierter pyroelektrischer HochspannungsgeneratorInfo
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Abstract
Aufbau eines optimierten pyroelektrischen Hochspannungsgenerators (1) mit einer speziell angepaßten Funkenstrecke (3), bei dem und für die die physikalischen und technischen Randbedingungen optimiert ausgewählt bzw. konstruktiv berücksichtigt sind.
Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Hochspan
nungsgenerator, der seine elektrische Energie aus pyroelek
trisch umgesetzter Wärmeenergie bezieht.
Die technische Möglichkeit, den pyroelektrischen Effekt auch
für die Herstellung großflächiger thermoelektrischer Genera
toren für die Stromerzeugung zu nutzen, ist in der EP-A-
0011808 erwähnt, in der ansonsten ins einzelne gehend ein py
roelektrisches Bauelement für die Messung der Intensität
elektromagnetischer Strahlung beschrieben ist.
Stromerzeuger, die mit jedoch piezoelektrischem Effekt arbei
ten, sind aus den Druckschriften DE-C-30 32 961 und DE-C-
32 02 612 bekannt. Die erstere Druckschrift beschreibt de
tailliert einen dafür vorteilhaften Schlagmechanismus. Dieser
soll in einer piezoelektrischen Einrichtung zur Überwachung
von zueinander drehbaren Teilen in z. B. Kupplungen eingesetzt
werden. Der Schlagmechanismus liefert im Falle eines eintre
tenden Schlupfes die Signalenergie eines drahtlos zu übertra
genden Überwachungssignals (Ende Spalte 2, Ende Spalte 4). Die
zweitgenannte Druckschrift DE-C-32 02 612 beschreibt die zu
sätzlich zum Piezokörper vorgesehene Verwendung einer elek
trischen Auflade-Kapazität, die dem Erreichen einer zum Zwec
ke des Zündens eines Sprengstoffes ausreichenden Höhe einer
elektrischen Spannung dient. Enthalten ist in diesem Zündme
chanismus ein als Zeitschalter wirkender Schwellenwertschal
ter mit einer Funkenstrecke.
In der Druckschrift DE-A-26 43 028 ist der Aufbau einer Fun
kenstrecke eines Überspannungsableiters beschrieben, wie er
in der Blitzschutztechnik verwendet wird.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine optimierte
Anordnung/Ausführung eines thermoelektrischen Hochspannungs
generators anzugeben, der zur Stromversorgung für insbesonde
re einen Hochfrequenzsender/-empfänger optimiert ist, der an
sonsten vom Netz oder mit Batterie gespeist werden müßte.
Solche Hochfrequenzgeräte sind insbesondere Funkgeräte, Mo
bilfunktelefone, schnurlose Telefone und neuesten Datums
Funksensoren, mit denen Sensormeßwerte von einem Ort durch
Funk an einen Empfangsort übertragen werden können.
Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruches 1
gelöst. In der
nicht vorveröffentlichten Druckschrift WO 98/36395 ist als ein
solcher Funksensor eine Anordnung und ein Verfahren zur Er
zeugung kodierter Hochfrequenzsignale beschrieben, die als
Information auf dem Funkweg übertragen werden. Insbesondere
geht es dabei um Meßsensor-Information, die von einem ent
fernten, wenig zugänglichen oder dergleichen Ort an eine ins
besondere zentrale Auswertestelle zu übertragen sind.
In dieser WO 98/36395 ist insbesondere die Anwendung eines
solchen Funksensor-Prinzips für Fernthermometer-Messung und
insbesondere für fernabfragbare Verbrauchsmessung an insbe
sondere Heizkörpern einer Wohnung, eines Büros und dgl. be
schrieben. Zur Energiespeisung eines solchen Funksensors, der
Verbrauchsdaten eines Heizkörpers auf dem Funkweg zu übermit
teln hat, eignet sich in idealer Weise ein pyroelektrischer
Hochspannungsgenerator, der seine Wärmeenergie von dem Heiz
körper abnimmt und in elektrische Speiseenergie des Funksen
sors umwandelt.
Die Fig. 1 zeigt ein Prinzipbild für eine solche pyroelek
trische Speisung eines Funksensors 5 (wie er auch in der äl
teren Anmeldung beschrieben ist). Mit 10 ist ein plättchen
förmiger pyroelektrischer Körper, z. B. ein Lithiumtantalat-
/niobatkristall, ein Bariumtitanatkristall oder dgl. anderer
bekannter pyroelektrischer (Ein- oder Poly-)Kristall bezeich
net. Dieser Körper steht mit der Wärmequelle W (z. B. einem
Heizkörper) in Wärmekontakt. Für den Betrieb als pyroelektri
scher Generator ist es erforderlich, daß die Temperatur der
Wärmequelle W sich zeitlich wechselnd ändert. Für die übli
chen reglergesteuerten Warmwasserheizkörper ist dies mit etwa
1 K pro 10 Minuten generell der Fall.
Mit 3 ist ein nicht-lineares Element bezeichnet, das hier
vorzugsweise eine Funkenstrecke, ein Überspannungsableiter
oder dergl. Element ist. Mit 4 ist eine in dem dargestellten
Stromkreis enthaltene Induktivität, z. B. ein breitbandiges
(Bandpaß-)Filter, bezeichnet. Der an dieser Induktivität auf
tretende Spannungsabfall speist den mit elektrischer Energie
zu versorgenden Sender, der z. B. ein bekannter Funksensor 5
mit einer Funkantenne 6 ist. Für maximale Energieumsetzung
ist eine Impedanz-Anpassung des pyroelektrischen Körpers 10
und des Elements 3 einerseits und des Filters 4 andererseits
aneinander vorgesehen.
Bezüglich der Arbeitsweise dieses Funksensors 5 sei auf den
Stand der Technik verwiesen.
Die Schaltung nach Fig. 1 arbeitet in der Weise, daß von dem
pyroelektrischen Körper 10 bei Temperaturänderung desselben
pyroelektrisch erzeugte elektrische Spannung sich an der Fun
kenstrecke 3 aufbaut, bis ein Funkendurchschlag erfolgt. Die
ser Funkendurchschlag erzeugt am Eingang des Filters 4 eine
(hohe) Induktionsspannung, die an den Anschlüssen 41/42 der
Induktivität für elektrische Energiespeisung zur Verfügung
steht.
Die zunächst gebauten pyroelektrischen Hochspannungsgenerato
ren zeigten überraschenderweise viele einzelne Mängel, weil
unerwartete oder unbekannte/übersehene Einzelprobleme nicht
berücksichtigt worden waren. Erst mit gründlichen Untersu
chungen und kontrollierenden Versuchen konnte ein solcher er
findungsgemäßer pyroelektrischer Hochspannungsgenerator rea
lisiert werden, der tatsächlich optimalen Betrieb und optima
les Ergebnis gewährleistet.
Weiterbil
dungen zeigen die Unteransprüche.
Zur weiteren Erläuterung der Erfindung gehören auch die Figu
ren, in denen
Fig. 1, 1a das Prinzip pyroelektrischer
Spannungserzeugung zusammen mit dem zu
speisenden Funksensor und
Fig. 2 als Detail einen bevorzugten Aufbau eines
erfindungsgemäß ausgebildeten Pyro-Generators
zeigen,
Fig. 3 Erläuterungen zu der Problematik gibt,
Fig. 4 Einzelheiten zum Aufbau der Funkstrecke und
Fig. 5 einen Gesamtaufbau mit Generator und Sensor
zeigt.
Der erfindungsgemäße Hochspannungsgenerator 1 gemäß einer in
Fig. 1 dargestellten Ausführungsform besitzt als Hochspan
nungsquelle zur pyroelektrischen Spannungs-/Energieerzeugung
einen pyroelektrischen Körper 10, der z. B. aus einem oder
mehreren pyroelektrischen Kristallen besteht. Als Material
für solche Kristalle ist vorzugsweise Lithiumtantalat vorge
sehen. Lithiumniobat oder auch Bariumtitanat können prinzipi
ell verwendet werden, mindern aber vergleichsweise zum Lithi
umtantalat das Leistungsvermögen eines damit ausgerüsteten
erfindungsgemäßen Pyrogenerators. Die Temperaturschwankungen
des als Wärmequelle W mit dem pyroelektrischen Körper 10 in
Verbindung stehenden temperaturgeregelten Heizkörpers betra
gen etwa 0,05 bis 0,2 K/min. Dies ist ausreichend, im Lithi
umtantalat-Kristall, vorzugsweise ein Einkristall eines Kri
stallschnittes z = 0° (d. h. mit der pyroelektrischen Achse z
senkrecht zu den Elektrodenausgerichtet), genügend hohe elek
trische Spannungen bis zu mehreren Kilovolt an den einander
gegenüberstehenden (Elektroden-)Flächen des Kristalls zu er
zeugen. Theoretisch ist in der z-Richtung eine Spannung von
etwa 500 V/mm zu erzielen.
Die schon erwähnte Funkenstrecke 3 ist darauf ausgelegt, bei
etwa 1200 bis 3500 V einen Durchschlag zu erzeugen.
Das Bandpaßfilter 4 kann ein Helix-Filter bekannter Bauart
sein. Bevorzugt wird jedoch ein LC-Bandpaß, wie er in Fig.
1a gezeigt ist.
Für ein optimiertes und vor allem auch zuverlässig zu errei
chendes Arbeitsergebnis des Pyrogenerators reichten aber die
angegebenen Maßnahmen noch nicht in befriedigender Weise aus.
Dieses erfüllt erst eine mit den weiteren Figuren gezeigte
Ausführungsform der Erfindung.
Der Kristall 10 hat mit einer seiner beiden x-y-Flächen Wär
mekontakt mit der die umzusetzende Wärmeenergie lieferende
Wärmequelle W.
Es wurde jedoch festgestellt, daß in dem pyroelektrischen
Kristall 10 nicht nur axiale (z-Achse) Temperaturgradienten,
sondern lateral dazu bei den angegebenen Temperaturschwankun
gen ganz erhebliche und sehr nachteilig wirkende Temperatur-
Inhomogenitäten im Kristall auftreten. Um dieses Problem zu
lösen, ist die (im Betrieb auf Hochspannung kommende) in der
Fig. 2 obere x-y-Fläche 11 des Körpers 10 mit Silber oder
Gold bedeckt. Dieses wurde in einer Schichtdicke kleiner 50
µm aufgedampft, aufgesputtert, als Silberleitpaste aufgepin
selt und dergleichen. Diese auch als Elektrode dienende
Schicht 13 des Kristalls wirkte sich dahingehend günstig aus,
daß mit der großen Wärmeleitfähigkeit des Silbers/Goldes eine
ganz erhebliche Homogenisierung der lateralen Temperaturver
teilung (in x-y-Richtung) im Kristall erzielt wurde.
Mit der Unterseite 12 ist der pyroelektrische Körper 10 auf
eine millimeter-dicke Sohle 14 aus (ebenfalls) gut wärmelei
tendem Material aufgesetzt. Als besonders vorteilhaft hat
sich dafür Kupfer erwiesen. Diese Sohle 14 steht mit einem
Gehäuse 15 in Wärmekontakt und ist mit diesem vorzugsweise
einstückig verbunden.
Eine optimal bemessene Dicke der Sohle 14 beträgt etwa 0,5
bis 1 mm bei 1 bis 5 mm Dicke des Körpers 10.
Es wurde festgestellt, daß auch die Temperaturverteilung in
der z-Richtung eine Rolle spielt. Es ist ein möglichst
gleichmäßiger Temperaturgradient in z-Richtung zu erreichen,
damit die erzeugte pyroelektrische Spannung proportional zur
Kristalldicke ist. Kalte x-y-Zonen in z-Richtung haben zwar
keine direkte negative Wirkung auf den integralen Pyroeffekt,
ihre Anwesenheit bewirkt jedoch eine Erhöhung der Kristall-
Ausgangsimpedanz bei gleichbleibender Ausgangsspannung. Dies
verschlechtert die Energieausbeute und den Wirkungsgrad. Mit
den folgenden Maßnahmen konnte ein solcher Störeffekt mini
miert werden. Zum einen erwies es sich als vorteilhaft, die
an sich die Höhe der zu erzeugenden Pyrospannung bestimmende
Dicke des pyroelektrischen Körpers 10 möglichst gering zu
halten. Mit dem Lithiumtantalat können ca. 500 V/K/mm gene
riert werden. Es zeigte sich aber, daß ab ca. 7 mm Dicke die
Pyrospannung durch ununiforme Temperaturverteilung nicht mehr
linear mit der Kristalldicke weiter ansteigt.
Für die Abmessungen des Lithiumtantalat-Kristalls (z-0°-
Schnitt) hat sich z. B. eine Flächenabmessung von 7,5 × 5 mm
und eine Dicke (= z-Achse) von 5 mm für 2500 Volt und 1 mm
bei 230 Volt (mit entsprechenden Zwischenwerten) als optimal
erwiesen.
Das Gehäuse 15 des Pyrogenerators ist wenigstens soweit es
die Wärmeleitung erfordert aus wärmeleitendem Material kon
struiert, z. B. aus Kupfer oder Messing. Kupfer besitzt zudem
ein sehr gutes Hochfrequenzverhalten.
Auch ist die Entladekonstante des pyroelektrischen Körpers zu
berücksichtigen, denn ihr Einfluß erwies sich als sehr we
sentlich. Die Entladekonstante T der angeschlosse
nen/nachfolgenden Schaltung entspricht vereinfacht (siehe
auch Fig. 3) der Gleichung:
T = C10.Riso/(Rf + (Rso/Rsu))/R10
worin sind:
C10 = Kapazität des Körpers 10,
Riso = Übergangs-Isolationswiderstand der Verbindung zwischen Körper 10 und Funkenstrecke 3
Rf = Ohm'scher Widerstand der Last (< 50 Ω)
Rso = Ohm'scher Widerstand des Substrats der Funkenstrecke
Rsu = Widerstand der Gasatmosphäre der Funkenstrecke 3.
C10 = Kapazität des Körpers 10,
Riso = Übergangs-Isolationswiderstand der Verbindung zwischen Körper 10 und Funkenstrecke 3
Rf = Ohm'scher Widerstand der Last (< 50 Ω)
Rso = Ohm'scher Widerstand des Substrats der Funkenstrecke
Rsu = Widerstand der Gasatmosphäre der Funkenstrecke 3.
Der Widerstand Rsu ist unabhängig von der an der Funkenstrecke
3 anliegenden (pyroelektrisch erzeugten, bis zum Durchbruch
ansteigenden) Spannung. Beide Widerstände Rso und Rsu sind
wichtig und haben wesentlichen Einfluß auf die störende
Selbstentladung. Bei noch kleiner ansteigender Spannung ist
der Widerstand Rso maßgebend. Bei höherer Spannung überwiegt
dann aber die Abnahme des Widerstandes Rsu. Es ist dafür Sor
ge zu tragen, daß nahe der Durchbruchspannung der Widerstand
Rsu noch so groß bleibt, daß die pyroelektrisch erzeugte Span
nung tatsächlich den Durchbruch erreichen kann, damit die in
duktiv erzeugte Hochspannung vorgebbarer Höhe erzielt wird.
Die für Funktion des mit wie beschriebener Wärmezu-/abfuhr zu
betreibenden erfindungsgemäßen Hochspannungsgenerators benö
tigte minimale Entladezeit von ca. 20 min erfordert einen ge
samten Isolationswiderstand von ca. 13 TOhm bei 100 pF Kri
stallkapazität. Dies zu erreichen, ist durch die folgenden
Maßnahmen gesichert. Der Isolationswiderstand Riso des Aufbaus
wird dadurch realisiert, daß die oben erwähnte Sohle 14 sich
nicht bis zum seitlichen Rand des Körpers 10 erstreckt, son
dern, wie die Figur zeigt, ein kleiner Randstreifen 100 mit
etwa 0,5 mm oder größerer (bis etwa 1 mm) Breite allseitig
freibleibt. Mit einem nur etwa 0,1 mm breiten Randstreifen
ist eine auf der Fläche 12 des Körpers 10 vorgesehene Elek
trode bemessen. Eine weitere Maßnahme ist die, den pyroelek
trischen Körper 10 zusammen mit der Funkenstrecke 3 in ein
gekapseltes Gehäuse 15 mit dicht schließendem Deckel 16 ein
zubauen, in dem für trockene Luft gesorgt ist. Insbesondere
ist dazu innerhalb dieses Gehäuses ein Trocknungsmittel
(insbesondere Silikagel) 17 angeordnet.
Für optimale Eigenschaften war es auch notwendig, eine eigens
für die Erfindung bestimmte Funkenstrecke 3 zu konstruieren.
Übliche Überspannungsableiter als Funkenstrecke haben sich
für die Erfindung nicht als günstig erwiesen. Für die Erfin
dung ist ein Modul mit einer Funkenstrecke mit Isolatorteilen
aus Keramik oder Glas für die Halterung der Elektroden der
Funkenstrecke bevorzugt verwendet. Insbesondere ist für die
erfindungsgemäß verwendete Funkenstrecke 3 ein Silikonüberzug
131 auf den Isolatorteilen der Elektrodenhalterungen der Fun
kenstrecke zwecks Erhöhung des Isolationswiderstandes vorge
sehen. Die Isolatorteile sind dazu vor dem Aufbau des Moduls
getrocknet worden.
Um den spannungsabhängigen exponentiellen Dunkelstrom in der
Funkenstrecke 3 noch deutlicher zu verringern, sind folgende
Maßnahmen ergriffen. Statt der Standardelektrodenfläche be
kannter Überspannungsableiter sind bei der Erfindung dünne
(Draht-)Spitzen 34 mit etwa 0,1 mm Durchmesser vorgesehen.
Damit ist die aktive Kontaktfläche der Elektroden im Schutz
gas N2 oder N2 + H2 verkleinert. Die Verwendung von Spitzenelek
troden ist für die Erfindung im übrigen auch noch soweit von
Vorteil, daß bei dieser Ausführung der Funkenstrecke die für
Überspannungsableiter üblichen Zündstreifen nicht erforder
lich sind.
Für die Spitzen 34 ist z. B. Platin mit 0,1 mm verwendet. Der
Abstand der zwei einander gegenüberstehenden Spitzen der Fun
kenstrecke ist auf etwa 0,1 mm bemessen, so daß sich bei z. B.
3 bar Stickstoff eine Durchbruchspannung von etwa 2500 V er
gibt. Es ergibt sich daraus eine Schaltzeit der Funkenstrecke
von etwa 2 ns. Dieses Maß ist an die Sendefrequenz des mit
dem erfindungsgemäßen Generator zu speisenden Funksensors
(Betriebsfrequenz 0,2 bis 2 GHz) gut angepaßt.
Die Fig. 4 zeigt den inneren Aufbau der Funkenstrecke 3, die
als das oben erwähnte nicht-lineare Element dient. Mit 31 ist
eine Montage-Grundplatte dieses Funkenstrecken-Elements be
zeichnet. Sie besteht aus einem elektrisch möglichst hoch
isolierendem Material. Vorzugsweise ist für die Platte 31 Ke
ramik vorgesehen, in die zur zusätzlichen Isolation Leiter
durchführungen 32, aus Glas bestehend, eingesetzt sind. Mit
33 sind metallene Durchführungsstifte bezeichnet, die zum ei
nen als Basen für den Aufbau der Funkenstrecke dienen und zum
anderen elektrische Leiter für Kontaktanschlüsse sind. Mit
34 sind zwei Drahtelektroden aus vorzugsweise Platin bezeich
net, die als die eigentlichen Funkenspitzen dienen. Ihre
Spitzen sind einander bis auf einen Abstand d angenähert, der
die eigentliche Strecke für den Funkenüberschlag bildet. Mit
35 ist eine Kapselung dieses Aufbaus bezeichnet. Diese Kapse
lung ist gasdicht ausgeführt. In deren Innerem, d. h. den Raum
um die Funkenstrecke ausfüllend, ist Stickstoff bzw. ein
Stickstoff/Wasserstoff-Gemisch enthalten, z. B. mit einem Gas
druck zwischen 1 bis 5 Bar (bei 25°C gemessen). Optimal ist
ein Gasdruck von 2,5 Bar für einen Spitzenabstand d = 0,13
mm, und zwar dies für eine Überschlagspannung von 2500 Volt
mit einer Frequenz von (etwa) 436 Mhz. Ein solcher Aufbau der
Funkenstrecke mit Grundplatte 31 und Kapsel 35 hat als bevor
zugte Ausführungsform die folgenden etwaigen Abmessungen: 7
bis 8 mm Durchmesser der Grundplatte und 3 bis 4 mm Höhe von
Grundplatte und Kapsel zusammengenommen.
Das Prinzip des Einbaus einer solchen Funkenstrecke 3 in Kom
bination mit dem eigentlichen Pyrogenerator mit seinem Kri
stall 10 zeigt die bereits beschriebene Fig. 2.
Die Fig. 5 zeigt schließlich ein Gesamt-Übersichtsbild für
einen bevorzugten Aufbau eines erfindungsgemäßen Pyrogenera
tors zusammen mit seinem zu speisenden Funksensor 5. Die Dar
stellung der Fig. 5 ist eine Aufsicht (des noch offenen Ge
häuses 15) vergleichsweise zur Seitenansicht nach Fig. 2
(die nur den Pyrokörper und die Funkenstrecke zeigt).
Bereits zu den voranstehend beschriebenen Figuren angegebene
Bezugszeichen haben in der Fig. 5 dieselbe Bedeutung. In dem
Gehäuse 15 befindet sich der eigentliche Pyrogenerator mit
dem pyroelektrischen Körper 10 mit darüber liegend dem Aufbau
der Funkenstrecke 3. Dieser Detailaufbau ist mit einem Pol im
Gehäuse 15 geerdet. Der spannungsführende Ausgang der Funken
strecke 3 ist mittels der Verbindung 51 mit dem Eingang des
(Helix-)Filters 4 verbunden. Der Ausgang des Filters 4 ist
wiederum mittels der Verbindung 52 mit dem Ausgangsanschluß
53 der Gesamtanordnung verbunden. Mit diesem Ausgangsanschluß
53 ist außerdem der Antennenausgang des Funksensors 5 verbun
den. Außerhalb des Gehäuses 15 ist am Anschluß 53 die eigent
liche Antennenkabel für die Antenne zur Funkabstrahlung des
Sensorsignals anzuschließen.
Ein wie voranstehend beschriebener Generator 1 mit dem Funk
sensor 5 ist geeignet, als Fern-Temperaturmeßeinrichtung und
insbesondere auch als Fern-Wärmemengen-(Verbrauchs-)Messer
verwendet zu werden. In der eingangs angegebenen älteren Pa
tentanmeldung ist ein solcher, auf dem Funkweg abzufragender
Wärmemesser in seinen technischen Einzelheiten des prinzipi
ellen Aufbaus und des praktischen Einsatzes beschrieben. Für
den Zweck der Temperaturmessung ist auch das Substratplätt
chen des Funksensors 5 mit der Wärmequelle W wärmegekoppelt
verbunden. Bekanntermaßen ist das Substratplättchen aus ins
besondere Lithiumniobat oder Lithiumtantalat des Funksensors,
d. h. des eigentlichen Oberflächenwellen-Bauteils temperatur
empfindlich bzw. kann als temperaturempfindliches Element
ausgebildet sein.
Ein Funksensor mit wie hier erfindungsgemäß konstruiertem und
in seinen Einzelheiten bemessenen Hochspannungsgenerator mit
Pyroeffekt kann aber auch für die Messung und Fernabfrage an
derer physikalischer Größen eingesetzt werden. Insbesondere
sind dies die elektrische Spannungsmessung, die mechanische
Kraftmessung, die Bewegungs-/Beschleunigungs-Messung und der
gleichen. In jeweils zugeordneter bekannter Weise wird für
solche Messungen der Funksensor bzw. dessen Substratplättchen
mit der zu messenden physikalischen Größe beaufschlagt bzw.
durch diese in seiner Eigenschaft beeinflußt. Das eigentliche
Meßelement ist der Funksensor, der mit elektrischer Energie
des erfindungsgemäß optimiert ausgeführten pyroelektrischen
Hochspannungsgenerators gespeist wird. An sich kann ein sol
cher Funksensor auf eine mäßig bemessene Distanz auch ohne
eine solche Speisung funkabgefragt werden. Die hier beschrie
bene elektrische Speisung dient dazu, die Funkreichweite we
sentlich zu vergrößern und insbesondere die Pulkfähigkeit
solcher Funksensoren zu erhöhen.
Claims (13)
1. Pyroelektrischer Hochspannungsgenerator (1),
zu verwenden für einen Funksensor (5)
mit einem Filter (4) und einer Funkenstrecke (3) als nicht-linearem Element, sowie
mit einem zwischen 1 und 7 mm dick bemessenen, plätt chenförmigen pyroelektrischen Körper (10), der sich mit sei ner einen Oberfläche (12) elektrisch- und wärmekontaktierend auf einer millimeter-dicken Sohle (14) befindet, deren Außen randabmessungen um einen Randstreifen (100) kleiner als die anliegende Plättchenoberfläche (12) gewählt ist,
mit zwei, die Funkenstrecke (3) bildenden, einander ge genüberstehenden Drahtspitzen (34), die auf Basen (33) ange bracht sind, wobei diese Basen elektrisch-hochisoliert in ei ner isolierenden Grundplatte (31) befestigt sind und für die Funkenstrecke (3) eine druckgasdichte Kapselung (35) vorgese hen ist, und
mit einem den pyroelektrischen Körper (10), die Funken strecke (3) und die Induktivität (4) feuchtigkeitsdicht umge benden Gehäuse (15, 16).
zu verwenden für einen Funksensor (5)
mit einem Filter (4) und einer Funkenstrecke (3) als nicht-linearem Element, sowie
mit einem zwischen 1 und 7 mm dick bemessenen, plätt chenförmigen pyroelektrischen Körper (10), der sich mit sei ner einen Oberfläche (12) elektrisch- und wärmekontaktierend auf einer millimeter-dicken Sohle (14) befindet, deren Außen randabmessungen um einen Randstreifen (100) kleiner als die anliegende Plättchenoberfläche (12) gewählt ist,
mit zwei, die Funkenstrecke (3) bildenden, einander ge genüberstehenden Drahtspitzen (34), die auf Basen (33) ange bracht sind, wobei diese Basen elektrisch-hochisoliert in ei ner isolierenden Grundplatte (31) befestigt sind und für die Funkenstrecke (3) eine druckgasdichte Kapselung (35) vorgese hen ist, und
mit einem den pyroelektrischen Körper (10), die Funken strecke (3) und die Induktivität (4) feuchtigkeitsdicht umge benden Gehäuse (15, 16).
2. Generator nach Anspruch 1,
mit einer Gold-/Silberschicht auf dem pyroelektrischen
Körper (10) auf dessen der Sohle (14) gegenüberliegenden
Oberfläche (11) des Körpers.
3. Generator nach Anspruch 1 oder 2,
bei dem der pyroelektrische Körper (10) ein Lithiumtan
talat-Einkristall ist.
4. Generator nach Anspruch 1, 2 oder 3,
bei dem Länge und Breite des Körpers (10) mit angenähert
7,5 × 5 mm bemessen sind.
5. Generator nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
bei dem die Sohle (14) Teil des Gehäuses (15) ist.
6. Generator nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
bei dem die Sohle (14) 0,5 bis 1 mm dick bemessen ist.
7. Generator nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
bei dem der Randstreifen (100) der Sohle gegenüber dem
Körper (10) 0,5 bis 1 mm breit bemessen ist.
8. Generator nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
bei dem das Gehäuse (15) aus gut wärmeleitendem Material
besteht.
9. Generator nach Anspruch 8,
bei dem das Gehäuse (15) aus Kupfer besteht.
10. Generator nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
bei dem im Gehäuse (15) Trockenmittel (17) vorgesehen
ist.
11. Generator nach einem der Ansprüche 1 bis 10,
bei dem die Kapselung (35) zur elektrischen Oberfläche
nisolation mit Silikon beschichtet ist.
12. Generator nach einem der Ansprüche 1 bis 10,
bei dem Kapselung (35) und Grundplatte (31) der Funken
strecke (3) zur elektrischen Oberflächenisolation mit Silikon
beschichtet sind.
13. Generator nach einem der Ansprüche 1 bis 12,
bei dem die druckgasdichte Umhüllung (31, 35) der Fun
kenstrecke mit Stickstoff enthaltendem Gas mit 1 bis 5 Bar
Druck gefüllt ist.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE1998122781 DE19822781C1 (de) | 1998-05-20 | 1998-05-20 | Optimierter pyroelektrischer Hochspannungsgenerator |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE1998122781 DE19822781C1 (de) | 1998-05-20 | 1998-05-20 | Optimierter pyroelektrischer Hochspannungsgenerator |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE19822781C1 true DE19822781C1 (de) | 2000-02-10 |
Family
ID=7868503
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE1998122781 Expired - Lifetime DE19822781C1 (de) | 1998-05-20 | 1998-05-20 | Optimierter pyroelektrischer Hochspannungsgenerator |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
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