DE3806308A1

DE3806308A1 - Temperaturfuehler

Info

Publication number: DE3806308A1
Application number: DE19883806308
Authority: DE
Inventors: Werner Dipl Phys Dr Gruenwald; Peter Dipl Ing Nolting
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1988-02-27
Filing date: 1988-02-27
Publication date: 1989-09-07

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einem Temperaturfühler nach der Gattung des Anspruchs 1. Bei einem derartigen bekannten Temperaturfühler wird ein Temperatursensor direkt oder indirekt mit Hilfe einer se paraten Heizeinrichtung auf ein über der Umgebungstemperatur lie gendes Temperaturniveau erwärmt. Die Heizeinrichtung ist auf einer Leiterplatte neben einem Temperatursensor angeordnet. Dieser Tempe ratursensor erfaßt bei Betrieb der Heizeinrichtung bedingt durch die räumliche Trennung zeitlich relativ stark verzögert sowohl die Tem peratur der Umgebung als auch eine durch Konvektion stattfindende Wärmeabfuhr. Ferner sind sie aufgrund ihrer Ansprechcharakteristik und ihrer Baugröße für den Einsatz im Kraftfahrzeug wenig geeignet.

Vorteile der Erfindung

Der erfindungsgemäße Temperaturfühler mit den kennzeichnenden Merk malen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß er schnell und kostengünstig die Temperatur eines Raumes erfaßt. Durch die Dickschicht- und/oder Dünnschichttechnik läßt sich ein beheizter Temperaturfühler besonders einfach und klein herstellen. Die gerin gen thermischen Massen der einzelnen Schichten sowie der Schichtauf bau selbst und der drucktechnisch mögliche geringe Abstand zwischen der Heizeinrichtung und dem Temperatursensor bewirken eine schnelle Reaktion des Temperaturfühlers auf die Änderungen der Raumtempera tur und der Luftkonvektion. Insbesondere bei Fahrgasträumen von Kraftfahrzeugen mit ihren großen Fensterflächen ist eine schnelle Erfassung der Raumtemperatur bei sich schnell ändernden Außentempe raturen, Luftgeschwindigkeiten im Raum und der Sonneneinstrahlung insbesondere bei geringer Heizleistung bzw. Übertemperatur des Tem peratursensors möglich. Der Temperaturfühler kann in bekannter Weise sowohl mit konstanter Spannung, konstanter Leistung, konstantem Strom oder auch konstanter Temperatur betrieben werden. Insbesondere beim Betrieb mit konstanter Temperatur ermöglicht der geringe Ab stand zwischen der Heizeinrichtung und dem Temperatursensor ein praktisch verzögerungsfreies Nach- und Einregeln der Temperatur im Raum. Die Temperaturverteilung im Temperaturfühler ist in Schicht ebene und senkrecht zur Schichtebene nahezu gleichförmig, wodurch Fehlmessungen weitgehend vermieden werden. Die Dickschicht- und Dünnschichttechnik gestatten es weiterhin, großflächige Fühler auf zubauen. Durch die Trennung der Heizeinrichtung und des Temperatur sensors kann die Heizung leicht an eine gewünschte Sensorcharakteri stik angepaßt werden. Ferner ist dadurch auch der Temperaturfühler auf eine verwendete Auswerteelektronik abstimmbar, welche die jewei lige Temperatur, die Luftmenge, die Luftverteilung und die vorhande ne Sonneneinstrahlung auf einen von den Insassen des Raums als opti mal empfundenen thermischen Wert einstellt. Bei Verwendung eines Dickschicht-NTC-Widerstands ist eine besonders steile Widerstands- Temperaturcharakteristik möglich. Die einzelnen Schichten des Tempe raturfühlers können so untereinander dimensioniert werden, daß sein Ausgangssignal der thermischen Reaktion der menschlichen Haut ent spricht. Der Temperaturfühler ist sowohl für regelungstechnische Aufgaben als auch für qualitative Messungen geeignet.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vor teilhafte Weiterbildungen des im Hauptanspruch angegebenen Tempera turfühlers möglich.

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung darge stellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen Temperaturfühler, Fig. 2 einen Temperatur fühler eingebaut in einem Befestigungsrahmen und Fig. 3 eine Ab wandlung nach Fig. 2 als Blick auf die Unterseite des Tempera turfühlers.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

In Fig. 1 ist mit 10 ein Temperaturfühler bezeichnet, der eine dünne Trägerplatte 11 aus schlecht wärmeleitendem, temperaturbestän digen und für die Drucktechniken geeignetes Material aufweist. Als solches Material eignet sich besonders vorteilhaft ein Keramiksub strat, z.B. aus Aluminiumoxid. Die Trägerplatte 11 ist quaderförmig dargestellt, kann aber nahezu jede, den jeweiligen Einbauverhält nissen angepaßte Form aufweisen. Auf der Oberseite, d.h. auf der dem Raum dessen Temperatur bestimmt werden soll zugewandten Seite, ist ein mäanderförmig ausgebildeter Heizleiter 12 aufgedruckt. Hierzu kann sowohl die allgemein bekannte Dickschicht- als auch die Dünn schichttechnik verwendet werden. Die elektrische Heizenergie des Heizleiters kann auch als Maß für den Wärmeübergang vom Sensor an die umgebende Luft dienen. Er wird von einer elektrischen, aufge druckten Isolationsschicht 13, z.B. aus Glas, bedeckt. Sie dient gleichzeitig auch als Träger für einen Temperatursensor 14. Hierzu sind verschiedene temperaturabhängige Widerstände verwendbar. Für eine besonders steile Charakteristik des Temperatursensors 14 wird ein NTC-Widerstand, d.h. ein Widerstand mit negativem Temperaturko effizienten, verwendet. Über Kontaktierungsbahnen 16 ist der Wider stand 15 mit einer nicht dargestellten Auswerteschaltung oder einer elektrischen Stromversorgung verbindbar. Ferner ist auf den Tempera tursensor 14 eine hermetisch dichte Abdeckung 17 aufgedruckt, die zum Schutz gegen Feuchtigkeit des Widerstands 15 dient. Der Tempera turfühler 10 wird auf einer Oberseite von einer strahlungsabsorbie renden, aufgedruckten Deckschicht 18 abgedeckt.

Alle Schichten 12 bis 18 werden in der Dickschicht- oder Dünn schichttechnik in der oben aufgeführten Reihenfolge auf die Träger platte 11 aufgebracht. Es ist aber auch möglich, die beiden Druck techniken Dickschicht- oder Dünnschichttechnik miteinander bei einem Temperaturfühler 10 zu kombinieren, so daß auf der Trägerplatte die jeweiligen Schichten mit unterschiedlicher Technik aufgebracht wer den können.

Die Isolierschicht 13 soll möglichst nicht als thermische Isolierung wirken. Bei bekannten Temperaturfühlern kann es durch den Abstand zwischen dem nebeneinander angeordneten Temperatursensor und dem Heizleiter zu einer thermischen Isolierung kommen. Diese zwar nur geringe thermische Isolierung bewirkt aber einen Temperaturabfall, der zu einer zeitlich verzögerten Messung der Temperatur führt. Durch den schichtartigen Aufbau des erfindungsgemäßen beheizten Temperaturfühlers 10 kann auch der durch die Konvektion hervorgeru fene Transport der Wärme ausgenutzt werden. Der Temperaturfühler kann in kombinierter Weise die Temperatur und die Luftgeschwindig keit, insbesondere auch die Konvektion im Raum, erfassen.

Um die Richtwirkung des Temperaturfühlers 10 zu verbessern, d.h. in welcher Richtung er empfindlich ist, ist auf der Unterseite der Trä gerplatte 11 eine wärmereflektierende und/oder isolierende Schicht ebenfalls in Drucktechnik aufgebracht. Um diesen Effekt noch zu ver stärken, kann auf der Rückseite eine zusätzliche Heizschicht ange ordnet sein. Auch ist es möglich mehr als einen Heizer bzw. einen Temperatursensor anzuordnen.

In Fig. 2 ist eine Halterung für den Temperaturfühler 10 a für seine Montage im Fahrgastraum eines Kraftfahrzeugs dargestellt. Der Tempe raturfühler 10 a ist hierzu in einem Befestigungsrahmen 25 aus elek trisch und thermisch isolierendem Material mit Hilfe von Bonddrähten 26 aufgehängt. Der Temperaturfühler 10 a ist hierzu im Querschnitt quadratisch ausgebildet und an zwei gegenüberliegenden Ecken mit Hilfe jeweils zweier Bonddrähte 26 in den entsprechenden Ecken des Rahmens 25 eingespannt. Um Fremdeinflüsse, die zu Meßfehlern führen können, auszuschließen, sind die Bonddrähte 26 möglichst lang auszu bilden. Von der Verbindungsstelle der Bonddrähte 26 auf dem Befesti gungsrahmen 25 führen Leiterbahnen 27 zu den Anschlußstellen 28 für die Heizung und die Temperaturmessung. Zur thermischen Abkopplung der äußeren Anschlußdrähte oder des Anschlußsteckers sind die Lei terbahnen 27 auf dem Befestigungsrahmen 25 möglichst lang, insbeson dere mäanderförmig ausgebildet.

In der Abwandlung des Ausführungsbeispiels nach Fig. 3 ist der Temperaturfühler 10 a auf einer in dem Befestigungsrahmen 25 aufge spannten dünnen Folie 30 befestigt, die aus thermisch schlecht leitendem Material besteht. Es ist möglich, die Leiterbahnen 27 a bereits mit Siebdrucktechnik auf die Folie 30 aufzubringen, so daß die Leiterbahnen 27 a an der Unterseite des Temperaturfühlers 10 a kontaktiert sind.

Claims

1. Temperaturfühler (10), insbesondere für den Innenraum eines Kraftfahrzeuges, mit mindestens einem auf einem Träger (11) aus schlecht wärmeleitendem Material in Dickschicht- und/oder Dünn schichttechnik aufgebrachten Temperatursensor (14), mindestens einem Heizer (12) und einer hermetisch dichten Isolierung (17), die so in Richtung des zu bestimmenden Innenraums angeordnet sind, daß die Temperatur und die Luftgeschwindigkeit erfaßt werden können.

2. Temperaturfühler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Temperaturfühler (10) schichtartig aufgebaut ist und Temperatursen sor (14) und Heizer (12) durch eine elektrische Isolierschicht (13) getrennt sind.

3. Temperaturfühler nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeich net, daß der oder die Heizer (12) mäanderförmig ausgebildet sind.

4. Temperaturfühler nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge kennzeichnet, daß der Träger (11) aus einem Keramiksubstrat, z.B. Aluminiumoxid, besteht.

5. Temperaturfühler nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge kennzeichnet, daß auf der Rückseite des Trägers (11) eine wärme reflektierende und/oder isolierende Schicht (19) aufgebracht ist.

6. Temperaturfühler nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch ge kennzeichnet, daß sich auf der Rückseite des Trägers (11) ein zwei ter Heizer befindet.

7. Temperaturfühler nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch ge kennzeichnet, daß sich auf der hermetisch dichten Isolierung (17) eine strahlungsabsorbierende Deckschicht (18) befindet.

8. Temperaturfühler nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch ge kennzeichnet, daß der Temperatursensor (10 a) mit Hilfe von Bond drähten (26) in einem Befestigungsrahmen (25) aus elektrisch und thermisch schlecht leitendem Material angeordnet ist.

9. Temperaturfühler nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die auf dem Befestigungsrahmen (25) angeordneten, zu Anschlußdrähten (28) führenden Leiterbahnen (27) möglichst lang ausgebildet sind.

10. Temperaturfühler nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiterbahnen (27) mäanderförmig ausgebildet sind.