DE3843233C2 - - Google Patents
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Description
Die Erfindung geht aus von einem Temperaturfühler für einen Luft
strom, insbesondere in elektronisch geregelten Heizungs- und/oder
Klimaanlagen, vorzugsweise von Kraftfahrzeugen. Ein derartiger
Temperaturfühler ist beispielsweise aus der US-PS 45 47 079 bekannt,
welche eine Vorrichtung zeigt zur Bestimmung einer Durchschnittstemperatur
mit einem langgestreckten Hohlkörper, der eine Mehrzahl
von Lufteintrittsöffnungen aufweist, die entsprechend dem mit geringer
werdender Durchtrittslänge abnehmenden Luftwiderstand kleiner
werden. Ein temperaturempfindliches Bauelement zur Bestimmung der
Durchtrittstemperatur der bewegten Luft ist in dem Hohlkörper nahe
der Austrittsöffnung angeordnet. Auf diese Weise erhält man eine
Durchschnittstemperatur über die Länge des Luftkanals, welche dem mit
veränderlicher Kanallänge geänderten Strömungswiderstand und somit
der Temperatur an den verschiedenen Orten über der Länge des Kanals
Rechnung trägt.
Aus der DE-OS 19 26 191 ist ein Wärmefühler für einen gasbeheizten
Backofen bekannt, welcher zur Ermittlung der Temperatur in dem Backofen
einen mit Widerstandsdraht bewickelten Keramikkörper aufweist.
Der Widerstandskörper hat eine relativ große Ausdehnung, so daß örtliche
Temperaturunterschiede innerhalb des Backofens ausgeglichen
werden zur Bestimmung der durchschnittlich in dem Raum herrschenden
Temperatur. Der Keramikkörper mit dem aufgewickelten Widerstandsdraht
ist vorzugsweise rahmenartig ausgebildet, wobei die Drahtwicklung
zwischen den einzelnen Rahmenteilen frei gespannt ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Temperaturfühler für
einen Luftstrom zu schaffen, welcher eine zuverlässige Aussage über
den Wärmegehalt der zugeführten Luft erlaubt. Diese Aufgabe wird mit
den Maßnahmen des Anspruchs 1 gelöst.
Der erfindungsgemäße Temperaturfühler hat gegenüber bekannten
Temperaturfühlern den Vorteil, daß mit einfachen technischen Mitteln
eine sichere und zuverlässige Messung der gesamten zugeführten Luftmenge
ermöglicht wird. Hierbei wird nicht nur die unterschiedliche
Temperatur an verschiedenen Stellen des Luftstromes erfaßt, sondern
auch der maßgebliche gesamte Wärmeinhalt des Luftstromes durch die
Berücksichtigung der unterschiedlichen Strömungsgeschwindigkeiten an
verschiedenen Orten innerhalb des Luftstromes. Als besonders vorteilhaft
hat es sich hierbei erwiesen, einen für die unterschiedlichen
Strömungsgeschwindigkeiten repräsentativen Bereich innerhalb des
Luftstromes zu ermitteln. Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten
Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen
des im Hauptanspruch angegebenen Temperaturfühlers möglich.
Hierbei ist es zweckmäßig, wenn der temperaturabhängige Widerstand
bandförmig derart über den Querschnitt des Luftführungskanals
gelegt wird, daß einerseits eine einwandfreie Messung ermöglicht und
andererseits die Luftströmung möglichst wenig behindert und gestört
wird.
Hinsichtlich der speziellen Gestaltung des temperaturabhängigen
Widerstandes hat es sich als zweckmäßig erwiesen, wenn dieser so
ausgebildet wird, daß er im Bereich höherer Strömungsgeschwindigkeiten
größere Meßwerte liefert durch mäanderförmige oder ähnliche
Gestaltung mit kürzerer Schleifenlänge im Bereich höherer Strömungsgeschwindigkeit
und umgekehrt. Hierdurch entsteht eine größere
Meßfläche und ein stärkeres Signal mit größerer Gewichtung im Bereich
der höheren Strömungsgeschwindigkeit, so daß ein integrierender Meß
wert gebildet wird, welcher den gesamten Wärmeinhalt des Luftstromes
erfaßt.
Bezüglich der Herstellung des Temperaturfühlers hat es sich als vor
teilhaft erwiesen, wenn der temperaturabhängige Widerstand als Dick
schichtwiderstand ausgebildet ist, welcher vorzugsweise in Siebdrucktechnik
auf ein Keramiksubstrat aufgebracht wird. Der temperaturabhängige
Widerstand ist dabei zweckmäßigerweise als NTC-Widerstand
ausgebildet, weil sich hierbei für die elektronische Regelung
günstige Verhältnisse ergeben. Der NTC-Fühler kann hochohmig
(ca. 10-50 kΩ) ausgebildet werden bei geringem Flächenbedarf, im
Gegensatz beispielsweise zu Pt- oder Ni-Sensoren. Außerdem besitzt
ein
NTC-Fühler eine sehr hohe Empfindlichkeit von 7000-12 000 ppm/°C im
Vergleich zu einem Pt-Sensor mit etwa 3800 ppm/°C oder einem Ni-Sen
sor mit 4400 ppm/°C.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung darge
stellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es
zeigt
Fig. 1 einen Querschnitt durch einen Luftführungskanal mit
Temperaturfühler und
Fig. 2 eine Draufsicht auf einen erfindungsge
mäßen Temperaturfühler.
In Fig. 1 ist mit 10 ein Kanal für die Luftströmung 11 einer elek
tronisch geregelten Heizungs- oder Klimaanlage eines Kraftfahrzeugs
bezeichnet. Der Luftstrom 11 streicht über eine Halterung 12 für
einen temperaturabhängigen Widerstand 13, welcher über Steckan
schlüsse 14 kontaktierbar ist.
Die Luftströmung 11 ist nicht über dem gesamten Querschnitt des Ka
nals gleichmäßig, sondern sie unterscheidet sich an verschiedenen
Orten sowohl hinsichtlich der Temperatur als auch hinsichtlich der
Strömungsgeschwindigkeit. Hohe Strömungsgeschwindigkeiten sind bei
"A" mit langen Pfeilen, niedrigere Strömungsgeschwindigkeiten bei
"B" mit kürzeren Pfeilen gekennzeichnet. Der Anteil an Warmluft ist
durch schraffierte Flächen dargestellt im Gegensatz zu kälteren,
durch weiße Flächen gekennzeichnete Luftanteile.
In Fig. 2 sind gleiche Bezugszeichen für gleiche Teile wie in Fig. 1
verwendet. Diese Abbildung zeigt, daß sich der temperaturabhängige
Widerstand 13 innerhalb seiner Halterung 12 in Längsrichtung über
den gesamten Querschnitt des etwa rechteckförmigen Kanals 10 er
streckt. Der über die Steckanschlüsse 14 und Leiterbahnen 15 kontak
tierte temperaturabhängige Widerstand 13 ist mäanderförmig ausgebil
det mit kürzerer Schleifenlänge im Bereich höherer Strömungsge
schwindigkeiten "A" und mit größeren Schleifenlängen im Bereich
niedrigerer Strömungsgeschwindigkeiten "B". Die Gesamtlänge des tem
peraturabhängigen Widerstandes ist mit "x" bezeichnet, die Breite
der Mäander mit "y". Während die Breite der Mäander über die gesamte
Längenausdehnung des temperaturabhängigen Widerstandes konstant ge
wählt ist, unterscheiden sich die einzelnen Längenabschnitte
"x1"-"x4" deutlich voneinander hinsichtlich ihrer Schleifenlänge
und somit hinsichtlich ihrer wirksamen Oberfläche, so daß im Bereich
der höheren Strömungsgeschwindigkeit "A" im Luftstrom eine größere
Widerstandsänderung auftritt und demzufolge ein größerer Meßwert ge
liefert wird. Durch die gewählte Anordnung und Gestaltung des tempe
raturabhängigen Widerstandes erhält man insgesamt eine Integration
über die verschiedenen Temperaturwerte unter Berücksichtigung der
Strömungsgeschwindigkeit und somit der transportierten Wärmemenge.
Der temperaturabhängige Widerstand 13 ist als Dickschicht-Widerstand
ausgebildet, welcher in Siebdrucktechnik auf das Keramiksubstrat 16
aufgebracht ist. Statt dessen wäre es ohne weiteres auch möglich,
die Widerstandspaste in einem anderen Verfahren, beispielsweise
durch Stempeldruck, aufzubringen oder anstelle eines aufgedruckten
Widerstandes eine aufkaschierte Widerstandsfolie zu verwenden. Auch
die mäanderförmige Gestaltung des temperaturabhängigen Widerstandes
ist nicht die einzig mögliche Konfiguration, es könnte beispiels
weise auch eine Gestaltung mit unterschiedlicher Breite und/oder un
terschiedlichem Querschnitt über dem repräsentativen Bereich für die
verschiedenen Strömungsgeschwindigkeiten gewählt werden. Bei Umkeh
rung der Gestaltungsgesichtspunkte könnte anstelle eines NTC-Wider
standes ein PTC-Widerstand eingesetzt werden.
Claims (8)
1. Temperaturfühler für einen Luftstrom, insbesondere in elektro
nisch geregelten Heizungs- und/oder Klimaanlagen, vorzugsweise von
Kraftfahrzeugen, wobei der Luftstrom in einem Kanal geführt ist, in
dem unterschiedliche Strömungsgeschwindigkeiten der Luft an ver
schiedenen Orten des Kanalquerschnittes auftreten und wobei ein temperaturabhängiger
Widerstand (13) einen für die unterschiedliche
Strömungsgeschwindigkeit (A, B) im Luftstrom (11) repräsentativen
Bereich (x, y) im Luftkanal (10) einnimmt und in dem Luftstrom (11)
derart angeordnet ist, daß er als integrierender Fühler den Mittelwert
der Lufttemperatur erfaßt.
2. Temperaturfühler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der
temperaturabhängige Widerstand (13) sich bandförmig über den Quer
schnitt des Luftströmungskanals (10) erstreckt.
3. Temperaturfühler nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich
net, daß der unterschiedlichen Strömungsgeschwindigkeit (A, B) im
Luftstrom (11) durch eine Gestaltung des temperaturabhängigen Wider
standes (13) Rechnung getragen ist, welche im Bereich höherer Strö
mungsgeschwindigkeit (A) einen größeren Meßwert liefert.
4. Temperaturfühler nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der
temperaturabhängige Widerstand (13) mäanderförmig oder dergleichen
mit kürzerer Schleifenlänge (x1) im Bereich höherer Strömungsge
schwindigkeit (A) und umgekehrt ausgebildet ist.
5. Temperaturfühler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß der temperaturabhängige Widerstand (13) als
Dickschicht-Widerstand ausgebildet ist.
6. Temperaturfühler nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der
temperaturabhängige Widerstand (13) in Siebdrucktechnik hergestellt
ist.
7. Temperaturfühler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß der temperaturabhängige Widerstand (13) als
Schicht auf einem Keramikplättchen (16) ausgebildet ist.
8. Temperaturfühler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß der temperaturabhängige Widerstand (13) als
NTC-Widerstand ausgebildet ist.
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