HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung:
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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Temperaturfühler
gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Beschreibung des Standes der Technik:
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Temperaturfühler sind in vielen elektrischen
Haushaltsgeräten wie Kühlschränken, Klimaanlagen, elektrischen
Reiskochern und anderen in Gebrauch. Der Temperaturfühler ist
geeignet, die Temperatur in dem elektrischen Haushaltsgerät
zu ermitteln und zu steuern.
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Derartige Temperaturfühler beinhalten einen Thermoelement-
Sensortyp, der geeignet ist, eine elektromotorische Kraft
zu erzeugen, die einer Differenz zwischen einer
Bezugstemperatur und einer ermittelten Temperatur entspricht, und
einen Platinwiderstand oder Thermistor-Sensortyp, der
geeignet ist, eine geänderte Temperatur als eine Veränderung
im Widerstand zu erfassen.
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Der Thermoelement-Sensortyp muß einen bestimmten Verstärker
besitzen, da die durch den Temperaturunterschied erzeugte
elektromotorische Kraft sehr klein ist. Dies bedeutet,
daß die gesamte Konstruktion komplizierter und im Hinblick
auf Herstellungskosten teuer ist.
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Obwohl der Platinwiderstand-Sensortyp die Temperatur mit
wesentlich verbesserter Genauigkeit erfassen kann, hat
dieser den Nachteil, daß dadurch die Herstellungskosten
entsprechend erhöht sind. Gewöhnliche elektrische
Haushaltsgeräte benötigen keine derartige Genauigkeit, wie sie durch
einen Platinwiderstand-Sensortyp erreicht werden, sondern
verlangen eher eine Senkung des Preises mit einer
verhältnismäßig verminderten Genauigkeit.
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Da der Thermistor-Sensortyp eine relativ hohe Genauigkeit
der Temperaturerfassung bei relativ geringen
Fertigungskosten besitzt, fand dieser breite Verwendung in
verschiedenen Geräten. Der Thermistor-Sensortyp hat jedoch ein
Problem, wenn dessen Ausgangs-Erfassungssignal unter
Verwendung eines Mikrocomputers verarbeitet wird.
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Mit der jüngsten Entwicklung von Mikrocomputern hat es mehr
und mehr zugenommen, daß der Mikrocomputer Daten vom
Temperatursensor empfängt und verarbeitet. Da die
Ausgangssignale eines Thermistors generell analoge Spannungssignale
sind, müssen in einem solchen Fall diese Analogsignale zur
Verarbeitung in einem Mikrocomputer zuerst mittels eines
A/D-Wandlers in digitale Signale umgewandelt werden. Dies
bedeutet, daß der Signalverarbeitungsvorgang komplizierter
wird.
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Störungen können häufig in das Analogsignalsystem vom
Thermistor zum A/D-Wandler eingeschlossen werden, und das
S/N-Verhältnis herabsetzen.
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Die GB-A 998 534 betrifft thermisch sensitive elektrische
Schaltungselemente und insbesondere kapazitive
Schaltungselemente
mit einem relativ großen thermischen
Koeffizienten. Der elektrische Kondensator wird in einem thermisch
sensitiven Steuerungssystem verwendet und umfaßt ein Paar
voneinander getrennt plazierter Elektrodenplatten und ein
organisches Dielektrikum, welches über einen
Temperaturbereich von 0 bis 150ºC einen im wesentlichen konstanten,
positiven thermischen Koeffizienten der dielektrischen
Konstante mit einer Abweichung von 0,1 % pro ºC zwischen
den Platten aufweist. Das Dielektrikum ist eine Schicht von
Polyvinylfluorid.
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Die US-A 4,545,254 beschreibt eine kapazitive Druck- und
Temperaturfühl-Vorrichtung zur Verwendung bei kryogenen
Temperaturen, wobei ein Quantum ferro-elektrischen
Pyrochlor-Keramikmaterials als Dielektrikum verwendet wird. Das
Keramikmaterial ist derart zusammengestellt, daß die
dielektrische Konstante der Keramik stark temperaturabhängig
ist. Der Kondensator ist in einer mehrlagigen Struktur
ausgeführt.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Demgemäß ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung,
einen Temperaturfühler zu schaffen, welcher eine solche
Erfassungsgenauigkeit besitzt, wie sie zur Steuerung der
Temperatur in elektrischen Haushaltsgeräten verlangt wird,
dessen Ausgangssignale mit einem Mikrocomputer einfach
verarbeitet werden können und welcher ökonomisch
hergestellt werden kann.
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Bei einem Temperaturfühler gemäß dem Oberbegriff des
Anspruches 1 wird diese Aufgabe mit den kennzeichnenden
Merkmalen des Anspruches 1 erreicht. Verbesserungen dieser
Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.
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In einer solchen Anordnung wird die dielektrische
Konstante des keramischen dielektrischen Körpers in
Abhängigkeit von Veränderungen der Temperatur in dem zu erfassenden
Bereich verändert. Auf diese Art wird die elektrostatische
Kapazität des Kondensators entsprechend geändert, um das
Zeitintervall zwischen der Aufladung und Entladung des
Kondensators in dem CR-Oszillatorschaltkreis zu variieren.
Diese Veränderung wird als eine Veränderung der Frequenz
des Ausgangssignals des Sensors erscheinen. Durch die
Erfassung einer oszillierenden Frequenz in dem
CR-Oszillatorschaltkreis kann folglich die Temperatur in dem gewünschten
Bereich bestimmt werden.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Figur 1 ist ein Querschnitt eines Ausführungsbeispiels
des Temperaturfühlers gemäß der Erfindung.
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Figur 2 zeigt die Stufen der Herstellung des
Temperaturfühlers nach Fig. 1.
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Figur 3 ist ein Schaltbild des
CR-Oszillatorschaltkreises.
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Figur 4 ist ein Querschnitt, welcher durch einen
Kontaktabschnitt verläuft, der das erste und zweite
Leitungsmuster verbindet.
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Figur 5 ist ein Zeitdiagramm, das die Wirkungsweise der
Temperatur, entsprechend Fig. 1, darstellt.
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Figur 6 ist ein Diagramm, das die
Ausgangscharakteristiken des Temperaturfühlers nach Fig. 1 darstellt.
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Figur 7 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen der
Temperatur und der spezifischen dielektrischen
Konstante in dem keramischen dielektrischen
Körper darstellt.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNG
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In den Figuren 1 und 2, ist ein keramischer dielektrischer
Körper 1 gezeigt, welcher auf eine Dicke von 0,5 mm durch
irgendein geeignetes Schleifverfahren, wie Läppen,
abgeschliffen und in eine rechteckige Platte mit den
Dimensionen 5 mm x 8 mm, wie in Fig. 2a gezeigt, zurechtgeschnitten
wurde. Der keramische dielektrische Körper 1 dient als ein
Dielektrikum für einen Kondensator 2 in einem
CR-Oszillatorschaltkreis, wie er in Fig. 3 dargestellt ist. Der
Begriff "CR-Oszillatorschaltkreis" in der vorliegenden
Erfindung ist auf einen Oszillatorschaltkreis bezogen, welcher
eine positive Rückkopplung einschließt, die aus Kapazitäten
und Widerständen besteht.
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Die keramische dielektrische Platte 1 wird auch als
Schaltkreissubstrat verwendet. Auf einer Seite 1a der keramischen
dielektrischen Platte 1 sind ein erster Widerstand 3
(Widerstand Rf in Fig. 3), eine der Elektroden 5 in dem
Kondensator 2 und ein erstes elektrisch leitendes Muster 5,
welches den ersten Widerstand 3 mit dem Kondensator 2
verbindet, aufgedruckt und verfestigt, wobei alles Teile des
CR-Oszillatorschaltkreises sind, wie dies in Fig. 2(b)
gezeigt ist. Zum Beispiel hat die Elektrode 4 die Größe von
ungefähr 2 mm x ungefähr 2 mm. In der vorliegenden
Ausführung sind einige der Widerstände R&sub1;, R&sub1;, R&sub3; und
Rf, die den CR-Oszillartorschaltkreis definieren,
beispielsweise die Widerstände R&sub1;, R&sub2; und R&sub3;,
mittels der Druck- und Verfestigungstechnik aus der
Widerstandspaste
direkt auf der Oberfläche der keramischen
dielektrischen Platte 1 gebildet. Die Elektrode 4 wird durch
Siebdruck eines Elektrodenmusters aus einem Material
bestehend aus Silber und Paladium auf der Oberfläche der
keramischen dielektrischen Platte 1 gebildet und anschließendem
Erhitzen des Elektrodenmusters bei einer Temperatur von
ungefähr 850 ºC, gebildet.
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Alles, der erste Widerstand 3, die Elektrode 4 und das
erste elektrisch leitende Muster 5, sind auf der keramischen
dielektrischen Platte 1 ausgeführt und sind mit einer
elektrischen Isolierschicht 6 bedeckt, wie dies aus Fig. 2(c)
ersichtlich ist. Die Isolierschicht 6 wird durch Aufdrucken
eines elektrisch isolierenden Materials auf den
vorgenannten Widerstand 3 und andere Komponenten gebildet, und
nachdem es getrocknet ist, gebrannt. In der vorliegenden
Ausführung sind eine Vielzahl solcher Isolierschichten 6
wiederholt (beispielsweise zwei- oder dreimal) übereinander in
einer relativ dicken Schicht ausgebildet, so daß ein
Isolierungsfehler zuverlässig verhindert werden kann. Weiterhin
ist die Isolierschicht 6 an Positionen, welche mit
Durchgangslöchern korrespondieren, mit Öffnungen ausgebildet,
welche dazu verwendet werden, einige Teile auf einer Seite
des Substrates 1 mit den entsprechenden Teilen auf der
anderen Seite desselben zu verbinden.
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Auf der gegenüberliegenden oder äußeren Oberfläche der
Isolierschicht 6 sind die anderen Widerstände des
CR-Oszillatorschaltkreises ausgebildet, dies sind zweite Widerstände
7 (R&sub1;, R&sub2; und R&sub3;) und ein zweites elektrisch
leitendes Muster 8, welches mit den zweiten Widerständen 7
in gleicher Weise verbunden ist. Auf dem zweiten leitenden
Muster 8 ist eine mini-flache Packung 10 eines IC als eine
aktive Komponente aufgelötet, wie aus Figur 2(e)
ersichtlich. Die mini-flache Packung 10 beinhaltet einen
Operationsverstärker 11, der darin integriert ausgebildet ist.
Auf der gegenüberliegenden Seite 1b der keramischen
dielektrischen Platte 1 ist vergleichbar aufgedruckt und
eingebrannt ein elektrisch leitender Musterabschnitt 13 zur
Befestigung von Anschlüssen 12 daran und die andere
Elektrode 14 des Kondensators 2, wie aus Figur 2(f)
ersichtlich. In der vorliegenden Ausführung ist die andere
Elektrode 14 im wesentlichen über die Gesamtoberfläche der
Seite 1b der keramischen dielektrischen Platte 1 ausgebildet
und auch geerdet, um eine Erdungselektrode (GND-Elektrode)
zu schaffen. Wie aus Figur 3 ersichtlich, enthält das
Substrat 1 auch Elektroden zur Verbindung mit je einem
VCC-Eingangsterminal 18 und einem
VO-Ausgangsterminal 19.
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Wie in Figur 4 gezeigt, ist die Isolierschicht 6 mit einem
Durchgangsloch 15 ausgebildet, in welchem ein elektrisch
leitender Kontaktabschnitt 16 in Form einer Übergangsloch-
Elektrode ausgeführt ist. Das erste leitende Muster 5 ist
elektrisch verbunden mit dem zweiten leitenden Muster 8
durch die Übergangsloch-Elektrode 16. In Figur 4 sind der
keramische dielektrische Körper 1, die mini-flache Packung
10 und anderes weggelassen. Das erste leitende Muster 5 ist
auch elektrisch mit dem leitenden Musterabschnitt 13 durch
eine Durchgangsloch-Elektrode (nicht gezeigt) verbunden.
Auf diese Weise kann der CR-Oszillatorschaltkreis auf der
keramischen dielektrischen Platte 1 in Form einer
integrierten Schichtung gebildet werden. Die Gesamtoberfläche
des CR-Oszillatorschalterkreis ist bedeckt und geschützt
mit einer Tauchfarbschicht (Tauchpackung) 17 eines
elektrisch isolierenden Kunststoffharzes, wie in Fig. 2(f)
dargestellt.
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Der Teil der keramischen dielektrischen Platte 1, welcher
sich zwischen den Elektroden 4 und 14 befindet, dient als
ein Dielektrikum im Kondensator 2. Um die Effizienz der
Rolle des dielektrischen Abschnittes zu gewährleisten, ist
der keramische dielektrische Körper 1 so ausgewählt, daß
dieser einen Arbeitstemperaturbereich zur
Temperaturerfassung in der normalen dielektrischen Phase und einen
Temperaturkoeffizienten für eine dielektrische Konstante hat,
welcher zwischen -1.000 ppm/K und -10.000 ppm/K liegt.
Eine dieser keramischen Materialien ist
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(SrPb) TiO&sub3;-Bi&sub3;2TiO&sub2;.
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Im allgemeinen hat das keramische Dielektrikum einen
derartigen Zusammenhang zwischen der spezifischen dielektrischen
Konstante εr und der Temperatur T, wie in Figur 7
gezeigt. Wenn es gewünscht ist, das Dielektrikum für einen
Kondensator zur Temperaturfühlung zu verwenden, ist es
erforderlich, im wesentlichen lineare Teile der in Figur 7
gezeigten Kurve zu verwenden, d.h. einen linearen Abschnitt
A entsprechend einem Temperaturbereich, der kleiner als die
Curie-Temperatur TC (und im wesentlichen proportional
zur Temperatur TC) und ein anderer linearer Abschnitt B
entsprechend einem Temperaturbereich, der höher als die Curie-
Temperatur TC (und im wesentlichen proportional zu 1/T)
ist. Der lineare Abschnitt A ist jedoch in den
Charakteristiken der temperaturspezifischen dielektrischen Konstante
weniger stabil, und daher für das Dielektrikum im
Temperaturfühler nicht vorzuziehen. Im Gegensatz dazu ist der
lineare Abschnitt B in den Charakteristiken der
temperaturspezifischen dielektrischen Konstante stabiler und für das
Dielektrikum im Temperaturfühler vorzuziehen.
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Unter dem Gesichtspunkt der Empfindlichkeit bei der
Temperaturerfassung ist es weiterhin vorzuziehen, daß der
Gradient in dem in Figur 7 gezeigten linearen Abschnitt B,
d.h. der Temperaturkoeffizient, so hoch wie nur möglich
ist. Andererseits sind auch dielektrische Materialien
bekannt, welche ihre Arbeitstemperaturbereiche in der
schweren dielektrischen Phase haben. Solche dielektrischen
Materialien sind jedoch nicht vorzuziehen, weil sie in dem
Verhältnis zwischen der spezifischen dielektrischen
Konstante εr und der Temperatur weniger stabil sind.
Angesichts dessen verwendet die vorliegende Erfindung einen
Kondensator, der einen keramischen dielektrischen Körper
beinhaltet, welcher einen Temperaturkoeffizienten zwischen
-1.000 ppm/K und -10.000 ppm/K hat und einen
Arbeitstemperaturbereich in der normalen dielektrischen Phase besitzt.
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Der obere Bereich des Temperaturkoeffizienten in der
vorliegenden Erfindung ist aus folgenden Gründen ausgewählt:
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(a) Wenn der Temperaturkoeffizient größer als -1.000 ppm/K
ist, nimmt die Empfindlichkeit des Temperaturfühlers
ab, wenn sich der Temperaturkoeffizient Null nähert.
Es kann unmöglich sein, eine praktische Erfassung der
Temperatur durchzuführen.
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(b) Wenn der absolute Wert des Temperaturkoeffizienten
größer als -10.000 ppm/K ist, steigt die Rate der
Veränderung für bis heute entwickelte keramische
Materialien auf unakzeptable Grade.
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Obwohl dielektrische Materialien, die ihren
Arbeitstemperaturbereich in der normalen dielektrischen Phase haben,
organische Materialien, wie Kunststoffe, umfassen, können die
Kunststoffe nicht als elektrisch leitende Muster auf das
Substrat aufgedruckt und eingebrannt werden, da sie bei
hohen Brenntemperaturen schmelzen können. Natürlich kann der
CR-Oszillatorschaltkreis auf dem Substrat in jeder anderen
geeigneten Art als die Druck- und Brenntechnik
zweidimensional ausgebildet werden. Dadurch ergibt sich jedoch ein
anderes Problem, da das Substrat in Bezug auf die Ausmaße
vergrößert werden sollte, was zu einer Steigerung der
Gesamtgröße des Temperaturfühlers führt. Gemäß der
vorliegenden Erfindung kann der Temperaturfühler dadurch hergestellt
werden, indem das dielektrische Material auf das Substrat
aufgedruckt und gebrannt wird. Als Ergebnis davon kann der
Temperaturfühler in der Form einer dreidimensionalen und
einstückigen Schichtung extrem einfach hergestellt werden,
was eine Verringerung der Gesamtgröße des Temperaturfühlers
zur Folge hat.
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In der vorliegenden Ausführung kann die Frequenz des
CR-Oszillatorschaltkreises durch Veränderung der
elektrostatischen Kapazität des Kondensators 2 eingestellt werden.
Konkret kann die elektrostatische Kapazität des
Kondensators 2 durch Trimmen der geerdeten Elektrode 14 verändert
werden, um dadurch den Bereich der Elektrode zu
regulieren. Eine andere Methode der Regulierung der
Oszillationsfrequenz beinhaltet die Regulierung des Niveaus des
Widerstandes in dem Widerstand Rf oder der kombinierten
Widerstände R&sub1;, R&sub2; und R&sub3;, wie in Figur 3
gezeigt.
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Obwohl die keramische dielektrische Masse dazu verwendet
wird, um das Substrat zu bilden, auf dem in der
vorliegenden Ausführung der CR-Oszillatorschaltkreis ausgeführt ist,
könnte die keramische dielektrische Masse durch ein
keramisches dielektrisches Substrat, das integriert ausgebildet
ist, ersetzt werden, welches durch Verwendung eines
frischen Plättchens (green sheet/grünes Blatt) eines
keramischen Dielektrikums und durch Aufdrucken und Brennen einer
Vielzahl von Schichten aus Elektroden- und
Widerstandspasten auf dem Plättchen hergestellt ist. In diesem Fall wird
das frische Plättchen durch Schleifen eines keramischen
dielektrischen Materials nach der Kalzinierung, dem Zufügen
eines organischen Binders, Wasser und eines organischen
Lösungsmittels in das Basismaterial hergestellt, um eine
Mischung zu bilden, der Tiegelpulverisierung der Mischung,
um einen Brei zu bilden und dem Ausstreichen des Breies
unter Verwendung eines Rakelblatt-Prozesses. Elektroden und
Widerstände sind an Ort und Stelle auf dem Substrat
siebgedruckt. Die elektrische Verbindung zwischen den Schichten
wird durch Übergangslöcher erreicht, welche mit dem
Durchgangsloch-Prozeß gebildet sind. Die Frequenz des
CR-Oszillatorabschnittes kann durch die Ausbildung und Regulierung
eines Widerstandes Rf auf dem Substrat einfacher
angepaßt werden. Normalerweise kann die Dicke des frischen
Blattes bzw. Plättchens ungefähr 0,7 mm betragen.
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Der nach oben beschriebener Art konstruierte
Temperaturfühler wird weiter unter Berücksichtigung seines
Betriebes in Verbindung mit dem CR-Oszillatorschaltkreises aus
Figur 3 und einem Zeitdiagramm aus Figur 5 beschrieben.
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Zuerst wird eine Bezugsspannung am Eingangsanschluß 18 des
CR-Oszillatorschaltkreises angelegt. Dieses Spannungssignal
wird dann dem Plus-Terminal des Operationsverstärkers 11
durch den Widerstand R&sub3; zugeführt. Zu dieser Zeit wird
die Spannung VA, welche an dem Plus-Terminal angelegt
ist, als rechteckige Wellen repräsentiert, welche zwischen
einer Maximalspannung VZ und einer Minimalspannung
V&sub1; oszillieren, wie in Figur 5(a) gezeigt. Beim Anlegen
der Bezugsspannung fließt ein elektrischer Strom in die
Elektrode 4 des Kondensators 2 durch den Widerstand Rf,
um den Kondensator 2 zu laden. Mit zunehmender Aufladung
steigt die Spannung an der Elektrode 4, d.h. die Spannung
VB an dem Minus-Terminal des Operationsverstärkers 11
steigt allmählich von einem Punkt X auf einen anderen Punkt
Y in einer Zeitperiode zwischen T&sub1; und T&sub2;, wie aus
Figur 5(b) ersichtlich. Auf diese Weise fungiert der
Operationsverstärker 11 als Komparator, welcher die Spannung
VA
mit der Spannung VB vergleicht. Wenn die
Spannung VA höher ist als die Spannung VB, wird ein
Ausgangssignal der Spannung V&sub2;&sub0; vom Ausgangsterminal 19
erzeugt werden, wie in Figur 5(c) gezeigt. Wenn VA =
VB = V&sub2; zum Zeitpunkt T&sub2;, wird das
Ausgangssignal des Operationsverstärkers 11 invertiert, um ein
Ausgangssignal der Spannung V&sub1;&sub0; zwischen T&sub2; und T&sub3;
zu erzeugen. Zum Zeitpunkt T&sub2; beginnt demgemäß der
Kondensator 2 seine Entladung von dem Punkt Y zu einem Punkt
Z. Wenn VA = VB = V&sub1; zu einem Zeitpunkt T&sub3;
ist, wird das Ausgangssignal des Operationsverstärkers 11
erneut invertiert, um ein Ausgangssignal der Spannung
V&sub2;&sub0; zu erzeugen. So wird der Kondensator 2 während
einer Zeitperiode zwischen T&sub3; und T&sub4; wieder
aufgeladen. Durch Wiederholung des Zyklus aus dem Laden und
Entladen des Kondensators 2 und der Signalinvertierung des
Operationsverstärkers 11 wird ein Rechteckwellensignal VO
am Ausgang des CR-Oszillatorschaltkreis erzeugt.
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Da die spezifische dielektrische Konstante εr des
keramischen dielektrischen Körpers 1 abhängig von den
Veränderungen der Umgebungstemperatur variiert, variiert
auch die elektrostatische Kapazität des Kondensators 2
entsprechend. Mit anderen Worten, die elektrostatische
Kapazität des Kondensators nimmt ab, während die
Umgebungstemperatur zunimmt. Demgemäß nehmen die Zeitintervalle des
Ladens und Entladens entsprechend ab, um die Frequenz des
Ausgangssignals am Ausgangsterminal des
CR-Oszillatorschaltkreises zu erhöhen. Wenn andererseits die
Umgebungstemperatur abnimmt, steigt die elektrostatische Kapazität
des Kondensators, um die Frequenz des Ausgangssignals am
Ausgangsterminal des CR-Oszillatorschaltkreises zu senken.
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So kann die momentane Temperatur durch Analyse der
Frequenz des Ausgangssignals von dem CR-Oszillatorschaltkreis
bestimmt werden.
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Figur 6 zeigt die Ausgangscharakteristiken des
Temperaturfühlers, der gemäß der vorgenannten Ausführung der
vorliegenden Erfindung aufgebaut ist. Die
Ausgangscharakteristiken wurden gemessen unter Berücksichtigung des
Temperaturfühlers, für den ein keramisches Dielektrikum verwendet
wurde, dessen Temperaturkoeffizient gleich -4.700 ppm/K
war.
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Wie aus Figur 6 ersichtlich, ist die Temperatur T im
wesentlichen proportional zur Ausgangsfrequenz f in einem
Temperaturbereich zwischen -20 ºC und 120 ºC. Dies
bedeutet, daß mittels des Temperaturfühlers gemäß der
vorliegenden Erfindung die Genauigkeit der Erfassung, wie sie
in verschiedenen elektrischen Haushaltsgeräten verlangt
wird, ausreichend gewährleistet ist.
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Da die vorliegende Erfindung den CR-Oszillatorschaltkreis
vorsieht, der auf dem keramischen dielektrischen Substrat 1
und der Isolierschicht 6 gebildet ist, welche die
Oberfläche desselben bedeckt, vorsieht, kann das Substrat
selbst in der Größe verringert werden, um die Gesamtgröße
des Temperaturfühlers zu verringern.
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Da der CR-Oszillatorschaltkreis gemäß der Erfindung durch
Aufdrucken und Brennen der Widerstände und der leitenden
Muster auf das keramische dielektrische Substrat 1
integriert gebildet wird, ist es nicht notwendig, die
verschiedenen Teile im Schaltkreis durch Leitungen zu verbinden.
Dies bedeutet, daß weniger Störungen in den Schaltkreis
gelangen und so eine sehr zuverlässige Erfassung der
Temperatur gewährleisten. Weiterhin können, da eine der Elektroden
14 des Kondensators 2 auf dem keramischen dielektrischen
Substrat 1 über dessen weitere Umgebung hinaus ausgebildet
ist und noch mit der Erde verbunden ist, Störungen von
innerhalb und außerhalb des Scha1tkreises durch die geerdete
Elektrode aufgefangen werden. Demgemäß kann das
S/N-Verhältnis des Oszillatorschaltkreises stark verbessert
werden, um die Zuverlässigkeit der Temperaturerfassung weiter
zu steigern.
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Obwohl die vorliegende Erfindung im Vergleich der
Bezugsspannung VA mit der Elektrodenspannung VB am
Operationsverstärker 11 beschrieben wurde, ist die vorliegende
Erfindung nicht auf eine solche Anordnung begrenzt. Zum
Beispiel könnte ein getrennter Komparator verwendet werden,
um die Spannung VA mit der Spannung VB zu
vergleichen.
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Obwohl die vorliegende Erfindung als ein Temperaturfühler
beschrieben wurde, welcher eine den Schaltkreis schützende
Tauchfarbschicht aus Kunststoffmaterial einschließt, könnte
diese Schicht durch die Bildung einer Passivschicht aus
Aluminiumnitrid oder Siliziumoxid durch irgendeine
geeignete Einrichtung wie CVD und dergleichen ersetzt werden. Im
letzten Fall sei vorweggenommen, daß die thermische
Kapazität des Sensors verringert werden kann, um dessen
Reaktionsverhalten bezüglich Veränderungen der Temperatur zu
verbessern.
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Wie aus dem Vorangegangenen ersichtlich ist, kann die
vorliegende Erfindung die Anzahl von Teilen, die gebraucht
werden, verringern und den Gesamtaufbau des Schaltkreises
vereinfachen. Da der keramische dielektrische Körper in der
thermischen Widerstandsfähigkeit hervorragend ist, können
weiterhin die Widerstände und leitenden Muster im
CR-Oszillatorschaltkreis integriert aufgedruckt und eingebrannt
werden, derart, daß der Schaltkreis mit Verringerung der
Größe des Temperaturfühlers effizienter gefertigt werden
könnte.
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Da der Temperaturfühler der vorliegenden Erfindung so
konstruiert ist, daß die Frequenz des Ausgangssignals in
Abhängigkeit von den Veränderungen der Umgebungstemperatur
variiert werden kann, kann die Ausgangsfrequenz
unverzüglich durch jede Zählschaltung in einem Mikrocomputer gezählt
werden, wenn die Ausgangssignale von dem Temperaturfühler
direkt in den Mikrocomputer eingegeben werden. Die daraus
resultierenden Werte können dazu verwendet werden, um die
sofortige Berechnung der erfaßten Temperaturen auszuführen.
So kann der Prozeß der Verarbeitung von Signalen im
Mikrocomputer stark begünstigt werden. Des weiteren benötigt die
vorliegende Erfindung keinen A/D-Wandler, welcher unbedingt
im Stand der Technik benötigt wurde. Es ist auf diese Weise
beabsichtigt, den Aufbau der Vorrichtung zu vereinfachen
und dessen Herstellungskosten zu verringern.
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Da der keramische dielektrische Körper, der in einem
Temperaturfühler der vorliegenden Erfindung verwendet wird,
seinen Arbeitstemperaturbereich in der normalen dielektrischen
Phase hat, hat er seine sehr stabile Veränderung in der
spezifischen dielektrischen Konstante relativ zu den
Veränderungen der Temperatur. Zusätzlich ist auch die
Empfindlichkeit der Temperaturermittlung wesentlich mit einer
erhöhten Zuverlässigkeit der Temperaturermittlung verbessert,
da der Temperaturkoeffizient der dielektrischen Konstante
in dem keramischen dielektrischen Körper im Bereich
zwischen -1.000 und -10.000 ppm/K vorgesehen ist.