DE19949606C2

DE19949606C2 - Method for determining the instantaneous temperature of a medium

Info

Publication number: DE19949606C2
Application number: DE1999149606
Authority: DE
Inventors: Oliver Schatz
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1999-10-15
Filing date: 1999-10-15
Publication date: 2001-08-09
Anticipated expiration: 2019-10-16
Also published as: EP1224446A1; DE19949606A1; JP2003516520A; WO2001029526A1; DE19949606C5

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bestimmen der Momentantemperatur eines Mediums, wobei das Medium ein zumindest zeitweise auf eine konstante, bekannte Temperatur elektrisch aufheizbares Element umgibt. DOLLAR A Es ist vorgesehen, daß aus einer dem Element zugeführten Heizleistung die Momentantemperatur des Mediums bestimmt wird.The invention relates to a method for determining the instantaneous temperature of a medium, the medium surrounding an element which can be heated electrically at least temporarily to a constant, known temperature. DOLLAR A It is provided that the instantaneous temperature of the medium is determined from a heating power supplied to the element.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bestimmen der Momentantemperatur eines Mediums mit den im Ober begriff des Anspruchs 1 genannten Merkmalen.The invention relates to a method for determining the instantaneous temperature of a medium with that in the upper Concept of claim 1 mentioned features.

State of the art

Es ist bekannt, daß für eine Vielzahl von Steuer-, Regel- und Überwachungsvorgängen eine Umgebungstempe ratur, beispielsweise eines Aggregates eines Kraft fahrzeugs, als Hilfsgröße von Bedeutung ist. Um diese Hilfsgröße zu verarbeiten, sind Meßanordnungen be kannt, mittels denen eine momentane Umgebungstempera tur ermittelt werden kann. Hierzu sind Temperatursen soren bekannt, die beispielsweise auf Basis von tem peraturabhängigen Widerständen ein der Ist-Temperatur proportionales Signal liefern.It is known that for a variety of tax, Control and monitoring processes an ambient temp ratur, for example an aggregate of a force vehicle, is important as an auxiliary variable. Around To process auxiliary quantity, measuring arrangements are knows, by means of which a current ambient temperature tur can be determined. For this are temperature sensors sensors known, for example based on tem temperature-dependent resistances an the actual temperature deliver proportional signal.

Bekannt ist ferner der Einsatz von Gassensoren, mit tels denen eine Gaszusammensetzung eines Mediums, beispielsweise der Umgebungsluft, gemessen werden kann. Diese Gassensoren arbeiten zum Beispiel nach dem Prinzip veränderlicher Widerstände auf zum Beispiel Metalloxid-Basis und benötigen hierfür eine Betriebstemperatur. Daher ist bekannt, den Gassensoren ein Heizelement zuzuordnen, mittels dem diese auf die benötigte Betriebstemperatur aufheizbar sind.The use of gas sensors is also known a gas composition of a medium, for example the ambient air can. These gas sensors rework for example the principle of variable resistances, for example Metal oxide base and need one for this Operating temperatur. Therefore, it is known the gas sensors Assign heating element, by means of which this is required Operating temperature can be heated.

Derartige Gassensoren werden beispielsweise in Klima tisierungsanlagen eingesetzt. Um neben der Gaszusammensetzung gleichzeitig eine Temperaturmessung durchführen zu können, ist bekannt, ein kombiniertes Sensorelement einzusetzen, das einerseits den Gassensor und andererseits einen Temperaturmeßsensor umfaßt. Hierbei ist nachteilig, dass durch die Anordnung von zwei, auf unterschiedlichen Wirkprinzipien basierenden Sensoren aufwendige Anpassungsarbeiten hinsichtlich der Anordnung, der Ansteuerung und dergleichen notwendig sind.Such gas sensors are used, for example, in the climate tation systems used. In addition to the gas composition to be able to carry out a temperature measurement at the same time known to use a combined sensor element that on the one hand the gas sensor and on the other hand one Temperature measuring sensor includes. The disadvantage here is that by the arrangement of two, on different principles of action based sensors complex adjustments regarding the arrangement, the control and the like are necessary.

Aus der DE 38 06 308 A1 ist ein Temperaturfühler bekannt, bei dem ein Dünnschichttemperaturmeßelement auf einem Träger aufgebracht ist. Der Widerstand des Temperaturelements ändert sich mit der Temperatur. Aus der DD 250 576 A1 ist ein metallisches Temperaturmeßelement bekannt, dessen Widerstand sich mit der Temperatur ändert. Aus der DE 27 57 334 A1 ist ein Heizelement bekannt, welches getaktet mit Heizleistung versorgt wird. In den Phasen, in denen keine Heizleistung angelegt wird, erfolgt durch Messung des Widerstandes des Heizelements eine Temperaturmessung.A temperature sensor is known from DE 38 06 308 A1, at which a thin film temperature measuring element on a support is applied. The resistance of the temperature element changes yourself with the temperature. DD 250 576 A1 is a Metallic temperature measuring element known, the resistance changes with temperature. From DE 27 57 334 A1 is a Heating element known, which supplies clocked with heating power becomes. In the phases in which no heating power is applied, is done by measuring the resistance of the heating element Temperature measurement.

Das erfindungsgemäße Verfahren mit den im Anspruch 1 genannten Merkmalen löst die Aufgabe, dass in einfacher Weise eine Momentantemperatur erfaßbar ist. Dadurch, dass ein zumindest zeitweise auf eine konstante, bekannte Temperatur elektrisch aufheizbares Element derart ausgenutzt wird, dass aus einer dem Element zugeführten Heizleistung die Momentantemperatur des das Element umgebenden Mediums bestimmt wird, ist vorteilhaft möglich, auf die zusätzliche Anordnung eines Temperaturmeßsensors zu verzichten. Der Aufbau derartiger Sensorelemente wird somit wesentlich vereinfacht. Neben den hiermit verbundenen Materialeinsparungen und einer Reduzierung des Herstellungsaufwandes sind derartige Sensoren einfacher aufgebaut, so daß diese in vielfältigen An wendungen ohne großen Anpassungsbedarf eingesetzt werden können.The inventive method with those mentioned in claim 1 Features solves the task of being a simple Current temperature is detectable. In that at least temporarily electrically to a constant, known temperature heatable element is used in such a way that from a Element supplied heating power the instantaneous temperature of the Element surrounding medium is determined is advantageous possible on the additional arrangement of a To dispense with the temperature measuring sensor. The structure of such Sensor elements are thus significantly simplified. In addition to the associated material savings and a reduction Such sensors make up the manufacturing effort more simply constructed, so that these are available in many different ways applications without a great need for adjustment can be.

In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist vorge sehen, daß die zur Bestimmung der Momentantemperatur herangezogene Heizleistung aus einer gemessenen Heiz spannung und einem gemessenen Heizstrom ermittelt wird. Somit wird in einfacher Weise aufgrund bekann ter Beziehungen, wonach die Heizleistung das Produkt aus Heizspannung und Heizstrom ist, ein Betriebspara meter zur Verfügung gestellt, der proportional zur Umgebungstemperatur ist. Durch vorzugsweise mittels Mikroprozessoren abarbeitbarer Algorithmen kann auf grund bekannter Ausgangstemperatur des die Heizlei stung aufnehmenden Sensors und bekannter Geometrie konstanten, wie insbesondere Wärmeübergangswiderstand zum Medium, die zum Erreichen der notwendigen, be kannten konstanten Betriebstemperatur des Heizelemen tes heranzuführende Heizleistung als Maß für die Mo mentantemperatur des Mediums ausgewertet werden. In besonders bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung kann in einem dem Mikroprozessor zugeordneten Spei chermittel die Beziehung von Heizleistung zu Umge bungstemperatur tabellarisch abgelegt sein, so daß beim Messen einer bestimmten Heizleistung sofort eine Zuordnung zu der hierzu gegebenen Momentantemperatur des Mediums möglich ist.In a preferred embodiment of the invention is provided see that for determining the instantaneous temperature used heating power from a measured heating voltage and a measured heating current becomes. Thus it is known in a simple manner relationships, according to which the heating power is the product from heating voltage and heating current is an operating pair provided meter that is proportional to Ambient temperature. By preferably means Microprocessors of workable algorithms can be based on due to the known starting temperature of the Heizlei sensor and known geometry constant, such as in particular heat transfer resistance to the medium necessary to achieve the necessary knew constant operating temperature of the heating element tes heat output to be used as a measure of the mo mentant temperature of the medium can be evaluated. In particularly preferred embodiment of the invention can in a memory assigned to the microprocessor means the relationship between heat output and vice versa exercise temperature be tabulated so that immediately when measuring a certain heating output Assignment to the given instantaneous temperature of the medium is possible.

In weiterer bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Heizleistung aus einem Tastverhältnis einer Einschaltfrequenz der Heizspannung ermittelt wird. An sich bekannt ist, zum Erreichen einer konstanten Heiztemperatur die Heizspannung ge taktet zuzuschalten, so daß durch das sich ergebende Tastverhältnis eine der zugeführten Heizleistung pro portionale Größe zur Verfügung steht. Dieses Tastver hältnis der Heizspannung ist zur Temperaturregelung des Heizelementes bekannt und kann somit in einfacher Weise abgegriffen und für die Bestimmung der Mo mentantemperatur des Mediums herangezogen werden.In a further preferred embodiment of the invention it is provided that the heating power from a duty cycle a switch-on frequency of the heating voltage is determined. It is known in itself to achieve a constant heating temperature the heating voltage ge clocks to switch on, so that by the resulting Duty cycle one of the supplied heating output per proportional size is available. This Tastver Ratio of the heating voltage is for temperature control of the heating element is known and can therefore be easier Way tapped and used for determining the Mo mentant temperature of the medium are used.

In weiterer bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Heizleistung aus einer Zeit spanne ermittelt wird, die sich zwischen einem Aus schaltzeitpunkt, einer Heizspannung und einem Wieder einschaltzeitpunkt der Heizspannung bei einer Zwei punktregelung des Heizelementes ergibt. An sich be kannt ist, eine bestimmte Heiztemperatur einzustel len, indem über eine Zweipunktregelung das Über schreiten beziehungsweise Unterschreiten von Grenz temperaturwerten gemessen wird und bei Überschreiten die Heizspannung abgeschaltet und bei Unterschreiten die Heizspannung zugeschaltet wird. Hierdurch wird eine Heiztemperatur in dem durch die Grenztemperatur werte vorgegebenen Bereich eingehalten. Die sich er gebende Zeitspanne zwischen dem Ausschalten der Heiz spannung und dem Wiedereinschalten der Heizspannung ist ein der zuzuführenden Heizleistung zum Konstant halten der Heiztemperatur proportionales Signal, das in einfacher Weise ausgewertet und als Maß für die Momentantemperatur des Mediums herangezogen werden kann. In a further preferred embodiment of the invention it is envisaged that the heating power from one time span is determined, which is between an off switching time, a heating voltage and a restart switch-on time of the heating voltage for a two point control of the heating element results. In itself be is known to set a certain heating temperature len by using a two-point control crossing or falling below limits temperature values is measured and when exceeded the heating voltage is switched off and falling below the heating voltage is switched on. This will a heating temperature in which by the limit temperature values given range. The he the time between switching off the heating voltage and switching the heating voltage back on is one of the heating power to be supplied to the constant keep the signal proportional to the heating temperature evaluated in a simple manner and as a measure of the Instantaneous temperature of the medium can be used can.

Es wird deutlich, daß mittels der erfindungsgemäßen Verfahren in einfacher Weise der Heizleistung propor tionale Meßgrößen abgegriffen werden und hieraus auf grund bekannter Konstanten der Anordnung ein der Mo mentantemperatur des umgebenden Mediums proportiona les Signal ermittelt werden kann. Diese Lösung läßt sich in einfacher Weise in vorhandene Steuergeräte oder dergleichen implementieren, so daß ein zusätzli cher Bauelementeaufwand nicht notwendig ist.It is clear that by means of the invention Process in a simple manner proportions of the heating power tional measurands can be tapped and based on this due to known constants of the arrangement of the Mo mental temperature of the surrounding medium proportional les signal can be determined. This solution leaves into existing control units in a simple manner or implement the like, so that an additional cher component effort is not necessary.

Weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung er geben sich aus den übrigen, in den Unteransprüchen genannten Merkmalen.He further preferred embodiments of the invention give up from the rest, in the subclaims mentioned features.

drawings

Die Erfindung wird nachfolgend in Ausführungsbeispie len anhand der zugehörigen Zeichnungen näher erläu tert. Es zeigenThe invention is described below in exemplary embodiment len with reference to the accompanying drawings tert. Show it

Fig. 1 eine Schaltungsanordnung zum Bestimmen ei ner Momentantemperatur in einer ersten Aus führungsvariante; Fig. 1 shows a circuit arrangement for determining ei ner instantaneous temperature design variant in a first off;

Fig. 2 eine Schaltungsanordnung zum Bestimmen ei ner Momentantemperatur in einer zweiten Ausführungsvariante; Figure 2 shows a circuit arrangement for determining ei ner instantaneous temperature in a second embodiment.

Fig. 3 ein Signalverlauf einer Heizspannung; Fig. 3 is a waveform of a heating voltage;

Fig. 4 ein Temperaturverlauf einer bekannten Heiz temperatur und Fig. 4 is a temperature profile of a known heating temperature and

Fig. 5 ein sich aus dem Temperaturverlauf gemäß Fig. 4 ergebender Verlauf einer Heizspan nung. Fig. 5 is a voltage from the temperature curve of FIG. 4 arising course of a Heizspan.

Description of the embodiments

Die nachfolgend erläuterten Ausführungsbeispiele ge hen von einem Gassensorelement 10 aus, dem zur Errei chung einer Betriebstemperatur des Gassensorelementes 10 eine interne Heizeinrichtung 12 zugeordnet ist. Die Heizeinrichtung 12 wird von einem elektrischen Heizwiderstand R_H gebildet. Aufbau und Wirkungsweise derartiger Gassensorelemente 10 sind allgemein be kannt, so daß im Rahmen der vorliegenden Beschreibung hierauf nicht näher eingegangen werden soll.The embodiments explained below ge hen, which is to Errei monitoring an operating temperature of the gas sensor element 10, an internal heater 12 associated with one of a gas sensor element 10 from. The heating device 12 is formed by an electrical heating resistor R _H. Structure and mode of operation of such gas sensor elements 10 are generally known, so that this will not be discussed in more detail in the present description.

Das Gassensorelement 10 ist einem Medium 14, bei spielsweise der Luft in einem Innenraum eines Kraft fahrzeugs, dem Innenraum eines Gebäudes oder allge mein gesagt einer beliebigen Meßstelle zugeordnet. Dieses Medium 14 besitzt eine momentane Umgebungstem peratur T_U. Bei der nachfolgenden Erläuterung der Ausführungsbeispiele wird davon ausgegangen, daß ein der momentanen Umgebungstemperatur T_U entsprechendes Meßsignal ermittelt werden soll, das als Hilfsgröße für weitere Steuer-, Regel- oder Überwachungsfunktio nen eingesetzt werden soll.The gas sensor element 10 is a medium 14 , for example the air in an interior of a motor vehicle, the interior of a building or, generally speaking, assigned to any measuring point. This medium 14 has a current ambient temperature T _U. In the following explanation of the exemplary embodiments, it is assumed that a measurement signal corresponding to the current ambient temperature T _{U is} to be determined, which is to be used as an auxiliary variable for further control, regulating or monitoring functions.

Das Gassensorelement 10 besitzt einen bekannten Auf bau und ist so ausgelegt, daß eine optimale Ankopp lung an das Medium 14 mit seinen gassensitiven Berei chen gegeben ist. Hierdurch ergibt sich ein bekannter thermischer Übergangswiderstand R_TH zwischen dem Gas sensorelement 10 und dem Medium 14. Das Heizelement 12 ist den gassensitiven Bereichen des Gassensorele mentes 10 zugeordnet, so daß eine möglichst minimale Heizleistung P_H notwendig ist, damit das Gassensor element 10 auf die notwendige Betriebstemperatur, von beispielsweise größer 300°C, gebracht werden kann. Um dies zu erreichen, ist eine thermische Kapazität des Gassensorelementes 10 möglichst gering und ein thermischer Ableitungswiderstand des Gassensorelemen tes 10 möglichst groß. Hierdurch wird ein schnelles Erreichen der benötigten Betriebstemperatur möglich, während die an das umgebende Medium abgestrahlte Ver lustwärme des Gassensorelementes 10 gering ist.The gas sensor element 10 has a known construction and is designed such that an optimal coupling to the medium 14 with its gas-sensitive areas is given. This results in a known thermal contact resistance R _TH between the gas sensor element 10 and the medium 14 . The heating element 12 is assigned to the gas-sensitive areas of the gas sensor element 10 , so that the lowest possible heating power P _{H is} necessary so that the gas sensor element 10 can be brought to the necessary operating temperature, for example greater than 300 ° C. In order to achieve this, a thermal capacity of the gas sensor element 10 is as low as possible and a thermal dissipation resistance of the gas sensor element 10 is as large as possible. This enables the required operating temperature to be reached quickly, while the heat emitted by the gas sensor element 10 to the surrounding medium is low.

Aus diesen Ausgangsüberlegungen ergibt sich, daß die dem Gassensorelement 10 zugeführte Heizleistung P_H in unmittelbarem Zusammenhang mit der Umgebungstempera tur T_U des Mediums 14 zu sehen ist. Aufgrund der be kannten Geometrie des Gassensorelementes 10 sind des sen thermische Kapazität, dessen thermischer Ablei tungswiderstand und der thermische Übergangswider stand zum Medium 14 bekannt und können als Konstanten bei der Bestimmung der Umgebungstemperatur T_U heran gezogen werden.From these initial considerations it follows that the heating power P _H supplied to the gas sensor element 10 can be seen in direct connection with the ambient temperature T _{U of} the medium 14 . Because of the known geometry of the gas sensor element 10 , the thermal capacity, its thermal resistance and the thermal contact resistance to the medium 14 are known and can be used as constants in the determination of the ambient temperature T _U.

Dem Gassensorelement 10 ist ein Temperaturfühler 16 zugeordnet, mittels dem eine Ist-Temperatur T_ist des Gassensorelementes 10 gemessen wird. Diese Ist-Tempe ratur T_ist wird einem Heizungsregler 18 zur Verfügung gestellt. Der Heizungsregler 18 vergleicht die Tempe ratur T_ist mit einer Temperatur T_soll für das Gassensorelement 10 und liefert in Abhängigkeit einer Dif ferenz T_soll - T_ist ein Steuersignal S, mit dem eine Spannungsquelle 20 ansteuerbar ist. Über das Steuer signal S wird eine Höhe der Versorgungsspannung U_V für das Heizelement 12 des Gassensorelementes 10 ge regelt. Aus dieser momentanen Versorgungsspannung U_V kann kontinuierlich über im einzelnen nicht darge stellte Meßmittel die Heizspannung U_H und der Heiz strom I_H, der über einen Meßwiderstand R_M fließt, er mittelt werden. Aufgrund der bekannten Beziehung Heizleistung P_H = Heizspannung U_H.Heizstrom I_H, kann die momentane Heizleistung P_H ermittelt werden. Diese momentane Heizleistung P_H ist - wie oben erläu tert - eine Funktion der Momentantemperatur T_U. Mit tels eines hier angedeuteten Steuergerätes 22, das als Eingangsgrößen die momentane Heizleistung P_H, die Solltemperatur T_S des Gassensorelementes 10 und den thermischen Übergangswiderstand R_TH zwischen Gassen sorelement 10 und Medium 14 erhält, kann aufgrund der Beziehung T_U = T_soll - R_TH.P_H ein Steuersignal S_TU zur Verfügung gestellt werden, das der momentanen Um gebungstemperatur T_U des Mediums 14 entspricht.A temperature sensor 16 is assigned to the gas sensor element 10 , by means of which an actual temperature T _{ist of} the gas sensor element 10 is measured. This actual temperature T _is a heating controller 18 is available. The heating controller 18 compares the Tempera ture T _is a temperature T _set for the gas sensor element 10 and provides a function of a conference Dif T _set - T _is a control signal S, to which a voltage source 20 is controlled. Via the control signal S, a level of the supply voltage U _V for the heating element 12 of the gas sensor element 10 is regulated ge. From this instantaneous supply voltage U _V , the heating voltage U _H and the heating current I _H , which flows through a measuring resistor R _M , can be averaged continuously via measuring means not shown in detail. Based on the known relationship heating power P _H = heating voltage U _H. Heating current I _H , the instantaneous heating power P _H can be determined. This instantaneous heating power P _H is - as explained above - a function of the instantaneous temperature T _U. By means of an indicated here controller 22, which sorelement as inputs the instantaneous heating power P _H, the target temperature T _S of the gas sensor element 10 and the thermal resistance R _TH between lanes 10 and medium 14 is, due to the relationship T _D = T _set - R _TH .P _H a control signal S _{TU be} made available, which corresponds to the current ambient temperature T _{U of} the medium 14 .

Die Berücksichtigung der Temperatur T_soll des Gassen sorelementes 10 unterstellt, daß über die Heizungs regelung 18 die Ist-Temperatur T_ist des Gassensorele mentes 10 im wesentlichen der Soll-Temperatur T_soll entspricht.The consideration of the temperature T _set placed under the streets sorelementes 10 that control over the heater 18, the actual temperature T _is the Gassensorele mentes 10 substantially corresponds to the setpoint temperature T _set.

Fig. 2 verdeutlicht eine zweite Ausführungsvariante zum Bestimmen der momentanen Umgebungstemperatur T_U des Mediums 14. Gleiche Teile wie in Fig. 1 sind mit gleichen Bezugszeichen versehen und nicht nochmals erläutert. Gemäß der an sich bekannten, in Fig. 2 gezeigten Schaltungsanordnung ist die Versorgungs spannungsquelle 20 mit einer konstanten Versorgungs spannung U_V betrieben. Die Regelung der Heizspannung U_H zum Halten des Gassensorelementes 10 auf der Soll temperatur T_soll erfolgt hierbei durch ein getaktetes Ansteuern eines Schaltelementes 24 über den Heizungs regler 18. Entsprechend einem Tastverhältnis des Hei zungsreglers 18 ergibt sich, wie Fig. 3 zeigt, daß die Heizspannung U_H für eine Heizdauer t_H anliegt. Während des Anlegens dieser Heizspannung U_H heizt das Heizelement 12 auf, bis der Temperaturmeßfühler 16 signalisiert, daß die Temperatur T_soll erreicht ist. Je nachdem, ob die Umgebungstemperatur T_U des Mediums 14 sinkt beziehungsweise ansteigt, ist eine mehr oder weniger große Heizleistung P_H des Heizelementes 12 notwendig, damit das Gassensorelement 10 auf seine bekannte konstante Betriebstemperatur eingeregelt werden kann. Diese Heizleistung ergibt sich aus dem Tastverhältnis der Heizzeit t_H zu einer Gesamtheizpe riode T. Diese Heizungsregelung ist an sich bekannt. Ein sich ergebendes Tastverhältnis
Fig. 2 illustrates a second embodiment for determining the instantaneous ambient temperature T _U of the medium 14. The same parts as in Fig. 1 are provided with the same reference numerals and not explained again. According to the known circuit arrangement shown in FIG. 2, the supply voltage source 20 is operated with a constant supply voltage U _V. The regulation of the heating voltage U _H for holding the gas sensor element 10 on the set temperature T _set in this case is carried out by a pulsed driving a switching element 24 via the heater controller 18th According to a duty ratio of the limiting controller Hei 18 results, as FIG. 3 shows that the filament voltage U _H and for a duration t _H is applied. While this heating voltage U _{H is being applied} , the heating element 12 heats up until the temperature sensor 16 signals that the temperature T setpoint has _been reached. Depending on whether the ambient temperature T _{U of} the medium 14 increases or decreases, a more or less high heating power P _{H of} the heating element 12 is necessary so that the gas sensor element 10 can be adjusted to its known constant operating temperature. This heating power results from the duty cycle of the heating time t _H to a total heating period T. This heating control is known per se. A resulting duty cycle

t_H/T
t _H / D

ist somit direkt abhängig von der Umgebungstemperatur T_U. Das Tastverhältnis
is therefore directly dependent on the ambient temperature T _U. The duty cycle

t_H/T
t _H / D

wird abgegriffen und dem Steuergerät 22 zugeführt. Dem Steuergerät 22, dem als weitere bekannte konstan te Eingangsgrößen die Versorgungsspannung U_V, der Heizwiderstand R_H, die Solltemperatur T_soll und der thermische Übergangswiderstand R_TH zur Verfügung.is tapped and fed to control unit 22 . The control unit 22, the konstan than other known input variables te the supply voltage U _V, the heating resistor R _H, the setpoint temperature T _set and the thermal resistance R _TH available.

Aufgrund der Beziehung
Because of the relationship

lassen sich aufgrund der bekannten Größen und des ak tuellen Tastverhältnisses t_H/T ein Steuersignal S_TU bereitstellen, das direkt proportional der momentanen Umgebungstemperatur T_U ist.a control signal S _TU can be provided based on the known variables and the current pulse duty factor t _H / T, which is directly proportional to the current ambient temperature T _U.

Die Schaltungsanordnung gemäß Fig. 2 läßt sich in an sich bekannter Weise mittels einer sogenannten Zwei punktregelung betreiben. Hierbei wird über den Hei zungsregler 18 durch Ansteuerung der Heizspannung U_H die Sensortemperatur T_S zwischen einem oberen Grenz wert T_GO und einem unterem Grenzwert T_GU geregelt. Die Temperatur T_ist wird über den Temperaturmeßfühler 16 ermittelt und dem Heizungsregler 18 zugeführt. Dieser vergleicht die Temperatur T_ist mit dem oberen Grenzwert T_GO beziehungsweise dem unteren Grenzwert T_GU. Erreicht die Temperatur T_ist den oberen Grenzwert T_GO, wird das Schaltelement 24 durch den Heizungsregler 18 ausgeschaltet, während bei Errei chen des unteren Grenzwertes T_GU durch die Ist- Temperatur T_ist das Schaltelement 24 eingeschaltet wird. Hierdurch ergibt sich der in Fig. 4 skizzierte Verlauf der Sensortemperatur T_S. Durch Definition des oberen Grenzwertes T_GO und des unteren Grenzwertes T_GU ergibt sich eine Temperaturhysterese ΔT des Heizelementes 12. Hierdurch ergeben sich die in Fig. 5 dargestellten Ausschaltzeiten t_aus des Schaltele mentes 46 und entsprechende Einschaltzeiten t_ein des Schaltelementes 24. Die Heizspannung U_H ist demnach ebenfalls getaktet entsprechend dem Verlauf der Tem peraturhysterese ΔT. Für die Zeit t_aus gilt die Be ziehung
The circuit arrangement according to FIG. 2 can be operated in a manner known per se by means of a so-called two-point control. Here, the sensor temperature T _{S is} regulated between an upper limit value T _GO and a lower limit value T _GU via the heating controller 18 by controlling the heating voltage U _H. The temperature T _{ist is} determined via the temperature sensor 16 and fed to the heating controller 18 . This compares the temperature T _ist with the upper limit value T _GO or the lower limit value T _GU . Reaches the temperature T _ist the upper limit value T _GO , the switching element 24 is switched off by the heating controller 18 , while when the lower limit value T _{GU is reached} by the actual temperature T _ist, the switching element 24 is switched on. This results in the course of the sensor temperature T _S outlined in FIG. 4. A temperature hysteresis ΔT of the heating element 12 results from the definition of the upper limit value T _GO and the lower limit value T _GU . Thereby, the turn-off shown in Fig. 5 give t _from the scarf Tele mentes 46 and corresponding activation times t _a of the switching element 24. The heating voltage U _H is therefore also clocked according to the profile of the temperature hysteresis ΔT. The relationship applies for the time t _out

wobei
τ eine thermische Zeitkonstante des Gassensorelemen tes 10 ist. Aufgrund der bekannten Zeitkonstante τ und der bekannten Temperaturhysterese ΔT sowie der bekannten oberen Grenztemperatur T_GO ist die Aus schaltzeit T_aus direkt abhängig von der momentanen Umgebungstemperatur T_U des Mediums 14. Über das Steu ergerät 22 kann somit wiederum ein Signal S_TU bereit gestellt werden, das der Umgebungstemperatur T_U ent spricht.in which
τ is a thermal time constant of the gas sensor element 10 . Because of the known time constant τ and the known temperature hysteresis ΔT and the known upper limit temperature T _GO , the switch-off time T _{off is} directly dependent on the current ambient temperature T _{U of} the medium 14 . Via the control device 22 , a signal S _TU can in turn be made available which speaks the ambient temperature T _U.

Es wird deutlich, daß mittels einfacher Verfahrens schritte aus an sich bekannten Meßwerten beziehungs weise Konstanten eines Gassensorelementes 10 eine be nötigte Heizleistung P_H beziehungsweise Heizspannung U_H unmittelbar zum Ermitteln der Umgebungstemperatur T_U herangezogen werden kann. It is clear that using simple method steps from known measured values or as constants of a gas sensor element 10, a heating power P _H or heating voltage U _H required can be used directly to determine the ambient temperature T _U.

Die Erfindung beschränkt sich selbstverständlich nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel. So ist bei der Beschreibung des Ausführungsbeispiels da von ausgegangen worden, daß das Gassensorelement 10 mit einer zeitlich konstanten Heiztemperatur betrie ben wird. Diese Heiztemperatur kann auch zeitlich va riabel sein. Durch Berücksichtigung der Temperatur T_soll beziehungsweise des dann geänderten oberen Grenzwertes T_GO kann auch eine über der Zeit verän derliche Solltemperatur bei der Bestimmung der momen tanen Umgebungstemperatur T_U in einfacher Weise er reicht werden. Ferner ist der Einsatz des erfindungs gemäßen Verfahrens zum Bestimmen der Umgebungstempe ratur T_U nicht auf Gassensorelemente beschränkt. Ent scheidend ist, daß ein zumindest zeitweise auf eine konstante, bekannte Temperatur aufheizbares Element, beispielsweise eine Spannungsreferenz, ein Zeit/Frequenznormal oder dergleichen vorhanden ist. Die zuzuführende Heizleistung, um die zumindest zeit weise, konstante, bekannte Temperatur zu erreichen, dient dann als Ausgangsgröße zum Bestimmen der momen tanen Umgebungstemperatur T_U.The invention is of course not limited to the illustrated embodiment. Thus, it has been assumed in the description of the exemplary embodiment that the gas sensor element 10 is operated with a heating temperature which is constant over time. This heating temperature can also be variable over time. By considering the temperature T _set or of the then revised upper limit T _GO can also be a function of time changed derliche set temperature in determining the momen tanen ambient temperature T _U in a simple way, he can see. Furthermore, the use of the method according to the invention for determining the ambient temperature T _{U is} not limited to gas sensor elements. It is crucial that an element which can be heated at least temporarily to a constant, known temperature, for example a voltage reference, a time / frequency standard or the like, is present. The heating power to be supplied, in order to achieve the at least temporarily constant, known temperature, then serves as an output variable for determining the current ambient temperature T _U.

Claims

1. A method for determining the instantaneous temperature of a medium, the medium surrounding an element which can be heated electrically at least temporarily to a constant, known temperature, characterized in that the instantaneous temperature of the medium is determined from a heating power supplied to the heatable element.

2. The method according to claim 1, characterized in that that the heating output from a measured heating span voltage and a measured heating current is determined.

3. The method according to claim 1, characterized in that the heating power from a duty cycle Switch-on frequency of the heating voltage is determined.

4. The method according to claim 1, characterized in that the heating power from a period between one switch-off time of the heating voltage and one The heating voltage is switched on again at a Two-point control of the temperature of the heatable Element is determined.

5. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the determined Heizlei with known constant parameters of the heatable element is adjusted and from there signal proportional to the instantaneous temperature is provided.

6. The method according to claim 5, characterized in that as constant parameters of the heatable element whose Target temperature, whose thermal contact resistance to Medium, its supply voltage and / or its Heating resistor can be used.

7. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the heatable element with a known, variable tempera over time is operated.