<Desc/Clms Page number 1>
Temperatur-Regeleinrichtung
Die Erfindung betrifft eine Temperaturregeleinrichtung mit einer zwischen einen Oszillator und einen Verstärker geschalteten temperaturempfindlichen Brücke für Kühlung und Heizung oder Klima- oder Kühl- anlagen, insbesondere für Fahrzeuge, einschliesslich Schienen-, Strassen- und Luftfahrzeuge.
Ziel der Erfindung ist es, eine einfache Form eines auf Temperatur ansprechenden Apparates zu schaffen, wobei eine Vielzahl von Kühl- und bzw. oder Heizstufen wirksam gesteuert werden kann. Ein weiteres Ziel ist es, eine Vorrichtung zu schaffen, in der das Intervall zwischen solchen Stufen schnell bestimmt oder angepasst werden kann.
Gemäss der Erfindung werden diese Aufgaben dadurch gelöst, dass sowohl die vom Verstärker als auch eine vom Oszillator gelieferte Spannung in einem Netzwerk vektoriell addiert und einer Ausgangsstufe zugeführt wird, die drei oder mehr Kühl- und bzw. oder Heizstufen steuert, wobei das Netzwerk mit dem Verstärker durch einen Transformator verbunden und Intervalle zwischen den Stufen durch Variationen der Werte von Belastungswiderständen, die über Gleichrichter parallel zu Abschnitten der Sekundärwicklung des Transformators geschaltet sind, bzw. durch Variation der Windungszahl in Abschnitten der Sekundärwicklung des Transformators einstellbar sind.
Ein erfindungsgemässes Beispiel für eine Klimaanlage eines Schienenfahrzeuges wird im folgenden an Hand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert.
Der vollständige Kreis besteht aus einem eine sinusförmige Schwingung erzeugenden Oszillator 1, einer Thermistor-Brücke 2, einem Wechselstromverstärker 3, einem Netzwerk 4 und einer Ausgangsstufe 5. Die dem Oszillator 1 entnommene Leistung wird in die Brücke 2 gespeist, wo der Widerstand eines richtungssinnbestimmten Thermistorelementes 12 mit einem veränderbaren Widerstand 13 kompensiert ist. Das bei Verstimmung der Brücke erzeugte Steuersignal wird im Verstärker 3 verstärkt und gelangt in das Netzwerk 4, wo es zu dem Bezugssignal des Oszillators vektoriell addiert wird, wodurch die Richtung der Verstimmung bestimmt wird, da hiebei eine Phasenverschiebung von 1800 auftritt, wenn die Brücke durch den Gleichgewichtszustand hindurchgeht. Die Ausgangsleistung des Netzwerkes 4 wird in der Stufe 5 zur Betätigung von Relais verwendet.
Mittels dieser Relais sind die Heiz- oder Kühlmittel in Abhängigkeit von den Erfordernissen des Fahrzeuges auslösbar.
Der Oszillator 1 enthält einen Kondensator 6, einen Transformator 7 und einen Transistor 8. Die Primärwicklung 9 dieses Transformators bildet die Induktivität des Oszillatorschwingungskreises. Die Schwingungsfrequenz kann durch Verändern der Transformatorwindungen eingestellt werden. Eine Sekundärwicklung 10 speist die Brücke 2 und eine andere 10a wird zur Phasenkompensation verwendet, wie hernach beschrieben wird.
In der direkt vom Wechselstromausgang des Oszillators gespeisten Brücke 2 sind zwei Zweige Lastwiderstände 11, wogegen die beiden andern Zweige durch einen richtungssinnbestimmten Thermistor 12 und einen Vergleichswiderstand 13 gebildet werden, der als Temperaturwähler, d. h. zur Einstellung der gewünschten Regeltemperatur dient. Der Widerstand 13 ist kontinuierlich regelbar, so dass die Regeltemperatur in einen weiten Bereich variiert werden kann. Der Thermistor 12 liegt im Rückluftstrom der Fahrzeuganlage, so dass sich sein Widerstand mit der Lufttemperatur des Fahrzeuges ändert. Wenn jene Temperatur höher oder niedriger ist als der eingestellte Wert, so wird die Btücke verstimmt und ein kleines Steuersignal erzeugt.
Die Brücke 2 ist mit der Vorstufe des Verstärkers 3 gekoppelt, der ein Paar im Gegentakt geschal-
<Desc/Clms Page number 2>
tete Transistoren 14 enthält. Die Vorstufe ist mit der Ausgangsstufe des Verstärkers, der Transistoren 16 aufweist, durch einen Zwischentransformator 17 gekoppelt. Beide Verstärkerstufen sind durch Spannungsteiler 18 und Emitter-Widerstände 19 vorgespannt und stabilisiert. Ein Widerstand 33 erlaubt die Verwendung von Niederspannungstransistoren bei 14. Die Widerstände 34 bilden einen Strompfad von der Brücke 2, wenn diese ausser Gleichgewicht ist. Wenn z. B. die Verbindung zwischen 11 und 12 in bezug auf jene zwischen 11 und 13 positiv ist, so wird ein Strom durch den oberen Widerstand 34 fliessen und ein
EMI2.1
formator mit einer zentral angezapften Primärwicklung verwendet werden.
Das Netzwerk 4 wird durch einen Transformator 20 gespeist. Das Bezugssignal der Wicklung 10a wird so in das Netzwerk gespeist, dass es sich zu dem Signal vom Verstärker 3 vektionell addiert.
Die resultierenden, von der Phase und der Amplitude des Verstärkersignals abhängigen Signale wer- den mehreren Transistoren 22,23, 24 zugeführt und bewirken, dass diese entsprechend der Grösse und dem Vorzeichen dieser Signale leiten und die verbundenen Relais mit Energie versorgen. Hiebei dient z. B. ein Relais. 25 für Halb-Kühlung, ein Relais 26 für Voll-Kühlung. und ein Relais 27 für Heizung. Die drei Transistoren sind auf dasselbe Niveau vorgespannt. Eine Gleichstromquelle 32 dient dazu, den Os- zillator 1 und Verstärker 3 zu speisen und die Relais 25 - 27 mit Eneigie zu versorgen.
Die erwähnten resultierenden Signale werden durch vier Dioden 28 gleichgerichtet, die durch die
Widerstände 29 belastet sind, die in Form'von zwei Brücken mit den Knotenpunkten a - f verbunden sind. Die Glättung wird durch Kondensatoren 30 bewirkt. Ein Kondensator 31 dient zur Korrektur einer durch die Transistoren 14,16 eingeführten Phasenverschiebung.
Falls gewünscht, kann ein zusätzlicher Transistor zur Steuerung eines weiteren Heizungs-Relais auf den unbesetzten Platz symmetrisch zum Transistor 22 vorgesehen sein. Im Ausführungsbeispiel ist dieser zusätzliche Transistor nicht vorgesehen, da der Widerstand zwischen d und f so angepasst ist, dass er dies berücksichtigt.
Die Wirkungsweise der erfindungsgemässen Einrichtung ist folgende :
Wenn die Basis von einem oder mehreren der Transistoren 22,23, 24 in bezug auf den Punkt d negativ vorgespannt ist, wird die Grösse des Stromes von der Grösse dieser Vorspannung abhängig sein.
Wenn die Fahrzeugtemperatur auf dem gewählten Wert ist, wird die Brücke 2 im Gleichgewicht sein und am Verstärker 3 keine Ausgangsleistung auftreten. Das einzige Potential im Netzwerk wird durch das Bezugssignal verursacht, das bei a, b, e und f erscheint. Wenn a, b, e und f alle auf dem gleichen Potential sind, so wird auch d auf demselben Potential sein, und die Transistoren 22,23, 24 werden nicht leiten.
Wenn die Temperatur höher ist wie der eingestellte Wert, wird die Brücke 2 aus dem Gleichgewicht sein und ein Steuersignal erzeugt. Unter diesen Bedingungen werden die bei 21c, 21a aufscheinenden Signale mit dem Bezugssignal von der Wicklung 11 in Gegenphase sein und von diesem subtrahiert, während die bei 21c und 21f aufscheinenden Signale mit dem Bezugssignal in Phase sind und sich zu diesem addieren. Dadurch ergibt sich eine Verminderung der Potentiale in den Punkten a und b und eine Erhöhung der Potentiale in e und f.
Daher wird a und b in bezug auf d negativ werden und die Transitoren 22 und 23 leiten, wobei den Relais 25, 26 zum Herbeiführen der Kühlung Energie zugeführt wird. Wenn die Potentiale in e und f in bezug auf d positiv werden, wird der Transistor 24 und der gegebenenfalls vorgesehene zusätzliche Transistor nicht leiten (gesperrt).
Mit Verkleinerung des Steuersignals werden die Potentiale in a und b ansteigen. Während jene ine und f fallen. Daher fällt die negative Vorspannung an den Transistoren 22 und 23, bis der Transistor 22, gefolgt vom Transistor 23, die Leitung unterbricht. Das Intervall, in welchem diese beiden Transistoren die Leitung unterbrechen, kann durch Veränderung des Wertes der zwischen die Punkte b und e geschal- teten Belastungswiderstände 29 variiert werden. Wenn die Punkte b und e mit Anzapfungen oder Punkten von Teilen der Sekundärwicklung des Transformators 21 verbunden sind, kann jenes Intervall-alternativ oder zusätzlich-durch Variation des Windungsverhältnisses für die einzelnen Abschnitte dieser Sekundärwicklung verändert werden.
Falls die Fahrzeugtemperatur unter den eingestellten Wert fällt, geht die Brücke in entgegengesetztem Sinn aus dem Gleichgewicht. Die bei 21c, 21a aufscheinenden Signale sind mit dem Bezugssignal in Phase und addieren sich zu diesen, während die bei 21c, 21f aufscheinenden Signale mit dem Bezugssignal in Gegenphase sind und sich von diesem subtrahieren. Die Punkte a und b erfahren daher eine Potentialerhöhung und werden in bezug auf d positiv, während die Punkte e und f in bezug auf d
<Desc/Clms Page number 3>
negativ werden. Der Transistor 23 und der gegebenenfalls vorgesehene zusätzliche Transistor werden leitend, wodurch das bzw. die Heizungsrelais mit Energie versorgt werden. Die Heizung wird solange fortgesetzt, bis die Gleichgewichtsbedingung wiederhergestellt ist.
Es wurde gefunden, dass die Verwendung von zwei im Gegentakt geschalteten Transistoren 14 in der Vorstufe des Verstärkers 3 einen zuverlässigen Betrieb gewährleistet, auch unter Bedingungen, bei denen von der Brücke 2 Steuersignale grosser Amplitude erzeugt werden, wenn die Umgebungstemperatur extrem weit von der gewählten Regeltemperatur abweicht. In Fällen, wo solche extremen Bedingungen nicht auftreten, kann jene Vorstufe einen einzigen Transistor enthalten, der von der Brücke 2 durch einen Kopplungs-Kondensator gespeist wird, der eine Gleichstrom-Komponente im Störsignal ausfiltert.