CH236793A - Temperaturregler mit temperaturabhängigem Widerstand als Fühler. - Google Patents

Temperaturregler mit temperaturabhängigem Widerstand als Fühler.

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CH236793A
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Description


  Temperaturregler mit temperaturabhängigem     Widerstand    als Fühler.    Die Erfindung bezieht sich auf     einen     Temperaturregler, der ein     Ansprechinstru-          ment    mit mindestens einer Spule aufweist,  die in Reihe mit einem als Temperaturfühler  dienenden, temperaturabhängigen Widerstand  geschaltet ist. Als     Ansprechinstrumente    kom  men z. B. Kontaktgalvanometer, Differential  relais oder als Kontaktgeber     ausgebildete          Ferraris-Instrumente    in Frage.  



  Bei den an sich     bekannten        Ausführungen     eines solchen Temperaturreglers sind ausser  ordentlich empfindliche     Ansprechinstrumente     erforderlich, weil die     fürdieTemperaturfühler     praktisch verwendeten Metalle nur einen  verhältnismässig     kleinen    Temperaturkoeffi  zienten aufweisen, so dass die Widerstands  änderungen der Temperaturfühler sich nur  innerhalb enger Grenzen bewegen.  



  Der Temperaturregler nach der Erfindung  zeichnet sich zur Vermeidung dieses Nach  teils dadurch aus, dass der in der Spule des       Ansprechinstrumentes    fliessende Strom noch  von mindestens einem andern temperaturab  hängigen Widerstand     beeinflusst    wird, und  zwar im Sinne einer     Vergrösserung    der Emp  findlichkeit der Regelung.

      In der     Zeichnung    zeigen:       Fig.    1 die     bisher    übliche Schaltung des  Temperaturfühlers und der Spule des An  sprechinstrumentes,       Fig.    2, 4, 5, 6     und    7 beispielsweise Aus  führungsformen des     erfindungsgemässen    Tem  peraturreglers,       Fig.    3     ein.        Diagramm    zu     Fig.    1 und 2.

    Im folgenden     wird    als     Ansprechinstru-          ment        ein.    als Kontaktgeber ausgebildetes       Ferraris    Instrument verwendet; es kann aber  ebensogut ein Differentialrelais oder ein Kon  taktgalvanometer verwendet werden. Mit dem       Ansprechinstrument    werden dann durch di  rekte oder indirekte Steuerung die Organe  geschaltet,     von    denen die zu regelnde Tem  peratur abhängt.  



  In     Fig.    1 ist die bei einem Temperatur  regler bisher übliche Anordnung des Tempe  raturfühlers 1 in Reihe mit der Spule 2 des       Ansprechinstrumentes    schematisch darge  stellt. Eine     Temperaturänderung    an Fühler  1 bewirkt eine Veränderung seines Wider  standes und demzufolge eine     Änderung    des  Stromes. Für eine bestimmte Temperaturän  derung an Fühler 1 ist die erzielte Strom-           änderung    um so grösser, je grösser das Ver  hältnis des     Fühlerwiderstandes    zum Spulen  widerstand des     Ansprechinstrumentes    ist.

   Als       Fühlerwiderstand    kann irgendein Material  mit einem möglichst grossen Temperatur  koeffizienten, der positiv, wie z. B. bei     DIe-          tallen,    oder negativ, wie z. B. bei Kohle oder  elektronischen     Halbleitern    ist, verwendet wer  den.

   Im Diagramm     Fig.    3 stellt die Kurve     a     die prozentuale Zunahme des Stromes     Jsp     für     eine    Vergrösserung des     Fühlerwiderstan-          des    um 10 % in     Funktion    des Verhältnisses  der Leistung im     Fühlerwiderstand        LI,    zur  Leistung     in    der Spule des     Ansprechinstru-          mentes        Lsp    dar.  



  Bei dem Temperaturregler nach     Fig.    2 ist  nun ein temperaturabhängiger Widerstand 3,  z. B. eine     Metalldraht-Glühlampe,    parallel  zur Spule 2 des     Ansprechinstrumentes    ge  schaltet. Die Wirkungsweise dieser Anord  nung ist nun die folgende: Nimmt der Wider  stand des Fühlers 1 zu, so sinkt der Strom  in der Spule 2 und in der Lampe 3.

   Dadurch  sinkt deren     Glühfadentemperatur    und damit  der Widerstand des Glühfadens, so dass nun  mehr der durch den     Temperaturfühler    1  fliessende Strom sich anders aufteilt, indem  durch den     temperaturabhängigen    Widerstand  3 relativ mehr und durch die Spule 2 des       Ansprechinstrumentes    relativ weniger Strom  fliesst. Dadurch wird die ursprüngliche  Stromänderung in der Spule 2 des     Ansprech-          instrumentes    also verstärkt.

   Infolge der Wi  derstandsänderung der Lampe 3 fliesst dann  ein grösserer Totalstrom als bei gleichbleiben  dem Widerstand, was wieder zur Folge hat,  dass der     Spannungsabfall    am Temperatur  fühler grösser und damit der     Spulenstrom     nochmals verkleinert wird.  



  Durch die     Zuschaltung    des als thermischer  Verstärker wirkenden temperaturabhängigen       Widerstandes3    wird nun aber die Leistung im  Temperaturfühler 1 erhöht. Soll die Anordnung  einen Vorteil bringen, so muss die relative Ver  stärkung grösser sein als die Wirkung, die bei  gleicher     Fühlerleistung    ohne thermischen  Verstärker erzielt würde. Ein Vergleich bei  der     Anordnungen    hat also     unter    Zugrunde-         legung        eines    gleichen Verhältnisses der     Füh-          lerleistung    zur     Spulenleistung    zu erfolgen.  



  Im Diagramm     Fig.    3 stellt die Kurve b  einen solchen Vergleich dar, unter Verwen  dung einer     3letalldraht-Glühlampe    als     ther-          mischerVerstärker,    bei einer Fadentemperatur  in der Grössenordnung von     500     C und einem  Verhältnis von
EMI0002.0047  
   zwischen     Spulenwiderstand     und Lampenwiderstand.

   Der Verlauf dieser  Kurve, bei der ebenfalls eine     Vergrösserung     des     Fühlerwiderstandes    um 10 % angenom  men ist, zeigt, dass die     prozentuale    Zunahme  des Stromes     Jsp    mit zunehmendem Verhältnis  der     Fühlerleistung    zur     Spulenleistung    rasch  auf grosse Werte zunimmt. Die durch den  thermischen Verstärker erzielte     Verbesserung,     
EMI0002.0056     
    ist in     Fig.    3 durch die Kurve c dargestellt,  welche die erzielte Verstärkung I' in Prozent  angibt. und für welche die Skala rechts dient.  Daraus geht hervor, dass im vorliegenden Bei  spiel mindestens eine Verstärkung von 18  erreicht wird.  



  Eine ähnliche     Verstärkerwirkung    lässt sich  erzielen, wenn ein temperaturabhängiger Wi  derstand mit negativem Temperaturkoeffi  zienten in Reihe mit Temperaturfühler und  Spule des     Anspreehinstrumentes    geschaltet  wird. Da der Verstärker in Luft arbeitet, ist  seine Temperaturänderung für eine bestimmte  Stromänderung relativ gross, wodurch auch  sein Widerstand sich stark ändert und eine  grosse     Verstärkerwirkung    erzielt wird.  



  Der     beschriebene    Temperaturregler hat  noch den Nachteil der Abhängigkeit von der  Umgebungstemperatur, da der Verstärker 3  der Temperatur der     Umgebung    ausgesetzt     ist.     Man     könnte    dies beheben, indem man den  Verstärker in ein Gehäuse mit konstanter  Temperatur bringt. Viel einfacher als dies ist.  jedoch die Anwendung eines zweiten, gleichen  Verstärkers im     Stromkreis    einer zweiten  Spule des     Ferraris-Kontaktinstrumentes.Beide     Verstärker wirken sich dann entgegen, wo  durch die     Temperaturabhängigkeit    aufgeho-           ben    wird.

   Durch die Gegenschaltung der bei  den Spulen des     Ferraris-Kontaktinstrumentes     ist die     Anordnung    ausserdem spannungsunab  hängig. Die     vorbeschriebene        Anordnung    hat  aber noch     einen    weiteren Vorteil. Es ist be  kannt, dass jeder Temperaturregler, an dessen  Genauigkeit höhere     Anforderungen        gestellt     werden,     eine    Rückführung benötigt.

   Diese  bewirkt eine vorübergehende Verstellung des  eingestellten     Regelsollwertes,        welche    nach  erfolgter Korrektur der regulierten Tempe  ratur wieder     verschwindet.    Die     Einführung     einer Rückführung     lässt    sich nun bei der vor  beschriebenen Anordnung auf sehr einfache  Art ermöglichen. Beheizt man nämlich den  als thermischen Verstärker wirkenden Wider  stand durch     eine    separate     Heizwicklung,    so  ergibt sich eine Änderung des     Spulenstromes,     was einer Verschiebung des Sollwertes gleich  kommt.

   Wird die     Beheizung    ausgeschaltet,  so verschwindet diese Verschiebung wieder.  Es ist nun lediglich nötig, diese     Beheizung     jeweils durch den Kontakt des     Ansprech-          instrumentes        aus-    und einschalten zu lassen,  um die gewünschte Rückführung zu erzielen.  Das     Ansprechinstrument    wird durch die  infolge der     Beheizung    des     thermisehen    Ver  stärkers entstehende     Sollwertverschiebung     vorzeitig rückgeführt und schaltet seinen  Kontakt aus, bevor dies durch die Tempera  turänderung des regulierten Mediums ge  schieht.

   Man erhält damit bei einem     "Auf    /       Zu  -Ansprechinstrument    eine starre und bei  einem progressiv wirkenden     Ansprechinstru-          ment    eine elastische Rückführung. Die Rück  führgrösse ist durch die     Heizleistung    des  thermischen Verstärkers und die     Rückführ-          zeit    durch dessen     Abkühlzeit    gegeben. Beide  Faktoren können verändert werden, womit der  Regler an jedes Objekt angepasst     werden,    kann.  



  In der     Fig.    4 ist eine Ausführungsform dar  gestellt, in welcher 1 den Temperaturfühler  darstellt, der in Reihe mit der Spule 2 des       Ansprechinstrumentes    liegt. Parallel zur Spule  2 liegt der als     thermischer    Verstärker be  zeichnete temperaturabhängige Widerstand 3  mit positivem Temperaturkoeffizient. Der  Widerstand 3 kann durch die als Rückfüh-         rung    wirkende     Heizwicklung    4, welche über  den Kontakt 6 des     Ansprechinstrumentes    an  Spannung gelegt werden kann, beheizt wer  den.

   Die zweite Spule 21 des     Ansprechinstru-          mentes    liegt in Reihe mit einem regulier  baren Widerstand 5, welcher zur Einstellung  der gewünschten     Regel-Solltemperatur    dient  und parallel zum thermischen Verstärker 31,  welcher seinerseits durch     dieHeizwicklung    41,  die ebenfalls über den Kontakt 6 des An  sprechinstrumentes an Spannung gelegt wird,  beheizt werden kann. Durch den Kontakt 6       des        Ansprechinstrumentes    wird ausserdem das       Regelorgan    7 in der     gewünschten    Richtung  betätigt.  



  In der     Fig.    5 ist eine ähnliche Anordnung  wie in der     Fig.    4 dargestellt, jedoch mit dem       Unterschied,    dass die thermischen Verstärker 3  und 31 einen     negativen    Temperaturkoeffi  zienten aufweisen.  



  In der     F'ig.    6 ist ebenfalls eine Anordnung  wie in der     Fig.    4 dargestellt, jedoch weisen  die     thermischen    Verstärker 3 und 31 positi  ven und die thermischen Verstärker 8 und 81  negativen Temperaturkoeffizienten auf. Die  Wirkungsweise dieser Anordnungen ist nach  der Beschreibung der Wirkungsweise der  grundsätzlichen Anordnung gemäss der     Fig.    2  ohne weiteres verständlich.  



       Verwendet    man als     Ansprechinstrument     ein     Ferraris-Kontaktinstrument,    so ist dessen  Empfindlichkeit durch seine Anlaufleistung  aus dem     Stillstand    und diese wieder durch  die Haftreibung gegeben. Es lässt sich damit  eine bestimmte Empfindlichkeit erzielen.  Wünscht man diese noch weiter zu erhöhen,  so ist dies durch folgende Massnahme möglich:  Das bewegliche System des     Ansprechinstru-          mentes    wird mit einer Feder gekoppelt, so  dass jeder     Drehmomentsänderung    eine be  stimmte     Änderung    des Drehwinkels ent  spricht.

   Durch einen in der     F'ig.    7 mit 10  bezeichneten Zeitschalter wird nun mit einer  bestimmten Periode abwechslungsweise die  eine und die andere der beiden     Rückführhei-          zungen    mit reduzierter     Heizleistung    einge  schaltet, wodurch das bewegliche System in  eine periodische Schwingung verfällt. Zur           Einstellung    der reduzierten Heizleistung  dient dabei der einstellbare Widerstand 11.  Die Abstände der beiden Kontakte des Kon  taktinstrumentes können nun so klein ge  wählt werden, dass ohne eine     Verschiebung     des Sollwertes gerade noch keine Berührung  eintritt, jedoch bei der kleinsten Verschie  bung schon Kontakt entsteht.

   Auf diese  Weise muss nicht erst die Haftreibung Über  wunden werden, deren Wirkung wird viel  mehr durch die aufgedrückte mechanische  Schwingung beseitigt. Daraus ergibt sieh eine  Erhöhung der Empfindlichkeit der ganzen  Anordnung.  



  Die     besehriebeneRegleranordnung    hat ver  schiedene Anwendungsmöglichkeiten. So kann  damit beispielsweise eine Temperatur konstant  behalten werden, sei es durch     Auf/Zu-Rege-          lung    mit starrer Rückführung oder durch  progressive Regelung mit elastischer     Riick-          führung.    Anderseits kann damit eine regu  lierte Temperatur in Funktion einer zweiten  Temperatur verstellt werden, indem an Stelle  des Einstellwiderstandes 5 ein zweiter Tem  peraturfühler eingefügt wird.  



  Ferner kann parallel zum     Ferraris-Kon-          taktinstrument    ein     Ferraris-Instrument    mit  Temperaturskala angeordnet werden, zwecks  Fernanzeige der Temperatur. Es ist ebenfalls  einleuchtend, dass eine Fernverstellung der  einregulierten Temperatur von einem beliebi  gen Orte aus ohne Schwierigkeiten möglich  ist.

Claims (1)

  1. PATENTANSPRUCH: Temperaturregler, der ein Anspreeh- instrument mit mindestens einer Spule auf weist, die in Reihe mit einem als Temperatur fühler dienenden, temperaturabhängigen Wi derstand geschaltet ist, dadurch geL-ennzeieh- net, dass der in dieser Spule fliessende Strom. noch von mindestens einem andern tempera turabhängigen Widerstand beeinflusst wird. und zwar im Sinne einer Vergrösserung der Empfindlichkeit der Regelung. UNTERANSPRÜCHE: 1.
    Temperaturregler nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Ansprech- instrument eine zweite Spule aufweist, deren Strom von mindestens einem temperaturab- hä ngigen Widerstand beeinflusst wird. \3. Temperaturregler nach Patentanspruch und Unteranspruch 1, dadurch gekennzeich net, dass Widerstände mit positivem Tempe raturkoeffizienten verwendet sind. 3.
    Temperaturregler nach Patentanspruch und Unteranspruch 1, dadurch gekennzeich net, dass Widerstände mit negativem Tempe raturkoeffizienten verwendet sind. 4. Temperaturregler nach Patentanspruch und Unteranspruch 1, dadurch gekennzeich net, dass Widerstände mit negativem, wie auch solche mit positivem Temperatur koeffizienten verwendet sind. 5. Temperaturregler nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der andere Wi derstand parallel zur Spule geschaltet ist. f. Temperaturregler nach Patenta.nsprueli, dadurch gekennzeichnet, dass der andere Wi derstand in Reihe zur Spule geschaltet ist. 7.
    Temperaturregler nach PatentanspruelL und Unteranspruch 1, dadurch gekennzeich net, dass der Regelsollwert dure.h einen in den Stromkreis der zweiten Spule des Ansprech- instrumentes gelegten verstellbaren Wider stand einstellbar ist. B. Temperaturregler nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Regelsoll wert durch einen zweiten Temperaturfühler und in Funktion einer andern Temperatur verstellt wird.
    9. Temperaturregler naeb. Patentansprucb, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens einer der temperaturabhängigen Widerstände im Verlaufe des Regelvorganges von einer znr Rückführung dienenden Heizwicklungbeheizt wird. 1(). Temperaturregler nach Patentanspruch.
    da.durcb gekennzeichnet, dass zur Erhöhun-- der Anspreehempfindlichkeit dem bewegli eben System des Ansprechinstrumentes perio dische Schwingungen aufgedrückt werden.
CH236793D 1943-05-17 1943-05-17 Temperaturregler mit temperaturabhängigem Widerstand als Fühler. CH236793A (de)

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