DE1132670B - Switching device with PTC thermistor - Google Patents

Switching device with PTC thermistor

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DE1132670B DES66922A DES0066922A DE1132670B DE 1132670 B DE1132670 B DE 1132670B DE S66922 A DES66922 A DE S66922A DE S0066922 A DES0066922 A DE S0066922A DE 1132670 B DE1132670 B DE 1132670B
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Dipl-Ing Martin Benkert
Dipl-Ing Hermann Gerds
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SEG Hausgeraete GmbH
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Siemens Elektrogaerate GmbH
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Description

Schalteinrichtung mit Kaltleiter Es sind Stoffe bekannt, deren elektrischer Widerstandswert in einem bestimmten, von ihrer Zusammensetzung abhängigen Temperaturbereich mit steigender Temperatur stark, fast sprungartig, zunimmt, z. B. um etwa eine Zehnerpotenz bei etwa 20° C Temperaturanstieg in einem bestimmten Temperaturbereich. Diese Stoffe werden üblicherweise Kaltleiter genannt. Die Abhängigkeit des Widerstandswertes (SZ) von der Temperatur (t) eines derartigen Kaltleiters ergibt ein Bild, wie es beispielsweise in Fig. 1 dargestellt ist.Switching device with PTC thermistor There are known substances whose electrical Resistance value in a certain temperature range depending on its composition increases sharply, almost abruptly, with rising temperature, e.g. B. by about a power of ten at about 20 ° C temperature rise in a certain temperature range. These substances are usually called PTC thermistors. The dependence of the resistance value (SZ) of the temperature (t) of such a PTC thermistor gives a picture of how it is shown in Fig. 1, for example.

Man kann Kaltleiter in der Weise als kontaktlose Temperaturschalter benutzen, daß der über einen Kaltleiter geleitete Strom beim Überschreiten einer bestimmten Temperatur des Kaltleiters sehr stark reduziert bzw. nahezu unterbrochen wird. Dabei besteht aber der Nachteil, daß die Temperatur, bei der ein derartiger Temperaturschalter anspricht, von dem jeweiligen Kaltleiter abhängig, also nicht einstellbar ist. Dies ist insbesondere dann störend, wenn es sich um elektrische Wärmegeräte handelt, bei denen in vielen Fällen eine Einstellbarkeit der einzuregelnden Temperatur gefordert werden. muß.One can use PTC thermistors in the way as a contactless temperature switch use that the current passed through a PTC thermistor when a certain temperature of the PTC thermistor is greatly reduced or almost interrupted will. But there is the disadvantage that the temperature at which such Temperature switch responds, depending on the respective PTC thermistor, so not is adjustable. This is particularly annoying when it is electrical Warming devices are, in which in many cases an adjustability of the to be regulated Temperature are required. got to.

Die Erfindung, welche eine Schalteinrichtung zur selbsttätigen Temperaturregelung von elektrischen Wärmegeräten mittels eines in Wärmekontakt mit dem Wärmegerät stehenden, vom Heizstrom ganz oder teilweise durchflossenen Kaltleiters betrifft, behebt den genannten Nachteil dadurch, daß zur Einstellung der Solltemperatur des Wärmegerätes dem Kaltleiter eine aus mindestens einem Stromzweig bestehende Schaltungsanordnung parallel geschaltet ist. Dabei ist es vorteilhaft, daß die Schaltungsanordnung abschaltbar und/oder in Stufen umschaltbar ist.The invention, which is a switching device for automatic temperature control of electrical heating devices by means of a device in thermal contact with the heating device, affects the PTC thermistor through which the heating current flows in whole or in part, corrects the mentioned disadvantage in that to set the target temperature of the heating device the PTC thermistor a circuit arrangement consisting of at least one branch is connected in parallel. It is advantageous that the circuit arrangement can be switched off and / or can be switched over in stages.

Die Schaltungsanordnung kann z. B. aus mindestens einem, z. B. ohmschen Widerstand bestehen, wobei dieser stetig oder stufenweise einstellbar sein kann. Das Einstellorgan zur stetigen oder stufenweisen Einstellung des ohmschen Widerstandes läßt sich in vielen Fällen vorteilhaft konstruktiv mit einem Schalter zur Abschaltung der Schaltungsanordnung verbinden. Auch ist es möglich, als Schaltungsanordnung mindestens einen weiteren Kaltleiter mit vorzugsweise anderer Ansprechtemperatur zu benutzen, der in Wärmekontakt mit dem Wärmegerät steht. Unter Ansprechtemperatur des Kaltleiters wird dabei eine Temperatur verstanden, bei der sein Widerstandswert nahezu sprunghaft ansteigt.The circuit arrangement can, for. B. of at least one, e.g. B. ohmic Resistance exist, whereby this can be continuously or gradually adjustable. The setting element for the continuous or gradual setting of the ohmic resistance can in many cases be advantageous constructively with a switch for disconnection connect the circuit arrangement. It is also possible as a circuit arrangement at least one further PTC thermistor, preferably with a different response temperature that is in thermal contact with the heating device. Below response temperature of the PTC thermistor is understood to be a temperature at which its resistance value increases almost by leaps and bounds.

Weiter ist es möglich, durch die Schaltungsanordnung eine Zusatzheizung des Kaltleiters zu bewirken, z. B. dadurch, daß als Schaltungsanordnung eine Vorheizwicklung des Kaltleiters benutzt wird, die z. B. stufenweise anschaltbar ist und die gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung dem Kalt-Leiter über die Heizwicklungen des Wärmegerätes parallel geschaltet ist.It is also possible to use the circuit arrangement for additional heating to effect the PTC thermistor, e.g. B. in that a preheating winding as a circuit arrangement the PTC thermistor is used, the z. B. can be switched on gradually and according to Another feature of the invention the cold conductor over the heating windings of the Heating device is connected in parallel.

In weiterer Durchbildung der Erfindung besteht die Schaltungsanordnung aus mindestens einem sogenannten Impulsregler; wobei dieser mindestens einen Kaltleiter enthalten kann. Das Ein- und Ausschaltverhältnis des Impulsreglers kann dabei in an sich bekannter Weise stetig einstellbar sein.The circuit arrangement is a further development of the invention from at least one so-called pulse regulator; this at least one PTC thermistor may contain. The switch-on and switch-off ratio of the pulse regulator can be set in be continuously adjustable in a manner known per se.

Die Schaltungsanordnung kann auch aus einer beliebigen Kombination von ohmschen Widerständen und/oder Kaltleitern und/oder Vorheizwicklungen und/oder Impulsreglern bestehen.The circuit arrangement can also consist of any combination of ohmic resistors and / or PTC thermistors and / or preheating windings and / or Impulse regulators exist.

In manchen Fällen besteht die Schaltungsanordnung vorteilhafterweise aus einer Impedanz, die in Abhängigkeit von einer anderen Größe, z. B. der Raumtemperatur, selbsttätig beeinflußt wird.In some cases, the circuit arrangement is advantageous from an impedance that depends on another variable, e.g. B. the room temperature, is automatically influenced.

Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung beispielsweise erläutert, wobei die Schaltungsanordnung in Fig. 2 aus einem abschaltbaren ohmschen Widerstand; in Fig. 3 aus einem abschaltbaren in Wärmekontakt mit dem Wärmegerät stehenden Kaltleiter, in Fig. 4 aus einer Heizwicklung und in Fig. 5 aus einem Bimetallimpulsregler besteht. Fig.2 zeigt in schematischer Darstellung eine Kochplatte i mit den in Serie geschalteten Heizwicklungen 2 und 3, die über den Kaltleiter 4 miteinander und über die Klemmen a und b- mit der Netzspannung verbunden sind. Dabei ist der Kaltleiter 4, z. B. in der Mitte der- Kochplatte, in gutem Wärmekontakt mit dem Wärmegerät angeordnet. Über den Schalter 5 ist der ohmsche Widerstand 6 anschaltbar, wodurch die selbsttätige Temperaturbegrenzung bei einer anderen (höheren) Temperatur der Kochplatte erfolgt als ohne Parallelschaltung des ohmschen Widerstandes. Es kann auch vorteilhaft sein, einen mehrstufigen Schalter mit unterschiedlichen Widerstandswerten der angeschlossenen Widerstände zu verwenden, um eine größere Zahl von sich selbst einregelnden Temperaturen der Kochplatte einstellen zu können. Auch läßt sich ein stetig einstellbarer Widerstand anwenden. Dieser kann, in ähnlicher Weise wie bei den Lautstärkereglern mancher Rundfunkgeräte, konstruktiv mit einem Schalter verbunden sein, der dem Schalter von Fig. 1 entspricht.The invention is explained, for example, with reference to the drawing, the circuit arrangement in FIG. 2 consisting of an ohmic resistor which can be switched off; in Fig. 3 consists of a disconnectable PTC thermistor in thermal contact with the heating device, in Fig. 4 consists of a heating winding and in Fig. 5 consists of a bimetal pulse regulator. 2 shows a schematic representation of a hotplate i with the heating coils 2 and 3 connected in series, which are connected to one another via the PTC thermistor 4 and to the mains voltage via the terminals a and b-. The PTC thermistor 4, for. B. in the middle of the hot plate, arranged in good thermal contact with the heating device. The ohmic resistor 6 can be switched on via the switch 5, as a result of which the automatic temperature limitation takes place at a different (higher) temperature of the hotplate than without the ohmic resistor being connected in parallel. It can also be advantageous to use a multi-stage switch with different resistance values of the connected resistors in order to be able to set a larger number of self-regulating temperatures of the hotplate. A continuously adjustable resistance can also be used. This can, in a manner similar to the volume controls of some radio devices, be structurally connected to a switch which corresponds to the switch of FIG.

In Fig. 3, in der gleiche Teile wie in Fig. 2 mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind; liegt parallel zu dem Kaltleiter 4 ein zweiter, ebenfalls in Wärmekontakt mit dem Wärmegerät stehender Kaltleiter 7, der über Schalter 5 an- und abschaltbar ist. Dabei ist es vorteilhaft, die Kaltleiter 4 und 7 mit unterschiedlichen Charakteristiken, d. h. mit unterschiedlicher Abhängigkeit des Widerstandswertes von der Temperatur zu wählen. Auch kann es vorteilhaft sein, den Schalter 5 so zu konstruieren, daß außer der Parallelschaltung der beiden Kaltleiter jeder Kaltleiter einzeln für sich eingeschaltet werden kann. Ferner kann eine größere Zahl von Kaltleitern mit einem entsprechend erweiterten Schalter verwendet werden; um eine .entsprechende Anzahl von sich selbst einregelnden Temperaturen einstellen zu können.In Fig. 3, in the same parts as in Fig. 2 with the same reference numerals are provided; is parallel to the PTC thermistor 4, a second, also in thermal contact PTC thermistor 7 standing with the heating device, which can be switched on and off via switch 5 is. It is advantageous to use PTC thermistors 4 and 7 with different characteristics, d. H. with different dependence of the resistance value on the temperature to choose. It can also be advantageous to construct the switch 5 so that apart from the parallel connection of the two PTC thermistors, each PTC thermistor individually can be switched on. Furthermore, a larger number of PTC thermistors with one appropriately extended switches are used; by an appropriate number to be able to set self-regulating temperatures.

In Fig. 4 besitzt der Kaltleiter 4 eine eigene Heizwicklung 8 mit mehreren Anzapfungen (Stufen), die über den mit Anzapfungen verbundenen Umschalter 9 parallel zum Kaltleiter 4 anschaltbar ist. In diesem Falle ist es zwar auch möglich, die Vorheizwicklung 8 über den Umschalter 9 unmittelbar zum Heizleiter 4 parallel anzuschließen. Es ist jedoch vorteilhafter, die aus Vorheizwicklung 8 und Umschalter 9 bestehende Schaltungsanordnung über die Heizwicklungen 2 und 3 parallel zum Heizleiter 4 anzuschließen.In FIG. 4, the PTC thermistor 4 has its own heating winding 8 with several taps (steps), which can be connected in parallel to the PTC thermistor 4 via the changeover switch 9 connected to the taps. In this case it is also possible to connect the preheating winding 8 via the changeover switch 9 directly to the heating conductor 4 in parallel. However, it is more advantageous to connect the circuit arrangement consisting of the preheating winding 8 and changeover switch 9 via the heating windings 2 and 3 in parallel with the heating conductor 4 .

Durch die Einstellung einer Vorheizung ergeben sich, je nach Stellung des Umschalters 9, unterschiedliche Temperaturen der selbsttätigen Temperaturregelung der Kochplatte.The setting of a preheating results, depending on the position of the switch 9, different temperatures of the automatic temperature control the hotplate.

Eine besonders vorteilhafte Schaltung zeigt Fig. 5, bei der parallel zum Kaltleiter 4 -ein:-Bimetallimpulsregler 11 geschaltet ist, dessen Ein- und Ausschaltverhältnis mittels des Bedienungsknopfes 10 sich in an sich bekannter Weise variieren läßt. Der in Fig. 5 dargestellte Impulsregler besteht aus dem Bimetallstreifen 111 mit einer Heizwicklung 112 und Kontakten 113. Auf die Wirkungsweise des Impulsreglers soll hier nicht näher eingegangen werden, da Impulsregler dieser Art allgemein bekannt sind: Beim Einschalten des Kochgerätes in Fig. 5 ist der Kaltleiter 4 zunächst so niederohmig, daß der Impulsregler nahezu kurzgeschlossen ist und der volle Heizstrom durch die Heizwicklungen 2 und 3 fließt. Erreicht die Kochplatte jedoch eine bestimmte Temperatur, so wird der Kaltleiter 4 hochohmig, und der Impulsregler beginnt -zu arbeiten. Durch geeignete Wahl des Kaltleiters läßt sich mit der Schaltung nach Fig. 5 z. B. ein selbsttätiger Übergang vom Anheizen mit voller Heizleistung auf eine vorbestimmte Kochleistung erreichen. Statt des Bimetallimpulsreglers können auch andere Impulsregler verwendet werden; z. B. motorbetriebene Impulsregler- oder Impulsregler, welche Kaltleiter enthalten. -Die in den Fig. 2 bis 5 schematisch dargestellten Ausführungsbeispiele beziehen sich zwar alle auf die Anwendung der Erfindung für die selbsttätige Temperaturregelung einer elektrischen Kochplatte. Die Erfindung läßt sich aber in gleich vorteilhafter Weise für andere Wärmegeräte anwenden, z. B. elektrische Wasserkocher, Heißwasserspeicher, Bügeleisen, Bratöfen u. dgl.A particularly advantageous circuit is shown in FIG. 5, in which in parallel to the PTC thermistor 4 -ein: -Bimetal pulse regulator 11 is connected, its on and off ratio by means of the control knob 10 can be varied in a manner known per se. The pulse regulator shown in Fig. 5 consists of the bimetal strip 111 with a heating coil 112 and contacts 113. The mode of operation of the pulse regulator should not be discussed in more detail here, since pulse regulators of this type are generally known are: When switching on the cooking device in Fig. 5, the PTC thermistor 4 is initially like this low resistance, that the pulse regulator is almost short-circuited and the full heating current flows through the heating coils 2 and 3. However, if the hotplate reaches a certain level Temperature, the PTC thermistor 4 becomes high-resistance, and the pulse controller begins -zu work. The circuit can be followed by a suitable choice of the PTC thermistor Fig. 5 e.g. B. an automatic transition from heating up with full heating power achieve a predetermined cooking performance. Instead of the bimetal pulse regulator you can other pulse regulators can also be used; z. B. motorized pulse regulator or Pulse regulators, which contain PTC thermistors. -The in Figs. 2 to 5 schematically The illustrated embodiments all relate to the application of Invention for the automatic temperature control of an electric hotplate. However, the invention can be used in an equally advantageous manner for other heating devices apply, e.g. B. electric kettles, hot water tanks, irons, roasting ovens and the like

Claims (18)

PATENTANSPRÜCHE: 1. Schalteinrichtung zur selbsttätigen Temperaturregelung von elektrischen Wärmegeräten mittels eines in Wärmekontakt mit dem Wärmegerät stehenden, vom Heizstrom ganz oder teilweise durchflossenen Kaltleiters; dadurch gekennzeichnet, daß zur Einstellung der Solltemperatur des Wärmegerätes dem Kaltleiter eine aus mindestens einem Stromzweig bestehende Schaltungsanordnung parallel geschaltet ist. PATENT CLAIMS: 1. Switching device for automatic temperature control of electrical heating devices by means of a device in thermal contact with the heating device, PTC thermistor through which the heating current flows completely or partially; characterized, that for setting the setpoint temperature of the heating device the PTC thermistor one off at least one current branch existing circuit arrangement is connected in parallel. 2. Schalteinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltungsanordnung abschaltbar ist. 2. Switching device according to claim 1, characterized in that the circuit arrangement can be switched off. 3. Schalteinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltungsanordnung in Stufen umschaltbar ist. 3. Switching device according to claim 1 or 2, characterized in that that the circuit arrangement can be switched over in stages. 4. Schalteinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltungsanordnung aus mindestens einem, z. B. ohmschen Widerstand besteht. 4. Switching device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the circuit arrangement from at least one, e.g. B. ohmic resistance. 5. Schalteinrichtung - nach Anspruch 4, da= durch gekennzeichnet, daß die Schaltungsanordnung aus einem stetig einstellbaren ohmschen Widerstand besteht. 5. Switching device - according to claim 4, da = characterized in that the circuit arrangement consists of one continuously adjustable ohmic resistance exists. 6. Schalteinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der ohmsche Widerstand stufenweise einstellbar ist. 6. Switching device according to claim 4, characterized in that the ohmic resistance is adjustable in steps. 7. Schalteinrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der einstellbare Widerstand konstruktiv mit einem Schalter zum Abschalten der Schaltungsanordnung verbunden ist. 7. Switching device according to claim 5 or 6, characterized in that the adjustable Resistance constructively with a switch to switch off the circuit arrangement connected is. 8. Schalteinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltungsanordnung aus mindestens einem Kaltleiter mit vorzugsweise anderer Ansprech= temperatur besteht, der in Wärmekontakt mit dem Wärmegerät steht. 8. Switching device according to one of claims 1 to 3, characterized in that that the circuit arrangement consists of at least one PTC thermistor with preferably another Response temperature exists that is in thermal contact with the heating device. 9. Schalteinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltungsanordnung eine Zusatzbeheizung des Kaltleiters bewirkt. 9. Switching device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the circuit arrangement causes additional heating of the PTC thermistor. 10. Schalteinrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet; daß die Zusatzbeheizung durch eine Heizwicklung bewirkt wird. 10. Switching device according to claim 9, characterized; that the additional heating is effected by a heating coil will. 11. Schalteinrichtung nach Anspruch 10, dadurch . gekennzeichnet, daß die Heizwicklung stufenweise anschaltbar ist. 11. Switching device according to claim 10, characterized. marked that the Heating winding can be switched on in stages. 12. Schalteinrichtung nach Anspruch 10 oder 11; dadurch gekennzeichnet, daß die Heizwicklung mit dem Kaltleiter über die Heizwicklung des Wärmegerätes parallel geschaltet ist. 12. Switching device according to claim 10 or 11; characterized in that the heating winding with the PTC thermistor on the Heating coil of the heating device is connected in parallel. 13. Schalteinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltungsanordnung aus mindestens einem sogenannten Impulsregler besteht. 13. Switching device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the circuit arrangement consists of at least one so-called pulse regulator. 14. Schalteinrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Impulsregler mindestens einen Kaltleiter enthält. 14. Switching device according to Claim 13, characterized in that the pulse regulator has at least one PTC thermistor contains. 15. Schalteinrichtung nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Ein- und Ausschaltverhältnis des Impulsreglers, z. B. stetig, einstellbar ist. 15. Switching device according to claim 13 or 14, characterized characterized in that the on and off ratio of the pulse regulator, z. B. continuous, is adjustable. 16. Schalteinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltungsanordnung aus einer beliebigen Kombination von ohmschen Widerständen und/ oder Kaltleitern und/oder Heizwicklungen und/ oder Impulsreglern besteht. 16. Switching device according to one of claims 1 to 15, characterized characterized in that the circuit arrangement consists of any combination of ohmic resistors and / or PTC thermistors and / or heating windings and / or pulse regulators consists. 17. Schalteinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Kaltleiter selbst als Heizwiderstand des Wärmegerätes angewandt ist. 17. Switching device according to one of claims 1 to 16, characterized in that that at least one PTC thermistor itself is used as a heating resistor of the heating device is. 18. Schalteinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die parallel geschaltete Schaltungsanordnung aus einer Impedanz besteht, die in Abhängigkeit von einer anderen Größe, z. B. der Raumtemperatur, selbsttätig beeinflußt wird.18. Switching device according to one of claims 1 to 3, characterized in that that the parallel circuit arrangement consists of an impedance which depending on another size, e.g. B. the room temperature, automatically influenced will.
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