DE1222721B

DE1222721B - Temperature controller

Info

Publication number: DE1222721B
Application number: DEM58216A
Authority: DE
Inventors: John Rudolph Bray
Original assignee: Monsanto Co
Current assignee: Monsanto Co
Priority date: 1959-08-14
Filing date: 1960-08-13
Publication date: 1966-08-11

Description

Temperaturregler Die Erfindung bezieht sich auf einen Temperaturregler mit einem durch einen Temperaturfühler gesteuerten Gleichrichter als Schaltglied, über das unterhalb der Sollwerttemperatur ein Heizelement mit einer Halbwelle aus einer Wechselstromquelle gespeist wird.Temperature controller The invention relates to a temperature controller with a rectifier controlled by a temperature sensor as a switching element, A heating element with a half-wave is switched off via the below the setpoint temperature fed by an alternating current source.

Es ist bereits ein Temperaturregler bekannt, bei dem das Stellglied, ein Heizwiderstand, über einen Gleichrichter mit den positiven Heizwellen einer Wechselspannung gespeist und in Abhängigkeit von einem Temperaturfühler ein- und ausgeschaltet wird.A temperature controller is already known in which the actuator, a heating resistor, via a rectifier with the positive heating waves one AC voltage fed and depending on a temperature sensor on and off is turned off.

Beim Warmziehen von Nylongarnen muß die Temperatur des Garnes sehr genau gesteuert werden. Bei diesem Ziehverfahren wird das Garn über einen Block gezogen, welcher auf einer gewünschten Temperatur gehalten werden muß. Einer der Nachteile einer solchen bisher verwendeten Blockheizvorrichtung liegt darin, daß die Temperatur des Blockes nicht genau genug innerhalb enger Grenzen gehalten werden konnte. Demzufolge liegt die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, eine verbesserte Steuerung zu schaffen, mit der der Block innerhalb eines Bruchteiles eines Grades auf der gewünschten Temperatur gehalten werden kann.When warming nylon yarns, the temperature of the yarn must be very high can be precisely controlled. In this drawing process, the yarn is drawn over a block drawn, which must be kept at a desired temperature. One of Disadvantages of such a previously used block heater is that the temperature of the block cannot be kept within narrow limits accurately enough could. Accordingly, the object of the present invention is to provide an improved Create control that allows the block within a fraction of a degree can be kept at the desired temperature.

Das wird nach der Erfindung mit einem Heizregler erreicht, bei dem die negativen Komponenten einer Wechselspannung fortgesetzt einer Heizvorrichtung zugeführt werden und die positiven Komponenten der Wechselspannung nur, wenn die Temperatur unter einen zuvor festgelegten Sollwert absinkt.This is achieved according to the invention with a heating controller in which the negative components of an alternating voltage continued to a heating device are supplied and the positive components of the alternating voltage only when the Temperature drops below a previously defined setpoint.

Gemäß einer näher erläuterten Ausführungsform der Erfindung wird das vom Temperaturfühler gewonnene Ausgangssignal verstärkt und zur Steuerung einer Gasentladungsröhre verwendet, welche die positiven Komponenten einer Wechselspannung der Heizvorrichtung zuführt. Die negativen Komponenten der Wechselspannung werden über einen parallel zur Gasentladungsröhre geschalteten Gleichrichter durch die Heizvorrichtung hindurchgeleitet, um eine Basiswärme oder Grundtemperatur aufrechtzuerhalten; die geringfügig unterhalb der gewünschten Blocktemperatur liegt. Die Basiswärme wird ergänzt, wenn über die Gasentladungsröhre die positiven Komponenten der Wechselspannung zugeführt werden.According to a further explained embodiment of the invention, the The output signal obtained from the temperature sensor is amplified and used to control a Gas discharge tube used, showing the positive components of an alternating voltage feeds the heater. The negative components of the alternating voltage will be through a rectifier connected in parallel to the gas discharge tube Heating device passed therethrough to maintain a base heat or temperature; which is slightly below the desired block temperature. The basic warmth is supplemented when the positive components of the alternating voltage are passed through the gas discharge tube are fed.

In der erfindungsgemäßen Schaltung ist ein Heißleiter (Thermistor) zur Erfassung der Temperatur des Blockes vorgesehen. Der Thermistor ist in eine Brücke eingeschaltet, die mit Wechselstrom gespeist wird. Ein von der Brücke gewonnenes Wechselstromausgangssignal wird mit einem Transformator hochtransformiert und einem Transistorverstärker zugeführt, der mit dem Steuergitter einer Gasentladungsröhre verbunden ist. Die Wechselspannung zur Versorgung der Heizvorrichtung wird zwischen Kathode und Anode der Gasentladungsröhre zugeführt. Das von dem Brückenkreis gewonnene Wechselstromsignal hat eine bestimmte Phasenlage, wenn sich die Temperatur unterhalb eines ausgewählten Sollwertes befindet, während eine entgegengesetzte Phasenlage vorhanden ist, wenn sich die Temperatur oberhalb des Steuerpunktes befindet. Wenn die Temperatur dem Sollwert entspricht, ist das Brückensignal gleich Null. Wenn das verstärkte, dem Gitter der Gasentladungsröhre zugeführte Signal die richtige Phasenlage zur Wechselspannung hat, die der Anode der Gasentladungsröhre zugeführt wird, kommt es zu einer Zündung der Gasentladungsröhre. Wenn das dem Steuergitter der Gasentladungsröhre zugeführte Signal gegenphasig zu der an der Anode anliegenden Spannung ist, zündet die Gasentladungsröhre nicht.In the circuit according to the invention there is a thermistor intended for recording the temperature of the block. The thermistor is in a Bridge switched on, which is fed with alternating current. One won from the bridge AC output signal is stepped up using a transformer and a Transistor amplifier fed to the control grid of a gas discharge tube connected is. The alternating voltage for supplying the heating device is between Cathode and anode supplied to the gas discharge tube. The one gained from the bridge circle AC signal has a certain phase position when the temperature is below a selected setpoint is located while an opposite phase position is present when the temperature is above the control point. if the temperature corresponds to the setpoint, the bridge signal is zero. if the amplified signal fed to the grid of the gas discharge tube was the correct one Has phase relation to the alternating voltage which is fed to the anode of the gas discharge tube the gas discharge tube will ignite. If that's the control grid The signal fed to the gas discharge tube is in phase opposition to that applied to the anode If there is voltage, the gas discharge tube will not ignite.

Bei der dargestellten Ausführungsform der Erfindung steuert die Gasentladungsröhre die positiven Komponenten oder Halbwellen der Wechselspannung und sorgt dafür, daß diese positiven Halbwellen der Heizvorrichtung nur zugeführt werden, wenn der Temperaturmeßkreis feststellt, daß die Temperatur des Blockes unterhalb der gewünschten Arbeitstemperatur liegt. Während der negativen Halbwellen fließt unabhängig von der Temperatur des Blockes ein Strom durch die Heizvorrichtung. Hierdurch ergibt sich eine höchst genaue Steuerung der Blocktemperatur, die sicherstellt, daß der Ziehvorgang mit optimalen Ergebnissen durchgeführt wird. Damit die Schaltung ordnungsgemäß arbeitet, muß das dem Steuergitter der Gasentladungsröhre zugeführte verstärkte Signal phasenmäßig exakt auf das Signal ausgerichtet sein, welches zwischen Anode und Kaihode zugeführt wird. Wenn das dem Gitter zugeführte Signal gegenüber dem zwischen Anode und Kathode zugeführten Signal nacheilend oder voreilend ist, kommt es nicht zu einem ordnungsgemäßen Zünden der Gasentladungsröhre. Im Eingangskreis des Verstärkers ist daher ein Phasenschieberkreis vorgesehen, um eine exakte Ausrichtung der Phasen des verstärkten Signals und der Wechselspannung an der Anode der Gasentladungsröhre zu erzielen.In the illustrated embodiment of the invention, the gas discharge tube controls the positive components or half-waves of the alternating voltage and ensures that these positive half-waves are only fed to the heating device when the temperature measuring circuit determines that the temperature of the block is below the desired working temperature lies. During the negative half-waves, the flows regardless of the temperature Block a current through the heater. This results in a highly accurate one Control of the ingot temperature, which ensures that the drawing process with optimal Results is carried out. So that the circuit works properly works, the amplified must be supplied to the control grid of the gas discharge tube Signal must be precisely aligned in phase with the signal which is between the anode and Kaihode is supplied. If the signal applied to the grid is opposite to the between the anode and cathode applied signal is lagging or leading, comes it does not cause the gas discharge tube to ignite properly. In the entrance circle A phase shift circuit is therefore provided in the amplifier to ensure precise alignment the phases of the amplified signal and the alternating voltage at the anode of the gas discharge tube to achieve.

Weitere Erläuterungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform, die in der Zeichnung beispielsweise als schematisches Schaltbild veranschaulicht ist.Further explanations of the invention emerge from the following detailed description of a preferred embodiment shown in the drawing is illustrated, for example, as a schematic circuit diagram.

Die in der Zeichnung dargestellte Figur enthält die Biück611, in= deren einem Zweig der Thermistor 12 liegt, welcher die Temperatur eines nicht dargestellten Blockes fühlt, über den das Garn gezogen wird. Zwei weitere aneinander anschließende Zweige der Brücke werden von dem Potentiometer 14 gebildet, dessen verstellbare Anzapfung als Brückenausgang dient. Weiter enthält die Vorrichtung den Transformator 15, den Phasenschieberkreis 19 mit der. Kapazität 50 - ünd dem Widerstand 51, den Transistorverstärker 18, die Gasentladungsröhre 21, die Heizvorrichtung 53 und die Spannungsquelle 37. Die Wechselspannung der Spannungsquelle 37 wird einem Transformator 54 zugeführt, dessen Sekundärwicklung 55 mit den Eingangsklemmen 39 und 40 der Brücke 11 verbunden ist, um dieser Wechselspannung zuzuführen. Von der Sekundärwicklung 55 des Transformators 54 aus wird über den Widerstand 30 und den Gleichrichter 31 auch der Kondensator 33 aufgeladen. Ein Abgriff 61 des Widerstandes 32, welcher dem Kondensator 33 parallel geschaltet ist, ist mit der Kathode. und dem Schirmgitter der Gasentladungsröhre 21 verbunden, um an diesen Elektroden eine zuvor festgelegte Minimalspannung aufrechtzuerhalten. Der Kathodenheizfaden der Gasentladungsröhre 21 ist mit einer Sekundärwicklung 62 des Transformators 54 verbunden.The figure shown in the drawing contains the bridge 611, in one branch of which there is the thermistor 12, which senses the temperature of a block (not shown) over which the yarn is drawn. Two further branches of the bridge that adjoin one another are formed by the potentiometer 14, the adjustable tap of which serves as the bridge output. The device also contains the transformer 15, the phase shift circuit 19 with the. Capacitance 50 - and the resistor 51, the transistor amplifier 18, the gas discharge tube 21, the heating device 53 and the voltage source 37. The AC voltage from the voltage source 37 is fed to a transformer 54, the secondary winding 55 of which is connected to the input terminals 39 and 40 of the bridge 11, to supply this alternating voltage. The capacitor 33 is also charged from the secondary winding 55 of the transformer 54 via the resistor 30 and the rectifier 31. A tap 61 of the resistor 32, which is connected in parallel with the capacitor 33, is connected to the cathode. and the screen of the gas discharge tube 21 to maintain a predetermined minimum voltage across these electrodes. The cathode filament of the gas discharge tube 21 is connected to a secondary winding 62 of the transformer 54.

Kathode und Artode der Gasentladungsröhre 21 sind einer Diode 63 und einem verstellbaren Widerstand 64 parallel geschaltet. Der Widerstand 64 dient dazu, eine zuvor festgelegte Grundtemperatur für die Heizvorrichtung 53 einzustellen. Bei der Heizvorrichtung 53 handelt es sich um eine bekannte elektrisch betriebene Beheizung des für das Ziehen des Nylongarnes vorgesehenen Blockes. Die Heizvorrichtung 53 ist in Reihenschaltung einerseits über die Gasentladungsröhre 21 und andererseits über die Diode 63 und Widerstand 64 an die Spannungsquelle 37 angeschlossen.The cathode and artode of the gas discharge tube 21 are a diode 63 and an adjustable resistor 64 connected in parallel. Resistor 64 is used to to set a predetermined basic temperature for the heating device 53. The heating device 53 is a known electrically operated one Heating of the block provided for pulling the nylon thread. The heater 53 is connected in series on the one hand via the gas discharge tube 21 and on the other hand connected to voltage source 37 via diode 63 and resistor 64.

Wenn die aus der Spannungsquelle 37 der Anode der Gasentladungsröhre 21 zugeführte Spannung negativ ist, fließt durch die Diode 63, den einstellbaren Widerstand 64 und die Heizvorrichtung 53, nicht jedoch durch die Gasentladungsröhre 21, ein Strom. Wenn die aus der Spannungsquelle 37 zugeführte Spannung positiv ist, verhindert die Diode 63 einen Stromfluß durch den Widerstand 64, doch ermöglicht die Gasentladungsröhre 21 einen Stromfluß durch die Heizvorrichtung 53, sofern die Brücke 11 ein Ausgarigssignäl erzeugt, welches anzeigt, daß mehr Wärme erforderlich ist. Somit fließt während sämtlicher negativen Halbwellen der Wechselspannung ein Strom durch die Heizvorrichtung 53, um eine Basiswärme oder Grundtemperatur aufrechtzuerhalten, wohingegen während der positiven Halbwellen der Wechselspannung der Strom nur dann durch die Heizvorrichtung 53 fließt, wenn die Brücke 11 mehr Wärme anfordert, um den Block auf der gewünschten Arbeitstemperatur zu halten. Die Grundtemperatur kann durch Verstellen des Widerstandes 64 geändert werden.When the from the voltage source 37 of the anode of the gas discharge tube 21 applied voltage is negative, flows through the diode 63, the adjustable Resistor 64 and heater 53, but not through the gas discharge tube 21, a stream. When the voltage supplied from the voltage source 37 is positive, the diode 63 prevents a current flow through the resistor 64, but allows the gas discharge tube 21 a current flow through the heating device 53, provided that the Bridge 11 generates an Ausgarigssignäl indicating that more heat is required is. Thus, the alternating voltage flows in during all negative half-waves Current through heater 53 to maintain a base heat or temperature, whereas during the positive half-waves of the alternating voltage the current only then flows through the heater 53 when the bridge 11 requests more heat to to keep the block at the desired working temperature. The base temperature can can be changed by adjusting the resistor 64.

Im Betrieb empfängt die Gasentladungsröhre 21 aus der Spannungsquelle 37 eine Wechselspannung. Der Strom fließt in allen negativen Halbwellen der Wechselspannung über die Diode 63, den Widerstand 64 und die Heizvorrichtung 53. Die Größe des Stromes wird mit dem Reglerwiderstand 64 eingestellt. Auf diese Weise liefert die Heizvorrichtung 53 genügend Wärme, um den Block auf einer Grundtemperatur etwas unterhalb der gewünschten Arbeits= temperatur zu halten. Die . zusätzliche Wärme, die noch erforderlich wird, um den Block auf die ge= wünschte Arbeitstemperatur zu bringen, liefert die Heizvorrichtung 53, sobald die Gasentladungsröhre 21 während der positiven Halbwellen der Wechsel-. spannurig in Abhängigkeit eines Steuersignals aus' der Brücke 11 leitet.In operation, the gas discharge tube 21 receives from the voltage source 37 an alternating voltage. The current flows in all negative half-waves of the alternating voltage via diode 63, resistor 64 and heater 53. The magnitude of the current is set with the regulator resistor 64. In this way the heater delivers 53 enough heat to keep the block at a base temperature slightly below that desired Working = to maintain temperature. The . additional heat that is still required, in order to bring the block to the desired working temperature, the heating device delivers 53 as soon as the gas discharge tube 21 during the positive half-waves of the alternating. Suspended depending on a control signal from 'the bridge 11 conducts.

Wenn die Temperatur des Blockes auf den Bruchteil eines Grades unter die gewünschte Arbeitstemperatur absinkt, erzeugt die Brücke 11 ein Ausgangssignal, welches im wesentlichen mit der Gasentladungsröhren-Anodenspannung gleichphasig ist. Dieses Signal wird mit dem Phasenschieberkreis 19 exakt phasenmäßig auf die Anodenspannung der Gasentladungsröhre abgestimmt, mit dem Transistor 18 verstärkt und dem Steuergitter der Gasentladungsröhre 21 zugeführt. Hierdurch kommt die Gasentladungsröhre 21 während der positiven Halbwellen der Wechselspannung aus der Spannungsquelle 37 zum Leiten, wodurch die Heizvorrichtung 53 zusätzliche Wärme erzeugt, durch die die Temperatur des Blockes, über den das Nylongarn gezogen wird, wieder ansteigt. Diese zusätzliche Wärme ergänzt die während der negativen Halbwellen der Anodenspannung der Gasentladungsröhre von dem Stromfluß durch .die Heizvorrichtung 53 erzeugte Wärme, so daß die Blocktemperatur ansteigt.When the temperature of the block is below a fraction of a degree the desired working temperature drops, the bridge 11 generates an output signal, which is essentially in phase with the gas discharge tube anode voltage is. This signal is exactly phase-wise to the phase shifter circuit 19 The anode voltage of the gas discharge tube is matched, amplified with the transistor 18 and supplied to the control grid of the gas discharge tube 21. This is where the gas discharge tube comes in 21 during the positive half-waves of the alternating voltage from the voltage source 37 for conducting, whereby the heating device 53 generates additional heat through which the temperature of the block over which the nylon thread is pulled rises again. This additional heat supplements that during the negative half-waves of the anode voltage the gas discharge tube from the current flow through .die heater 53 generated Heat so that the block temperature increases.

Wenn die Blocktemperatur auf die gewünschte Arbeitstemperatur angestiegen ist, fällt das Ausgangssignal der Brücke 11 auf Null ab und reversiert dann seine Phasenlage gegenüber der Spannung an der Anode der Gasentladungsröhre. Hierdurch wird der Stromfluß in der Gasentladungsröhre unterbrochen. Zu diesem Zeitpunkt wird dann nur noch die Wärme dem Block zugeführt, die die Heizvorrichtung 53 mit einem Heizstrom erzeugt, der durch die Diode 63, den verstellbaren Widerstand 64 und die Heizvorrichtung 53 während der negativen Halbwellen der aus der Spannungsquelle 37 zugeführten Spannung fließt: Diese Wärmezufuhr ist jedoch nicht ausreichend, um den Block auf der gewünschten Zieh- oder Arbeitstemperatur zu halten, so daß die Blocktemperatur wieder absinkt, worauf sich der vorerwähnte Vorgang wiederholt.When the block temperature has risen to the desired working temperature is, the output signal of the bridge 11 drops to zero and then reverses its Phase position with respect to the voltage at the anode of the gas discharge tube. Through this the flow of current in the gas discharge tube is interrupted. At this point it will then only the heat supplied to the block, which the heater 53 with a Heating current generated by the diode 63, the adjustable resistor 64 and the Heater 53 during the negative half-waves of the voltage source 37 applied voltage flows: However, this heat input is not sufficient, to keep the block at the desired drawing or working temperature so that the block temperature drops again, whereupon the aforementioned process is repeated.

Die Schaltung sorgt für eine sehr genaue Temperatursteuerung, da der Widerstand 64 so eingestellt werden kann, daß sich eine konstante Wärmezufuhr ergibt, die etwas unter dem erforderlichen Wärmebetrag liegt, so daß nur eine geringe zusätzliche Wärmemenge benötigt wird, um die gewünschte Blocktemperatur aufrechtzuerhalten. Die Wärmezufuhr zum Block wird hierdurch gleichförmiger, so daß sich eine noch stabilere Arbeitstemperatur ergibt.The circuit ensures a very precise temperature control, since the Resistor 64 can be adjusted so that there is a constant supply of heat, which is slightly below the required amount of heat lies so that only a small additional amount of heat is required to achieve the desired block temperature maintain. This makes the heat supply to the block more uniform, see above that there is an even more stable working temperature.

Die Schaltung wurde als Temperaturregler für das Warmziehen von Nylongarn beschrieben. Diese Schaltung kann selbstverständlich auch für andere Temperaturregler angewandt werden, einschließlich solcher, bei denen der gesteuerte Teil, anstatt erwärmt zu werden, gekühlt wird.The circuit was used as a temperature controller for the warm drawing of nylon yarn described. This circuit can of course also be used for other temperature controllers may be applied, including those where the controlled part instead of to be heated is cooled.

Claims

Claims: 1. Temperature regulator with a rectifier controlled by a temperature sensor as a switching element, via which a heating element is fed with a half-wave from an alternating current source below the setpoint temperature, d a - characterized in that a further rectifier (21) is added to the controlled first rectifier (21). 63) is connected in parallel in opposite directions, via which the heating element (53) is connected to the heating current source (37), so that the other half-wave of the heating current flows through the heating element regardless of the actual temperature.

2. Temperature controller according to claim 1 with a thermistor in an AC bridge circuit, characterized in that a phase shifter (19) and an amplifier are connected to the bridge (18) is connected, which enables the controlled rectifier (21) to become conductive in the case of signals of opposite phase to the anode voltage.

3. Temperature controller according to claim 1 or 2, characterized in that the rectifiers (21, 63) over a variable resistor (64), which determines the cardiac output, with the heating device (53) are connected. Publications considered: German patent specification No. 950 243.