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Einrichtung zum Feststellen des Feuchtigkeitsgehaltes einer Ware
Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Festellung der Feuchtigkeit
eines Taumeltrockners.
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Es sind Einrichtungen dieser Art bereits bekannt, bei welchen das
Gut zwischen zwei Elektroden gesetzt wird, mit welchen es allerdings nicht in Berührung
gelangt. Dabei wird der hierdurch gebildete kapazitive Widerstand des Kondensators
dadurch festgestellt, dass an die Elektroden eine Wechselspannung angelegt wird.
Diese Vorrichtungen sind ausserordentlich empfind lich und nur zur Messung des Feuchtigkeitsgehaltes
innerhalb enger Grenzen geeignet.
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Es sind ferner Einrichtungen zur Feststellung des 1Feuchtigkeitsgehaltes
von in einem Trockner befindlichen Materialien bekannt. Diese Einrichtungen weisen
ein Paar Elektroden auf, welche mit Abstand zueinander angeordnet sind, so dass
das Material die Elektroden überbrückt und hierdurch eine Stromverbindung schafft,
zieren Widerstand sich nach Massgabe des Feuchtigkeitsgehaltes des Materials verändert.
Diese Elektroden liegen in einem Steuerstromkreis, wobei ferner eine Stromsteuervorrichtung
und ein von dieser Vorrichtung betätigtes Relais vorgesehen sind.
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Dabei ist der Stromkreis so geführt, dass an eine der Elektroden 1
eine GLeiehspannung angelegt wird, wobei diese Gleichspannung zu der anderen Elektrode
abfliesst, wenn feuchtes Trockengut die Elektroden überbrückt, diese Spannung hingegen
nach Massgabe des unter einen vorbestimmten Wert absinkenden Feuch-tigkeitsgehaltes
sich wieder bis zu einem Wert aufbaut, welcher ausreicht, um die Stromsteuervorrichtung
zu veranlassen, den Betrieb des Relais zuzulassen.
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Diese an sich bekannte Vorrichtung wird z.B. in einem Haartrockengerät
verwendet, bei welchem die Stromsteuervorrichtung eine Vakuumröhre ist, deren Gitter
und Kathode mit den den Feuchtigkeitsgehalt feststellenden Elektroden entsprechend
verbunden sind, so dass beim Trocknen der Haare das Gitter zunehmend weniger positiv
wird, bis der durch die Vakuumröhre hindurchfliessende Strom nicht mehr ausreicht,
die Kontakte des Relais geschlossen zu halten.
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Die Erfindung ist insbesondere zur Verwendung in einem Taumeltrockner
für Kleider geeignet und bestimmt,- welcher beträchtlichen mechanischen Erschütterungen
und Schwingungen unterworfen ist und in welchem die feuchten Kleider periodisch
und zeitweilig ausser Berührung mit den feuchtigkeitsempfindlichen Elektroden gelangen
können, wodurch zwischen diesen Elektroden momentan ein hoher Widerstand auftrit-t
und durch die falsche Anzeige der Eindruck erweckt wird, als ob die Kleider einen
höheren Grad an Trockenheit besässen. Bei einem feuchtigkeitsempfind hohen Gerät,
wie es ein Haatrockner der beschrieberlen Art ist,
führen derartige
Erschütterungen bzw. Schwingungen und periodisch auftretende hohe Widerstände zwischen
den feuchtigkeitsempfindlichen Elektroden zu einem absolut unbefriedigenden Betrieb.
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Diese Nachteile werden durch die erfindungsgemässe Einrichtung in
vollem Umfang vermieden. Die Erfindung kennzeichnet sich dadurch, dass die im Zusammenhang
mit einem Taumel trockner verwendete Stromsteuervorrichtung an sich bekannter, nicht
leitender Type ist, welche unvermittelt in den l-eitenden Zustand übergeht, wenn
eine genau vorbestimmte Gleichspannung angelegt wird, so dass das Relais von einer
grossen Stromänderung betätigt und daher dessen Betrieb von Erschütterungen und
Vibrationen unabhangig wird,' und dass ein Kondensator in an sich bekannter Weise
in dem Stromkreis der Stromsteuervorrichtung liegt derart,-dasw elektrische Energie
gespeichert und eine zeitliche Verzögerung erreicht wird, welche einen vorzeitigen
Wechsel in dem Leitungszustand der Stromsteuervorrichtung verhindert, wenn <3as
taumelnde Tl-ockengut zeitweise die Elektroden nicht berührt und dabei ein grosser
Widerstand zwischen den Elektroden erzeugt wird, welcher zeitweise eine ungenaue
Anzeige des Trockengrades des Trockengtes verursacht.
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In der Zeichnung sind verschiedene Ausfilhrungsbeispiele der Erfindung
sch'ematisch dargestellt. Es bedeutet: Fig. 1 das Schaltschema einer Ausführungsform
der Erfindung; Fig. 2 ein Teilstück des Schaltschemas einer anderen Ausführungsform
und 1 ;. ~, ein Teilstiick des Schaltschemas einer weiteren Ausführungsform.
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Der Schaltsiromkreis gemäß Fig. 1 wird durch Betätigen eines Impulsschalters
10 eingeschaltet, wobei ein stromdurchgang
durch die Sekundärwicklung
12 des Transformators 14, den normalerweise geschlossenen Schalter 16 und die Wicklung
18 des Relais A bewirkt und durch Anziehen des Relais und Umsteuern des Schalters
20 nach dem Kontakt 22 ein Haltestromkreis hergestellt wird. Die Schließdauer des
Haltestromkreises hängt von der Schließdauer des Schalters 16 ab. Der Schalter 16
wird durch das im folgenden beschriebene Relais B betätigt.
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Der zugeführte Wechselstrom wird-in der Diode 24 gleichgerichtet,
wobei zwei in Reihe geschaltete Widerstände 26, 28 die Diode gegen starke Stromstöße
beim Einschalten des Stromkreises sichern. Der aus der Diode austretende pulsierende
Gleichstrom wird in einer Siebschaltung mit den Kondensatoren 30, 32 und den Widerständen
34, 36 gesiebt, so daß sich ein welliger Gleichstromdurchfluß durch den Widerstand
38 als Vorspannung für die Schaltdiode 40 ergibt. Die Stromzuführung zu der Schaltdiode
verläuft über eine Sperrdiode 42, deren Aufgabe aus der folgenden Beschreibung hervorgeht.
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Die Schaltdiode ist eine Schockley-Diode (US-Patent Nr. 2, 855, 524)
mit sehr hoher Impedanztim nichtleitenden bzw. im geöffneten Zustand, d.h. solange
d-ie Vorspannung niedriger als die Schaltspannung der Diode ist. Sobald die an die
Schaltdiode angelegte Spannung die Schaltspannung übersteigt, wird die Diode leitend
bzw. schließt sie, worauf die zur Aufrechterhaltung der Leistung erforderliche Spannung
auf einen sehr kleinen Wert abfällt. In diesem Zustand ist die Impedanz sehr niedrig,
so daß die Diode infolgedessen nicht viel anders als ein Schalter arbeitet. Bei
leitender Diode fließt ein Strom durch die Wicklung 44 des Relais B, das nach Anziehen
den Schalter 16 öffnet und daher den Schaltstromkreis ausschaltet. Beim Ausschalten
des Stromkreises schützt der Kondensator 46 die Diode vor dem mit dem Zusammenbrechen
des Magnetfeldes der Wicklung induzierten Gegenstrornstoß. ueber den Schieber des
regelbaren Widerstandes 36 wird die Spannung durch einen, einige oder s. sämtliche
der Widerstände 48, 50, 52, 54, 56, 58 an den Knotenpunkt 60 angelegt. Die Widerstände
48 bis 5 sind gemäß de Darstellung in Fig. 1
hintereinandergeschaltet,
so daß an den Knotenpunkt 60 daher nur eine verhältnismäßg niedrige Spannung gelangt.
Von dem Knotenpunkt 60 führt eine Leitung 62 an einen elektrisch beim tenden Ring
64 in der Trockentrommel, während ein zweiter elektrisch leitender Ring 66 gemäß
der Darstellung an die Erde angeschlossen ist. Werden die Ringe durch feuchte Ware
überbrückt, so fließt der Strom von dem Knotenpunkt 60 -schnell nach der Erde ab,
so daß sich keine Spannung an dem Knotenpunkt 60 aufbauen kann. Mit dem Abtrocknen
der Wäschestücke in der Trommel steigt jedoch die Spannung am Knotenpunkt 60 allmählich
an. Die vorliegende Einrichtung hängt in ihrer Steuerfunktion also von der Spannung
an diesem Punkt bzw. von dem Widerstand zwischen den Ringen ab. Der Knotenpunkt
60 ist über einen Widerstand 70 an einen Knotenpunkt 68 und dieser wiederum an eine
Neonröhre 72 und über diese an einen Kondensator 74 angeschlossen. Mit steigender
Spannung am Knotenpunkt 60 steigt daher auch die Spannung am Knotenpunkt 68 und
folglich an der Neonröhre. Nach Erreichen einer bestimmten Mindestspannung wird
die Neonröhre leitend und läßt Strom in Richtung nach der Schaltdiode durchfließen.
Auf Grund der Siebschaltung mit dem Widerstand 76 und den Kondensatoren 78 und 80
entwickelt sich ein Spannungsimpuls, der durch die Sperrdiode 42 gesperrt wird und
daher nach der Schaltdiode 40 zuzüglich zu der Vorspannung gelangt. Dieser Spannungsimpuls
zusammen mit der Vorspannung reicht zum Umsteuern der Diode auf Durchgang aus, so
daß das Relais B abfällt und durch öffnen des Schalters 16 den Haltestromkreis unterbricht.
Dadurch fällt wiederum das Relais A ab, das den Stromkreis mittels des nach dem
Kontakt 23 umschaltenden Schalters 20 an Erde anschließt.
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Aus der vorstehenden Beschreibung geht die Abhängigkeit der Einrichtung
von der an dem Knotenpunkt 60 anliegenden Spannung hervor. Da die Ware in der Trommel
die Ringe nicht ständig überbrücken wird, könnte die Spannung am Knotenpunkt 60
den Schaltwert auch vorzeitlg erreichen. Um dieser Möglichkeit zu begegnen, ist
zwischen dem Knotenpunkt 68 und dem Erdanschluß
ein Kondensator
74 vorgesehen. Dieser Kondensator 74 muß mit steigender Spannung am Knotenpunkt
60 und damit auch am Knotenpunkt 68 aufgeladen werden, woraus sich eine Verzögerung
ergibt, die eine Fehlanzeige an den Ringen 64, 66 ausschließt.
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Sobald wieder feuchte Ware mit den Ringen in Berührung kommt', leitet
sie die Ladung des Kondensators 74 ab und macht diesen erneut zur Ausübung seiner
Verzögerungsaufgabe einsatzbereit.
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Für die vorstehende Beschreibung wurde die -Wirksamkeit sämtlicher
Widerstände 48 bis 58 vorausgesetzt, wobei sich für den Spannungsabfall von dem
regelbaren Widerstand 36 nach dem Knotenpunkt 60 ein Höchstwert und folglich für
die an dem Knotenpunkt anliegende Spannung ein Mindestwert ergibt. Der Widerstand
zwischen den Ringen 64 und 66 muß daher sehr hoch sein, um die Neonröhre zum Zünden
zu bringen. Diese Schaltspannung entspricht- demnach dem höchsten Trockungsgrad.
Zum Einstellen anderer Feuchtigkeitswerte sind die Druckknopfschalter 82, 84, 86,
88 und 90 vorgesehen. Diese Schalter sind derart miteinander gekoppelt, daß beim
Umschalten eines Schal -ters auf den unteren Kontakt alle anderen Schalter sich
auf den oberen Kontakt zurückbewegen. Es kann ein zusätzlicher Druckknopf vorgesehen
werden, um sämtliche Schalter nach ihren oberen Kontakten zurückzuführen und damit
alle Widerstände gemäß der Darstellung in Fig. 1 hintereinanderzuschalten. Eine
solche Druckknopfschaltung ist allgemein üblich; und es sei in diesem Zusammenhang
erwähnt, daß die Betätigung des Impulsschalters 10 auch mit dem Nachhub der Druckknopfschalter
ausgelöst werden kann. Es ist dann nur ein einziger Druckknopf sowohl zur Einstellung
des gewünschen Feuchtigkeitsgrades als auch zum Einschalten der Einrichtung erforderlich.
Gemäß der Darstellung bleibt bei Betätigung des Schalters 90 nur der Widerstand
48 eingeschaltet,. womit sich am Knotenpunkt CO eine hohe Spannung einstellt und
die Anzeigespanntlng sich bei verhältnismäßig starkem uebergang zwischen den-Ringen
aufbauen kann. Dies entspricht dann der Einstellung höchsten E'euchtigkeittgrades.
Bei der gezeichneten Einrichtung sind Einstellmöglichkeiten von 5 <% bis 40 %
Feuchtigkeitsgehalt der Ware
zwischen den Ringen vorgesehen. Der
Widerstand 36 ist als regelbarer Widerstand dargestellt, um die Einrichtung nachstellen
zu können. Eine solche nachstellmöglichkeit ist jedoch nicht in allen Fällen erforderlich.
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Die Einrichtung gemäß Fig. 2 ist für die Behandlung sehr kleiner
Warenmengen ausgelegt, mit denen die leitenden Ringe 64, 66 innerhalb der durch
den Kondensator 74 nach der vorstellenden Beschreibung bestimmten Zeitspanne etwa
nicht über brückt werden können. Unter solchen Umständen wird durch Schließen des
Kleinmengen-Schalters 100 der Zusatzkondensator 102 parallel zu dem Kondensator
74 geschaltet und damit die zum Aufbauen der Steuerspannung am Knotenpunkt 60 und
folglich auch am Knotenpunkt 68 erforderliche Zeitdauer verlängert.
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Wie aus dem Schaltbild hervorgeht, wird der Kondensator 1o2 mittels
des Schalters 100 eingeschaltet und bleibt für sämtliche Feuchtigkeitseinstellungen
der verschiedenen Schalter 104 bis 112 wirksam. Weiterhin bleibt der Kondensator
102 selbst bei geöffnetem Schalter 100 eingeschaltet, wenn sich der Schalter 104
dem höchsten Feuchtigkeitsgrad entsprechend in Anlage an seinem oberen Kontakt befindet.
Mit dieser Maßnahme soll eine vorübergehende falsche Anzeige des eingestellten Feuchtigketisgrades
verhindert werden. Die Voraussetzungen fiir derartige Fehlanzeigen sind bei Einstellung
der Einrichtung auf sehr hohe Feuchtigkeit gegeben, wenn eine vergleichsweise trockene
Ware die Ringe überbrückt, während der Großteil des Trommelinhaltes in Wirklichkeit
noch sehr feucht ist.
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Mittels der Schalter 104, 1o6, 11o und 112 werden die Widerstände
44, 114 116, 118 und und hintereinandergeschaltet.
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Hierbei hat der Widerstand 122 jedoch eine andere Aufgabe.
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Dieser Widerstand hat einen ziemlich holmen Widerstandswert und wird
unter Umgehung aller anderen Schalter durch Betätiaren eines Druckknopfes gemäß
der im Zusammenhang mit Fig. 1 gebrachten Beschreibung eingeschaltet. Es liegen
dann sämtjiche Widerstände 43, 114, 116, 118, 120 und 122 in Reihe
hintereinander,
so daß sich nur eine sehr niedrige Spannung an dem Knotenpunkt 60 einstellt. Diese
Schaltung wird vorteilhaft beim Trocknen von Decken und ähnlichen Waren verwendet,
deren Äußeres schon einen Trockenimpuls auslöst, wenn das Innere wegen der Dicke
des betreffenden Materials tatsächlich noch nicht trocken ist. Eine weitere Einsatzmöglichkeit
dieser Schaltung mit dem Widerstand 122 ist dann gegeben, wenn alle Druckknopfschalter
durch Bet-ätigung der Druckknij-fe unbeabsichtigt ausgeschaltet sind. In diesem
Falle ist doch noch eine Spannung am Knotenpunkt 60 vorhanden, so daß der Motor
schließlich abschalten kann. Ohne diese Maßnahme könnte der Benutzer möglicherweise
unwissentlich alle Schalter ausschalten und den Motor mit einer der Spannung-Null
am Knotenpunkt 60 entsprechenden Einstellung laufen lassen, wodurch die Schalteinrichtung
in bezug auf Abstellen des Motors unwirksam würde.
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In der Schaltung gemäß Fig. 3 ist ein Belüftungs-Schalter 150 in
Form eines auf die Umstellschalter 152, 154, t56 wirkenden Druckknopfes vorgesehen.
Hierbei sind die Widerstände 48, 158, 160 und der hochohmige Widerstand 162 hintereinandergeschaltet.
Die bei 60 verfügbare Spannung ist daher wieder sehr niedrig. Der Kondensator 164
liegt parallel zu dem Kondensator 74, während die Meßringe-64, 66 von dem Stromkreis
abgeschaltet-sind. Dieser Belüftungs-Schalter ermöglicht also, die Elektroden von
dem Stromkreis abzuschalten und durch einen elektronischen Verzögerungskreis zu
ersetzen, mittels dessen die Kondensatoren 174 und 164 zum ZÜnden der Neonröhre
72 aufgeladen werden müssen. Dieser Verzögerungskreis kann beispielsweise für Abschalten
nach zehn Minuten Betriebsdauer ausgelegt werden. Durch eine solche-Einrichtung
kann ein besonderer mechanischer Zeitschalter zum Durchführen der Belüftung entfallen.
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Falls erwünscht, kann während der Belüftungephase Wärme zugeführt
werden. Der Belüftungsschalter kann aber auch
so mit dem Hauptstromkreis
gekoppelt werden, daß er das Heizelement während der Lockerungsphase abschaltet.
Selbstverständlich könnte auch ein besonderer Heizschalter vorgesehen werden, um
dem Benutzer die Wahl zwischen Heizen und Nichtheizen freizustellen.
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Der hochohmige Widerstand 162 ist auch in dem Falle von Vorteil,
wenn die Druckknopfschalter unbeabsichtigt wiegemäß der Beschreibung zu Fig. 2 ausgeschaltet
sein sollten.
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Selbst bei ausnahmslos in Ausschaltstellung befindlichen Schaltern
liegt an dem Knotenpunkt 60 noch eine Spannung an, auf Grund derer der Motor. ungeachtet
sehr hohen Trockengrades abschalten kann.
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Selbstverständlich läßt sich der elektronische Verzögerungsteil des
Stromkreises von dem Meßteil abtrennen und als einfache Verzögerungseinheit ohne
jede Feuchtigkeitsmeßtnktion ausführen. Durch Auswechseln von Widerständen könnten
verschiedene Zeitfolgen eingestellt werden.
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Die beschriebene Schalteinrichtung ist den mit Elektronenröhren arbeitenden
bekannten Einrichtungen überlegen; denn da der Röhrenwiderstand kleiner als der
zu messende Warenwiderstand ist, kann eine Röhre von vornherein schon keine genaue
Kontrolle ergeben. Weiterhin läßt sich durch Verwendung einer Schaltdiode mit hoher
Impedanz ein besseres Arbeiten der Relais erzielen.
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~ PatentansprZohe-