DE1523348A1 - Selbsttaetige Temperaturregler - Google Patents

Description

• Selbsttätige Temperaturregler Die Erfindung bezieht sich auf ein selbsttätiges Temperaturregelsystem (Thermostatsystem), das selbsttätig die Temperatur eines Gegenstandes, eines Teiles davon oder eines Bereiches derart regelt, daß die Temperatur dauernd auf einem konstanten Wert gehalten wird. Insbesondere betrifft die Erfindung ein neues selbsttätiges Temperaturregelsystem der erwähnten Art von höchst wünschenswerten Eigenschaften. .
• Ein Temperaturregelsystem üblicher Art besteht im allgemeinen aus einem linearen Steuerkreis und steuert gemäß Temperaturänderungen eine Heizquelle, die in einer Kammer angeordnet ist, deren Temperatur geregelt Werden soll. Mit nur einer einzigen Heizquelle ist es indessen schwierig, eine Temperaturregelung zu erhalten, die gleichzeitig die erwünschten Merkmale eines großen Regelbereiches, eine hohe Empfindlichkeit und Genauigkeit besitzt.
• Aufgabe der Erfindung ist ein selbsttätiges Temperaturregelsystem, das einen großen Regelbereich, eine hohe Empfindlichkeit und Genauigkeit gleichzeitig aufweist.
• Diese Aufgabe wird mit der Erfindung da-durch erreicht, daß, kurz gesagt, in einem selbsttätigen Temperaturregelsystem zwei fieizquellen unterschiedlicher Art verwendet werden, und daß zum Zweck einer genauen Regelung bei Anstieg des Stromes für die erste Heizquelle auf einen bestimmten Wert die zweite Heizquelle in Betrieb genommen wird Weitere Merkmale, Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels. Auf der Zeichnung zeigt-.
• Fig. 1 ein schematisches Blockschaltbild einer Ausführungsform des Systems nach der Erfindung, und Fig. 2 ein Schaltbild einer weiteren Ausführungsform der Erfindung. Die Ausführungsform der Erfindung gemäß Fig. 1 weist eine Hauptheizquelle 1, eine Hilfsheizquelle 2 und einen Temperaturfühler 3 auf, die alle in einer Kammer 4 angeordnet sind, deren Temperatur geregelt werden soll. Das System wird mit elektrischem Strom von einer Stromquelle 5 gespeist, und zwar über einen Fehlerverstärker 6, an den der Temperaturfühler 3 angeschlossen ist. Der Verstärker ti ist außerdem über ein Relais 7 mit der Hauptheizquelle 1 verbunden. Die Stromquelle 5 ist außerdem mit der Hilfsheizquelle 2 über einen Schalter 8 verbunden, der durch das Relais 7 betätigt wird.
• Das beschriebene System arbeitet folgendermaßen: Wenn der Temperaturfühler 3 eine Differenz zwischen der augenblicklichen Temperatur in der Kammer 4 und einer@bestimmten, beliebig festgesetzten Temperatur, die in der Kammer herrschen soll, feststellt, so sendet er ein elektrisches Signal aus, das dieser Differenz entspricht, zum Fehlerverstärker 6, der dann dieses Signal verstärkt. Der Ausgang des Verstärkers 6 gelangt über das Relais 7 zur Hauptheizquelle-1. Die Hauptheizquelle 1 liefert als Reaktion auf den Impuls des Fehlerverstärkers 6 Wärmeenergien in die Kammer 4, d.h., heizt diese auf, so daß das vom Fühler 3 abgegebene Signal zu Null wird. Auf diese Weise wird die Temperatur in der Kammer 4 t-hermoeeaLi.-»oh-geregelt und bleibt konstant auf der vorher festgelegten Temperatur.
• Das Relais 7 ist so ausgelegt, daß es den Schalter o schließt, wenn das Fehlersignal des Temperaturfühlers 3 einen bestimmten Wert übersteigt, d.h., wenn der Ausgangsstrom des Verstärkers 6 einen gegewissen Wert 10 überschreitet. Dabei wird die Stromquelle @ mit der Hilfsheizquelle 2 verbunden, um diese Wärmequelle 2 in Betrieb zu setzen. Die Hilfsheizquelle 2 liefert eine groAe Wärmemenge in die Kammer 4, so daß das Fehlersignal des Temperaturfühlers sich schnell wieder dem Wert Null nähern wird, womit auch die Temperatur in der Kammer sich schnell an den festgelegten Te:m,peraturwert annähert.
• Wenn die erwähnte Temperaturdifferenz klein wird, wird auch der Ausgangsstrom des Verstärkers 6 unter den Wert 10 absinken. Das Relais '@ tritt darauf außer Betrieb und die lineare Regelung wird daraufhin nur mehr durch die ffauptheizquelle 1 durchgeführt.. Die vorliegende Erfindung ist für genaue lineare Regelungen, z.B. für Thermoelemente, sehr geeignet, insbesondere aber für den Fall, daß eine Wärmequelle als Hauptheizquelle verwendet wird, in die ein niedriger absoluter Wert an Wärmeenergien eingeführt und entnommen werden kann.
• Eine besondere Ausführungsform eines Temperaturregelsystems gemäß der Erfindung, bei dem ein Thermoelement verwendet wird, ist in Fig. 2 dargestellt. In einer Kammer, in der die Temperatur geregelt werden soll, sind ein Thermoelement P, ein Temperaturfühler S, ein Kühler X (z.8. ein Ventilator oder ein anderer Kühlapparat) und ein Erhitzer Y (z.B. ein elektrisches Heizgerät) untergebracht. Der Strom des Thermoelementes P wird durch einen Stromkreis gesteuert, der aus den Transistoren TA und TB besteht. Die Emitter der Transistoren sind gemeinsam an einen Pol des Thermoelementes P angeschlossen, während ihre Basen mit der negativen bzw. positiven Ausgangsklemme des Fehlerverstärkers A und ihre Kollektoren über die Relais RA und RB einer Stromquelle Ei verbunden sind. Der Ausgang des Fühlers S wird dem Verstärker A zugeführt, Der Kühler X und der Erhitzer Y sind in Parallelschaltung mit einer Stromquelle E2 verbunden, und zwar über Kontakte a bzw. b der Relais RA und RB.
• In dem beschriebenen Stromkreis ist jeweils nur einer der Transistoren TA und TB in leitender Stellung. Wenn z.B. der Transistor TA leitend ist, wird das Thermoelement P in Richtung des Pfeiles l mit Strom versorgt und arbeitet dann als Kühlquelle. Wenn andererseits der Transistor TB leitend ist, fließt ein Strom in Richtung des Pfeiles 2 und das Thermoelement P arbeitet als Heizquelle.
• Wenn das Signal des Temperaturfühlers S negativ ist (das ist der Fall, wein die Temperatur in der Kammer höher ist als die vorher festgelegte Temperatur), wird dieses Signal durch den Fehlerverstärker A verstärkt und zu der Basis des Transistors TA für die Kühlung geleitet. Daraufhin wird das Thermoelement P in Richtung des Pfeiles 1 mit Strom versorgt, und zwar einer Grösse, die dem Ausgang des Fühlers S entspricht, und arbeitet als eine Kühlquelle, wodurch veranlasst wird, daß der Ausgang des Fühlers wieder zu Null wird.
• Wenn der Ausgang des Temperaturfühlers S einen gewissen Wert Uberschreitet, erreicht der Strom, der durch den Emitter (oder den Kollektor) des Transistors TA fließt, einen vorbestimmten Wert und das Relais RA wird erregt. Dieses schließt seinen Kontakt a und setzt dadurch die besondere Kühlquelle X in Betrieb. Dies geschieht, wenn der Ausgangsstrom des Fühlers S einen vorbestimmten Wert erreicht oder Ubersehreitet und somit die Notwendigkeit besteht, eine große Menge an Kühlenergie in das Kammerinnere zu senden. Deshalb arbeitet in diesem Fall der Hilfskühler X mit dem Thermoelement P zusammen, worauf die Temperatur in der Kammer rasch sinkt. Damit wiederum wird der Steuereffekt erreicht, daß auch der Fühlerausgang kleiner wird. Wenn die Kammertemperatur den festgelegten Wert erreicht, kehrt das Relais RA in seinen früheren Zustand zurück und das System nimmt wieder eine Arbeitsstellung ein, bei der eine genaue lineare Regelung ausschließlich durch das Thermoelement erfolgt.
• Wenn andererseits der Fühler-Ausgangsstrom positiv ist, arbeitet der Transistor TB und wenn der Ausgangsstrom des Transistors TB einen bestimmten Wert erreicht, wird das Relais RB erregt, schließt seinen Kontakt b und veranlasst damit die Arbeit der Hilfsheizquelle X, so daß die Kammertemperatur rasch die festgesetzte Temperatur erreicht. Es ist hierbei zu bemerken, daß die Relais in die Kollektor- oder Basisstromkreise eingeschaltet werden können, und wenn polarisierte Relais verwendet werden, können sie in den Laststromkreisen liegen. Wie vorher beschrieben, sieht die Erfindung ein selbsttätiges Temperaturregelsystem vor, in dem als Ergänzung zu einer Hauptheizquelle für die lineare Regelung zusätzlich eine Hilfsheizquelle vorgesehen ist, die durch ein Relais eingeschaltet wird, wenn die Hauptheizquelle eine Reizenergie aufbringen müsste, die über eine bestimmte Grösse hinausgeht. Demgemäß hat das System gemäß der Erfindung das einzigartige Merkmal, daß es möglich ist, eine Temperaturregelung selbsttätig durchzuführen, die einen großen Regelbereich und trotzdem hohe Empfindlichkeit und überdies große Genauigkeit aufweist. Es ist selbstverständlich, daB die obige Beschreibung sich nur auf eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung bezieht, die zahlreiche Abwandlungen erfahren kann.

Claims (2)

1. P a t e n t a n s p r ü c h e 1. Thermostatvorrichtung mit einer Heizquelle und einem Temperaturfühler, die in einer Kammer angeordnet sind, deren Innentemperatur geregelt werden soll, wobei die Heizquelledauernd durch den Ausgangsstrom des Fühlers derart gesteuert wird, daß die Temperatur in der Kammer konstant auf einem vorher festgesetzten Wert gehalten wird, dadurch gekennzeichnet, daß in der Kammer zusätzlich eine Hilfsheizquelle ist, und daß Schaltelemente vorgesehen sind, die einen Schaltimpuls abgeben, wenn der Strom zu der Hauptheizquelle einen vorbestimmten Wert erreicht, wobei der Schaltimpuls die Hilfsheizquelle in Tätigkeit setzt.
2. 2. Selbsttäiges Temperaturregelsystem zur Regelung der Temperatur in einem bestimmten Bereich mit einer Heizquelle und einem Temperaturfühler, gekennzeichnet durch eine von der Hauptheizquelle unabhängige Hilfsheizquelle, die zusammen mit der Hauptheizquelle und dem Temperaturfühler in dem zu regelnden Bereich untergebracht ist, durch Schaltelemente, die einen Schaltimpuls hervorrufen, wenn der Strom zu der Hauptheizquelle einen vorbestimmten Wert erreicht und die Hilfsheizquelle in Tätigkeit setzt, und durch elektrische Stromquellen für die einzelnen Bauteile.