DE1523384C - Stabilized temperature control circuit - Google Patents

Stabilized temperature control circuit

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DE1523384C
DE1523384C DE19651523384 DE1523384A DE1523384C DE 1523384 C DE1523384 C DE 1523384C DE 19651523384 DE19651523384 DE 19651523384 DE 1523384 A DE1523384 A DE 1523384A DE 1523384 C DE1523384 C DE 1523384C
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Kurt Dipl Ing Reebs Hans Jürgen 8000 München Kupka
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Description

Verstärkers, an sich bekannt, wie dies z. B. aus den nachfolgenden Literaturstellen, »Siemens Zeitschrift«, Mai 1964, Heft 5, Seiten 369 bis 375, bezüglich der Kaltleiter oder der Zeitschrift für Instrumentenkunde, 1963, Heft 5, S. 123, für Zenerdioden oder der TF-Sammlung, Beilage für Funktechnik, 1958, Nr. 22, für die Gleichstromgegenkopplung, zu entnehmen ist. Aus keiner der Literaturstellen ist jedoch die der Erfindung zugrundeliegende Anordnung zu entnehmen, durch die insgesamt eine Thermostatregelschaltung erhalten wird, bei welcher die Auswirkung der Stromverstärkungsstreuung der Transistoren beliebig herabgesetzt werden kann. Es ist möglich, die Verstärkung hinreichend konstant zu halten, so daß die Exemplarstreuungen der Regelverstärkung den Regelfehler nur noch unwesentlich beeinflussen können. Auch kleine Terhperaturänderungen lassen sich mit dieser Schaltungsanordnung sicher ausregeln. Sehr vorteilhaft wirkt sich hierbei weiterhin die Verwendung eines keramischen Kaltleiters als temperaturabhängiger Widerstand aus, da dieser hinsichtlich seines Temperaturbeiwertes besonders günstig ist. Amplifier, known per se, as z. B. from the following references, "Siemens Zeitschrift", May 1964, issue 5, pages 369 to 375, regarding the PTC thermistor or the journal for instrument technology, 1963, issue 5, p. 123, for Zener diodes or the TF collection, supplement for radio technology, 1958, No. 22, for the DC negative feedback, can be found. From none of the references however, the arrangement on which the invention is based can be seen through which a total of one Thermostat control circuit is obtained in which the effect of the current gain dispersion of the Transistors can be reduced arbitrarily. It is possible to keep the gain sufficiently constant hold, so that the sample variance of the control gain only insignificant the control error can influence. Even small temperature changes can be made with this circuit arrangement regulate safely. The use of a ceramic also has a very advantageous effect here PTC thermistor as a temperature-dependent resistor, as this is particularly favorable in terms of its temperature coefficient.

An Hand des Ausführungsbeispiels nach der Figur wird die Erfindung näher erläutert.The invention is explained in more detail using the exemplary embodiment according to the FIGURE.

An den beiden Klemmen einer Gleichspannungsquelle liegt in Serie mit einem Widerstand R6 eine Temperaturfühler R7, der als keramischer Kaltleiter Brückenschaltung, deren Zweige einerseits von dem ausgebildet ist, und dem ohmschen Widerstand R& und andererseits den beiden Zenerdioden D1 und D2 gebildet werden. Im Nullzweig der Brücke liegt die Basis-Emitter-Strecke des Transistors T3, wobei der Emitter an den Verbindungspunkt zwischen den beiden Zenerdioden und die Basis an den Verbindungspunkt zwischen Widerstand R8 und Temperaturfühler R1 geführt ist. Der Kollektor des Transistors T3 ist über den Widerstand R5 an die Basis des Transistors T2 geführt, dessen Emitter mit der Basis vom Transistor T1 verbunden ist. In der Emitter-Basis-Streckc der Transistoren T1 und T2 liegen die ohmschen Widerstände R1 bzw. /?., und im Kollektorkreis die am positiven Pol der Spannungsquelle liegenden Widerstände R2 bzw. /?4. Der Widerstand R2 dient dabei gleichzeitig als Heizwiderstand für den Thermostaten. Die Serienschaltung von Emitter-Kollektor-Strecke des Transistors T1 und Widerstand R2 liegt parallel zur Spannungsquelle. In die Schaltung sindAt the two terminals of a DC voltage source, in series with a resistor R 6, there is a temperature sensor R 7 , which is formed as a ceramic PTC resistor bridge circuit, the branches of which are formed on the one hand by the, and the ohmic resistor R & and on the other hand the two Zener diodes D 1 and D 2 will. The base-emitter path of the transistor T 3 is located in the neutral branch of the bridge, the emitter being led to the connection point between the two Zener diodes and the base to the connection point between resistor R 8 and temperature sensor R 1 . The collector of the transistor T 3 is led through the resistor R 5 to the base of the transistor T 2 , the emitter of which is connected to the base of the transistor T 1 . In the emitter-base-Streckc of the transistors T 1 and T 2 are the resistances R 1 and /?., And in the collector circuit resistances R lying on the positive pole of the voltage source 2 and /? 4th The resistor R 2 also serves as a heating resistor for the thermostat. The series connection of the emitter-collector path of the transistor T 1 and resistor R 2 is parallel to the voltage source. Are in the circuit

ίο außerdem zwei Gegenkopplungswiderstände eingefügt. Der eine ist in Serie geschaltet zu der Zenerdiode D2, welche am positiven Pol der Spannungsquelle liegt, und der andere liegt parallel zu der Serienschaltung des mit seiner Emitter-Basis-Strecke im Nullzweig der Brücke liegenden Transistors ΤΛ und den kollektorseitig angeschlossenen Transistoren T1 und T2. Letzterer Widerstand ist an die Verbindungspunkte zwischen Zenerdiode D2 und Gegenkopplungswiderstand/?12 einerseits und Kollek-ίο also inserted two negative feedback resistors. One is connected in series with the Zener diode D 2 , which is connected to the positive pole of the voltage source, and the other is connected in parallel with the series connection of the transistor Τ Λ with its emitter-base path in the zero branch of the bridge and the transistors T connected on the collector side 1 and T 2 . The latter resistance is at the connection points between Zener diode D 2 and negative feedback resistor /? 12 on the one hand and collective

ao tor von Transistor T1 und Widerstand R2 andererseits geführt. Der Verstärkungsverlust, welcher durch die Gegenkopplung (R11 und R12) bewirkt wird, wird durch den zusätzlichen Transistor T4 gedeckt, welcher zwischen dem Widerstand R5 und demao gate of transistor T 1 and resistor R 2 on the other hand. The gain loss, which is caused by the negative feedback (R 11 and R 12 ) is covered by the additional transistor T 4 , which is between the resistor R 5 and the

Transistor T2 angeordnet ist, und zwar liegt die Basis am Widerstand R5 und der Emitter an derTransistor T 2 is arranged, namely the base is on the resistor R 5 and the emitter on the

is des Transistors T9. In'· seiner Emitter-Basis: Strecke ist der Widerstand R9 und kollektorseitig'iier" Widerstand R10 angeordnet. Bei Temperatyrähderun-is of the transistor T 9 . The resistor R 9 is arranged in its emitter base : path and the resistor R 10 on the collector side.

gen ändert sich entsprechend der Kennlinie des temperaturabhängigen Widerstandes der Brückenstrom, und damit nehmen die Potentiale von Emitter und Basis des Transistors T3, die bei abgeglichener Brücke auf gleicher Höhe liegn, verschiedene Werte an; der Transistor T3 öffnet. Der nun im Brückenzweig fließende Strom wird in den weiteren Transistoren verstärkt, so daß im Heizwiderstand R0 ein entsprechend höherer Strom zum Fließen kommt. Über die Widerstände R11 und Rv, erfolgt die Gegenkopplung. gen changes according to the characteristic curve of the temperature-dependent resistance, the bridge current, and thus the potentials of the emitter and base of the transistor T 3 , which are at the same level when the bridge is balanced, take on different values; the transistor T 3 opens. The current flowing in the bridge branch is amplified in the other transistors, so that a correspondingly higher current flows in the heating resistor R 0. The negative feedback takes place via the resistors R 11 and R v.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims (1)

hinaus sind auch Exemplarstreuungen des Tran-Patentanspruch: sistors des Gleichstromyerstärkers . nicht ausgleichbar. Außerdem wird bei dieser Anordnung alsIn addition, there are specimen variations in the Tran claim: sistor of the DC amplifier. cannot be compensated. In addition, in this arrangement as Stabilisierte Temperaturregelschaltung mit temperaturabhängiger Widerstand ein Heißleiter vereiner mit Gleichspannung gespeisten Wheatstone- 5 wendet, der jedoch wegen seines hohen Temperatur-Brücke, in deren einem Brückenzweig ein PTC- beiwertes und seiner stetig verlaufenden Charakte- und ein NTC-Widerstand als Temperaturfühler ristik ungünstige Auswirkungen auf die Stabilität der für die Innen- und Außentemperatur eines Schaltung hat.Stabilized temperature control circuit with temperature-dependent resistance combining an NTC thermistor Wheatstone-5 powered by direct voltage, which, however, because of its high temperature bridge, in one of the branches of the bridge a PTC coefficient and its continuously changing character and an NTC resistor as a temperature sensor has adverse effects on the stability of the for the inside and outside temperature of a circuit. Thermostaten geschaltet sind und in deren Meß- Ein weiterer Temperaturregler, der zur Steuerung diagonalen der Eingang eines gegengekoppelten io eines Heizstromes dient und der ebenfalls eine Gleichstromverstärkers liegt, dessen Lastwider- Widerstandsbrücke aufweist, in deren einer Diastand eine Heizwicklung des Thermostaten ist, gonale der Eingang eines Gleichstromverstärkers dadurch gekennzeichnet, daß zwei Hegt, ist in der Patentschrift6365 des Amtes für Er-Zenerdioden (D 1, D 2) mit einem Reihenwider- findungs- und Patentwesen in Ost-Berlin beschrieben, stand (R 12) in dem anderen Brückenzweig ge- 15 Bei dieser Anordnung wird die Stabilisierung der schaltet sind und daß ein Gegenkopplungswider- Brückenspannung mit einer Glimmlampe vorgestand (R 11) zwischen dem Verstärkerausgang nommen, die jedoch bezüglich ihrer Stabilitätsund dem Verbindungspunkt zwischen der einen eigenschaften wesentlich schlechter ist als Zener-Zenerdiode (D 2) und dem Reihenwiderstand dioden und zudem eine ungünstigere Leistungsbilanz (R 12) geschaltet ist. 20 aufweist. Bei dieser Anordnung ist auch eine Gegenkopplung vorgesehen, wobei jedoch die Gegenkopplung über den Heizwiderstand geführt wird.Thermostats are connected and in their measuring Another temperature controller, which serves to control the diagonal input of a negative feedback io of a heating current and which is also a DC amplifier, whose load resistance bridge has, in one of which there is a diagonal position a heating winding of the thermostat, the input is gonal a direct current amplifier characterized in that two Hegt is described in the patent specification 6365 of the office for Er-Zener diodes (D 1, D 2) with a series resistance and patent system in East Berlin, stood (R 12) in the other branch of the bridge - 15 With this arrangement, the switches are stabilized and that a negative feedback bridge voltage with a glow lamp (R 11) is provided between the amplifier output, which, however, is significantly worse than the Zener-Zener diode (D 2) and the series resistor diodes and also an un more favorable power balance (R 12) is switched. 20 has. In this arrangement, a negative feedback is also provided, but the negative feedback is routed via the heating resistor. . Dies hat jedoch, zur Folge, daß die Gegenkopplung. However, this has the consequence that the negative feedback stark lastabhängig wird und damit der erzielte 25 Stabilitätseffekt teilweise wieder aufgehoben wird..becomes heavily load-dependent and thus the stability effect achieved is partially canceled out again. Die Erfindung betrifft eine stabilisierte T&m- Ein Hauptproblem bei allen Regelschaltung'en-füT peraturregelschaltung mit einer mit Gleichspannung stetig zu regelnde Thermostaten besteht jedqclr'darin, gespeisten Wheatstone-Brücke, in deren einem daß sich wegen der durch Exemplarsfreuungen be-Brückenzweig ein PTC- und ein NTC-Widerstand dingten schwankenden Stromverstärkung der Tranais Temperaturfühler für die Innen- und Außen- 30 sistoren der Schaltung sowie beim Austausch von temperatur eines Thermostaten geschaltet sind und Transistoren innerhalb einer Schaltung Unterschiede in deren Meßdiagonalen der Eingang eines gegen- bezüglich Regelfehler und Schwingneigung ergeben, gekoppelten Gleichstromverstärkers liegt, dessen Last- Beides sind für die Regelung äußerst unangenehme widerstand eine Heizwicklung des Thermostaten ist. und unerwünschte Erscheinungen, die den Regel-Derartige Regelschaltungen sind bekannt. 35 Vorgang ungünstig beeinflussen. Da steigende Ver-So wird beispielsweise in der deutschen Ge- Stärkung des Regelverstärkers die Schwingneigung brauchsmusterschrift 1 884 498, insbesondere F i g. 3, vergrößert, soll nach Möglichkeit zur Vermeidung eine stabilisierte Regelschaltungsanordnung für von Regelschwingungen die Auslegung des Regel-Thermostaten mit einer Wheatstone-Brücke be- Verstärkers so erfolgen, daß bei höchstmöglicher schrieben. Die Brücke enthält zwei temperatur- 40 Verstärkung Regelschwingungen nicht auftreten könabhängige Widerstände, die als Thermofühler im nen. Bei Verwendung von Transistorexemplaren Inneren des Thermostaten angeordnet sind und in kleiner Stromverstärkung steigt dann aber der Regelderen Meßdiagonale der Eingang eines Gleichstrom- fehler an. Neben einer Abhängigkeit der Schwingverstärkers liegt. An der anderen Diagonale wild die neigung vom Regelverstärker besteht auch eine Versorgungsspannung zugeführt, und die Heiz- 45 solche vom Temperaturfühler, und zwar nimmt mit wicklung des Thermostaten ist im Ausgangskreis des seiner Steilheit und der Größe der thermischen Zeit-Verstärkers angeordnet. konstanten die Neigung zu Regelschwingungen zu. Diese Schaltungsanordnung hat jedoch den Nach- Durch diese Nachteile, die auch den vorstehend beteil, daß die Versorgungsspannung an der Brücke schricbenen Schaltungen mehr oder weniger annicht stabilisiert ist, so daß Versorgungsspannungs- 5° haften, ist es jedoch nicht möglich, insbesondere Schwankungen in den Brückenabgleich eingehen. kleine Temperaturänderungen sicher auszuregeln.
Darüber hinaus können Exemplarstreuungen aus- Aufgabe der Erfindung ist es, eine Regelschaltung zuwechselnder Transistoren nicht aufgefangen wer- für Thermostaten zu schaffen, mit welcher auch den, was einen erheblichen Nachteil insbesondere kleine Temperaturänderungen sicher ausgeregelt bezüglich des Einflusses der Exemplarstreuungen auf 55 werden können.
The invention relates to a stabilized T & m- A main problem with all control circuits-for temperature control circuit with a thermostat to be continuously controlled with direct voltage consists in any case, fed Wheatstone bridge, in one of which there is a PTC bridge because of the specimen joy. and an NTC resistor due to fluctuating current amplification of the Tranais temperature sensors for the internal and external 30 sistors of the circuit as well as when exchanging temperature of a thermostat and transistors within a circuit differences in their measurement diagonals result in the input of a control error and a tendency to oscillate , coupled DC amplifier, whose load both are extremely uncomfortable for the control resistance is a heating coil of the thermostat. and undesirable phenomena affecting the control-Such control circuits are known. 35 Influence the process unfavorably. Since increasing Ver-So is, for example, in the German industry Strengthening of the control amplifier the tendency to oscillate in utility model document 1 884 498, in particular FIG. 3, enlarged, should, if possible, to avoid a stabilized control circuit arrangement for control oscillations, the control thermostat should be designed with a Wheatstone bridge amplifier so that it was written at the highest possible level. The bridge contains two temperature-dependent resistors, which act as thermal sensors inside. When using transistor specimens inside the thermostat and with a small current gain, the input of a direct current error then rises in the rule of their measuring diagonal. In addition to a dependency of the vibration amplifier lies. On the other diagonal there is also a supply voltage supplied by the control amplifier, and the heating 45 such from the temperature sensor, namely increases with the winding of the thermostat is arranged in the output circuit of its steepness and the size of the thermal time amplifier. constant the tendency to control oscillations. However, this circuit arrangement has the following disadvantages, which also involve the above, that the supply voltage at the bridge is more or less unstabilized, so that supply voltage 5 ° stick, but it is not possible, in particular fluctuations in the Bridge adjustment received. to regulate small temperature changes safely.
In addition, it is the object of the invention to create a control circuit of alternating transistors for thermostats, with which the, which is a significant disadvantage in particular small temperature changes, can be safely regulated with regard to the influence of the sample variance on 55.
den Regelfehler hat. ' Zur Lösung dieser Aufgabe wird die stabilisiertehas the rule error. 'To solve this problem, the stabilized Eine ähnliche Regelanordnung mit dem gleichen Temperaturregelschaltung gemäß der Erfindung der-A similar control arrangement with the same temperature control circuit according to the invention der- Nachteil ist außerdem in der deutschen Auslege- art ausgebildet, daß zwei Zenerdioden mit einemAnother disadvantage is the German design that two Zener diodes with one schrift 1 129 314 beschrieben. Reihenwiderstand in dem anderen Brückenzweig ge-1 129 314. Series resistance in the other bridge branch In der deutschen Auslegeschrift 1 106 999 ist ein 6° schaltet sind und daß ein GegenkopplungswiderstandIn the German Auslegeschrift 1 106 999 a 6 ° is switched and that a negative feedback resistor Temperaturregler mit Transistoren beschrieben, der zwischen dem Verstärkerausgang und dem Verinsbesondere zur selbsttätigen Heizungsregelung bindungspunkt zwischen der einen Zenerdiode undTemperature controller with transistors described, between the amplifier output and the Verin particular for automatic heating control connection point between one Zener diode and in Eisenbahnfahrzeugen Verwendung findet. Bei dem Reihenwiderstand geschaltet ist.is used in railway vehicles. When the series resistor is connected. dieser Anordnung besteht die ebenfalls vorhandene Zwar sind einzelne Maßnahmen der AnordnungThis arrangement consists of the also existing Although there are individual measures of the arrangement Wheatstone-Brücke in zwei Zweigen aus Dioden, 65 nach der Erfindung, wie beispielsweise die An-Wheatstone bridge in two branches of diodes, 65 according to the invention, such as the an jedoch kann eine entsprechende stabilisierte Wirkung, wendung'von Kaltleitern zu Regelzwecken oder diehowever, a corresponding stabilized effect can be "used" from PTC thermistors for control purposes or the da es sich nicht um Zenerdioden handelt, bei dieser Verwendung von Zenerdioden zur Stabilisierungsince it is not about Zener diodes, in this case Zener diodes are used for stabilization Anordnung ebenfalls nicht erreicht werden. Darüber oder die Gegenkopplung eines Gleichstrom-Arrangement can also not be achieved. Above or the negative feedback of a direct current
DE19651523384 1965-09-30 1965-09-30 Stabilized temperature control circuit Expired DE1523384C (en)

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DE1523384A1 DE1523384A1 (en) 1970-04-09
DE1523384B2 DE1523384B2 (en) 1972-11-16
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