DE1538684C3 - Steuereinrichtung für elektrische Wärmespeicheröfen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Steuereinrichtung für elektrische Wärmespeicheröfen, deren Wärmeaufladung über eine Widerstandbrückenschaltung nahe beim Null-Durchgang der Spannung im Diagonalzweig in Abhängigkeit von der Außentemperatur, die eine Widerstandsänderung in der Brückenschaltung bewirkt, gesteuert wird.

Es ist eine Steuerung für eine Heizanlage bekannt, bei der in einem Sollwertgeber mit einer selbst abgleichenden einfachen Brückenschaltung eine außentemperaturabhängige Steuerspannung erzeugt wird, die als gemeinsame Steuergröße mehreren parallel angeschalteten voneinander unabhängigen Reglern

ίο zugeführt wird. Diese Regler steuern Vorlauftemperaturen für verschiedene Vorlaufleitungen einer Warmwasserheizungsanlage, wobei über jeweils eine einer Vorlauf leitung zugeordnete selbständige Brükkenschaltung die Vorlauf temperatur erfaßt wird, die damit als elektrisches Signal auf den Regler zurückgeführt wird. Es handelt sich daher um eine Temperaturregeleinrichtung, bei der ein Regler einerseits von einer die Außentemperatur und andererseits von einer davon unabhängigen, die Vorlauftemperatur einer Warmwasserheizung erfassenden Brückenschaltung beeinflußt wird. Durch diese Schaltungsanordnung wird nicht die Ladung des Kessels geregelt, der die Vorlaufleitungen speist, sondern seine Entladung, wobei die spezifischen Probleme der elektrischen Speicherheizung nicht berücksichtigt werden.

Es ist auch eine Schaltungsanordnung zur Temperaturregelung von Heizkörpern bekannt, mit der Heizkörper ohne Speicherwirkung geregelt werden, wobei jedem Heizkörper ein temperaturabhängiger Widerstand zugeordnet ist .-Diese temperaturabhängigen Widerstände bilden.... mit.. je_fiinenL_konstanten Widerstand jeweils einen Brückenzweig, denen ein parallel angeschalteter Brückenzweig aus zwei festen Widerständen als zweiter Brückenzweig gemeinsam ist. Hierbei wird die Heizleistung mehrerer Heizkörper in Abhängigkeit von ihrer eigenen Temperatur geregelt. Zu diesem Zweck werden die einzelnen Diagonalzweige der Brückenschaltung nacheinander mit Hilfe eines Schaltwerkes an einen Steuertransformator gelegt, der ein im gemeinsamen Stromkreis al- ; ,ler Heizkörper liegendes Schaltglied steuert. Am Schaltwerk sind noch weitere kontakte vorgesehen, die in den einzelnen Stromkreisen der Heizkörper liegen, und die nur dann geschlossen sind, wenn auch der entsprechende Diagonalzweig angeschaltet ist. Eine Verschiebung des Einschaltzeitpunktes von Wärmespeicheröfen abhängig von der Außentemperatur und anschließender kontinuierlicher Beheizung läßt sich damit nicht durchführen.

Daneben ist auch eine Steuereinrichtung zum Steuern von Herstellungsgängen wie Messen, Sortieren oder Klassifizieren von Werkstücken bekannt, bei der die Werkstücke durch einen Meßübertrager geführt werden, der zwei als ein Brückenzweig geschaltete Wicklungen aufweist. Zu diesen Wicklungen sind mehrere Potentiometer als weitere Brückenzweige parallel geschaltet, und an den einzelnen Diagonalzweigen liegen Verstärker, die über Diskriminatoren zur Auswertung der Phasenlage auf Speicherkreise wirken, die ihrerseits nachgeschaltete Relais betätigen. Über diese Relais kann dann ausgewertet werden, zu welcher Gruppe das gemessene Werkstück gehört.

Ferner ist eine Steuereinrichtung zur außentemperaturabhängigen Einschaltverzögerung von elektrischen Wärmespeicheröfen bekannt, bei der in einem Brückenzweig einer Brückenschaltung ein außentemperaturabhängiger Widerstand vorgesehen ist, wäh-

rend an den Diagonalzweig der Brückenschaltung ein Verstärker mit nächgeschaltetem Relais angeschlossen ist. Mit dem Relais wird der gemeinsame Heizstromkreis der zu steuernden Wärmespeicheröfen geschaltet. Sollen dabei die einzelnen Wärmespeicher*)-fen getrennt für sich eingeschaltet werden, um z.B. auch die Restwärme bei der Einschaltverzögerung berücksichtigen zu können, dann ist ein besonderes Schaltwerk notwendig, mit dem diese Steuereinrichtung reihum den einzelnen Wärmespeicheröfen zugeordnet wird. Ist dann für den einzelnen Wärmespeicherofen der Einschaltzeitpunkt erreicht, wird ein in Selbsthalteschaltung betriebenes Relais je Wärmespeicherofen eingeschaltet, mit dem der jeweilige Heizstromkreis geschlossen wird. Für die Übertragung des außentemperaturabhängigen Steuersignals muß daher von jedem Wärmespeicherofen eine eigene Leitung zum zentralen Steuergerät geführt werden, und es muß dort ein Schaltwerk mit einer entsprechenden Zahl von Kontakten und Schaltstellungen vorhanden sein, wodurch sich ein hoher schaltungstechnischer Aufwand ergibt mit den den Kontakteinrichtungen anhaftenden Verschleißgefah

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Steuereinrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der mit einem außentemperaturabhängigen Widerstand im Änderungsbereich der Außentemperatur an mehreren Temperaturpunkten Heizkörper von Wärmespeicheröfen ein- und ausgeschaltet werden können, ohne Umschaitungen od. dgl. vornehmen zu müssen.

Die Lösung dieser Aufgabe besteht gemäß der Erfindung darin, daß parallel zu dem Brückenzweig mit veränderlichem Spannungsteilerverhältnis in an sich bekannter Weise weitere Brückenzweige mit unterschiedlich eingestellten Spannungsteilerverhältnissen geschaltet sind, deren Steuerspannung bei einer fortlaufenden Änderung der Außentemperatur in ihren Diagonalzweigen nacheinander durch Null gehen, wodurch über in die Diagonalzweige eingeschaltete hochohmige, als Schaltverstärker wirkende Schalteinrichtungen die zugehörigen Relais an Spannung gelegt werden.

Hierbei erreichen die Steuerspannungen in den Diagonalzweigen der einzelnen Brückenschaltungen bei einer fortlaufenden Änderung der Außentemperatur nacheinander ihren Null-Abgleich, in dessen Nähe die entsprechenden Schalteinrichtungen jeweils ihren Schaltvorgang auslösen. Damit können aber über die einzelnen Schalteinrichtungen in einem oder mehreren parallelgeschalteten Wärmespeicheröfen abhängig von der Außentemperatur unterschiedliche Heizelemente bzw. Heizleistungen ein- oder ausgeschaltet werden, so daß sich einerseits die Aufladung über die Niedertarif zeit erstrecken läßt und andererseits eine entsprechend verringerte Netzbelastung auftritt. Für diese Außentemperatur- Leistungsabhängige Steuerung ist nur ein einziger temperaturabhängiger Widerstand und keine Umschaltvorrichtung erforderlich, obwohl damit eine Mehrzahl von Schaltverstärkern über Brückenschaltungen gesteuert werden.

Um eine gegenseitige Beeinflussung beim Abgleich der parallelgeschalteten Brückenzweige zu vermeiden, ist es zweckmäßig, den in den Diagonalzweigen wirksamen Widerstands wert der Schalteinrichtungen groß gegenüber dem der anderen Brückenwiderständen zu wählen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Schaltskizze dargestellt und wird an Hand dieser nachfolgend näher beschrieben. Die Skizze zeigt eine Brückenschaltung mit mehreren Diagonalzweigen, in die einzelne Schalteinrichtungen eingeschaltet sind.

An eine Stromversorgungseinrichtung 1 ist die Serienschaltung aus einem veränderbaren Widerstand 2 und einem vorzugsweise einstellbaren Widerstand 3 angeschaltet. Dabei ist der Widerstand! beispielsweise temperaturabhängig und weist einen negativen Temperaturkoeffizienten (NTC) auf. Parallel zur Serienschaltung aus den Widerständen 2 und 3 liegen mehrere Widerstandspaare aus in Serie geschalteten Widerständen 4 und 5, 6 und 7, 8 und 9, wobei z. B. die Widerstände 4, 6 und 8 verstellbar ausgeführt sind, um eine Einstellung des Spannungsteilerverhältnisses zu ermöglichen. Die Widerstände 2 und 3 bilden einen Brückenzweig einer Brückenschaltung, zu dem mehrere Brückenzweige mit unterschiedlich eingestellten Spannungsteilerverhältnissen parallel geschaltet sind. In die Diagonalzweige vom Verbindungspunkt der Widerstände 2 und 3 zu den Verbindungspunkten der Widerstände 4-5, 6-7, 8-9 ist je eine Schalteinrichtung, insbesondere ein transistorisierter Schaltverstärker 10 eingeschaltet.

Der dargestellte Schaltverstärker 10 hat einen in Kollektorschaltung betriebenen Eingangstransistor 11, dessen Basis über einen relativ hochohmigen Widerstand 12 an den Verbindungspunkt der Widerstände 2 und 3 angeschaltet ist. Der Emitter des Eingangstransistors 11 ist unmittelbar mit der Basis eines nachfolgenden Transistors 13 und über einen Widerstand 14 mit dem Pluspol einer Spannungsquelle sowie mit dem Verbindungspunkt der Widerstände 4 und 5 verbunden. Der Steuerkreis des Schaltverstärkers 10 liegt somit in einem Diagonalzweig der Mehrfach-Brückenschaltung. Der Eingangswiderstand ist wegen der starken Gegenkopplung durch den Widerstand 14 noch erhöht. Vom Kollektor des Eingangstransistors 11 führt ein Widerstand 15 zum Minuspol der Spannungsquelle. Der Emitter des Transistors 13 ist über eine Serienschaltung aus zwei Widerständen 16 und 17 an den Pluspol angeschaltet. Vom Verbindungspunkt der Widerstände 16 und 17 führt ein Widerstand 18 zum Emitter eines Transistors 19, dessen Basis zusammen mit dem Kollektor des Transistors 13 über einen Widerstand 20 und dessen eigener Kollektor über ein Schaltrelais 21 an den Minuspol angeschaltet ist. Zum Schaltrelais 21 liegt eine Diode 22, zur Vermeidung von schädlichen Spannungsspitzen, parallel.

In die übrigen Diagonalzweige der Mehrfach-Brückenschaltung sind gleichartig aufgebaute Schaltverstärker 10 eingeschaltet, deren Pluspol jeweils an den Verbindungspunkt eines der Widerstandspaare 6-7 oder 8-9 angeschaltet ist.

Die Wirkungsweise der Steuereinrichtung ist folgende:

Es wird angenommen, daß bei einer hohen Temperatur an allen Schalterverstärkern 10 eine negative Steuerspannung anliegt. Dann ist der Transistor 19 gesperrt und das Relais 21 nicht erregt. Sinkt nun die Temperatur am temperaturabhängigen Widerstand 2, der an den negativen Pol der Stromversorgungseinrichtung 1 angeschaltet ist, dann erhöht sich sein Widerstandswert, und die Spannung am Verbindungspunkt mit dem Widerstand 3 wird positiver. Erreicht die Steuerspannung in einem der Diagonalzweige den

Schaltwert, dann wird der entsprechende Transistor 19 leitend, und das Relais 21 betätigt seine Kontakte. Sinkt die Temperatur weiter, so erreichen nacheinander in allen Diagonalzweigen die Steuerspannungen den Schaltwert, und die Schaltverstärker 10 lassen die zugehörigen Relais ansprechen.

Eine derartige Steuereinrichtung eignet sich insbesondere zur Steuerung elektrischer Wärmespeicheröfen, deren Aufladung abhängig von der Außentemperatur gesteuert wird. Es ist dann lediglich eine Doppelleitung von einem einzigen der Außentemperatur ausgesetzten temperaturabhängigen Widerstand zu einem im Gebäude untergebrachten Steuergerät zu führen, das alle übrigen Teile enthalten kann. Wird der Widerstand 3 z. B. als zeitabhängiger Widerstand ausgebildet, dann lassen sich die Schaltpunkte außerdem noch in Abhängigkeit von der Zeit steuern.

Die beschriebene Steuereinrichtung für elektrische Wärmespeicheröfen zur Steuerung der Wärmeaufladung in Abhängigkeit der Außentemperatur weist u. a. die Vorteile auf, daß mit dieser Steuereinrichtung mit nur einem einzigen, der Außentemperatur ausgesetzten temperaturabhängigen Widerstand im Änderungsbereich bei Erreichen vorbestimmter

ίο Widerstandswerte durch die einzelnen, in die neu gebildeten Diagonalzweige eingeschalteten Schalteinrichtungen nacheinander mehrere Schaltvorgänge ausgelöst werden. Diese Schaltvorgänge sind dabei abhängig, wie die Spannungsverteiierverhältnisse an den einzelnen parallelgeschalteten Brückenzweige eingestellt sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Steuereinrichtung für elektrische Wärmespeicheröfen, deren Wärmeaufladung über eine Widerstandsbrückenschaltung nahe beim Null-Durchgang der Spannung im Diagonalzweig in Abhängigkeit von der Außentemperatur, die eine Widerstandsänderung in der Brückenschaltung bewirkt, gesteuert wird, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zu dem Brückenzweig (23) mit veränderlichem Spannungsteilerverhältnis in an sich bekannter Weise weitere Brückenzweige (4, S; 6, 7; 7, 9) mit unterschiedlich eingestellten Spannungsverhältnissen geschaltet sind, deren Steuerspannung bei einer fortlaufenden Änderung der Außentemperatur in ihren Diagonalzweigen nacheinander durch Null gehen, wodurch über in die Diagonalzweige eingeschaltete hochohmige, als Schaltverstärker wirkende Schaheinrichtungen (10) die zugehörigen Relais (21) an Spannung gelegt werden.

2. Steuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Brückenzweig (2, 3) mit veränderbarem Spannungsteilerverhältnis aus einem temperaturabhängigen Widerstand (2) und einem Festwiderstand (3) besteht, die in an sich bekannter Weise in Reihe geschaltet sind.

3. Steuereinrichtung nach Anspruch!, dadurch gekennzeichnet, daß der Festwiderstand (3) einstellbar ist. .._...

4. Steuereinrichtung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die zum veränderbaren Brückenzweig (2, 3) parallelgeschalteten weiteren Brückenzweige aus der Serienschaltung eines einstellbaren Widerstandes (4, 6, 8) und eines nicht einstellbaren Widerstandes (S, 7, 9) bestehen.

5. Steuereinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalteinrichtung (10) in an sich bekannter ■ Weise als elektronischer Schaltverstärker ausgelegt ist.

6. Steuereinrichtung nach Anspruch 1 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalteinrichtung (10) ein transistorisierter Schaltverstärker ist, bei dem die Basis eines Eingangstransistors (11) über einen hochohmigen Widerstand (12) an den Verbindungspunkt des veränderbaren Widerstandes (2) mit dem festen Widerstand (3) angeschaltet ist.

7. Steuereinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Eingangstransistor (11) in an sich bekannter Weise in Kollektorschaltung betrieben ist. --^f-. ■■; :

8. Steuereinrichtung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß der Widerstand (3) in Abhängigkeit von der Zeit steuerbar istüc.