DE1540766B2 - Temperaturfuehlanordnung fuer einen an eine wechselspannungsquelle angeschlossenen verbraucher - Google Patents

Description

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auf die deutsche Patentschrift 1 077 344 verwiesen. an die Anschlüsse 11 und 12 eines Steckers 13 an-Obwohl diese temperaturempfindlichen Kunststoff- geschaltet, mit dem die Verbindung zu einem Wechmassen nur sehr wenig kosten und ein hochempfind- selstromnetz hergestellt werden kann. In den Verliches und flexibles Material darstellen, steht ihrer braucherstromkreis kann eine bekannte Regelvor-Verwendung in Verbindung mit gleichstrombetrie- 5 richtung 14 eingesetzt sein, die auf die Umgebungsbenen Relais die erst hier erkannte Forderung ent- temperatur anspricht, um in Übereinstimmung mit gegen, daß sie mit Wechselstrom betrieben werden einem von Hand eingestellten Wert und der Ummüssen, gebungstemperatur im Raum die prozentuale Zeit-Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei dauer zu regulieren, während der das elektrische einer wechselstrombetriebenen Temperaturfühlan- io Heizgerät unter Strom steht. Diese Art der Regelung Ordnung trotz Ansteuerung der Relaiswicklung mit erlaubt dem Benutzer, durch laufendes Ein- und Gleichstrom den mit der Relaiswicklung eng zusam- Ausschalten des Heizgerätes die mittlere Temperatur men arbeitenden Temperaturfühler selbst nur Wech- für den Normalbetrieb zu wählen,
seiströmen auszusetzen. Während des Normalbetriebes bleibt der Relais-Zur Lösung dieser Aufgabe ist die eingangs be- 15 schalter 15 geschlossen. Dadurch ist es möglich, den schriebene Temperaturfühlanordnung nach der Er- Strom durch den Verbraucher 10 mit Hilfe der Refindung dadurch gekennzeichnet, daß der Relais- gelvorrichtung 14 zu regeln, die auf die Umgebungswicklung mindestens ein Gleichrichter direkt parallel temperatur anspricht. Wenn jedoch eine Ubertempegeschaltet und die gesamte Anordnung derart ge- ratur auftritt, ist es notwendig, eine Regelanordnung troffen ist, daß bei normalen Betriebstemperaturen 20 zu haben, die auf eine auch nur an einem Punkt oder während des größten Teils einer vollständigen Wech- in einem kleinen Teil des Verbrauchers 10 auftreselspannungsperiode infolge der Wicklungsinduktivi- tende Übertemperatur anspricht, um einen weiteren ) tat ein Gleichstrom in der Relaiswicklung aufrecht- Stromfluß durch diesen Verbraucher zu unterbrechen, erhalten wird, während der Temperaturfühler an Zu diesem Zweck enthält die in Fig. 1 dargeeiner Wechselspannung liegt, und bei überhöhten 25 stellte Schaltungsanordnung einen Temperaturfühler Temperaturen der Temperaturfühler stromdurchflos- 16, einen Gleichrichter 17 sowie ein Relais mit einer sen ist, während der Strom in der Relaiswicklung Wicklung 18, die auf einem Kern 19 sitzt, der dazu unter den Haltestrom abfällt. dient, den Relaisschalter 15 magnetisch zu schalten. Eine derart ausgebildete Temperaturfühlanord- In den Schaltungen nach der Fig. 1 sowie den nung bietet die Vorteile, daß zum einen die bei 30 F i g. 3 bis 5 ist die Temperaturfühlanordnung elek-Wechselstromrelais auftretenden Vibrations- und irisch mit dem Verbraucherkreis verbunden. Das soll Brummerscheinungen vermieden sind, die sich ins- aber nur als Beispiel gelten, da die Temperaturfühlbesondere bei Heimgeräten störend bemerkbar anordnung und der Verbraucher auch elektrisch machen, und zum anderen in dem temperaturemp- voneinander getrennt sein können,
findlichen Material des Temperaturfühlers keine 35 Der Zweck des Temperaturfühlers 16 liegt darin, schädlichen Ionenwanderungen auftreten, die eine parallel zur Relaiswicklung 18 eine aus einem tem-Änderung der Temperaturempfindlichkeit hervor- peratur- oder wärmeempfindlichen Material besterufen würden. Die erfindungsgemäße Anordnung ist hende Widerstandsschicht 20 vorzusehen, die auf insbesondere für netzgespeiste Bettdecken und Heiz- Temperaturen in dem Verbraucher 10 anspricht und kissen geeignet. 4° die ihren Widerstand in Abhängigkeit von der Tem-Weiterbildungen der Erfindung sind durch die peratur merklich ändert. In dem dargestellten Bei-Unteransprüche gekennzeichnet. spiel wirkt die Widerstandsschicht 20 bei einer nor-Bevorzugte Ausführungsbeispiele werden an Hand malen Betriebstemperatur im wesentlichen als !sos') von Figuren beschrieben. lator, kann jedoch einen Strom leiten, der für F i g. 1 zeigt ein Schaltschema einer Ausführungs- 45 Steuerzwecke ausreichend groß ist, wenn sie auf form, in der ein als Doppelwickel ausgebildeter Tem- überhöhte Temperaturen aufgeheizt wird. Wenn die peraturfühler verwendet wird; Widerstandsschicht 20 aus einem flexiblen Material Fig. 2 ist eine fragmentarische Ansicht und zeigt hergestellt sein soll, kann von solchen Materialien, den Aufbau eines Temperaturfühlers; wie Nylon, Polyakrylnitril und ähnlichen plastischen F i g. 3 ist eine schematische Ansicht einer ande- 50 Massen ausgegangen werden, die mit oder auch ohne ren Ausführungsform; einen geeigneten Ionenzusatz verwendet werden kön-F i g. 4 und 5 sind Ansichten weiterer Ausfüh- nen. Für diesen Zweck hat sich Polyvinylchlorid als rungsformen, in denen für die Schaltelemente, die geeignet erwiesen, sofern man Polyvinylchlorid mit den Strom nur in einer Richtung hindurchlassen, einem passenden Weichmacher und einem Ionenverschiedene Anordnungen getroffen sind, um zu er- 55 zusatz vereinigt.

reichen, daß an dem temperaturempfindlichen Mate- Es soll jedoch bemerkt werden, daß jedes beliebige

rial nur Wechselspannungen anliegen; Material oder jede beliebige Vorrichtung, deren

Fig. 6 ist eine schematische Ansicht einer Aus- Widerstand mit der Temperatur abnimmt und die

führungsform, nach der der Verbraucherschaltkreis in eine passende Form gebracht werden kann, der

automatisch wieder mit Strom versorgt wird, wenn 60 Relaiswicklung 18 parallel geschaltet werden kann.

die Temperatur des Verbrauchers unter eine als ge- Es ist günstig, wenn die Widerstandsschicht 20 in

fährlich geltende Temperatur abgesunken ist. einem draht- oder kabelartig aufgebauten Fühler an-

^; F i g. 1 zeigt eine Ausführungsform einer Tempe- geordnet ist, wie es schematisch in der F i g. 1 sowie

raturfühlanordnung mit einem Verbraucherstrom- den Fig. 3 bis 6 gezeigt ist. Dort liegt die Wider-

kreis, in den als Verbraucher 10 ein elektrisches 65 Standsschicht 20 zwischen einem inneren Wickel oder

Heizgerät eingeschaltet ist. Der Verbraucher 10, der Leiter 21 und einem äußeren Wickel oder Leiter 22.

j in einem typischen Fall das Heizelement einer elek- Diese Anordnung ist besonders dann günstig, wenn

trisch geheizten Bettdecke sein kann, ist elektrisch Übertemperaturen in einer Heizvorrichtung nach-

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gewiesen werden sollen, die eine große Fläche auf- Wenn jetzt irgendwo eine Übertemperatur auftritt,

weist. kann man sehen, daß ein Strom, der an irgendeiner

In der F i g. 2 ist als Beispiel der Aufbau einer Stelle des Temperaturfühlers durch die Widerstandsbevorzugten Ausführungsform für den Temperatur- schicht 20 zwischen den Leitungen 21 und 22 hinfühler 16 gezeigt. Der Temperaturfühler 16 weist 5 durchfließt, die Relaiswicklung 18 und den Gleicheinen inneren Kern 16 α aus Glas- oder Kunstseide- richter 17 überbrückt oder kurzschließt. Dadurch fasern oder einem anderen äquivalenten Isoliermate- wird der Strom durch die Relaiswicklung 18 stark rial auf. Um diesen Kern 16 α ist ein Flachdraht- vermindert, so daß der Relaisschalter 15 öffnet. Der wickel 21 herumgelegt, der eine ausreichend gute Widerstand 26 dient nicht nur dazu, den Strom zu elektrische Leitfähigkeit besitzt. Dieser Flachdraht- io begrenzen, sondern sorgt auch für einen erhöhten wickel 21 stellt den ersten oder den Innenleiter des Spannungsabfall, wenn die Schicht 20 leitet, so daß Temperaturfühlers dar. Anschließend werden der dadurch auch die Spannung an der Relaiswicklung 18 Kern und der Innenwickel 21 mit einer verhältnis- reduziert wird. Es ist günstig, wenn man für diesen mäßig dünnen Schicht aus dem oben erwähnten tem- Zweck als Widerstand 26 ein Bauelement wählt, das peraturempfindlichen Material übergezogen, so daß 15 den Strom in beiden Richtungen gleich gut leitet, sich die Widerstandsschicht 20 ergibt. Als nächstes Der Widerstand 26 soll daher elektrisch symmetrisch wird außen um die temperaturempfindliche Schicht sein.

20 ein Leiter22 herumgewickelt. Schließlich kann Eine Schaltungsanordnung nach Fig. 1 mit zunoch ein Isoliermantel 16 b auf übliche Weise an- friedenstellender Arbeitsweise hatte die folgenden gebracht werden. Anstatt den Temperaturfühler aus 20 Werte: Der Widerstand 26 betrug 100 kß, die Wickkonzentrischen Spiralen aus den Leitern 21 und 22 lung 18 hatte 10 000 Windungen und einen Wideraufzubauen, können auch andere Konstruktionen stand von 2,5 ki2, während die Schicht 20 beim Abverwendet werden. Es ist nur notwendig, zwei Leiter fallen des Relais einen Widerstand von 65 ki3 hatte, zu verwenden, die auf einer verhältnismäßig dünnen Zu Beginn wird der Relaisschalter 15 mechanisch Schicht aus einem wärmeempfindlichen Material auf- 25 geschlossen. Man kann dazu aber auch die Relaisliegen und durch diese Schicht getrennt sind, deren wicklung 18 auf verschiedene Weise erregen. Gün-Widerstand mit der Temperatur abnimmt. stiger ist es jedoch, die Relaiswicklung elektrisch mit

Das Relais aus Fig. 1 ist ein Gleichstromrelais Hilfe eines Einschalters28 zu erregen, der in Serie und auf eine hohe Empfindlichkeit ausgelegt. Der mit der Relaiswicklung 18 und mit einem Startwider-Relaisschalter 15 ist normalerweise offen. Wenn die 30 stand 29 geschaltet ist, der einen Strombegrenzungs-Relaiswicklung 18 erregt ist, wird der Schalter 15 widerstand darstellt. Wenn also der Einschalter 28 über den Kern 19 magnetisch geschlossen gehalten. geschlossen wird, wird die Relaiswicklung 18 über Wenn die Temperaturregelschaltung in Betrieb ist, einen Stromkreis erregt, der am Anschluß 11 beginnt wird das Relais durch einen Stromkreis erregt, der und über die Leitung 25, den Startwiderstand 29, den von Anschluß 11 über eine Leitung 25, den Relais- 35 Einschalter 28, die Relaiswicklung 18 und die Leischalter 15, einen Strombegrenzungswiderstand 26, tung 27 zum Anschluß 12 führt. Dieser Startwiderdie Relaiswicklung 18 und eine Leitung 27 zum Netz- stand 29, dessen Wert etwa 10 ki3 beträgt, sorgt einanschluß 12 führt. mal dafür, daß durch den Schaltkreis keine zu hohen

In der F i g. 1 ist über die Anschlüsse der Relais- Ströme hindurchfließen, läßt aber andererseits durch

wicklung 18 ein Gleichrichter 17 gelegt, so daß sich 40 die Relaiswicklung 18 einen ausreichend starken

ein geschlossener Stromkreis bildet, der von dem Strom zu, so daß das Relais zu Beginn anziehen

oberen Anschluß der Relaiswicklung durch den Lei- kann.

ter 23, den inneren Drahtwickel 21 des Temperatur- Der Einschalter, der mit Vorzug als Druckknopffühlers, dann über den Gleichrichter 17, den äuße- schalter mit Arbeitskontakt ausgebildet ist, ist ren Drahtwickel 22 sowie die Leitung 24 zum unte- 45 mechanisch mit einem Sicherheitsschalter 30 verbunren Anschluß der Relaiswicklung führt. Während den, um diesen normalerweise geschlossenen Schalder einen Wechselstromhalbwelle, in der der Gleich- ter immer dann zu öffnen, wenn der »Ein«-Druckrichter 17 sperrt, fließt der Strom aus dem Netz knopfschalter heruntergedrückt wird. Da der Sicherdurch die Relaiswicklung hindurch. Während der heitsschalter in den Stromkreis für den Verbraucher anderen Halbwelle zeigt der Gleichrichter 17 nur 50 10 eingeschaltet ist, wird dem Verbraucher so lange einen geringen Widerstand, so daß der Strom aus kein Strom zugeführt, bis der Einschalter wieder dem Netz durch den Gleichrichter hindurchfließt. freigegeben wird. Durch dieses Sicherheitsmerkmal Außerdem kann aber auch der Strom in der Relais- ist es daher einem Benutzer nicht möglich, durch ein wicklung in der gleichen Richtung weiterfließen, da Festklemmen des Einschalters im geschlossenen Zuer jetzt durch elektromagnetische Effekte induziert 55 stand den Temperaturregelkreis auszuschalten oder ist. In diesem Schaltkreis kehrt daher der Strom in zu überbrücken. Wenn die Relaiswicklung 18 jedoch der Relaiswicklung seine Richtung mit den abwech- erst einmal erregt ist, bleibt die Erregung der Spule selnden Halbwellen des Wechselstromes nicht um. aufrechterhalten, wie es oben bereits erörtert worden Man kann mit Hilfe eines Oszillographen zeigen, daß ist. Daher ist keine Notwendigkeit vorhanden, den der Strom durch die Wicklung 18 über mehr als 60 Einschalter 28 in der geschlossenen Stellung zu be-70 °/o einer vollen Wechselstromperiode in einer lassen.

Richtung fließt, wenn an die Anschlüsse 11 und 12 Der Strom durch die Steuerschaltung kann von ein Wechselstrom von 60 Hz angelegt ist. Wenn man Hand abgeschaltet werden. Es ist aber günstiger, zur

also parallel zur Wicklung 18 einen Gleichrichter 17 Abschaltung des Erregerstromes durch die Wicklung

schaltet, fallen die Geräusche weg, die mit Wechsel- 65 18 einen Ausschalter 31 zu verwenden, der ebenfalls

Stromrelais verbunden sind, und außerdem ist es als Druckknopfschalter mit Arbeitskontakt ausgebil-

nicht mehr notwendig, parallel zur Wicklung eine det ist. Der Ausschalter 31 übebrückt die Wicklung

elektrische Kapazität zu legen. 18 zwischen dem Widerstand 26 und der Leitung 27.

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Wenn man daher den .Ausschalter schließt, geht der Spannungsabfall an ihm die gewünschte kritische praktisch der gesamte Spannungsabfall an der Relais- Löschspannung erreicht. Es soll noch bemerkt Verwicklung 18 verloren, so daß das Relais abfällt und den, daß an Stelle der Widerstände 126, 140 und 129 der Schalter 15 sich öffnet. auch andere elektrische Bauelemente, beispielsweise

Eine höhere Temperaturempfindlichkeit läßt sich 5 Kondensatoren oder Spulen, verwendet werden

mit dem Schaltkreis nach Fig. 3 erreichen. Dieser können.

Schaltkreis unterscheidet.: sich von dem Schaltkreis Wenn Schaltkreise verwendet werden, die dennach F i g. 1 darin, daß die Relaiswicklung 118 nun jenigen aus den F i g. 1 und 3 ähnlich sind, und die in Serie mit den Drähten 121 und 122 des Tempera- mit einem einzigen Gleichrichter arbeiten, erscheint turfühlers liegt, und daß zusätzlich zur Widerstands- io über der Temperaturfühlschicht eine kleine Gleichanpassung ein Widerstand 140 vorgesehen ist. Die Stromkomponente. Versuche haben ergeben, daß bei übrigen Bauelemente aus F i g. 3 gleichen denjenigen der Verwendung von Temperaturfühlschichten aus aus Fig. 1. Es soll bemerkt werden, daß in der plastischem Material mit Ionenzusätzen, für die be-Fig. 3 genauso wie in der Fig. 1 die Relaiswick- reits einige Beispiele erwähnt worden sind, eine lung, der Gleichrichter sowie die Widerstandsschicht, 15 Gleichspannung an der Schicht eine Wanderung der die die Temperatur abfühlt, elektrisch einander par- Ionen an die inneren und äußeren Flächen dieser allel geschaltet sind. Wenn nun in dem Verbraucher Schicht hervorruft. Diese Ionenwanderung verursacht 110 eine zu hohe Temperatur auftritt, sinkt der nun eine zeitliche Änderung oder eine zeitliche Drift Widerstand der Schicht 120 ab, so daß zwischen den des Widerstandswertes dieser Schicht, so daß die Leitungen 121 und 122 parallel zur Relaiswicklung 20 Empfindlichkeit des Temperaturfühlers stark herab- 118 ein Strom fließen kann. Durch diesen zusatz- gesetzt wird. Um praktisch die gesamte Gleichspanliehen Strom ergibt sich an dem Widerstand 126 ein nung von der Temperaturfühlschicht abzuhalten, erhöhter Spannungsabfall, der die Spannung an der kann man mehrere Gleichrichter verwenden, wie es Relaiswicklung 118 vermindert, so daß sich der in den Fig. 4 und 5 gezeigt ist.
Relaisschalter 115 öffnet. Es soll bemerkt werden, 25 Der Schaltkreis nach F i g. 4 ist mit dem Schaltdaß die Steuerschaltung aus Fig. 3 so ausgelegt ist, kreis nach Fig. 3 identisch, bis auf die Ausnahme, daß sie den Verbraucherstromkreis öffnet, wenn der daß die Wicklung 118 und der Halbweggleichrichter Widerstandswert der Schicht 120 auf einen bestimm- 117 aus Fig. 3 durch einen bekannten Vollwegten Wert abgesunken ist, der beispielsweise in der brückengleichrichter ersetzt sind, an dessen Ausgang Nähe von 70 kü liegen kann. 30 die Relaiswicklung 218 angeschlossen ist. Während

Der Gleichrichter 117 wirkt auf die gleiche Weise der einen Halbwelle einer Wechselstromperiode, in

wie der Gleichrichter 17 aus Fig. 1. Er sorgt also der der Strom durch den Temperaturfühler 216 vom

dafür, daß das Relais im wesentlichen mit Gleich- inneren Wickel 221 zum äußeren Wickel 222 fließt,

strom betrieben wird. Ein Vorzug der Schaltung nach geht der Strom vom Wickel 221 durch den Wider-

Fig. 3 gegenüber der Schaltung nach Fig. 1 liegt 35 stand240 sowie durch den Gleichrichter241 zum

darin, daß mit einem Leitungsbruch in den Leitun- Punkt 250, und gelangt dann vom Punkt 250 durch

gen 121 oder 122 der gesamte elektrische Strom für die Relaiswicklung 218 zum Anschlußpunkt 251, und

die Relaiswicklung 118 verschwindet, und zwar so- danach durch den Gleichrichter 243 zum äußeren

wohl die Wechselstrom- als auch die Gleichstrom- Wickel 222. Während dieser Halbwelle sind die

komponenten. Wenn dagegen in dem Schaltkreis 40 Gleichrichter 242 und 244 gesperrt. Während der

nach F i g. 1 ein solcher Leitungsbruch auftritt, kann anderen Halbwelle einer Wechselstromperiode fließt

in der Relaiswicklung ein Wechselstrom weiter- der Strom vom Wickel 222 durch den Gleichrichter

fließen. . 242 hindurch und gelangt zum Punkt 250, von dort

Wenn man für den.. Anpassungswiderstand 140 durch die Relaiswicklung 218 zum Punkt 251 und einen solchen Wert wählt, daß die Summe aus die- 45 dann durch den Gleichrichter 244 und den Widersem Wert und dem Widerstand der Relaiswicklung stand 240 zum inneren Wickel 221. Während dieser 118 etwa gleich dem Widerstand der Schicht 120 an Halbperiode sind die Gleichrichter 241 und 243 geeinem Punkt ist, an dem das Relais abfällt, so arbei- sperrt. Wie man also sieht, Hießt der Strom durch tet diese Regelschaltung optimal. Wenn die Wider- die Spule 218 immer in der gleichen Richtung vom Standsverhältnisse so gewählt sind, ergibt sich bei 50 Punkt 250 zum Punkt 251, unabhängig davon, dem Auftreten einer .Übertemperatur die relativ welche Halbwelle der Wechselstromperiode gerade größte Verminderung des Erregerstromes für die anliegt. Gleichzeitig erscheint an der Temperatur-Relaiswicklung. Es wurde ein Schaltkreis nach fühlschicht 220 keine Gleichspannung mehr.
Fig. 3 aufgebaut, der zufriedenstellend arbeitete Obwohl sich also mit dem Vollwegbrückengleich- und der Schaltelemente mit folgenden Werten auf- 55 richter aus Fig. 4 der gewünschte Erfolg erzielen wies: Spannungsabfallwiderstand 126: 82 kß; An- läßt, daß nämlich die Relaisspule ausschließlich mit passungswiderstand 140 : 68 kß; Schicht 120 : 70 kß Gleichstrom betrieben ist, an der Temperaturfühlbeim Abfallen des Relais; Relaiswicklung 118:1800 schicht jedoch keine Gleichstromkomponente mehr Windungen und 5 kß. .. ■. anliegt, ist der Aufbau mit vier einzelnen Gleich-

Der Anpassungswiderstand 140 ist hier als ein 60 richtern sehr teuer. Wenn darüber hinaus irgendeiner

fester Widerstand von passendem Widerstandswert dieser vier Gleichrichter ausfällt, erscheint an der

dargestellt und beschrieben worden. Der Widerstand Temperaturfühlschicht 220 wieder eine Gleichspan-

140 kann jedoch auch eine Gasentladungslampe oder nung, ohne daß der Benutzer diesen Fehler bemer-

eine Neonglühlampe sein, die bis zu einer bestimm- ken kann.

ten Spannung herunter leitet und unterhalb dieser 65 In der F i g. 5 ist nun ein Schaltkreis gezeigt, mi

Spannung nicht mehr leitet. Oder anders ausgedrückt, dem man diese nachteiligen Eigenschaften des Regel

der Widerstand 140 kann ein nichtlinearer Wider- Schaltkreises nach Fig. 4 vermindern kann, ohm

stand sein und seine Stromleitung einstellen, wenn die gewünschten Resultate zu beeinträchtigen. In de

Schaltung nach Fig. 5 ist über die Relaiswicklung ein Gleichrichter 341 gelegt, der so arbeitet, wie es bereits in Verbindung mit F i g. 3 beschrieben worden ist. Nach der Fig. 5 ist jedoch zusätzlich in Serie mit der Relaisspule 318 ein kleiner Widerstand 360 eingesetzt, über den ein Gleichrichter 342 gelegt ist. Der Gleichrichter 342 ist in entgegengesetzter Richtung wie der Gleichrichter 341 gepolt. Die Verwendung des Widerstands 360 und des Gleichrichters 342 gleicht die kleine Gleichspannungskomponente aus, die sonst an der Temperaturfühlschicht 320 des Temperaturfühlers 316 erscheinen würde.

Nun soll mit der Beschreibung der Fig. 5 fortgefahren werden. Während einer Halbwelle einer Wechselstromperiode fließt der Strom durch den inneren Fühlwickel 321, den Anpassungswiderstand 340, den Gleichrichter 342 (der über den Widerstand 360 gelegt ist), und durch die Wicklung 318 zur Leitung 324. Während der anderen Halbwelle einer Wechselstromperiode fließt der Strom vom äußeren Fühlwickel 322 zum Leiter 324, durch den Gleichrichter 341 (der die Relaisspule 318 überbrückt) weiter zum Widerstand 360 und durch den Anpassungswiderstand 340 zum Wickel 321. Daher kann ein Strom durch die Wicklung 318 nur in dieser einen Richtung vom Wicklungsanschluß 350 zum Wicklungsanschluß 351 fließen, während an der Temperaturf ühlschicht 320 nur Wechselstrom auftreten kann. Die gewünschten Resultate wurden mit einer Steuerschaltung nach Fig. 5 erhalten, in denen die einzelnen Schalt- und Bauelemente die folgenden Werte hatten: Der Spannungsabfallwiderstand 326 betrug 68 kQ, der Anpassungswiderstand 340 betrug 33k_Q, der Widerstand 360 betrug 4,7 kQ, der Widerstand der Wicklung 318 betrug 1,5 kQ und hatte 6500 Windungen, während beim Abfallen des Relais die Schicht 320 einen Widerstand von 60 kQ aufwies. Dabei ist vorausgesetzt, daß die Steuerbder Regelschaltung an eine Wechselspannung von 115 Volt angeschlossen ist.

Die Steuerschaltkreise, die in den F i g. 1 und 3 bis 5 gezeigt sind, sind alle so ausgelegt, daß sie den Verbraucher und sich selber abtrennen, wenn eine Ubertemperatur auftritt. Anschließend bleiben diese Schaltkreise so lange abgetrennt, bis sie von dem Benutzer wieder angeschaltet werden, was beispielsweise von Hand durch Betätigen des Einschalters durchgeführt werden kann. Unter manchen Umständen kann jedoch die Verwendung eines Schaltkreises wünschenswert sein, der die Stromkreise automatisch wieder schließt, wenn die Temperatur des Heizgerätes unter eine als gefährlich geltende Temperatur abgesunken ist. Ein solcher Schaltkreis ist in der Fig. 6 gezeigt.

In dem Schaltkreis nach Fig. 6 sind die Druckknopfschalter mit Arbeitskontakt für das Ein- und Ausschalten, die in den bereits beschriebenen Steuerschaltungen vorgesehen waren, durch einen Kippschalter 400 ersetzt. Weiterhin ist die Anordnung des Relaisschalters 415 geändert und ein Widerstand 460 hinzugefügt worden. In den übrigen Dingen gleicht der Schaltkreis nach Fig. 6 dem Schaltkreis nach Fig. 3. Wenn man annimmt, daß die auf die Umgebungstemperatur ansprechende Regelvorrichtung

414 offen ist, und wenn man dann den Kippschalter 400 schließt, wird durch die Relaiswicklung 418 ein Steuerkreis geschlossen, der vom Anschluß 411 ausgeht und über den Kippschalter 400, den Spannungsabfallwiderstand 426 den Temperaturfühlleiter 421, den Anpassungswiderstand 440, die Relaiswicklung 418, den Temperaturfühlleiter 422 bis zum Anschluß 412 verläuft. Die Werte der einzelnen Schaltelemente sind jedoch so ausgelegt, daß der Strom, der unter diesen Umständen durch die Relaiswicklung 418 hindurchfließt, nicht ausreicht, den Schalter 415 zu schließen.

Wenn nun die Steuervorrichtung 414, die auf die Umgebungstemperatur anspricht, schließt, so daß durch den Verbraucher 410 ein Strom fließen kann, wird für die Relaiswicklung 418 ein weiterer Stromkreis geschlossen. Dieser zweite Stromkreis für die Relaiswicklung verläuft von dem Anschluß 411 durch den Kippschalter 400, die Steuervorrichtung 414, den Verbraucher 410, den Widerstand 460, die Wicklung 418 und den Fühlleiter 422 des Temperaturfühlers 416 zum Anschluß 412. Der zusätzliche Strom, der durch diesen zweiten Stromkreis für die Relaiswicklung fließt, ist durch die Wahl der Werte für die Schaltelemente so eingestellt, daß der Relaisschalter 415 nun schließen kann. Wenn der Schalter

415 geschlossen ist, ist der Stromkreis für den Verbraucher 410 durch den Widerstand 460 überbrückt, so daß der Erregerstrom für die Wicklung 418 reduziert ist, wodurch das Abfallen des Relaisschalters vorbereitet ist, das dann auftritt, wenn eine Übertemperatur in dem Verbraucher erscheint. Wenn nun durch die Schicht 420 des Temperaturfühlers 416 hindurch ein Strom fließt, der durch eine Übertemperatur bedingt ist, erscheint an dem Widerstand 426 ein größerer Teil der Netzspannung und damit eine entsprechend kleinere Spannung an der Relaisspule. Daraufhin fällt das Relais ab, und der Schalter 415 öffnet sich.

Wenn sich der Verbraucher 410 und die Temperaturfühlschicht 420 abgekühlt haben, wird der Spannungsabfall an dem Spannungsabfallwiderstand 426 kleiner, so daß der Relaiswicklung über die beiden oben erwähnten Stromkreise ein Erregerstrom zugeführt wird, der ausreicht, den Schalter 415 zu schließen. Dadurch wird auch wieder der Stromkreis für den Verbraucher geschlossen. Man kann in dem Schaltkreis nach F i g. 6 den Gleichrichter 417 durch die Vielfach-Gleichrichteranordnung aus den F i g. 4 und 5 ersetzen, so daß an der Temperaturfühlschicht 420 keine Gleichspannungskomponente mehr auftreten kann.

Es wurde ein Schaltkreis nach Fig. 6 aufgebaut, der auf die oben beschriebene Weise zufriedenstellend arbeitete. Die einzelnen Schaltelemente wiesen dabei folgende Werte auf: Spannungsabfallwiderstand 426 = 47 kQ, Widerstand 460 = 33 kQ, Relaiswicklung 418 = 5 kQ und 18 000 Windungen, Widerstand des Verbrauchers 410 = etwa 85 kQ. Diese Werte stellen nur ein Schaltungsbeispiel dar. Man kann die Werte von zahlreichen dieser Schaltelemente ändern, um das gewünschte Ergebnis auch bei der-Verwendung eines Heizgerätes zu erzielen, das stark unterschiedliche Widerstände aufweist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

Patentansprüche· -^e Erfindung bezieht sich auf eine Temperatur fühlanordnung für einen an eine Wechselspannungs-

1. Temperaturfühlanordnung für einen an eine quelle angeschlossenen Verbraucher mit einem mit Wechselspannungsquelle angeschlossenen Ver- Steuerkontakten ausgerüsteten Relais, dessen Wickbraucher mit einem mit Steuerkontakten ausge- 5 lung einem Temperaturfühler parallel geschaltet ist, rüsteten Relais, dessen Wicklung einem Tempe- der bei normalen Betriebstemperaturen einen verraturfühler parallel geschaltet ist, der bei hältnismäßig hohen Widerstand und bei erhöhten normalen Betriebstemperaturen einen verhältnis- Temperaturen einen verhältnismäßig niedrigen mäßig hohen Widerstand und bei überhöhten Widerstand aufweist.

Temperaturen einen verhältnismäßig niedrigen Wi- io Eine derartige Temperaturfühlanordnung ist aus derstand aufweist, dadurch gekennzeich- der französischen Patentschrift 1116 777 bekannt net, daß der Relaiswicklung (18; 118; 218; und dient beispielsweise in einer elektrisch geheizten 318; 418) mindestens ein Gleichrichter (17; 117; Bettdecke oder einem elektrischen Heizkissen als 241, 242, 243, 244; 341; 417) direkt parallel Schutz- und Sicherheitsvorrichtung, die die Stromgeschaltet und die gesamte Anordnung derart 15 zufuhr zu dem betreffenden Heizgerät unterbricht, getroffen ist, daß bei normalen Betriebstempe- wenn an irgendeiner Stelle des geheizten Gegenraturen während des größten Teils einer voll- Standes eine unzulässig hohe Temperatur auftritt, ständigen Wechselspannungsperiode infolge der Die Unterbindung der Heizleistungszufuhr geschieht Wicklungsinduktivität ein Gleichstrom in der dadurch, daß bei einer zu hohen Temperatur der Relaiswicklung aufrechterhalten wird, während 20 Widerstand des Temperaturfühlers derart stark abder Temperaturfühler (16; 116; 216; 316; 416) fällt, daß der durch den Temperaturfühler fließende an einer Wechselspannung liegt, und bei über- Strom auf Kosten des Relaiswicklungsstroms zuhöhten Temperaturen der Temperaturfühler nimmt und schließlich das Relais abfällt und dadurch '4 Stromdurchflossen ist, während der Strom in der die Stromzufuhr zur Heizeinrichtung unterbricht. Relaiswicklung unter den Haltestrom abfällt. 25 Bei der bekannten Temperaturfühlanordnung nach

2. Temperaturfühlanordnung nach An- der französischen Patentschrift 1116 777 ist in Reihe sprach 1, dadurch gekennzeichnet, daß in Reihe mit der aus der Relaiswicklung und dem Temperamit der Relaiswicklung (18; 118) und dem Tem- turfühler gebildeten Parallelschaltung ein Gleichperaturfühler (20; 120) ein Widerstand (26; 126) richter geschaltet, so daß sowohl die Relaiswicklung geschaltet ist. 30 als auch der Temperaturfühler gleichstromdurchfios-

3. Temperaturfühlanordnung nach An- sen sind. Die Gleichstromansteuerung der Relaissprach 1 oder .2, dadurch gekennzeichnet, daß wicklung bietet den Vorteil, daß keine störenden der Temperaturfühler eine Widerstandsschicht Brumm- und Vibrationsgeräusche auftreten, wie dies (20; 120; 220; 320; 420) aus Kunststoff mit einem beispielsweise bei einer ähnlich aufgebauten Temnegativen Temperaturwiderstandskoeffizienten 35 peraturfühlanordnung für Bettdecken nach der USA.-aufweist und daß der Schicht ein Weichmacher Patentschrift 2 959 662 der Fall ist, bei der kein und ein Ionenzusatz beigemischt ist. Gleichrichter vorgesehen ist und sowohl die Relais-

4. Temperaturfühlanordnung nach An- wicklung als auch der Temperaturfühler wechselsprach 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen stromdurchflossen sind. Abgesehen von den störenden Temperaturfühler (116) und die Relaiswick- 40 den Vibrations- und Brummgeräuschen weisen wechlung (118) ein Anpassungswiderstand (140) ge- selstrombetriebene Relais den weiteren Nachteil auf, schaltet ist, der derart gewählt ist, daß die Wider- daß sie nicht so empfindlich wie Gleichstromrelais Standssumme von Anpassungswiderstand und sind. Es ist daher allgemein bekannt, auch bei wech-Relaiswicklung etwa gleich dem Widerstandswert selstrombetriebenen Schaltungsanordnungen für das (*- der Widerstandsschicht (120) des Temperatur- 45 Relais eine Gleichstromerregung vorzusehen. Hierzu

fühlers bei Übertemperatur ist. wird ergänzend zu der obengenannten französischen

5. Temperaturfühlanordnung nach einem Patentschrift 1116 777 auf die deutsche Patentschrift der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekenn- 1 089 425 und die deutsche Patentschrift 553 939 zeichnet, daß dem Temperaturfühler (216) ein verwiesen.

Vollwegbrückengleichrichter (241, 242, 243,244) 50 Während es nun einerseits aus bestimmten Geparallel geschaltet ist. Sichtspunkten günstiger ist, die Relaiswicklung mit

6. Temperaturfühlanordnung nach einem der einem Gleichstrom anzusteuern, hat es sich heraus-Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß gestellt, daß die bei der Temperaturfühlanordnung in Reihe mit der Relaiswicklung (318) und dem nach der französischen Patentschrift 1 116 777 damit Gleichrichter (341) ein Widerstand (360) ge- 55 verbundene Gleichstromspeisung des Temperaturschaltet ist und daß dieser Widerstand von einem fühlers von Nachteil sein kann, wenn als temperaturweiteren umgekehrt gepolten Gleichrichter (342) empfindliches Material plastische Isoliermassen verüberbrückt ist, so daß dieser dem Widerstand wendet werden, denen eine Ionenkomponente bei-(360) parallel und mit der Relaiswicklung (318) gemengt ist. Solche Temperaturfühler sind zwar in Reihe liegt. 60 äußerst temperaturempfindlich, sind jedoch beim Be-

7. Temperaturfühlanordnung nach An- trieb mit Gleichstrom Empfindlichkeitsschwankunspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein be- _gen unterworfen und weisen keine Langzeitkonstanz züglich des genannten Gleichrichters (341) um- auf. Es wurde gefunden, daß die genannten Tempegekehrt gepolter zusätzlicher Gleichrichter (342) raturfühlermassen aus Kunststoff mit Ionenzusätzen derart eingeschaltet ist, daß die an der Wider- 65 nur beim Betrieb mit Wechselstrom ihre überlegenen Standsschicht (320) auftretende Gleichspannungs- temperaturempfindlichen Eigenschaften über eine komponente ausgeglichen und aufgehoben wird. lange Zeitdauer unverändert aufrechterhalten. Bezüglich der erwähnten Temperaturfühlermassen wird