DE1563812A1

DE1563812A1 - Elektrische Temperatursteuerung

Info

Publication number: DE1563812A1
Application number: DE19661563812
Authority: DE
Inventors: Siegfried Dipl-Ing Heinze
Original assignee: Standard Elektrik Lorenz AG
Current assignee: Alcatel Lucent Deutschland AG
Priority date: 1966-02-05
Filing date: 1966-02-05
Publication date: 1970-02-05
Also published as: GB1105249A

Description

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STAEDARD ELEKTRIK LORENZ AG, Stuttgart-Zuffenhausen Gase: S.Heinze —1

Elektrische Temperatursteuerung

Die Erfindung bezieht sich auf eine elektrische Temperatursteuerung, insbesondere auf eine Schaltungsanordnung zur Auslösung eines Schaltvorganges bei Erreichen einer bestimmten Temperatur, bei der ein Temperaturfühler ein elektrisches Schaltorgan betätigt.

In elektrischen Geräten tritt oft das Problem auf, bei ülrreichen einer vorgegebenen Temperatur eine bestimmte Sehaltfunktion auszulösen. So ist es z.B. bei elektrischen Waschautomaten erforderlich, die Temperatur der Flüssigkeit im Laugenbehälter zu messen, und in Abhängigkeit von der gewählten Programmstufe bei Erreichen einer bestimmten Temperatur die Heizung auszuschalten oder ein Programmsteuerwerk weiterzuschalten.

Auch bei anderen elektrischen Geräten sollen elektrische Schaltvorgänge in Abhängigkeit von einer bestimmten Temperatur ausgelöst, werden. Der Schaltvorgang kann dabei zur Regelung einer Heizung, d.h. zum Konstanthalten einer bestimmten Temperatur verwendet werden, oder auch zur Auslösung von weiteren Schaltfunktionen in Abhängigkeit von einer bestimmten Temperatur. Dabei kann die Temperatur, bei der die Schaltfunktion ausgelöst wird, sowohl beim Ansteigen der Temperatur als auch beim Absinken der Temperatur durchlaufen werden.

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Neue Unterlagan (ArtJH Abs.2Nr.I Satz3desÄnderun9ages.v.4.9.ia621

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ils ist bekannt, solche elektrischen Temperatursteuerungen derart auszuführen, daß an der Meßstelle die Temperatur mit einem geeigneten Temperaturfühler gemessen wird, der ein weiteres elektrisches Schaltorgan betätigt, durch das der Schaltvorgang vorgenommen wird. Als Temperaturfühler können z.B. Thermoelemente oder temperaturabhängige Widerstände verwendet werden. In vielen Fällen werden Widerstände mit negativem Temperaturkoeffizienten in einer Widerstandsbrückenschaltung angeordnet, und durch Yerstimmen dieser Brückenschaltung infolge der Änderung des Widerstandes des temperaturabhängigen Brückengliedes wird ein weiteres Schaltelement, z.B. ein Relais betätigt, das den gewünschten Schaltvorgang ausführt. Der als Fühler ausgebildete Widerstand muß an^ geeigneter Stelle in gutem Wärmekontakt mit dem Medium angeordnet sein, dessen Temperatur gemessen werden soll.

Es ist weiter bekannt, als Schaltorgane schaltende Halbleitervorrichtungen, wie z.B. steuerbare Gleichrichter oder Schalttransistoren, zu verwenden.

Bei den bekannten elektrischen Temperatursteuerungen der beschriebenen Art ist aber nicht nur der Temperaturfühler temperaturabhängig sondern auch die nachgeschaltete Steuerschaltung, die beispielsweise einen Transistorverstärker enthält, um die Steuerenergie zur Betätigung eines Relais zu liefern, oder ein schaltendes Halbleiterbauelement. Ton Halbleitervorrichtungen ist es bekannt, daß deren Eigenschaften temperaturabhängig sind.

Aber auch andere Bauelemente in der Steuerschaltung, wie z.B. Widerstände, sind temperaturabhängig, so daß die Eigenschaften der Steuerschaltung ebenfalls von der Temperatur abhängen. Es ist daher erforderlich, die Eigenschaften des

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Temperaturfühlers, bei dem noch die Streuung der Eigenschaften der einzelnen Exemplare berücksichtigt werden muß, sorgfältig auf die Temperaturabhängigkeit der Schaltung abzustimmen. Dies hat aber den Nachteil, daß einerseits beim Zusammenbau ein besonderer Abgleichvorgang erforderlich ist und andererseits beim Ausfall eines Bauelementes, z.B. des Temperaturfühlers oder eines Teiles der Steuerschaltung, ein neuer Abgleich erforderlich ist.

Es ist daher zweckmäßig, die Funktion des Temperaturfühlers und des Schalters in einem Bauelement zu kombinieren. Man hat au diesem Zwecke Bimetallschalter eingesetzt (USA Patentschrift 2 419 411), die jedoch wegen der mechanischen Kontakte nachteilig sind. Anstelle eines Bimetallachalters ist auch schon ein Transistor als temperaturabhängiges Schaltorgan verwendet worden (DAS 1 110 449). Zu diesem Zwecke wurde der Transistor mit einem Lastwiderstand ganz bestimmter Bemessung kombiniert, wodurch sich erst der erwünschte Schalteffekt ergibt. Abgesehen davon, daß es hier auf die genaue Bemessung des Lastwiderstandes ankommt, ändert sich der Widerstandswert mit. der Temperatur und damit der Schaltpunkt.

Aufgabe der Erfindung ist es, unter Verwendung eines Halbleiterbauelements, das gleichzeitig als elektrisches ochaltorgan und als Temperaturfühler dient, eine Anordnung zur Auslösung eines Schaltvorganges bei einer bestimmten Temperatur su schaffen, bei der der Schaltpunkt möglichst stabil ist und eine genaue Anpassung des temperaturempfindlichen Bauelementes an die Schaltung bzw. ein neuer Abgleich beim Auswechseln eines Bauelementes entfällt.

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Gemäß der "Erfindung wird dies dadurch erreicht, daß als Halbleiterbauelement ein steuerbarer Halbleitergleichrichter verwendet wird und daß zur Einstellung der Steuerspan- ■ nung oder des Steuerstromes Widerstände vorgesehen sind, die so angeordnet sind, daß sie stets möglichst di· gleiche Temperatur haben wie der steuerbare Gleichrichter.

Steuerbare Halbleitergleichrichter haben zwar mit Transistoren gewisse Ähnlichkeit. Es ist aber nicht naheliegend, anstelle eines Transistors einen steuerbaren Gleichrichter zu verwenden, da sich ein Transistor grundsätzlich anders verhält als ein steuerbarer Gleichrichter (Zeitschrift "Der Elektromeister" 1962, S. 1512). Auch wird im vorliegenden Fall der steuerbare Gleichrichter nicht, wie allgemein üblich, durch einen Steuerimpuls in den leitenden Zustand umgeschaltet, sondern allein durch eine Temperaturänderung.

Es ist zwar auch bekannt, daß die Zündcharakteristik eines steuerbaren Gleichrichters temperaturabhängig ist (ETZ-B, 1962, S. 369), aber es fehlt jeder Hinweis darauf, die Temperaturänderung anstelle eines Impulses an der Steuerelektrode zum Umschalten zu verwenden.

Als schaltendes Halbleiterbauelement kann z.B. ein steuerbarer Halbleitergleichrichter verwendet werden, wie er unter der Bezeichnung Thyristor Eingang in die elektrische Steuer- und Regeltechnik gefunden hat. Es können dabei die verschiedensten Arten von Thyristoren verwendet werden, wie z.B. solche, die nach einer oder nach beiden Richtungen auf Durchgang geschaltet werden können oder auch solöhe, die einen getrennten Impuls zur Umschaltung in den sperrenden Zustand benötigen. Es können aber auch andere schaltende Halbleiterbauelemente, wie z.B. Schaltdioden oder Schalttransistoren verwendet werden.

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Die Anordnung gemäß der Erfindung eignet sich vorzusweise zur Verwendung in elektrischen Waschmaschinen, zur Auslösung von Schaltvorgängen in Abhängigkeit von der Temperatur der Flüssigkeit im Laugenbehälter.

Die zur Einstellung der Vorspannung oder des Steuerstromes verwendeten Widerstände werden zweckmäßig so angeordnet, daß sie in gut wärmeleitender Verbindung mit dem elektrischen Schaltorgan stehen. Vorzugsweise werden die "temperatur empfind liehen Bauelemente mit dem elektrischen Schaltorgan zu einer kompakten Baueinheit zusammengefaßt.

Die Erfindung soll anhand der figuren näher erläutert v/erden.

Figur 1 zeigt schematisch eine Schaltungsanordnung, bei der als Schaltorgan und gleichzeitig als Temperaturfühler ein steuerbarer Halbleitergleichrichter verwendet wird.

Figur.2 zeigt Kennlinien solcher steuerbarer Halbleitergleichrichter, aus denen die Abhängigkeit des Steuerstromes von der Steuerspannung und von der Temperatur hervorgeht.

Der steuerbare Gleichrichter 1 nach Figur 1 liegt in Reihe mit der Last 2. Bei 3 und 4 ist die Betriebsspannung für den steuerbaren Halbleitergleichrichter 1 angeschlossen. Bei 4 und 5 liegt eine Steuerspannung für den steuerbaren Halbleitergleichrichter an. Diese ist bestimmt durch den Vorwiderstand 6 und die wahlweise mittels des Schalters 10 einschaltbaren Einstellwiderstände 7,8 und 9·

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Der steuerbare Halbleitergleichrichter 1 dient gleichzeitig als Temperaturfühler und Schalter und wird daher möglichst nahe an der Stelle angeordnet, wo die Temperatur gemessen werden soll. Wie durch die gestrichelte Umrandung in Figur 1 angedeutet ist, ist der steuerbare Halbleitergleichrichter 1 mit den Widerständen 6, 7, 8 und 9 zu einer kompakten Baueinheit zusammengefaßt, so daß sich alle diese Bauelemente stets auf der gleichen Temperatur befinden.

In !Figur 2 sind die Zündkennlinien für einen steuerbaren Halbleitergleichrichter dargestellt und zwar in Abhängigkeit der Steuerspannung vom Steuerstrom. Die Kennlinien 11, 12, 13 und H entsprechen verschiedenen Exemplaren von steuerbaren Halbleitergleichrichtern, d.h. die Kennlinien streuen in den Bereich zwischen der Kennlinie 11 und der Kennlinie 14. Der Schaltpunkt eines bestimmten Thyristors hängt bei einem bestimmten Steuerstrom von der Temperatur ab. So schaltet z.B. der Thyristor mit der Kennlinie 12 bei einem Steuerstrom von 10 mA bei einer Temperatur von +25⁰C. Der schraffierte Bereich in Figur 2 stellt den Zündbereich unter Berücksichtigung der ExemplarStreuungen dar.

Mittels des Schalters 10 bei der Schaltungsanordnung nach Figur 1 können verschiedene Yorwiderstände 7» 8 oder 9 eingeschaltet werden und damit die Zündung auf eine bestimmte Temperatur eingestellt werden.

Durch den kompakten Zusammenbau des steuerbaren Gleichrichters 1 mit den Widerständen 6, 7, 8 und 9 erhält man eine in sich abgeglichene Einheit, bei der auch die Temperaturabhängigkeit der Widerstände 6, 7, 8 und 9 berücksichtigt ist.

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Die Erfindung ist jedoch nicht auf. das dargestellte und "beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt. Wie bereits erwähnt, können auch andere elektrische Schaltorgane, z.B. andere geeignete schaltende Halbleitervorrichtungen, verwendet werden. Diese können nicht nur mit ¥iderständen, sondern auch mit anderen elektrischen Bauelementen zu einer kompakten Baueinheit zusammengefaßt sein.

Anlagen?

4 Patentansprüche
1 Bl. Zeichnung"
1 Verzeichnis der verwendeten
Bezeichnungen

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Claims

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Patentansprüche

) Anordnung zur Auslösung eines Schaltvorganges beim Erreichen einer bestimmten Temperatur, bei der ein temperaturabhängiges Halbleiterbauelement gleichzeitig als elektrisches Schaltorgan und als Temperaturfühler verwendet wird, dadurch gekennzeichnet, da..: alö Halbleiterbauelement ein steuerbarer Halbleitergleichrichter verwendet wird und dais zur. Einstellung der Steuerspannung oder des Steuerstromes Widerstände vorgecehen sind, die so -angeordnet sind, drio sie stets möglichst die gleiche Temperatur haben wie der steuerbare Gleichrichter.

Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daü die Widerstände in gut wärmeleitender Verbindung mit dem rjiifcuerbaren Gleichrichter stehen.

Anordnung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, Λβ.λ die widerstände mit dem steuerbaren Gleichrichter zu einer kompakten Baueinheit zusammengefaßt sind.

Anwendung der Anordnung nach Anspruch 1 bis 3 zur Auslösung von Schaltvorgängen in elektrischen ',/aschmaschinen in Abhängigkeit von der Temperatur des Mediums im Laugenbehälter.

Pr/b - 11.4.1909

Neue um»:

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