DE1601031A1

DE1601031A1 - Elektronische Schaltungsanordnung zum Steuern einer Kuehlanlage

Info

Publication number: DE1601031A1
Application number: DE19671601031
Authority: DE
Inventors: Harnden Jun John David; Watrous Donald Leland
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1966-10-06
Filing date: 1967-09-30
Publication date: 1970-05-21
Also published as: GB1199612A; JPS4511945B1; US3408825A

Description

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737-9D-7413

General Electric Company, 1 River Road, Schenectady, N.Y.,USA

Elektronische Schaltungsanordnung zum Steuern einer Kühlanlage

Die Erfindung betrifft eine elektronische Schaltungsanordnung zum Steuern einer Kühlanlage.

Im besonderen bezieht sich die Erfindung auf eine vollständige elektronische Schaltungsanordnung zum Steuern eines Kühlschranks oder dergleichen, die schnell anspricht, für ein automatisches Abtauen sorgt, bei der sich weiterhin die Eich- bzw. Schaltpunkte nicht verschieben, die hochfrequenzmäßig entstört ist und bei der beim Schalten weder akustische noch elektrische Störsignale auftreten. Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung kann leicht so

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abgewandelt werden, daß sie zu hohe Temperaturen oder zu große Drücke verhindern kann. Trotzdem kann die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung verhältnismäßig billig gefertigt werden, da sie zum größten Teil aus integrierten Schaltkreisen aufgebaut werden kann. Zusätzlich sind in der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung Maßnahmen getroffen worden, die verhindern, daß das automatische Abtauen erfolgt, während der Kompressor der Kühlanlage läuft und umgekehrt. Weiterhin weist die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung zwischen den Ein- und Abschaltpunkten eine Hysterese auf, und zwar sowohl für den Kühlzyklus als auch für den automatischen Abtauzyklus, ohne daß es erforderlich ist, auf mechanische Bauelemente zurückzugreifen.

Es ist seit langem bekannt, daß bei elektrischen Kühlanlagen mit automatischen Abtauvorrichtungen die Steuer- und Regelkreise zum Kühlen und zum Abtauen sehr rasch auf die tatsächlichen Verhältnisse ansprechen sollten,die in dem zu kühlenden Raum herrschen, und außerdem darauf, in welchem Umfange sich auf den Verdampfern Reif oder Eis niedergeschlagen haben. Die Steuer- und Regelkreise einer Kühlanlage auf die tatsächlichen Verhältnisse ansprechen zu lassen, ist wesentlich günstiger als das An- und Abschalten der automatischen Abtauvorrichtung nach einem vorgegebenen Zeitplan oder nach anderen ähnlichen Gesichtspunkten. Es sind schon zahlreiche Entwicklungen mit dem Ziel unternommen worden, Schaltungsanordnungen zum Steuern der Kühl- und der Abtauzyklen von Kühlanlagen zu schaffen, bei denen es nicht möglich ist, einen Kühl- und einen Abtauzyklus gleichzeitig auszulösen.

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Es sind aus diesen Enwicklungen eine Anzahl von Schaltungsanordnungen der hier interessierenden Art hervorgegangen, von denen behauptet wird, sie würden zufriedenstellend arbeiten. Diese Schaltungsanordnungen weisen jedoch aus verschiedenen Gründen Nachteile auf.

Eine Anzahl bekannter Schaltungsanordnungen der hier interessierenden Art sind zu schwerfällig und/oder zu teuer , da in ihnen * magnetische Verstärker verwendet werden, die das Volumen und die Kosten solcher Schaltungsanordnungen erheblich erhöhen. Andere bekannte Schaltungsanordnungen verwenden Thermorelais, so daß das ganze Steuersystem nur mit einer thermisch bedingten Zeitverzögerung auf die tatsächlichen Betriebsverhältnisse in der Kühlanlage anspricht. Bei anderen bekannten Schaltungsanordnungen erfolgt das Ein- und Ausschalten der verschiedenen Zyklen bei irgendwelchen, nicht vorhersagbaren PHasenwinkeln des Wechselstromes, mit dem solche Kühlanlagen üblicherweise betrieben werden. Als Folge davon können innerhalb des ganzen Systems elektrische oder akustische Störsignale auftreten, die von den Obergangserscheinungen beim Schalten herrühren. Es können aber dabei auch hochfrequente Störsignale erzeugt werden, die sich auf dem Netz ausbreiten und den Rundfunk- und/oder Fernsehempfang in der Umgebung stören.

Zusätzlich zu den oben erörterten Erwägungen ist es günstig,

wenn Schaltungsanordnungen zum Steuern einer Kühlanlage eine Eigen-

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schaft aufweisen, die allgemein als Hysterese bezeichnet wird. Unter einer "Hysterese" soll hier die Eigenschaft der Schaltungsanordnung verstanden werden, das Einschalten und das Ausschalten bei verschiedenen Temperaturen vorzunehmen. Man betrachtet beispielsweise einmal die Steuerung des Kühlzyklus eines Eisschrankes, durch die die Temperatur bestimmt wird, bei der Nahrungsmittel im Eisschrank gelagert werden. Wenn der Eisschrank so eingestellt ist, daß der Kompressor beim Oberschreiten einer Temperatur von etwa 10° im Inneren des Eisschrankes eingeschaltet wird, um den Kühlzyklus auszulösen, so ist es günstig, wenn der Kompressor so lange weiter läuft, bis die Temperatur im Eisschrank etwa 7°C beträgt. Ebenfalls ist es günstig, wenn auch beim automatischen Abtauen eine ähnliche Hysterese auftritt. Der Grund hierfür liegt darin, daß beim Vorhandensein einer solchen Hysterese die Anzahl der verschiedenen Schaltvorgänge auf ein Mindestmaß herabgesetzt wird, so daß die Lebensdauer des ganzen Systems steigt.

Die Erfindung beinhaltet also eine elektronische Schaltungsanordnung zum Steuern einer Kühlanlage, die keine hochfrequenten Storspannungen erzeugt und auch beim Schalten von inneren Schaltstößen frei ist. (Unter elektronischen Schaltungsanordnungen sollen auch Festkörperschaltkreise verstanden werden.) Die Kühlanlage, anhand derer die Erfindung beschrieben wird, ist eine Kompressoranlage, deren Kompressor von einem Elektromotor, angetreUben wird. Außerdem weist diese Kühlanlage einen Defroster zum Abtauen der

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Kühlschlangen auf. Man kann die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung jedoch auch auf andere bekannte Kühlanlagen anwenden. Steuerbare Schalter (vorzugsweise sogenannte Triac-Halbleiterschalter) oder auch Strahlungs- oder feldgesteuerte Halbleiterbauelemente sind in Serie mit dem Kompressormotor der Kühlanlage und dem Defroster geschaltet, und diese Zweige sind über zwei Anschlußklemmen gelegt, an denen der Anschluß an das Stromnetz erfolgt. Die steuerbaren Schalter werden von weiteren Schaltvorrichtungen angesteuert, die ebenfalls.mit den Anschlußklemmen verbunden sind, derart, daß die steuerbaren Schalter nur synchron mit den Nulldurchgängen des Wechselstromes geschaltet werden kölnnen. Eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung weist ferner einen Verriegelungsschaltkreis auf«, der zwischen den Kompressormotor und den Defroster geschaltet ist und bewirkt, daß entweder nur der Kompressormotor oder nur der Defroster mit Strom versorgt werden kann. Weiterhin ist es günstig, wenn die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung einen Temperaturfühler aufweist, der mit dem Raum in Verbindung steht, der von der Kühlanlage gekühlt wird. Dieser Temperaturfühler ist mit den Schaltvorrichtungen verbunden, durch die die steuerbaren Schalter nur synchron mit den Stromnulldurchgängen ansteuerbar sind, derart, daß der Temperaturfühler diese Schaltvorrichtungen ansteuert, woraufhin die steuerbaren Schalter synchron mit den Stromnulldurchgängen angesteuert werden. Weiterhin sind Vereisungssensoren vorgesehen, die mit der Kühlanlage verbunden sind und die Eisbildung auf den Kühlschlangen feststellen. Diese Vereisungssensoren geben ein Steuersignal ab, wenn die Eisbildung eine bestimmte Stärke überschreitet.

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Diese Vereisungssensoren sind elektrisch mit der synchron mit
den Stromnulldurchgängen umschaltbaren Schaltungsvorrichtung
verbunden, die auf ein Steuersignal aus den Vereisungssensoren
hin den Defroster mit Strom versorgt. Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung weisen noch einen Differenzverstärker auf,der einen Teil der synchron mit dem Stromnulldurchgang umschaltbaren Schaltvorrichtung beinhaltet. Dieser Differenzverstärker wird mit einer einstellbaren Vorspannung versorgt, durch die Hysteresewirkung
eingestellt wird, durch die also die Punkte einstellbar sind, an
denen die Schaltvorrichtungen einschaltbar und ausschaltbar sind, die dem Differenzverstärker zugeordnet sind.

Im folgenden soll die Erfindung in Verbindung mit den Zeichnungen im einzelnen beschriebenjwerden. Diejenigen Einzelteile der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung, die sich entsprechen, sind in
den verschiedenen Figuren mit den gleichen Bezugs ziffern versehen worden.

Fig. 1 ist ein Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung zur Steuerung einer Kühlanlage.

Fig. 2 zeigt im einzelnen, wie die erfindungsgemäße voll elektronische Schaltungsanordnung verschaltet ist, deren Blockschaltbild in Fig. 1 dargestellt ist.

Fig. 3 zeigt ein anderes Schaltbild einer erfindungsgemäßen vollelektronischen Schaltungsanordnung, die aber ebenfalls dem Blockschaltbild nach Fig. 1 entspricht.

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Die vollelektronische Schaltungsanordnung zur Steuerung einer Kühlanlage nach Fig. 1 weist einen Motor 11 für den Kühlkompressor und einen Defroster 12 auf, der als Heizelement ausgebildet ist. Anstelle eines Heizelementes kann man auch andere bekannte Vorrichtungen als Defroster verwenden. Die dann eventuell notwendigen Abwandlungen der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung kann der Durchschnittsfachmann durchführen. Der Motor 11 und das Heizelement 12 sind jeweils in Serie mit zwei steuerbaren Schaltern 13 und 14 gelegt. In dem Blockschaltbild nach Fig. 1 sind diese steuerbaren Schalter als Halbleiterschalter dargestellt, die auf ein Steuersignal hin in beiden Richtungen leiten können. Beispiele für solche Halbleiterschalter sind Triacs, gesteuerte Doppeldioden, Quadracs, Symistoren oder andere ähnlich arbeitende Halbleiterbauelemente. Ein Triac ist ein kommerziell erhältlicher nach zwei Richtungen hin steuerbarer Halbleiterschalter. Ein Quadrac ist eine Art DoppeIschalter, der mit einem Triac viele Eigenschaften gemeinsam hat. Genauso verhält es sich mit einem Symistor, der ein steuerbarer Halbleiterschalter ist, der in Frankreich gefertigt und verkauft wird. Die Eigenschaften eines Triacs sind bekannt, so daß zum besseren Verständnis der nachfolgenden Beschreibung nur eine kurze Wiederholung dieser Eigenschaften erforderlich ist.

Der Triac kann Strom entweder in der einen oder in der anderen Richtung leiten. Das hängt davon ab, in welcher Richtung der Spannungsabfall an den Triacanschlussen gepolt ist. Der Motor 11

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et?

ist mit dem Triac 13 in Serie geschaltet, und dieser Serienzweig ist über zwei Wechselstromanschlüsse 15 und 16 gelegt. Das Heizelement 12 und der Triac 14 liegen ebenfalls in Serie und sind mit den gleichen Wechselstromanschlüssen 15 und 16 verbunden. Die nachfolgende Erörterung der Eigenschaften eines Triacs ist daher auf beide Triacs 13 und 14 anwendbar. Daher soll bei der nachfolgenden Erörterung nur der Triac 14 erwähnt werden. Wenn die Anschlußschiene 15 gegenüber der Anschlußschiene 16 positiv ist, leitet der Triac 14, sofern er angesteuert ist, den Strom von der Anschlußschiene 15 zur Anschlußschiene 16. Wenn die Anschlußschiene 15 dagegen negativ gegenüber der Anschlußschiene 16 ist, so leitet der Triac 14, sofern er angesteuert ist, den Strom von der Schiene 16 zur Schiene 15. Der Triac 14, der also in zwei Richtungen leiten kann,kann durch ein Signal niedriger Spannung in den leitenden Zustand umgeschaltet werden, das seiner Steueroaseelektrode zugeführt wird. Wenn der Triac einmal in den leitenden Zustand umgesteuert worden ist, bleibt er solange leitend, bis der Strom durch den Triac einen bestimmten Mindeststrom - den sogenannten Haltestrom - unterschreitet. Diese Eigeaschaft des Triac wird seine "Halteeigensehaft" genannt, da sich ein Triac in diesem Punkt ähnlich wie ein Halterelais benimmt. In dem Blockschaltbild nach Fig. 1 sperren beide Triacs 14 und 13 automatisch, wenn der Wechselstrom durch Null hindurch geht. In der Umgebung des Stromnulldurchgangs fällt der Strom in den Triacs unter den Haltestrom ab, so daß die Leitfähigkeit in den Triacs nicht meht aufrechterhalten werden kann. Die Triacs sperren daher. Die beiden Triacs sperren daher in jeder Halbwelle des Wechselstromes automatisch, und sie bleiben auch in der nachfolgenden Halbwelle

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gesperrt, sofern sie nicht wieder in der nachfolgenden Halbwelle durch ein Steuersignal umgeschaltet werden.

Verbraucher, die mit Wechselstrom oder aus einem Vollweggleichrichter" gespeist werden, synchron mit den Stromnulldurchgängen an- oder abzuschalten, wird heute als die beste Möglichkeit angesehen, Leistung für Haushaltsgeräte mit Hilfe von Halbleiterbauelementen zu steuern, wenn es darauf ankommt, Hochfrequenzstörungen zu unterdrücken. Wie Schaltkreise mit Leistungshalbleiterbauelementen aufgebaut sein können, die synchron mit den Stromnulldurchgängen schalten, ist bereits beschrieben worden. Das Schalten beim Stromnulldurchgang macht es erforderlich, daß der Verbraucherstrom ein- oder ausgeschaltet wird, wenn der Wechselstrom oder der Strom aus einem Vollweggleichrichter durch Null hindurchgeht. Wenn man unter diesen Bedingungen schaltet, entstehen nur noch sehr geringe Hochfrequenzstörungen, so daß Störfilter oder ähnliche Bauelemente weitestgehend überflüssig werden. Daher sind Schaltkreise,in denen der Strom bei den Nulldurchgängen geschaltet wird, wesentlich billiger, kleiner und zuverlässiger als Schaltkreise, die nach einem anderen Prinzip schalten.

Den Strom durch einen Triac beim Nulldurchgang des Wechselstromes oder d5s Stromes aus einem Vollweggleichrichter zu unterbrechen, bereitet keine Schwierigkeiten, da ein Triac von selbst sperrt, wenn der Strom durch ihn, den Haltestrom unterschreitet, wie es bereits bemerkt wurde. Um einen Halbleiterschalter dagegen auch

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beim Nulldurchgang einschalten zu können, ist es erforderlich, daß der Steuerschaltkreis für diesen Halbleiterschalter die Nulldurchgänge feststellen kann, und daß der Steuerschaltkreis den Halbleiterschalter nur bei solchen Nulldurchgängen ansteuert. Solche Steuerschaltkreise sind sowohl für ohmsche als auch für induktive Lasten bereits anderweitig beschrieben worden, so daß an dieser Stelle die nachfolgende kurze Erläuterung solcher Steuerschal tkre is e genügt.

Die Steuerelektroden 17 und 18 der beiden Triacs 14 und 13 sind mit Steuerschaltkreisen 1.9 und 21 verbunden, die als monolithische Schaltkreise ausgebildet sind und die beiden Triacs synchron mit den Stromnul !durchgängen ansteuern können. Das Heizelement 12 des Defrosters, das über den Triac 14 mit Strom veraargt wird, ist ein rein ohmscher Verbraucher, sodaß der Leistungsfaktor 1 beträgt. Die Eigenschaften dieses Steuerschaltkreises 19 für den Triac 14, der im folgenden als zweiter Synchronsteuerschaltkreis bezeichnet werden soll, werden in Verbindung mit den Figuren 2 und 3 noch im einzelnen beschrieben. Im Augenblick braucht nur bemerkt zu werden, daß der zweite Synchronsteuerschaltkreis die Strom- und die Spannungsnulldurchgänge des Wechselstromes zwischen den Anschlußschienen 15 und 16 feststellen kann, und daß er in der Lage ist, an den Triac 14 Steuersignale abzugeben, wenn diese Nulldurchgänge auftreten. Um nun'festzustellen, ob der Steuerelektrode 17 des Triacs 14 ein Steuersignal zugeführt werden soll oder nicht, ist an den zweiten Synchronsteuerschaltkreis 19 ein Temperaturfühler angeschlossen, der einen temperaturempfindlichen Widerstand

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oder einen Thermistor R. aufweist. Wie noch im einzelnen beschrieb ben wird, entwickelt der Thermistor R_t ein Steuersignal, das durch den Synchronsteuerschaltkreis 19 hindurch der Steuerelektrode des Triacs 14 zugeführt wird, wenn das Heizelement 12 des Defrosters mit Strom versorgt werden soll» Man kann dem Thermistor R. von dem Synchronsteuerschaltkreis 19 her eine Erregerspannung zuführen, da der Synchronsteuerschaltkreis so ausgelegt sein kann, daß er eine Gleichrichtersehaltung beinhaltet. Dieser Gleichrichterschaltung wird der Wechselstrom auf den Anschlußschieneri 15 und 16 über einen Widerstand R- zugeführt. Weiterhin kann ein Glättungskondensator G| vorgesehen sein. Die von der Gleichrichtersehaltung erzeugte Erregerspannung wird dem Thermistor R^ über Vorwiderstände R und Rp zügeführt, die mit dem Thermistor R_t in Reihe geschaltet ist. Diese drei in Reihe geschalteten Widerstände- sind über den Glätttingskondensator R- gelegt.

Der Kompressormotor 11 ist ein induktiver Verbraucher, Daher ist der Leistungsfaktor kleiner als 1. Dieses muß beim Aufbau des monolithischen Steuerschaltkreises 21 für den Triac 13 berücksichtigt werden, der im nachfolgenden als erster Synchronsteuerschaltkreis bezeichnet werden wird. Wie der Steuerschaltkreis 21 im einzelnen aufgebaut ist;, wird in Verbindung mit den Figuren 2 und 3 im einzelnen beschrieben. Im Äugenblick genügt die Bemerkung daß der Steuerö&gs-schaltkreis 21 dazu dient, die Nulldurchgänge des Stroms festzustellen, der ira Triac 13 fließt, um dem Triac während solcher Nulldurchgänge ein Steuersignal zu liefern, das den Triac

aufsteuert. Ob nun vom Steuerschaltkreis 21 an die Steuerelektrode 18 des Triacs 13 ein STeuersignal abgegeben wird oder nicht, hängt von den Betriebsbedingungen des Kühlsystems ab, die von einem Widerstand R _ festgestellt werden. Dieser Widerstand R dient

CC Cw

dazu, die Temperatur des Raumes festzustellen, der gekühlt wird. Wenn die Temperatur in dem gekühlten Raum einen bestimmten Wert (beispielsweise 10° C) überschreitet, sorgt der temperaturempfindliche Widerstand R dafür, daß der Synchron-Steuerschaltkreis an die Steuerelektrode 18 des Triacs 13 ein Steuersignal abgibt. Dadurch läuft der Kompressormotor 11 an, so daß die Temperatur in dem zu kühlenden Raum erniedrigt wird.

Zusätzlich zu dem tempeTaturempfindlichen Widerstand R kann noch

CC

ein Obertemperaturfti&ler vorgesehen sein, der in Fig. 1 mit R^_L bezeichnet ist und ebenfalls mit dem Synchronsteuerschaltkreis 21 in Verbindung steht. Dieser Obertemperaturfühler kann thermisch mit der Wicklung des Motors 11 gekoppelt sein, um festzustellen, ob die Motorwicklungen zu heiß werden. Wenn die Motor-wicklungen zu heiß werden, übernimmt der Widerstand R_tL die Steuerung des Synchronschaltkreises 21 und sorgt dafür, daß der Triac 13 nicht mehr aufgesteuert wird, bis die zu hohen Temperaturen abgeklungen sind. Der temperaturempfindliche Widerstand R für den Kühlraum und der Widerstand R_tL für die Feststellung zu hoher Temperaturen sind mit Vorwiderständen in Serie geschaltet und zusammen mit den Vorwiderständen über den Glättungskondensator C. gelegt.

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Um zu verhindern, daß der Kompressormotor 11 und das Heizelement 12 für den Defroster gleichzeitig mit Strom versorgt werden, ist eine Gegenkopplungsverbindung vorgesehen, die in der Fig. 1 aus der Leitung 22 und dem Widerstand R- besteht, die von einem An-Schluß des Triacs 14 zum ersten Synchronsteuerschaltkreis 21 führt und dafür sorgt, daß der Synchronsteuerschaltkreis 21 nicht angesteuert werden kann, während der Triac 14 leitet. DAdurch ist sichergestellt, daß der Kompressormotor 11 und das Heizelement 12 des Defrosters gleichzeitig nicht betrieben werden/können, so daß sie nicht gegeneinander wirken.

Aus der bisherigen Beschreibung geht hervor, daß der temperaturempfindliche Widerstand R_cc während des Noitmalbetriebs des Kühlsystems die Temperatur des gekühlten Raumes feststellt. Wenn diese Temperatur über einen vorgegebenen Sollwert ansteigt, gibt der erste Synchronsteuerschältkreis 21 an die Steuerelektrode 18 des Triacs 13 ein Steuersignal ab, so daß der Triac 13 leitet und dier Kompressormotor 11 mit Strom versorgt wird. Dadurch wird die Temr peratur des gekühlten Raumes unter den vorgegebenen Sollwett abgesenkt. Während des üblichen Betriebs ist das An- und Abschalten des Kompressormotofs nur durch die Bedingungen im gekühlten Raum bedingt, die ihrerseits von verschiedenen Faktoren abhängen,unter anderem davon, wie oft die Türa zuijgekühlten Raum geMfnet und geschlossen wird. Die Leistung, die das Kühlsystem verbrauchts, um einen gewünschten gekühlten Zustand aufrechtzuerhalten, hängt daher nur von den tatsächlichen Betriebsbedingungen in dem Raum ab,

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der gekühlt werden soll. Da nun der Kompressormotor 11 direkt vom Triac 13 angesteuert wird, ist das System in dem Sinne ein vollelektronisches System, als es unmittelbar anspricht und kühlt, wenn der temperaturempfindliche Widestand R eine zu hohe Temperatur feststellt. Es treten auch keine thermisch bedingten Zeitverzögerungen auf, wie es bei Thermorelais der Fall ist, so daß das System unmittelbar anspricht, wenn der Klihlbedarf größer wird»

Wenn nach einer bestimmten kontinderlichen Betriebsdauer die Verdampf erelemente des Kühlsystems, vereisen, wird diese Eisbildung vom Thermistor R. festgestellt. Wenn eine Eisbildung auftritt, gibt der zweite SynchronsQuerschaltkreis 19 an den Triac 14 ein Steuersignal ab, woraufhin das Heizelement 12 des Defrosters mit Strom versorgt wird. Gleichzeitig mit dem Einschalten des Triacs 14 wird der erste Synchronsteuerschaltkreis 21 durch die Gegenkupplungsverbindung 22 gesperrt, so daß sichergestellt ist, daß der Motor 11 während des Abtauens nicht in Betrieb genommen werden kann. Wenn aus irgendwelchen Gründen der Kompressormotor 11 überhitzt wird, wird dieser Zustand zusätzlich zu der Abtaurege--. lung vom temperaturempfindlichen Widerstand R., festgestellt« Dieser Widerstand R^., der auf Überhitzung des Motors anspricht, ist derart mit dem ersten Synchronsteuerschaltkreis 21 verbunden, daß er den STeuerschaltkreis 21 solange sperren kann, bis die Obertemperatur abgeklungen ist.

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Aufgrund der Eigenart der beiden Synchronsteuerschaltkreise 21 und 19 werden die beiden Triacs 13 und 14 nur während der Nulldurchgänge des Wechselstromes eingeschaltet. Wie dieses Einschalten der Triacs während der KullduTchgänge erfolgt, wird anschliessend in Verbindung mit den Fig. 2 und 3 näher beschrieben.. Im Augenblick genügt die Bemerkimg, daß die beiden Synchronsteuerschaltkreise dazu dienen, entweder den Triac 13 oder den Triac 14 bei einem Stromnulldurchgang einzuschalten_s sodaß die beiden Triacs während der nachfolgenden Halbwelle- leiten können und für eine beliebige Anzahl nachfolgender Halbwellen,. wenn dieses durch Zustand» der korrigiert werden soll, erforderlich istc Da die beiden Triacs 13 und 14 automatisch am Ende einer jeden Halbwelle sperren, muß jeder der beiden Triacs zum Leiten während einer ganzzahligen Anshl von Halbwellen angesteuert werden, um den Steuerbediigingeit genüge zu tun, die erfüllt werden sollen. Wenn man also die Anzahl der Halbwellen ändert, während derer der Triac 13 oder der Triac 14 leiten kann, kann man den Betrieb des ganzen Kühlsystems steuern» Da das Einschalten und das Sperren der Triacs .13 und 14 nur während der Stromnulldurchgänge durchgeführt wird, werden durch die Schaltyorgänge praktisch keine Hochfrequenzstörungen erzeugt, so daß auf die Verwendung von Filtern und ähnlichen Siebmittel-n weite st gehend verzichtet werden kann, um Störungen des Rundfunk- oder Fernsehempfangs in Geräten zu verhindern, die an das gleiche Netz wie die Anschlüsse 15 und 16 angeschlossen sind.

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In der Fig» 2 ist nun im einzelnen dargestellt,- wie eine erfindungsgemäße Schaltungsanordnung zur Steuerung einer Kühlanä^ge aufgebaut sein kann. "Wie aus der Fig. 2 hervorgeht, sind der Kompressormotor und der erste Triac 13 in Serie geschaltet und zusammen an zwei Anschlußscliienon 15 und 16 gelegt. WIs bereits in Verbindung mit Fig* 1 beschrieben wurde, rist die Steuerelektrode 18 des Triacs 13 mit des Ausgang einos Synchronsteuexschaltkreises verbunden, der insgesamt die Bezugs ziffern 21 trägt lind dazu dient, der Steuerelektrode 18 dos Triacs 13 in den richtigen Momenten Steuerimpuls© zuzuführen. Diese Steuerimpulse schalten den Triac 13 während der Nulldurchgängo des Wechselstromes ein, der über die Anschlußschionen 15 und 16 zugeführt wird. Hierfür weist der Synchronsteuerschaltkreis 1 eine Gloiehrichterschaltung auf, die eine niedrige Spannung abgibt. Diese niedrige.Gleichspannung erscheint auf der Leitung 25, die über einen Filterkondensator 26 gelegt ist. Weiterhin weist diese Gleichrichterschaltung einen Diodengleichrichter 27 und einoa Strombegrenzungswiderstand 28 auf, die an den beiden Anschlußschienen 1S und 16 angeschlossen sind. Bei dieser Gl β ich rieh torschaltung dient der Diodenglöidxrichter 27 als Einwoggleichrichters und richtet die Wechse spannung gleich, die an den Anschlußschienen 15 und 16 anliegt. Diese gleichgerichtete Spannung wird durch den Strombegrenzungswiderstand 28 hindurchgeführt, so daß sich am Filterkondonsator 26 eine verhältnisnilßig niedrige Gleichspannung einstellt, die als Vorspannung dient, und deren Wert etwa -10 beträgt. Diese Gleichspannung tritt zwischen der Anschlußschiene 16 und der Leitung 25 auf.

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Der Synchronsteuerschaltkreis 21 weist weiterhin eine Treiberschaltung mit einem npn-Transistor 31 auf, dessen Emitter mit der Gleichspannungsleitung 25 verbunden ist. Der Kollektor des Transistors 31 ist durch einen Strombegrenzungswiderstand 32 mit der Steuerelektrode des Triacs 13 verbunden. Die Basis des Transistors 31 ist über einen Begrenzerwiderstand 33 mit dem Ausgang eines Schaltkreises verbunden, der mit 34 bezeichnet ist und der das eigentliche Steuersignal erzeugt. Gleichzeitig stellt der Schaltkreis 34 den Potentialanstieg am Triac 13 nach Größe und Richtung fest und gibt ein Tastsignal ab, das über den Begrenzungswiderstand 33 des Treibertransistors 31 zugeführt wird, so daß der Transistor 31 an die Steuerelektrode des Triacs 13 einen Tastimpuls abgeben kann.

Der Schaltkreis 34, der den Potentiälanstieg am Triac 13 feststellt, und ein Tastsignal erzeugt, weist einen pnp-Transistor 36 auf, dessen Kollektor mit dem Begrenzungswidaständ 33 verbunden ist. Die Basis dieses Transistors 36 ist mit der Anschlußschiene 16 verbunden. Der Emitter des Transistors 36 steht mit einer Sperrdiode 37 und einem Begrenzungswiderstand 38 mit demjenigen Hauptanschluß des Triacs 13 in Verbindung, der gegenüber demejenigen Hauptanschluß liegt, der mit der Anschlußschiene 16 verbunden ist. Weiterhin ist ein zweiter Transistor 39 vorgesehen, dessen Emitter mit der Anschlußschiene 16 verbunden ist. Der Kollektor des Transisoltrs 39 steht mit dem Begrenzungswiderstand 33 in Verbindung, Die Basis des Transistors 39 ist wiederum über eine Sperrdiode 41

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und den Begrenzungswiders tand 38 mit dem einen Hauptanschluß des Triacs 13 verbunden. Wenn bei dieser Schaltungsanordnung der Wechselstrom durch Null hindurchgeht, sperrt der Triac 13 und anschlies· send beginnt der Spannungsabfall am Triac 13 zu steigen. Die Polarität dieses Spannimgsanstiegs am Triac 13 bestimmt sich aus der augenblicklichen Polarität der Spannung zwischen den Anschlußschienen 15 und Ιό. Wenn der Anschluß 15 gegenüber dem Anschluß 16 positiv ist, wird der Transistor 36 aufgesteuert, so daß er an die Basis des Treibertransistors 31 ein Steuersignal abgeben kann. Wenn dagegen die Anschlußschiene 15 gegenüber der Anschlußschiene 16 negativ ist, wird der pnp-Transistor 39 aufgesteuert, so daß der Transistor 39 an die Basis des Treibertransistors 31 ein STeuersignal abgeben kann. Von der Verbindungsstelle zwischen den beiden Sperrdioden 31 und 41 führt noch ein Widastand 43 zur Anschlußschiene 16, der einen hohen Wert aufweist. Der Widerstand 43 dient dazu, die Impedanzen anzupassen.

Wenn die Schaltungsanordnung, so weit sie bisher beschrieben worden ist, keine weiteren Bauelemente und Schaltzweige aufweisen würde, würde der Triac 13 während jeder Halbwelle des Wechselstromes zünden. Zusätzlich zu den bisher beschriebenen Zweigen weist der Synchronsteuerschaltkreis 21 noch einen Nebenschlußzweig mit einem npn-Transistor 45 auf, dessen Kollektor mit der Basis des Treibertransistors 31 verbunden ist. Der Emitter des Transistors 45 ist mit der Gleichspannungsleitung 25 verbunden. Die Basis des Transistors 45 *3ht über einen Begrenzerwiderstand

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46 mit dem Kollektor eines Steuertransistors 47 in Verbindung, dessen Emitter mit der Anschlußschiene IS verbunden ist. Pie Basis des Transistors 47 ist mit dem Ausgang eines Differenzverstärkers 49 verbunden, der noch näher beschrieben wird. Wenn nun bei dieser Schaltungsanordnung der Differenzverstärker 49 an den Steuertransistor 47 ein Signal "abgibt, öffnet der Steuertransistor

47 den Transistor 4S₁, so daß der Transistor 45 Steuersignale an . der Basis des Treibertransistors 31 vorbeileitet, Der Triac 13 kann dann nicht mehr gezündet werden»

Der Differenzverstärker 49 weist einen.ngra-Transistor 51 auf, dem eine Betriebsspannung zugeführt wird. Hierzu ist die Basis des Transistors 51 mit dem Knotenpunkt zwischen zwei Spannungsteilerwiders tänden 52- und 53 verlstnideüj die hintereinander geschaltet sind. Diese beiden Spannüngsteilerwiderstliaäe sind zwischen die Gleichspannung. 25 und die änschlußschiene 16 gelegt worden. Der Emitter des Transistors 53 ist über einen gemeinsamen Emitterwiderstand 54 mit der Gleichspannungsleitung 25 verbunden und der Kollektor des Transistors 51 ist über zwei lastwiderstände 55 und 56 an die Anscllußschiene 16 gelegt. Der Emitterwiderstand 54 ist nicht nur mit dem Emitter des Transistors 51 verbunden, sondern auch mit den Emittern einer Anzahl von npn-Transistoren 57a, 57b und 57c. Die Kollektoren der Transistoren 57a - 57c sind alle über eine Leitung mit der Basis des Steuertransistors 47 verbunden, so daß diese drei Transistoren den Stetiertransistar 47 aufsteuem können.

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Die Basis des Transistros 57b ist mit einem Temperaturfühler verbunden, der thermisch mit dem zu kühlenden Raum in Verbindung steht. Dieser Temperaturfühler stellt die Temperatur des zn küh» lenden Raumes fest und gibt ein Steuersignal ab, das anzeigt, daß die Temperatur in dem zu kühlenden Raum oberhalb eines vorgegebenen Sollwertes liegt. Dieser Temperaturfühler weist vorzugsweise einen temperaturempfindlichen Widerstand 66 auf, der als Thermistor bekannt ist. Das eine Ende des Widerstandes 66 ist mit der Basis des Transistors 57b verbunden, während das andere Ende des Widerstandes 66 mit der Gleichspannungsleitung 25 in Verbindung steht. Weiterhin ist die Basis des Transistors 57b über einen Gegenkopplungswider st and 65 mit dem Kollektor des Transistors SI des Differensverstärkers verbunden. Es .sei bemerkt, daß in der vorliegenden Schaltungsanordnung als Temqgoraturfühler Punktkoataktthermistoren -bevorzugt werden. Die Erfindung ist darauf aber nicht beschänkt. Bei bestimmten Anlagen können auch genauso gut Temperaturfühler verwendet werden, die die Temperatur über eine größere Fläche messen. Es können aber auch andere Temperaturfühler verwendet werden.

Während des normalen Betriebs wird der Differenzverstärker 49 so eingestellt, daß der Transistor 51 durch seine Basispaiinung, die durch die Spannungsteilerwiderstände 52 und 53 bestimmt ist, nprmalaweise Strom führt. Als Folge davon, entsteht an dem gemeinsamen Emitterwiderstand 54 ein Spannungsabfall, der den Transistor 57b bei normalen Einstellungen des Thermistors 66 sperrt. In der dargestellten Schaltungsanordnung weist der Thermistor 66 einen

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negativen Temperaturekoeffizienten auf. Es können jedoch auch Temperaturfühler mit anderen Eigenschaften angepaßt werden» Wenn nun die Temperatur in dem zu kühlenden Raum höher als der dews- eingestellte Sollwert ist, ist der "Widerstand des Thermistors 66 nur klein\ so daß die Spannung an der Basis des Transistors 57b ausreichend negativ ist, daß der Transistor 57b gesperrt bleibt. Unter diesen Umständen gibt der Schaltkreis 34 laufend Steuersignale an die Basis des Treibertransistors 31 ab, so daß der Transistor 31 laufend den Triac 13 zündet, sodaß der Kompressormotor 11 mit Strom versorgt werden kann. WEnn jedoch die Temperatur des. zu kühlenden Raumes unterhalb des eingestellten Sollwertes liegt, nimmt der-Widerstand des Thermistors 66 ausreichend zu,so daß die Spannung an der Basis des Transistors 57b so positiv wird, daß der Transistor 57b zu leiten beginnt. Wenn der Transistor 57b leitet, wird der Basis des Steuertransistors 47 ein negatives Potential zugeführt, das den Transistor 47 öffnet»Der Transistor 47 gibt daraufhin ein positives Steuersignal an den Nebenschlußtransistor 45 ab. Durch dieses positive Signal wird der Nebenschlußtransistor 45 seinerseits geöffnet, so daß er die Steuersignale an der Basis des Treibertransistors 31 vorbeileitetj so daß der Triac 13 nicht mehr gezündet werden kann. Dieser Zustand wird solange beibehalten_$ wie die Temperatur in dem zu kühlenden Raum unterhalb des. ■■eingestellten Sollwertes liegt. Wenn die Temperatur in dem zu kühlenden Raum wieder ansteigt, nimmt der Widerstand des Thermistors 66 wie·" der ausreichend ab:_s. so daß die BAsis des Transistors S7b liegativ angesteuert und der Transistor 57b dadurch gesperrt wird. Dann beginnt aber wieder ein neuer Kühlzyklus» wie er oben beschrieben wurde.

Es sei besonders darauf hingewiesen, daß die Vorspannung, die man zum Sperren des Transistors 57b gbenötigt, einen anderen Viert aufweist als die Vorspannung, die zum öffnen des Transistors 57b erforderlich ist. Dieses liegt an der Wirkung des Gegenkopplungswiderstandes 56. Wenn der Transistor 57b geöffnet werden soll,während der Transistor 51 leitet, bestimmt sich der Wert der hierfür erforderlichen Vorspannung aus dem Einfluß zweier Stromzweige. Der eine dieser beiden Stromzweige besteht aus den Gegenkopplungswiderständen 56 und 55, aus dem Widerstand 65 und dem Thermistor 66. Ifer andere Stromzweig enthält die Widerstände 56, 55, den Transistor und den gemeinsamen Emitterwiderstand 54. Wenn der Transistor 57b dagegen gesperrt werden soll, leitet der Transistor 51 nicht, so daß der Wert der hierzu erforderlichen Vorspannung nur durch den Stromzweig bestimmt wird, der die Widerstände 56, 55, 65 und den Thermistor 66 aufweist. Wenn man den Gegenkopplungswiderstand 56 richtig einstellt, kann man erreichen, daß die Vorspannung an der Basis des Transistors 57b zum Sperren bei einer anderen Temperatur auftritt als die Basisspannung zum öffnen des Transistors 57b. Demzufolge kann man sehen, daß die Schaltungsanordnung eine Hysterese aufweist, die leicht einstellbar ist. Man kann also beispielsweise durch die richtige Einstellung der Schaltungsparameter erreichen, daß der Transistor 57b bei einer Temperatur von etwa 7° C geöffnet und bei einer Temperatur von etwa 1O⁰C gesperrt wird.

Zusätzlich zu dem Transistor 57b weist der Differentialverstärker 49 einen weiteren Transistor 57a auf, der eine Rolle spielt, wenn Oberhitzungen auftreten* Die Basis des Transistors 57a ist mit dem

Knotenpunkt zwischen einem Thermistor §2 für Obertemperaturen und einem Yorsp-annungswiderstand 61 verbunden, die hinterinander geschaltet und zwischen die Gleichspannüngsleitung 25 und dem-' Knotenpunkt zwischen den beiden Vcspannungswiderständen-Sö raid SS gelegt sind.- Der Thermistor 62 für Obertemperaturen ist so augg© legt, daß 'er mit der Wic&liMg des Kompressormotors 11 verbund©» ist tmd -feststellt!, ob dies© Wicklungen überhitzt-werden* falls der Motor überlastet ist» sieht anläuft oder auch ams -snde-rea den« ''-,'.

Die Funktion dies Transistor S?s mad des Hiersiistors 62 ist lieh wie die Fimktion des- Äeraiistors 61 für den gekühlten

Bs sei asir beaerlcta daß ier Thermistor 62 für di© als ©in Gegen&opplimgsfjMsrstamd arbeitet» so etui w.nck liier di© Kombination. d©s Trensistors S^a mit ä&m Transistor Sf. im ά&τ gestellten Schaltumgsanordiaussg- ein© Hysterese zeigt-, idle es ob©a bereits beschrieben Murds« . . -. ;

Die Basis des dritten Transistors-"S7c des-Differenzverstärkers ist mit einem Ve,rriegelungsscbaltkreis verbunden,---uia-zu verhüten₉_ daß der Kompressormotor 11 anläuft, während das'Heizelement 12 des Defrosters im Betrieb ist» Bevor jedoch dieser Teil der Schaltungsanordnung beschrieben wird, erscheint es günstiger, zuerst den Aufbau des zweiten SynchronsteueTSchaltkreises 19 zu beschreiben, der den Triac 14 und dadurch das Heizelement 12 des Defrosters steuert,

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Im zweiten Synchronsteuerschaltkreis 19 wird ebenfalls eine Gleichspannungsquelle mit einer niedrigen Gleichspannung verwendet. Diese Gleichspannung liegt wieder an der Gleichspannungsleitung 25 ans die, wie bereits beschrieben wurde* zum Glättungskondensator 26 führt. Die Ladung auf dem Glättungskondensator 26 wird von dem Diodengleichrichter 27 aufrechterhalten, der in Serie mit einem Vorwiderstand 28 über die Anschlußschienen 15 und 16 gelegt ist. Der zweite Synchronsteuerschaltkreis 15 weist ferner einen pnp-Treibertransistor 71 auf, dessen Kollektor mit der Gleichspannungsleitung 25 verbunden ist. Der Emitter des Treibertransistors 71 ist über einen Begrenzerwiderstand 72 mit der Steuerelektrode 17 des Triacs 14 verbunden» Die Basis des Treibertransistors 71. ist über einen Begrenzerwiderstand 73 an die Gleichspannungsleitung 25 gelegt. Bei dieser Anordnung würde, sofern keine tfeiteren Faktoren vorhanden träjrren, das negative Potential von der Leitung 25, das über den Begrenzerwiderstand 72 der Basis des Transistors 71 zugeführt wird, diesen Transistor öffnen, so daß der Steuerelektrode 17 des Triacs 14 Steuersignale zugeführt würden. Um jedoch das Ansteuern der Steuerelektrode 17 durch den Treibertransistoτ 71 zu kontrollieren, ist ein Nebenschlußzweig vorgesehen.

Der Nebenschlußzweig weist einen Nebenschlußtransistor 74 auf, dessen Kollektor mit der Basis des Treibertransistors 71 verbunden ist. Die Basis des Transistors 74 ist mit der Anschlußschiene 16 verbunden. Der Emitter des Transistors 74 liegt am Knotenpunkt

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zwischen zwei Spannungsteilerwiderständen 75 und 76, die in Serie mit der Gleichrichterdiode 27 zwischen der Anschlußschiene 16 und der Gleichspannungsleitung 25 liegeil. . Um di£ Spannung in diesem Zweig während derjenigen Halbwellen zu begrenzen, in denen die.Anschlußschiene 15 positiv ist, ist der Spannungsteilerwiderstand 76 durch eine Diode 77 überbrückt/ Der Nebenschlußzweig weist noch einen zweiten Nebenschlußtransistor 78 auf, dessen Kollektor mit der Basis .des Treibertransistors 71 verbunden ist. Der Emitter des Transistors 78 ist an die Anschlußschiene 16 gelegt worden. Die Basis des zweiten Nebenschlußtransistors 78 ist über eine Sperrdiode mit dem Knotenpunkt zwischen den beiden Spannungsteilerwiderständen 75 und 76 verbunden= Durch diese Anordnung wird erreicht, daß der erste Nebenschlußtränsistor 74 während des größten Teils der positiven Halbwellen angesteuert wird, so daß er leitet und damit die Basis des Treibertransistors 71 praktisch, auf dem gleichen Potential wie der Emitteranschloß des Triacs 14 gehalten wird. Dadurch kann der Treibertransistor 71 nicht mehr aufgesteuert werden. Während der negativen Halbwellen, in denen die Anschlußschiene 16 positiv gegenüber der Aasen! ußschiene 15 ist, leitet dagegen der zweite Nebenschlußtränsistor 78, so daß der Nebenschlußtransistor 78 während des größten Teils der negativen Halbwellen die Basis des Treibextransistbrs überbrückt. Daher kann der.Treibertransistor 71 auch während des größten Teils der negativen Halbwellen nicht angesteuert werden. Die einzigen Augenblicke, in denen entweder der Nebenschiußtransistroτ

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74 oder der Nebenschlußtransistor 78 angesteuert werden kann, fallen daher mit den MuI!durchgängen zusammen. Wenn während dieser Augenblicke den beiden Nebenschlußtransistoren 74 und 78 keine Steuersignale zugeführt werden,die einen der beidenJNebenschlußtransistoren öffnen, wird der Basis des Treibertransistors 71 ein Steuersignal zugeführt, so daß der Treibertransistor 71 öffnet und ein Signal an die Steuerelektrode des Triacs 14 abgibt. Da die Basis des ersten Nebenschlußtransistors 74 direkt an der Anschlußschiene 16 liegt, gibt es keine Möglichkeit, das Leiten des ersten Nebenschlußtransistors 74 i?ährend der Nulldurchgänge von außen zu steuern. Die Basis des zweiten Nebenschlußtransistors ist jedoch durch die Leitung 80 mit dem Ausgang eines Differenzverstärkers 81 verbunden, der das Leiten des zweiten Nebenschluß transistors 78 während der Nulldurchgänge des V/eehselstromes steuert.

Der zweite Differenzverstärker 81 weist einen npn-Transistor 8 auf, an den das Bezugspotential angelegt wird. Der Emitter des Transistors 82 ist über einen Widerstand 83 mit der Leitung 25 verbunden, die die verhältHismäßig niedrige Gleichspannung führt. Der Kollektor des Transistors 8 2 ist über einen Spannungsteilerwiderstand 84 mit der Anschlußschiene 16 verbunden. Die Basis des Transistors 82 ist an den Knotenpunkt zwischen zwei Spannungs- ■' teilerwiderstände 85 und 86 gelegt, die in Serie zwischen die GIeichspannungsleitung 25 und die Anschlußschiene 16 geschaltet sind. Der zweite Differenzverstärker 81 weist einen weiteren

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Transistor 87 auf , dessen Emitter ebenfalls über den Widerstand 83 mit der Gleichspannungsleitung 25 verbunden ist. Der Kollektor des Transistors 87 ist über die Leitung 80 an die Basis des zwei·* ten Nebenschlußtransistors 78 gelegt. Die Basis des Transistors 82 ist weiterhin mit dem Knotenpunkt zwischen einem Spannungsteilerwiderstand 89 und einem temperaturempfind!ichen Widerstand 9t verbunden, der "ein Thermistor sein kann«. Der Spannungsteilerwi*> derstand 89 und der Thermistor 91 sind in.Serie geschaltet und zwischen die Gleichspannungsleitung 25 und den Kollektor des ersten Transistors 82 des Differenzverstärkers gelegt wordsia«

Die eben beschriebene Anordnung des zweiten Differenzverstärkers gleicht nach Aufbau und Wirkungsweise den ersten Differenzverstärker 49, der bemts in Verbindung "mit dem ersten Synchronsteuer=· schaltkreis 21 beschrieben worden ist. Eine Wiederholung dieser Beschreibung für den Differenzverstärker 81 erübrigt sich daher» Es genügt zu bemerken,, daß der -Thermistor 91 direkt auf oder in der Nähe des Verdampfers des Kühlsystems angeordnet ist." Wenn der Verdampfer vereist, wächst der V'idestand des .Thermistors 91 an, da der Thermistor 91 einen negativen Temperaturkoeffizienten aufweist» Als Folge davon₃ bleibt das Potential, das der Basis des Transistors S7 durch den Spannungsteiler aus den Widerständen 89,84 91 zugeführt wird_s ausreichend negativ, im den Transistor gesperrt zu halten. Kenn der Transistor 87 gesperrt bleibt, bleibt auch der zweite Ne'benschlußtransisto-r 78 während der Null durchgange gesperrt, so daß der Basis des TreibertTansistors 71 Steuersignale

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zugeführt werden können, die den Transistor 71 öffnen. Dann gibt der Transistor 71 Ober Steuersignale an die Steuerelektrode 17 des Triacs 14 ab. Wenn der Triac 14 angesteuert wird, so wird das Heizelement 12 des Defrosters durch den Triac 14 mit Strom versorgt, und zwar während einer ausreichenden Anzahl aufeinanderfolgender Halbwellen des Wechselstroms. Wenn die Eisbildung durch das Abtauen vom Heizelement 12 wieder beseitigt worden ist, nimmt der Widerstand des Transistors 91 wieder ab (da er einen negativen Temperaturkoeffizienten besitzt), so daß der Basis des Transistors 87 wieder in Potential zugeführt werden kann, das ausreichend positiv ist, um den Transistor 87 aufzusteuern. Daraufhin wird der Transistor 87 wieder geöffnet, so daß er an die Basis des zweiten Nebenschlußtransistors 78 ein negatives Steuersigaal abgibt. Dieses Steuersignal öffnet den zweiten Nebenschlußtransistor 78 auch während der NuI!durchgänge des Wechselstroms, so daß alle Steuersignale an der Basis des Treibertransistors 71 vorbeigeleitet werden/Dieser Zustand wird solange aufrechterhalten, bis die Eisbildung auf dem Verdampfer einen Punkt erreicht, von dem an der Widerstand des Thermistors 91 wieder einen Wert annimmt, durch den ein erneutes Sperren des Transistors 87 bedingt ist. Es sei hier noch einmal bemerkt, daß aufgrund der Gegenkopplungsverbindung durch die Leitung 92 und den Thermistor 91 die Temperatur, bei der der Transistor 87 geöffnet wird, von derjenigen Temperatur verschieden gemacht werden kann, bei der der Transistor 87 gesperrt wird. Die Hystereseeigenschaften, die in Verbindung mit dem ersten Differenzverstärker 49 im einzelnen beschrieben wurden, sind

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damit auch bei dem zweiten Differenzverstärker 81 verwirklicht worden. Zur Feststellung der Eisbildung wird bei der bisher beschriebenen Anordnung ein Thermistor verwendet. Es sind aber auch andere Fühler brauchbar. So wurde beispielsweise bei der Sdhaltungsanordnung nach Fig. 2 die Eisbildung auf optischem Wege festgestellt. Die Schaltungsanordnung nach Eig 2 arbeitet dabei völlig zufriedenstellend. Die Fertigungskosten können jedoch in diesem Falle höher sein.

Wenn die Eisbildung auf dem Verdampfer den Punkt erreicht hat, von dem an der Transistor 87 nicht mehr leitet, wird der Bezugstransistor 82 des Differenzverstärkers 81 durch die positive Vorspannung geöffnet, die seiner Basis von den Spannungsteilerwiderständen 85 und 86 zugeführt wird. Wenn der Transistor 82 leitet, erscheint an seinem Kollektor ein negatives Potential, das durch die Leitung 92, eine Leitung 93 und einen Spannungsbegrenzungswiderstand 94 der Basis eines Verriegelungstransistors 95 zugeführt wird. Der Verriegelungstransistor 95 ist ein pnp-Transistor, dessen Emitter über einen Begrenzungswiderstand 96 und eine Sperrdiode 97 mit der Anschlußschiene 16 verbunden ist. Der Kollektor des Transistors 95 ist über einen Begrenzungswiderstand 98 an die Gleichspannungsleitung 25 gelegt worden. Außerdem ist der Kollektor 95 über eine Mtung 99 mit der Basis des dritten Transistors 57c im Differenzverstärker 49 des Synchronsteuerschaltkreises 21 verbunden, der den Triac 13 ansteuert.

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Wenn bei dieser Anordnung die Eisbildung soweit fortgeschritten ist, daß der Transistor 87 sperrt, wird der Transistor 82 geöffnet und gibt dadurchfciber die Leitung 93 ein negatives STeuerpotential ab, das den pnp-Transistor 95 öffnet. Wenn der pnp-Transistor 95 öffnet, gibt er an die Basis des Transistors 57c ein Steuers ignal ab, das den Transistor 97c öffnet. Dann ist die Wirkungsweise des Transistors 57c die gleiche, wie die Wirkungswijese der Transistoren 57a und 57b wie bereits beschrieben wurde, so daß in diesem Falle der Transistor 57c ein Ansteuern des Triacs 13 unterbindet. Auf diese Weise ist eine Inbetriebnahme des Kompressormotors 11 nicht möglich, während das Heizelement 12 des Defrosters in Betrieb ist

Im folgenden soll beschrieben werden,Twie die Schaltungsanordnung nach Fig. 2 im ganzen arbeitet. Während des üblichen Betriebs der Kühlanäjlge wird der Kompressormotor«-! 1 in Abhängigkeit davon an- und abgeschaltet, welche Kühlleistung erforderlich ist. Diese erforderliche Kühlleistung wird am Thermistor 66 eingestellt, wie es bereits beschrieben ist. Wenn die Temperatur in dem zu kühlenden Raum oberhalb derjenigen Temperatur liegt, die am Thermistor 66 eingestellt worden ist, bleibt der Transistor 57b gesperrt, Dann werden aber dem Treibertransistor 31 entweder durch die Transistoren 36 oder 39 Steuersignale zugeführt, so daß der Treibertransistor 31 seinerseits die Steuerelektrode 18 des Triacs 13 ansteuern kann. Der Motor 11 kann daher anlaufen und den Raum kühlen. Wenn nun die Temperatur in dem zu kühlenden Raum den eingestellten Sollwert wieder erficht hat (der beispielsweise

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5° unter der Temperatur liegen kann, an der der Motor 11 eingeschaltet wird), wird die Vorspannung, die der Thermistor 66 an die Basis des Transistors 57b abgibt, so groß, daß der Transistor geöffnet wird. Unter diesen Bedingungen wird der Steuertransistor geöffnet. Dann gibt er aber an die Basis des Nebenschlußtransistors 45 ein positives Signal ab, so daß der Transistor 45 an der Basis des Treibertransistors 31 alle Steuersignale vorbeileitet. Dadurch ist ein weiteres Ansteuern des Triacs 13 nicht mehr nötig, so daß ' der Kompressormotor 11 stehenbleibt. Bei diesem üblichen Kühlbetrieb bewirkt der Differenzverstärker 49, daß der Motor 11 vom Synchronsteuerschaltkreis 21 bei unterschiedlichen Tempemturen an- und abgeschaltet wird, wie es bereits beschrieben wurde. Wenn die Mjtorwicklungen des Kompressormotor 11 aufgrund einer Ober-

lastung überhitzt werden, oder auch deswegen, weil der Motor nicht anläuft, stellt der Thermistor 61 diese Überhitzung fest und verursacht das öffnen des Transistors 57a. Wenn der Transistor 57a geöffnet wird, verhindert er das weitere Abgeben von Steuerimpulsen an die Steuerelektrode des Triacs 13 auf die gleiche Weise, wie es in Verbindung mit dem Transistor 57b bereits beschrieben wurde. Wenn noch weitere vorrangige Steuerungen oder Schutzmaßnahmen wünschens* wert erscheinen, kann der Differenzverstärker 49 noch mit weiteren Transistoren versehen werden* die geaauso wie der Transistor 57a verschaltet werden können.

Wenn während einer gewissen Anzahl der eben beschriebenen üblichen Kühlzyklen die Eisbildung auf den Verdampfern des Kühlsystems soweit fortgeschritten ist, daß der Widerstand des Thermistors 91

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auf einen Wert angewachsen ist, von dem an der Transistor 87 sperrt, wird der Transistor 82 des Differenzverstärkers 81 automatisch geöffnet. Wenn der Transistor 87 sperrt, verschwindet die Steuerspannung an der Basis des zweiten Nebenschlußtransistors 78, so daß der zweite Nebenschlußtransistor 78 auch während der Nulldurchgänge gesperrt bleibt. Wenn die Steuerspannung an der Basis des zweiten Nebenschlußtransistors 78 verschwindet, kann dieser Transistor 78 die Steuersignale an der Basis des Treibertransistors 71 während der Nulldurchgänge des Wechselstromes nicht mehr vorbeileiten. Als Folge hiervon wird der Treibertransistor 71 geöffnet und gibt daher an die Steuerelektrode 17 des Triacs 14 STeuersignale ab, so daß das Heizelement 12 des Defrosters ausreichend lange wieder mit Strom versorgt wird, um diese störende Eisbildung zu beseitigen. Zusätzlich wird durch das öffnen des Transistors 82 dem Transistor 95 über die Leitung 93 ein negatives Steuersignal zugeführt, das den Transistor 95 öffnet. Dadurch gibt der Transistor 95 seinerseits an die Basis des Transistors 57c ein Steuersignal ab, das bewirkt, daß der Triac 13 nicht mehr angesteuert werden kann. Dadurch ist sichergestellt, daß der Kompressormotor 11 während des Abtauens dem Heizelement 12 nicht entgegenwirken kann.

In der Fig. 3 ist eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung dargestellt, die nach Aufbau und Wirkungsweise der Fig. 2 ähnlich ist. Die Ausführungsform der Fig. 3 unterscheidet sich von der Ausführungsform nach Fig. 2 jedoch in dem Verriegelungsschaltkreis, der verhindert, daß der Kompressormotor

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•JO" -

11 anlaufen kann, während das Heizelement 12 des Defrosters in Betrieb ist. Weiterin werden die Gleichspannungspotentiate für den ersten Synchronsteuerschaltkreis 21 bei derAusführungsform nach Fig. 3 durch einen eigenen Gleichrichter gewonnen. Es werden also nicht mehr, wie bei der Ausführungsform nach Fig. 2 die erforderlichen Gleichspannungspotentiale für die beiden Synchrönsteuerschaltkreise vom Kondensator 26 im zweiten Synchronsteuerschaltkreis 19 abgenommen. Aus diesem Grund weist die Ausf ührungsform nach Fig. 3 eine Gleichrichterdiode 101 und eine Zenerdiode 102 auf, die in Serie geschaltet und zwischen die Anschlußschiene 16 und eine zweite Gleichspannungsleitung 25^f gelegt sind, die ebenfalls eine verhältnismäßig niedrige Gleichspannung führt. Parallel zu den beiden hintereinander geschalteten Dioden 102 und 101 ist ein zweiter Glättungskondensator 103 geschaltet, der somit ebenfalls zwischen der Anschlußschiene 16 und der Gleichspannungsleitung 25' liegt. Der Knotenpunkt zwischen der Kathode der Diode

101 und der Anode der Zenerdiode 102 ist über einen Begrenzungswiderstand 104 mit dem Knotenpunkt zwischen dem Triac 14 und dem . Heizelement 12 für den Defroster verbunden. Bei dieser Anordnung wird daher während der negativen Halbwelle und während der Zeiten, während derer der Triac 14 gesperrt ist, der zweite Glättungskondensator 103 von der Gleichrichterdiode 101 negativ in der dargestellten Polarität aufgeladen, so daß an der Gleichspannungsleitung 25' eine niedrige negative Gleichspannung anliegt. Die fcierdiode

102 dient dazu, die Spannung zwischen der GIeichspannungsleitung 25' und der Anschlußschiene 16 auf den gewünschten Wert zu begrenzen. Wenn der Triac 14 wieder leitet, bricht der Spannungsabfall

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an ihm zusammen, so daß die Gleichrichterschaltung aus dem Begrenzungswiderstand 104, der Gleichrichterdiode 101 und dem Glättungskondensator 103 keine Wechselspannung mehr zugeführt erhält. Diese Schaltelemente bewirken daher eine wirksame Verriegelung zwischen dem zweiten Triac 14 und der Stromversorgung für den ersten Synchronsteuerschaltkreis 21, so daß die Stromversorgung für den ersten Synchronsteuerschaltkreis 21 zusammenbricht, wenn der zweite Triac 14 leitet.

Zusätzlich zu den eben beschriebenen Unterschieden gegenüber der Ausführungsform nach Fig. 2 weist die Schaltungsanordnung nach Fig. 3 noch zusätzliche Einzelheiten von vorherrschenden Steuerungen auf, die in die erfindunsgemäße Schaltungsanordnung aufgenommen werden können. Eine dieser zusätzlichen Steuerungsmöglichkeiten kann Relaiskontakte aufweisen, wie sie beispielsweise bei 105 dargestellt sind. Diese Relaiskontakte,sind normalerweise geschlessen und liegen zwischen dem Thermistor 66 und der Basis des Transistors 57b. Weiterhin können normalerweise offene Kontakte 106 zwischen die Anschlußschiene 16 und die Basis des Transistors 57b , geschaltet sein. Jedes dieser Kontaktpaare kann so eingerichtet sein, daß es auf Überhitzung, Übedruck oder auf irgendwelche anderen Steuergrößen anspricht. Wenn das Relais dann betätigt wird, öffnen sich die normalerweise geschlossenen Kontakte 105 während

t d ie normalerweise offiien Kontakte 106 schließen. Dadurch wird der

Basis des Transistors 57b über einen Begrenzungswiderstand 107 ein positives Steuersignal zugeführt, daß den Transistor 57b öffnet.

WEnn der Transistor 57b Strom führt, wird auch der Transistor 47

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und damit auch der Nebenschlußtransistor 45 geöffnet, so daß ein weiteres Ansteuern des Triacs 13 nicht mehr möglich ist, wie es oben bereits beschrieben wurde.

Zusätzlich zu diesen Abwandlungen ist in der Fig. 3 noch dargestellt wie ein Thermistor mit negativem Temperaturkoeffizienten räumlich neben einer Motorwicklung 112 des Kompressors 11 angeordnet werden kann, um eine Überhitzung der Motorwicklung festzustellen. Dieser Thermistor ist mit 111 bezeichnet worden. Der eine Anschluß des Thermistors 111 ist über eine Leitung 113 mit der Anschlußschiene 16 verbunden. Der andere Anschluß des Thermistors 111 ist über eine Leitung 114 und über einen Begrdnzungswiderstand 115 mit der Gleichspannungsleitung 25' verbunden. Die Leitung 114 ist außerdem über einen Gegenkopplungswiderstand 116 mit dem Kollektor des Transistors 51 und über eine Leitung 117 mit der Basis des Transistors 57a verbunden. Wenn bei dieser Anordnung die Wicklung 112 des Kompressormotors 11 zu heiß wird, nimmt der Widerstand des Thermistors 111 so weit ab, bis der Basis des Transistors 57a ein positives Steuersignal zugeführt wird. Dadurch wird aber die weitere Wirkungsweise des Synchronsteuerschaltkreises 21 unterbunden,'wie es bereits beschrieben wurde.

Anstatt eine Überhitzung des Kompressormotors durch den Thermistor 1*11 festzustellen, kann man auch, wie in Fig. 3 ebenfalls dargestellt ist, einen Überdrucksensor verwenden, der bei 119 dargestellt ist. Dieser Überdrucksensor 119 istⁿeine Leitung 121 oder an einen anderen passenden Punkt im Röhrensystem für die Kühlflüssigkeit eingesetzt, um den Druck des Kühlmittels festzustellen,

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das vom Kompressor umgepumpt wird. Wenn man als Überdrucksensor 119 ein Bauelement-verwendet, bei dem sich der Widerstand wie bei einem Dehnungsmeßstreifen verändert, können die beiden Enden des ÖJerdrucksensors direkt mit den Leitungen 113 und 114 verbunden werden, wie es durch die gestrichelten Linien 122 und dargestellt ist. Wenn nun während des Betriebs der Druck des Kühlmittels in der Leitung 121 über einen vorgegebenen WErt ansteigt, ändert sich der Widerstand des Überdrucksensors 119. Dadurch ändert sich auch der Strom durch die Leitungen 122, usw., so daß der Transistor 57a geöffnet wird, wie es bereits beschrieben wurde. Dadurch wird aber die weitere Funktion des Synchronsteuerschaltkreises 121 unterbunden.

Es ist also eine vollelektronische Schaltungsanordnung zum Steuern einer Kühlanälge beschrieben worden, die schnell anspricht, die weiterhin ein automatisches Abtauen bewirkt, und praktisch keine Hochfrequenzstörsignale abgibt, ohne daß kostspielige und voluminöse Filter erforderlich sind. Außerdem sind elektrische oder akustische Störgeräusche stark vermindert, die innerhalb des Kühlsystems erzeugt werden könnten. Schließlich weist die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung noch einen Verriegelungszweig auf, der ein gleichzeitiges Betreiben des Kompressormotors und des Defrosters unmöglich macht. (Wenn statische AnIaßvorrichtungen verwendet werden, können die innerhalb der Kühlanlage erzeugten elektrischen oder akustischen Störungen völlig unterdrückt werden.) Zusätzlich zu diesen Vorteilen ist die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung so ausgelegt,

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daß sie zum großen Teil aus integrierten Schaltkreisen aufgebaut werden kann. In den eigentlichen Steuerschaltkreisen brauchen nämlich nur Schaltelemente sehr niedriger Verlustleistung verwendet zu werden, die mit niedrigen Arbeitspannungen arbeiten können. Solche integrierten Schaltkreise können verhältnismäßig preiswert hergestellt werden, sind zuverlässig im Betrieb und leicht zu warten.Zusätzlich weist die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung außerordentlich einfache und billige Differenzverstärker auf, die so ausgelegt und eingestellt werden können, daß sich eine Hysteresewirkung ergibt. Man kann dadurch also erreichen, daß die erfindungsgenffie Schaltungsanordnung das Ein-' schalten und das Ausschalten bei verschiedenen Temperaturen durchführt. Weiterhin kann die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung zum Steuern einer Kühlanlage leicht so abgewandelt werden, daß sie den Schutz gegen Überhitzung oder Oberdruck zustäzlich übernimmt. Auch andere Nebenfunktionen können von der erfindungsgemäßen Schaltuagsanordnung übernommen werden, sofern es aus irgendwelchen Gründen wünschenswert erscheint.

Es sind also verschiedene Ausführungsformen einer vollelektronischen Schaltungsanordnung zum Steuern einer Kühlanlage beschrieben worden. Es sind jedoch auch weitere Abwandlungen und Änderungen möglich, ohne die erfindungsgemäße Lehre zu verlassen. So kann man beispielsweise anstelle der Triacs 13 und 14 als steuerbare Halbleiterschalter auch andere Halbleiterelemente verwenden. Beispiele hierfür sind Strahlungs- oder feldgesteuerte Siliziumgleichrichter, auch üblich gesteuerte Siliziumgleichrichter, Triacs, Transistoren oder ähnliche Bauelemente» Ebenso

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ist es möglich, die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung in Verbindung mit Kühlanlagen, wie beispielsweise mit Absorberanlagen zu verwenden, die ohne Kompressoren arbeiten. Auch in diesen Fällen kann die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung unter Beibehaltung aller ihrer Vorteile angewendet werden.

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Claims

Ansprüche

1. Elektronische Schaltungsanordnung zum Steuern einer Kühlanlage mit einem Defroster, der parallel zur Kühlanlage an ein Wechselstromnetz gelegt ist, dadurch gekennzeichnet, daß in Serie zur Kühlanlage und in Serie zum Defroster jeweils ein steuerbarer Schalter geschaltet ist, die von Synchron-· steierkreisen ansteuerbar sind, die mit dem Wechselstromnetz verbunden sind, so daß die steuerbaren Schalter nur während der Nulldurchgänge des Wechselstroms schaltbar sind.

2. Schaltungsanadnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die steuerbaren Schalter durch elektrische Signale, durch Strahlung oder durch Felder steuerbar sind.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Kühlanlage einen Motor aufweist und daß ein Verriegelungsschaltkreis vorgesehen ist, der

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zwischen den Motor und den Defroster/schaltet ist und eine gleichzeitige Inbetriebnahme von Motor und Defroster unterbindet.

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet , daß in dem von der Kühlanlage zu kühlenden Raum ein Temperaturfühler angeordnet ist, der elektrisch an denjenigen Synchronsteuerschaltkreis angekoppelt ist, durch den der

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steuerbare Schalter für die Kühlanlage ansteuerbar ist, so daß dieser steuerbare Schalter über den Synchronsteuerschaltkreis von diesem Temperaturfühler ansteuerbar ist.

5. Schaltungsanordnung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Verdampfer der Kühlanlage ein Frostfühler verbunden ist, der, wenn die Vereisung des Verdampfers ein. bestimmtes Maß überschreitet, an denjenigen Synchronsteuerschaltkrexs ein Signal abgibt, durch den der steuerbare Schalter für den Defroster angesteuert ist, so daß dieser steuerbare Schalter über den zweiten Synchronsteuerschaltkrexs von dem Frostfühler angesteuert ist.

6. Schaltungsanordnung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Synchronsteuerschaltkreise jeweils einen Differenzverstärker aufweisen, dessen Vorspannung derart einstellbar ist, daß zwischen den Punkten, an denen die steuerbaren Schalter von den Synchronsteuerschaltkreisen ein- und ausschaltbar sind, eine Hysterese liegt.

7. Schaltungsanordnung zum Steuern einer Kühlanlage, die weder hochfrequente noch elektrische oder akustische Störsignale erzeugt, gekennzeichnet durch die Kombination eines Kühlmotors mit einem steuerbaren Halbleiterschalter, die hintereinander geschaltet und an Wechselstrom gelegt sind, ferner mit

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einem Synchronsteuerschaltkreis, durch den der steuerbare Halbleiterschalter ansteuerbar ist, der eine Gleichspannungsquelle für eine verhältnismäßig niedrige Gleichspannung und eine Treiberstufe aufweist, die an die Gleichspannungsquelle angeschlossen und mit der Steuerelektrode des steuerbaren Halbleiterschalters verbunden ist, so daß der Steuerelektrode zum Zünden des Halbleiterschalters von der Treiberstufe Steuersignale zuführbar sind, weiterhin mit einem Schaltkreis zum Festetellen des Potentialabfalles an diesem Halbleiterschalter und zur Erzeugung eines Signals für die Treiberstufe, weiterhin mit einem Nebenschi ußschaltkreis, der der Treiberstufe parallel gelegt ist, ferner mit einem Temperaturfühler, der mit dem zu kühlenden Raum verbunden ist, dessen Temperatur feststellt und elektrisch mit dem Nebenschlußschaltkreis verbunden ist, so daß der Kühlmotor über den Nebenschlußschaltkreis von diesem Temperaturfühler steuerbar ist, ferner mit einem Heizelement für einen Defroster, das mit dem Verdampfer der Kühlanlage verbunden ist und den Verdampfer abtaut, wenn der Eisansatz am Verdampfer ein gewisses Maß übersteigt, das weiterhin mit einem zweiten steuerbaren Halbleiterschalter in Serie gelegt und zusammen mit diesem Halbleiterschalter an Wechselstrom angeschlossen ist, ferner mit einem zweiten Synchronsteuerschaltkreis, der an den Wechselstrom angekoppelt ist und ebenfalls eine Gleichspannungsquelle für eine verhältnismäßig niedrige Gleichspannung aufweist, ferner mit einer zweiten Treiberstufe, die an die zweite Gleichspannungsquelle angeschlossen und mit der Steuerelektrode des zweiten steuerbaren Halbleiterschalters verbunden ist, so daß der Steuerelektrode des zwei-

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ten Halbleiterschalters zur Inbetriebnahme des Heizelementes von der zweiten Treiberstufe Zündsignale zuführbar sind, schließlich noch mit einem zweiten Nebenschlußschaltkreis, der der zweiten Treiberstufe parallel gelegt ist, und mit einem Frostfühler, der mit dem Verdampfer der Kühlanlage verbunden ist, dort die Eisbildung feststellt und ein Signal abgibt, wenn die Eisbildung ein bestimmtes Maß überschreitet, das dem zweiten Nebenschlußschaltkreis zugeführt ist, so daß die Inbetriebnahme des Heizelementes für den Defroster über den zweiten Nebenschlußschaltkreis von dem Frostfühler steuerbar ist.

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