DE1615141A1 - Verfahren und Anordnung zum periodischen Ein-und Ausschalten einer Heizvorrichtung - Google Patents

Description

Billmann-Regulator AB_S
Huddinge /Schweden«,

Verfahren und Anordnung sum ,periodischen Ein- und Ausschalten einer Heizvorrichtung.

Für diese Anmeldung wird die Priorität vom Ik„ April 1966 aus der schwedischen· Patentanmeldung Nr. 5123/66 beansprucht.

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Anordnung zum periodischen Ein- und Aussehalten einer Heizvorrichtungj insbesondere für "Zwecke der Raumheisungsregelung oder-Steuerung.

Gewöhnlich erfolgt die Regelung der elektrischen oder elektrisch gesteuerten Heizung von Wohnräumen od»dgl. mittels Thermostaten, welche die Raumtemperatur abfühlen und die Heizvorrichtung bei einer bestimmten Mindesttemperatur einschalten und beim überschreiten einer bestimmten Höchsttemperatur abschalten. Bei einer solchen Regelung sind die Zeitspannen von Ein- und Ausschaltzustand so lang* dass .die Heizvorrichtung während der Zeitspannen des Ausschaltzustandes erheblich abkühlt und dann wieder auf eine erheblich höhere Temperatur aufgeheizt werden muss. Beistimmten Arten .von Heizgeräten, wie z.B. Plattenheizkörper od.dgl_O9 verursachen solche Temperaturschwankungen störende Klickgeräusche,

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besonders während der Zeitspannen des Abkühlens, Ferner besteht bei Bimetallthermostaten das Problem einer beschränkten Lebensdauer infolge Kontaktabnutzung und mitunter auch die Notwendigkeit der Beseitigung von Hochfrequenzstörungen, die durch die Schaltfunken verursacht werden können.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Nachteile bei elektrischen oder elektrisch gesteuerten Heizanlagen zu vermeiden und eine sanftere Leistungsregelung sowie geringere TemperaturSchwankungen der Heizkörper zu erreichen, so dass in

P dem hinsichtlieh seiner Temperatur überwachten Raum eine gleichmassige Temperatur erhalten und die erwähnte Geräuschebildung infolge thermischer Beanspruchungen der Heizkörper beseitigt wird.

Gemäss dem Verfahren nach der Erfindung dient das Verhältnis der Teile der zyklischen Periode des Ausgangssignals eines ständig arbeitenden Oszillators zur Steuerung des Ein- und Ausschaltens der Heizvorrichtung, wobei die Periode des Oszillators kurz ist im Vergleich zu der Zeitkonstanten der Heizvorrichtung. Das Verhältnis der Teile der Periode des Oszillators kann durch die Raumtemperatur beeinflusst sein.

Bei einer bevorzugten Schaltungsanordnung zur Durchführung dieses Verfahrens dient als Oszillator ein Multivibrator, bei dem das Verhältnis von Leit- zur Sperrperiode innerhalb einer vollständigen Schwingung, bezogen auf eine seiner Ausgangsklemmen, mittels eines Differentialverstärkers steuerbar ist, dessen Eingangsklemmen mit einer temperaturempfindlichen

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Brückenseteltung verbunden §1ηά_?_. die einen in dem Raum,, dessen Temperatur geregelt wenden soll_s gelegenen temperaturempfinalichen Brückenzweig enthält _s wobei die erwähnte Ausgangsklemme mit einer insbesondere elektrischen Schaltvorrichtung im Speisestromkreis der HeisVorrichtung verbunden ist.

Im folgenden ist die Erfindung anhand der Zeichnung beispielsweise näher erläutert.

In der Zeichnung ist ein Multivibrator mit zwei Transistoren Tl und T2 vom n-p-n-Typ dargestellt, deren Basis- und Kollektorelektroden über Kondensatoren Cl, C2 und Dioiden Dl, D2 kreuzweise verbunden sind. Der Zweck der Dioden besteht darin, die Verbindungen swlsehen jeweils einer Basis und einem Kollektor gegen su hohe Spannungen su schützen» Ausserdem sind bei beiden Transistoren die Basis- und Emitterelektroden miteinander über jeweils einen Widerstand Rl bzw«, R2 verbunden» Die Emitter siaö mn.·ein© speisende Gleiel^romquelle K ange= schlossen· Die* Kollektorelektroden der Transistoren sind über Widerstände R3 bzw. Rk geerdet.

Zwischen Erde und den Basis-Kollektorkreisen des Multivibrators ist ein Differentialverstärker mit zwei Transistoren T3, T4 angeordnet. Die Kollektorelektroden der Transistoren T3, Vk sind üb£r Kollektorwidestände R5, R6 mit den Verbindungsleitungen zwischen Cl und 8 2 bzw. C2 und Dl des Multivibrators verbunden, und die Emitter, der Transistoren T3, T¹» sind gemeinsam über einen Widerstand R7 geerdet. Die Basiseingangsklemmen des Differentialverstärkers sind mit zwei

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Diagonalpunkten einer- Brückenschaltung verbunden, welche drei feste ?IM@Fstänöe P.8_a B$ _s RIO und einen temperaturempfindlichen Widerstand RIl_s vorzugsweise einen Thermistor enthält. Die anderen beiden Diagonalpunkte der Brücke sind an die Klemmen des 220 Volt^Weehselstroametzes gelegt _s wobei die eine Klemme geerdet ist ο

Eine elektronische SehaltVorrichtung, bestehend aus einem symmetrisch gesteuerten Gleichrichter L liegt in Reihe mit einem elektrischen Heizgerät EL an den Netzklemmen, und die steuernde Elektrode dieses Gleichrichters ist" über einen Widerstand R12 mit dem Kollektor des einen Teil des Multivibrators bildenden Transistors T2 x^rerbunden. Das Bauelement L ist eine sogenannte Integrationsschaltung aus zwei im Gegentakt gesteuerten Gleichrichtern (auch Thyristoren genannt), bestehend aus fünf halbleitenden Schichten mit zwei verbundenen Steuer- ©lektroden. Wenn diese Elektroden in der richtigen V/eise vorgespannt sind., leitet der symmetrische "Gleichrichter" den Strom In beiden Richtungen«, (Derartige Halbleiteranordnungen werden durch die General Electric Co, unter der Handelsbezeichnung "TRIAC" vertrieben.)"

Der* zur Speisung des Multivibrators und des Differential-"/SS⁵Stärkers erforderliche Gleichstrom wird von der Gleichstrom energiequelle K geliefert „ Diese besteht aus einer Zenerdiode B₁₇J, zwei elsktrolythisehen Kondensatoren C3, C4, einem Glättungsuidersfcand R 13_a Halbwellengleichrichter D3, D¹* und einem Kondensator C5_a dessen Aufgabe darin besteht, die Spannung auf den für die Regelkreise erforderlichen Wert au begrenzen« b ä <ä £ ύ f U b i 2

Sind die Hetzleitungen angeschlossen₉ so liefert die Energiequelle K eine Gleichspannung,, die öurefa Mahl einer passenden Srösse des Kondensators C5 genügend hoch für den Betrieb des Oszillators und des Differentiaiverstärkers gemacht werden kann« Die gleichfalls durch die Energiequelle K gespeiste Brücke enthält das temperaturempfindliche Glied RIl _s das die Temperatur des beheizten Raumes abfühlt» Änderungen des Brückengleichgewichts aufgrund von Schwankungen der Raumtemperatur beeinflussen den Differentialverstärker,, der mit dem als Oszillator dienenden Multivibrator verbunden ist_o Die zyklische Periode des Multivibrators, die vorzugsweise etwa in der GrÖssenordnung von 1_S5 bis 3 Minuten liegt_s wird Im wesentlichen konstant gehalten» Aber der DifferentIaI= verstärker beeinflusst die Unterteilung dieser Perioden in Ein-= und Ausschaltteile_s was an einer der Ausgangsklemmen^ Z₀B₀ am Kollektor des Transistors T2., beobachtet werden kann. Si Die Ausgangs klemme des Transistors T2 und mit dem symmetrise!» .g<= steuerten Gleichrichter L verbunden und steuert dessen Schalt= vorgänge,, Infolgedessen entspricht der Zeitabschnitt des EIn= schaltausfcandes der -elektrischen Heizvorrichtung EL der Dauer des Einschaltsustandes des Transistors T2_S und der Zeitabschnitt seines Ausschaltzustand.es entspricht der Dauer des Ausschaltzu° Standes des Transistors T2_β Die beschriebene Regelung_s cUho eiae Impulsverhältnisregelung_slst kontinuierlich₉ so dass die Temperaturschi-jankungen der Heisvorrichtung ganz klein und die In ihm auftretenden thermischen Beanspruchungen unerheblich sInä_o Es Ist jeäoeh dafür gesorgt _s dass die Arbeltszyklusperio.es

des Oszillators kurs 1st Ira Vergleich zur thermischen Zeitkonstanten der HeIsvorrichtung* Letztere liegt gewöhnlich In des? Grössenordnung von 10 bis 30 minuten. Eine SchwlngungspeKbäe des Multivibrators von der Grössenordnung von 1,5 bis 3 Miouten ergibt dann eine zufriedenstellende Wärmeregelung und verhindert zugleich die Zahl der Schaltvorgänge auf ein Minimum, auch erfährt die Energiequelle keine Störung, wenn der SehaltVorgang bei der Spannung 0 stattfindet. Das Verhältnis von Ein« aur Aussehaltselt Jedes der beiden Translsto- ven des Multivibrators kann innerhalb welter Grenzen verändert werden,, während die gesamte Sehwlngtingsperiode konstant gehalten wirdj, und daher kann bei der erwähnten Frequenz der Ein- und Aussehaltvorgänge der Heizvorrichtung; deren Heizleistung zwischen annähernd 0% unä annähernd 1005S verändert werden ₀

Die Möglichkeiten zur Anwendung «nd Ausführung der Erfindung beschränken sich, nicht auf die hler beschriebenen und dargestellten Einzelheiten_o Diese sollen lediglich dazu dienen_s das Wesen der Erfindung.zu erläutern. So kann s.B. auch der s^öaKstiflseli gesteuerte Gleichsieht ei³ _s äei%. wenn er richtig '7O3?g® spannt ist_s Wechselst rom In föeidsn Eichtungen führt, fiiu?©ß sw©I in gewöhnliehei⁵ Weiss gestsusrte CJlelchrichtei² einen säLehen ©lelehriehtez» ©dei* einen mit ^lnes¹

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bei &<an g die Speisest?omqa©lie

Claims (7)

Patentansprüche

1. Verfahren zum periodischen Ein- und Ausschalten einer Heizvorrichtung, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis der Teile der zyklischen Periode des Ausgangssignals eines ständig arbeitenden Oszillators zur Steuerung des Ein- und Ausschaltens der Heizvorrichtung dient, und dass die Periode des Oszillators kurz ist im Vergleich zu der Zeitkonstanten

^ der Heizvorrichtung.

2. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Oszillator ein Multivibrator dient, bei dem das Verhältnis von Leit- zur Sperrperlode innerhalb einer vollständigen Schwingung, bezogen auf eine seiner Ausgangsklemmen, mittels eines Differentialverstärkers steuerbar ist j dessen Eingangsklemmen mit einer temperaturempfindlicher Brückenschaltung verbunden sind, die eine in dem Raum, dessen Temperatur geregelt werden soll, gelegenen temperaturempfindlichen Brückenzweig enthält, und dass die erwähnte Ausgangs-

' klemme mit" einer insbesondere elektronischen Schaltvorrichtung im Speisestromkreis der Heizvorrichtung verbunden ist.

3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass als elektronische Schaltvorrichtung ein Leistungstransistor oder ein steuerbarer Gleichrichter in Verbindung mit einer Gleichrichterbrücke dient.

4. Anordnung nach Anspruch 2 dadurch gekennzeichnet, dass als elektronische Schaltvorrichtung zv/ei steuerbare Gleichrichter vorgesehen sind.

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BAD ORIGINAL

5. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass als elektronische Schaltvorrichtung ein im gezündeten Zustand für beide Halbwellen eines Wechselstromes leitender steuerbarer Gleichrichter dient»

6. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Differentialverstärker zwei Transistoren (T3, T²O
mit einem gemeinsamen Emitterkreis aufweist, deren Basiselektroden mit der Ausgangsklemme der Brücke und deren Kollektorelektroden mit den steuernden Eingangsklemmen des Oszillators g verbunden sind.

7. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnetj dass der als Oszillator verwendete Multivibrator zwei Transistoren (TIj T2) enthält, deren Basis und Kollektorelektroden kreuzweise über Kopplungsglieder (Cl, Dl, C2_S D2) verbunden sind, und dass der Differentialverstärker mit den Basis-Kollektorverbindungen der Transistoren des Multivibrators
verbunden sind.

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