DE1638151C - Elektrothermische Folgeschaltungsanordnung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine elektrothermische Folgeschaltungsanordnung mit einer Vielzahl von elektrisch miteinander verbundenen Thermistoren, die an eine elektrische Energiequelle angeschlossen ist.

Es ist bekannt, Thermistoren für Zeitsteuerzwecke zu verwenden und eine Vielzahl von elektrisch miteinander verbundenen Thermistoren zu benutzen, um Schwingungs- oder Folgefunktionen zu erreichen. Bei diesen bekannten Anordnungen wird jedoch die von den Thermistoren abgegebene Wärme in typischer Weise lediglich als ein Energie- oder Leistungsverlust betrachtet. Während die Wärmeverluste insofern in Betracht gezogen werden, als sie die elektrischen Merkmale und Kennlinien der Thermistoren bestimmen, werden doch die Verluste selbst zu keinem brauchbaren Zweck verwendet. Bei vielen der bekannten Folgeschaltungen, bei denen eine Vielzahl von Thermistoren miteinander verbunden ist, wird jede Stufe in typischer Weise mit einer niedrigeren Leistung als die vorhergehende betrieben, da jede einzelne Stufe ihre elektrische Leistung von

der vorhergehenden Stufe erhielt (Druckschrift »Non-Linear Resistors« der Amperex Elektronic Corporation, 1965, S. 57).

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine neuartige elektrothennische Folgeschaltungsanordnung zu schaffen, bei der sich selbst erwärmende Thermistoren zum Erreichen einer Zeitverzögerung verwendet werden. Diese Aufgabe wird mit einer Foigeschaitungsanordnung der eingangs genannten An erfindungsgcmäß dadurch gelöst, daß eine Vielzahl von Paaren von Thermistoren vorgesehen ist, die jeweils einen ersten Thermistor mit einem ersten Teniperaturkoeffizienten und einen zweiten Thermistor mit einem zweiten zu dem ersten entgegengese'.zien Temperaturkoeffizienten aufweisen, daß die Thi-rmistorpaare elektrisch so miteinanoer gekoppelt und an die elektrische Energiequelle angeschlossen sifsd, daß ein Erwärmen eines ersten Thermistors ei'.trs Thermistorpaares einen elektrothermischen Zyklus anlaufen läßt, bei dem erst der erste und dann der zweite Thermistor des betreffenden Paares nacheinander durch Selbsterwärmungsphasen hindurchgehen, und daß ein Thermistor der einen Art eines Thermistorpaares thermisch mit dem Thermistor der anderen Art des nachfolgenden Paares verbunden ist, um in diesem einen elektrothermischen Zyklus anlaufen zu lassen. Dabei wird die als Widerstandswärme abgegebene Wärme in mindestens einigen der Thermistoren ausgenützt, um eine Signalkopplung zwischen aufeinanderfolgenden Zeitsteuerstufen zu erreichen. Femer werden die verschiedenen Stufen vorzugsweise auf ähnlichen oder gleichen Ldstungsniveau betrieben. Die aufeinanderfolgenden Stufen sind vorzugsweise elektrisch gegeneinander isoliert. Außerdem kann die erfindungsgemäße Folgeschaltungsanordnung als Zeitsteuereinrichtung zur Bestimmung verhältnismäßig langer Zeiten herangezogen werden. Die aufeinanderfolgenden Stufen können mit erheblich ungleichen Zeitintervallen betätigt werden. Außerdem kann die erfindungsgemäße Folgeschaltung zeitgesteuerte Programmierfunktionen übernehmen. Außerdem ist die ganze Einrichtung im Aufbau eintach und billig und in ihrem Arbeiten zuverlässig.

Weiter Merkmale, die Gegenstand von Unteransprüchen sind, und weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung im Zusammenhang mit der Zeichnung, die Ausführungsbeispiele der Erfindung enthält. In der Zeichnung zeigt

Fi g. 1 eine elektrothennische Folgeschaltungsanordnung unter Verwendung einer Vielzahl von Paaren von Thermistoren, die jeweils einen PTC- und einen NTC-Thermistor aufweisen,

F i g. 2 eine graphische Darstellung, um die Änderung des Widerstands der PTC-Thermistoren in bezug auf die Ändemngen der Temperatur 2u veranschaulichen,

F i g. 3 eine graphische Darstellung, die in ähnlicher Weise wie die Fig. 2 die Widerstandsänderungen der NTC-Thennistoren in bezug auf Temperaturänderungen veranschaulicht,

F i g. 4 eine graphische Darstellung, um die Stromspannungsfunktion bei PTC-Thermistoren zu veranschaulichen,

F i g. 5 eine graphische Darstellung, um die Spannungsstromfunktion bei NTC-Thermistoren zu veranschaulichen,

Fig. 6 eine andere elektrothernüsche Fclgeschaltungsanordnung,

F i g. 7 eine Seitenansicht einer Theraüstorpaaranordnung, wie sie zur Verwendung bei der Schaltungsanordnung gemäß F i g. 6 geeignet ist,
Fig. 8 eine Draufsicht gemäß Fig. 7,
F i g. 9 eine weitere elektrothennische Folgeschaltungsanordnung.
In der Schaltung gemäß F i g. 1 hat die Zeit-

steuereinrichtung eine Vielzahl von Thermistorpaa-

renll bis 18. Jedes Paar weist einen bistabilen Schaltzustand auf und hat je einen ersten Thermistor

mit einem positiven ' Widerstands-Temperatur-Ko-

. effizienten (PTC), nämlich Pll bis P18, und ferner

je einen zweiten Thermistor mit einem negativen Widerstands-Temperatur-Koeffizienten (NTC), nämlich NIl bis N18. Alle Thermistoren können beispielsweise in einen gemeinsamen Träger eingelagert sein, was durch bekannte Verfahren im Zusammen-

ao hang mit einer Folienbildung größerer Stärke bekannt ist. Die. jeweils ein Paar bildenden PTC- und NTC-Thermistoren sind in Reihe geschaltet und an ein Paar von Anschlußleitungen L1 und Ll angeschlossen, durch die der Einrichtung elektrische Ener-

»5 gie mit im wesentlichen konstanter Spannung zugeführt wird. Da das thermische Verhalten der verschiedenen Thermistoren im wesentlichen durch ihre abgegebene Leistung bestimmt wird, kann ein Gleichstrom irgendeiner Polarität den Anschlußleitungen

Ll und Ll oder auch ein Wechselstrom mit entsprechender Wirkspannung zugeführt werden.

An die Anschlußleitungen L1 und Ll ist ein PTC-Trigger-ThermistorPri über einen Stromkreis angeschlossen, der einen Strombegrenzungswiderstand

Λ1 und einen normalerweise offenen Druckknopfschalter PBl aufweist. Wenn der Druckknopfschalter PB1 geschlossen ist, so erwärmt sich der Thermistor ΡΓ1 auf seine Übergangstemperatur. Der Thermistor ΡΓ1 funktioniert als Außenerhitzer und ist thermisch mit dem NTC-ThermistorWll gekoppelt, wie dies durch die gestrichelten Verbindungslinien der beiden Thermistoren angedeutet ist. Durch Schließen des Schalters PB1 wird also der Thermistor N11 durch den Thermistor PTl erwärmt.

Die PTC-Thermistoren Pll bis P17 der Thermistorpaare 11 bis 17 sind thermisch mit den NTC-Thermistoren N12 bis N18 in den Thermistorpaaren 12 bis 18 gekoppelt, wie dies durch die gestrichelten Linien angedeutet ist, die entsprechend gekop·

pelte Thermistoren umschließen. Diese Kopplung kann beispielsweise durch elektrisch isolierte Metall streifen bewirkt werden. Wenn daher der PTC-Ther mistorPll sich selbst ei-wärmt, so wird Wärme at den NTC-ThermistoriV12 durch Wärmeleitung übe die thermische Kopplung weitergegeben.

Vorzugsweise haben die PTC-Thermistoren Pl bis P18 eine scharf definierte Übergangstemperatui oberhalb der der Thermistormaterialwiderstand stei ansteigt. Als Beispiel für ein Material, das ein

solche Widerstandskennlinie besitzt, sei dotierte Bariumtitanat (BaTiO₃) genannt. Das Widerstands verhalten dieses Materials ist ais Funktion der Tem peraturänderungen in F i g. 2 dargestellt, wobei di Übergangstemperatur auf der Temperaturkoordinat bei TR angedeutet ist.

Aus diesem Material hergestellte Thermistore haben eine Strom-Spannungs-Gleichgewichtskenr linie entsprechend F i g. 4 die einen ausgesproche

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negativen Widerstandsbereich, wie bei NRP ange- am NTC-Thermistor NH auftritt, fließt infolge des deutet, hat, d. h., der durch den Thermistor hindurch- verhältnismäßig hohen Widerstands des NTC-Thergehende Gleichgewichtsstrom nimmt mit zunehmen- mistors nur ein verhältnismäßig kleiner Strom durch der Spannung oberhalb eines bestimmten Schwellen- das in Reihe verbundene Paar. In diesem Zustand wertes ab. Wie bekannt, können Vorrichtungen mit 5 sind beide Thermistoren außerhalb ihrer negativen negativer Widerstandskennlinie so angeschlossen wer- Widerstandsbereiche, und das Paar ist in diesem anden, daß sich eine bistabile Schaltung ergibt. Die fänglichen Gleichgewichtszustand stabil.
Kurven der Fig.4 und 5 zeigen das Verhalten des Wenn jedoch Wärme von einer äußeren Wärmebetreffenden Thermistorelements, wenn es genügend quelle dem NTC-Thermistor N11 zugeführt wird, Zeit hatte, unter bestimmten äußeren Bedingungen io beispielsweise mit Hilfe des Trigger-Thermistors ΡΓ1, einen Gleichgewichtszustand anzunehmen. Sie zeigen so wird durch diese Erwärmung die Spitze der NTC-ferner, daß die Größe und die Form der Kurve durch Spannungs-Strom-Kurve abgesenkt, und der NTC-Veränderung der äußeren Bedingungen verändert Thermistor N11 geht damit in seinen negativen Wiwerden kann, beispielsweise indem dem Thermistor- derstandsbereich bei der aufgedrückten Spannung element Wärme zugeführt wird. 15 über. Wenn der NTC-Thermistor NIl auf diese

Die Widerstandskennlinien der NTC-Thermistoren Weise getriggert wird, erwärmt er sich selbst und

NH bis N18 sind in Fig. 3 dargestellt, die zeigt, sucht ein neues Gleichgewicht bei höherer Tempera-

wie der Widerstand nach einer schwach geneigten tür, wie dies durch die in Reihe mit ihm liegende

Kurve bei ansteigender Temperatur abnimmt. Die elektrische Last bestimmt wird. Während sich jedoch

Spannungs-Strom-Kennlinie der NTC-Thermistoren »0 der NTC-Thermistor NH selbst in Richtung auf ein

NH bis N18 ist in Fig. 5 dargestellt Es ergibt sich neues Gleichgewicht erwärmt (das er annehmen

hieraus, daß die NTC-Thermistoren NIl bis N18 würde, wenn seine in Reihe liegende Last konstant

ebenfalls einen negativen Widerstandsbereich, wie bliebe), wird durch diese Selbsterwärmung der Wi-

bei NRN angedeutet haben, in dem die Spannung an derstand des NTC-Thermistors NH herabgesetzt, so

den Thermistoren bei zunehmendem Strom oberhalb *s daß nun ein höherer Anteil der aufgedrückten Span-

eines vorbestimmten Schwellenwertes abfällt. Dieser nung an dem in Reihe angeschlossenen PTC-Ther-

negative Widerstandsbereich ist jedoch in typischer mistor P11 liegt. Diese höhere, dem PTC-Thermistor

Weise nicht so groß und auch nicht so steil wie bei PH aufgedrückte Spannung läßt diesen in den ne-

den PTC-Thermistoren, und die Spannungs- und gativen Widerstandsbereich übergehen, worauf auch

Stromkoordinaten der Fig. 5 sind im Vergleich zu 30 dort eine Selbsterwärmungsphase beginnt. Die in

Fig. 4 vertauscht Es ergibt sich hieraus, daß die Reihe mit dem NTC-ThermistorNIl liegende Last

NTC-Thermistoren in bestimmter Hinsicht Stromana- bleibt daher nicht konstant.

löge der Spannungskennlinien der PTC-Thermistoren Die durch die Selbsterwärmung des PTC-Thermi-

sind. stors P H erzeugte Wärme beaufschlagt den NTC-

Während hier NTC-Thermistoren mit einer sanft 35 Thermistor N12 des benachbarten Thennistorpaars geneigten Widerstandskennlinie und PTC-Thermi- 12, so daß dort ebenfalls eine Erwärmung auftritt, stören mit einer steilen Kennlinie beispielsweise dar- Zusätzlich zum Beginn eines bistabilen Schaltvorgestellt sind, sei doch darauf -hingewiesen, daß bei gangs im Thermistorpaar 12 ist die von dem NTC-verschiedenen Bedingungen auch steile NTC- und Thermistor N12 erzeugte Selbsterwärmung auf den schwach geneigte PTC-Thermistoren verwendet wer- 40 PTC-Thermistor P11 zurückgekoppelt. Die sich erden können. gebende Gesämtwärme erhöht den Widerstand des

Wenn Thermistoren mit entgegengesetzten Wider- PTC-Thermistors PH in einem solchen Umfang,

stands-Temperatur-Koeffizienten in Reihe an eine im daß der durch das Thermistorpaar H fließende Strom

wesentlichen konstante Spannungsquelle angeschlos- stark reduziert wird.

sen wurden, so wird ein elektrisches Zusammenwir- « Dieser Stromabfall stoppt den Sclbsterwärmungsken zwischen den beiden Thermistoren erzielt. Der- Vorgang des NTC-Thermistors NH und bringt diesen artige in Reihe verbundene Thermistoren sind im auf seinen ursprünglichen, relativ kühlen Gleichwesentlichen spannungsgekoppelt, insofern als bei gewichtszustand zurück, in dem er einen relativ hoher einer Spannungsänderung an dem einen eine Span- Widerstand aufweist. Der erhöhte Widerstand de; nungsänderung in komplementärer Form am anderen 50 NTC-Thermistors NH reduziert den Strom durcr auftreten muß. In der Einrichtung gemäß Fig. 1 das Thermistorpaar 11 noch mehr, so daß der PTC-wird die den Anschlußleitungen Ll, L 2 aufgedrückte Thermistor PH ebenfalls den negativen Widerstands-Spannung relativ zu den Kennlinien der betreffenden bereich verläßt mnd in seinen ursprünglichen, relath Thermistoren so ausgewählt, daß ein bistabiler Zu- kühlen Gleichgewichtszustand zurückkehrt Wenr stand erreicht wird, bei dem erst der eine und dann 55 beide Thermistoren in ihrem stabilen Zustand sind der andere der Thermistoren eines Paares durch so ist damit das Thermistorpaar 11 zurückgestell Selbsterwärmungsphasen hindurchgehen, wenn das und bleibt nun so lange ruhend, bis der NTC-Ther betreffende Paar getriggert wird. mistor N11 wiederum entweder durch die Anwen

Die Funktion sei zunächst an Hand des Thermi- dung einer äußeren Erwärmung, wie oben beschrie

storpaaresll beschrieben. Anfänglich sind beide, 60 ben, oder durch ein anderes Verfahren getrigger

nämlich der PTC-Thermistor Pll und der NTC- wird. In der Zwischenzeit wurde ein bistabiler elek

Thermistor NH verhältnismäßig kühl. Der PTC- trothermischer Umschaltvorgang im Thermistorpaa

Thermistor P H hat damit einen relativ niedrigen 12 eingeleitet. Während des Schaltvorganges.de

Widerstand, während der NTC-Thermistor NH Thermistorpaares 12 wird durch die Selbsterwär

einen relativ hohen Widerstand hat Damit liegt nur 65 mungsphase des PTC-Thennistors P12 ein bistabile

ein verhältnismäßig kleiner Teil der Anschlußspan- Schaltvorgang im Thermistorpaar 13 eingeleitet, da

nung am PTC-Thermistor PH. Obgleich nun ein seinerseits einen ähnlichen im Thermistorpaar 1'

verhältnismäßig großer Teil der Anschlußspannung zum Anlaufen bringt usf. Damit ergibt sich, daß eini

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ganze Reihe von· bistabilen Schaltvorgängen durch gangen geeignet ist, die in einer bestimmten Folge

eine Vielzahl von Thermistorpaaren oder -stufen ablaufen sollen. Das Auftreten der Schaltung in

weitergegeben wird, wobei jeder nachfolgende Schalt- irgendeiner oder allen aufeinanderfolgenden Stufen Vorgang gegenüber dem vorhergehenden verzögert innerhalb der gesamten Schaltfolge eines elektro-

ist. Die für eine vollständige Durchführung der ein- 5 thermischen Kreisprozesses kann in verschiedener

zelnen bistabilen Schaltvorgänge erforderliche Zeit Weise zur Steuerung oder zur Signalisierung abge-

wird durch die thermische Trägheit und die Wärme- fühlt werden. Da sich der durch die einzelnen, in

abgabe der ein Paar bildenden Thermistoren be- Reihe verbundenen Thermistorpaare fließende Strom

stimmt. Im allgemeinen kann jedoch gesagt werden, während der Schaltfolge ändert, kann das Auftreten

daß die erforderlichen Zeiten in typischer Weise viel io eines solchen Schaltvorgangs durch eine Stromfühllänger sind als solche, die allein bei Verwendung vorrichtung festgestellt werden, die in Reihe mit den

von elektronischen Bauteilen ähnlicher Größe er- Thermistoren angeschlossen ist. Besonders einfache

reicht werden können. Außerdem können sich diese Stromfühler sind einen niedrigen Widerstand auf-

von Stufe zu Stufe vorhandenen Zeiten innerhalb weisende Glühlampen 21 und 23, die zu den Thermi-

eines großen Bereiches in der gleichen Einrichtung 15 storpaaren 14 und 18 in Reihe geschaltet sind. Die

ändern. Glühlampen 21 und 23 mit ihrem niedrigen Wider-

Da die Triggerung der einzelnen, aufeinander- stand beeinflussen den Schaltablauf der in Reihe gefolgenden Stufen durch die vorhergehende Stufe über schalteten Paare nur unerheblich, eine thermische Kopplung zwischen den Stufen er- Da sich auch die Spannung an irgendeinem der reicht wird, so ergibt sich, daß all diese Stufen im ao Thermistoren der Thermistorpaare ändert, wenn das wesentlichen mit der gleichen Leistungshöhe arbeiten Paar einen Schaltzyklus durchläuft, kann dieser können und daß eine niedrige Leistungsstufe auch Zyklus auch dadurch festgestellt werden, daß die eine etwas höhere Leistungsstufe schalten kann. Die Spannung an einem der Thermistoren abgefühlt wird, thermisch gekoppelten Stufen können ferner elek- Eine besonders einfache Spannungsfühlvorrichtung trisch gegeneinander isoliert sein und Energie von as ist eine einen hohen Widerstand aufweisende Glühgetrennten Quellen erhalten. lampe 25, die parallel zum NTC-Thermistor N16 des

Die sich durch die Einrichtung der F i g. 1 er- Thermistorpaares 16 angeschlossen ist. Da die Glühgebende Folge der Vorgänge wiederholt sich ständig, lampe 25 einen hohen Widerstand aufweist, ergibt sie wenn die Stufen zu einer Schleife gekoppelt sind, in keine beträchtliche Belastung und beeinflußt auch die der jeweils eine Stufe der Schleife die folgende Stufe 30 Wirkungsweise des Thermistorpaares 16 nicht, doch triggert. In der Einrichtung nach Fi g. 1 ist ein NTC- ändert sich ihre Helligkeit, wenn die Schaltung weiter Thermistor N HA thermisch mit dem PTC-Thermi- fortschreitet. Die Lampen 21, 23, 25 können für eine stör P18 gekoppelt und kann elektrisch parallel zu visuelle Anzeige einer Folgeschaltung verwendet werdem NTC-Thermistor NH durch einen Schalter SWl den, oder sie können durch Betätigen von photogeschaltet werden. Wenn der NTC-Thermistor N11A 35 sensitiven Vorrichtungen dazu verwendet werden, in dieser Weise in den Stromkreis eingefügt wird, . irgendwelche äußeren Vorgänge zu steuern, die in kann er an -die Stelle des Thermistors NIl in der einer bestimmten Folge ablaufen sollen, bistabilen Schaltung mit dem PTC-Thermistor P11 Das Auftreten eines elektrothermischen Schalttreten. Der PTC-Thermistor P11 kann damit in seiner zyklus innerhalb irgendeiner der Stufen kann auch SchaUart mit einem von den beiden NTC-Thermi- 4» dadurch festgestellt werden, daß die von den Thermistoren N11 oder NHA entsprechend zusammen- stören dieser Stufen abgegebene Wärme abgefühli wirken, und ein Triggern dieser Schaltungen kann wird. In Fig. 1 ist beispielsweise ein Fühlthermistoi dadurch eingeleitet werden, daß von außen her 77/1 thermisch mit dem PTC-Thermistor P18 des Wärme entweder dem Thermistor N11 oder dem Paares 18 gekoppelt, um das Auftreten eines elektro-ThermistorNll/1 zugeführt wird. Da der ruhende 45 thermischen Schaltzyklus in diesem Paar zu erfühlen oder stabile Zustand der Thermistoren N11 und Die Änderung des Widerstands des Thermistors TH Λ N HA der kühle oder der Zustand mit hohem Wider- kann in an sich bekannter Weise dazu verwende; stand ist, so belastet und beeinflußt derjenige der werden, verschiedene Programmierungsvorgänge beiden NTC-Thermistoren, der in dem Schaltzyklus durchzuführen. Da der Fühlthermistor TH1 nich mit dem PTC-Thermistor P11 -unwirksam ist, den 50 elektrisch mit der elektrothermischen Zeitsteuer Schaltvorgang des andern nicht wesentlich. Eine schaltung verbunden ist, vielmehr lediglich mit diese: Folge von Schaltungen, die durch Schließen des thermisch gekoppelt ist, so ergibt sich, daß eine elek Druckknopfschalters PBl eingeleitet wird, setzt sich trische Isolierung zwischen dem Steuerstromkrei: daher beliebig lange fort, wenn der Schalter SW1 und dem gesteuerten Stromkreis vorhanden sein kann geschlossen ist Wenn die Schaltfolge das Thermi- 55 Ferner kann auch beispielsweise eine thermochro storpaar 18 erreicht, so wird durch die Erwärmung mische Farbe verwendet werden, um eine auf Tem des PTC-ThermistorsP18 dem NTC-Thermistor perahir ansprechende, sichtbare Anzeige des Ablauf NHA Wärme zugeführt, wodurch dann eine weitere der Schaltfolge zu erreichen, vollständige Schaltfolge ausgelöst wird. Dieser wieder- Da zwischen dem Ablauf der einzelnen aufein hotbare Schaltzyklus setzt sich so lange unbegrenzt 60 anderfolgendcn Stufen eine Zeitverzögerung vor fort, bis er dann durch öffnen des Schalters SW1 handcn ist, die von den thermischen Kennwerten de angehalten wird, wodurch die Schleife dadurch unter- betreffenden Thermistoren abhängt, so ergibt sich brachen wird, daß die Verbindung zwischen dem daß die Einrichtung gemäß Fig. 1 zur Vcrwcndun NTC-Thermistor Nil A und PTC-Thermistor Pll bei Zeitsteucrungen, Folgeabläufen und Program gelrennt wird. 65 micrungcn geeignet ist, besonders bei solchen, Ix

Da die verschiedenen Thcrmistorpaarc 11 bis 18 denen große Zeitintervalle auftreten,

in zeitlicher Folge arbeiten, so ergibt sich, daß die In der Einrichtimg gemäß Fig. 1 haben die mil

Einrichtung gemäß Fig. 1 zur Steuerung von Vor- einander thermisch gekoppelten Thermistoren keine

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gemeinsamen Anschluß. Daher muß die thermische weist jeweils einen PTC-Thermistor P 61 bis P 64 auf,

Kopplung so angeordnet werden, daß zwischen den die jeweils elektrisch parallel mit einem NTC-Ther-

thermisch gekoppelten Thermistoren eine elektrische mistor/V61 bis N 64 verbunden sind. Die Parallel-

Isolierung vorhanden ist. Wie oben erwähnt, können verbindung des PTC-Thermistors P 61 mit dem NTC-

die einzelnen Thermistorpaare mit Gleichstrom be- 5 Thermistor N61 wird über die eine Seite eines ein-

liebiger Polarität oder Wechselstrom betrieben poligen Umschalters SW 3 hergestellt, worauf weiter

werden. unten noch näher eingegangen wird. Die NTC-Ther-

Die in F i g. 6 dargestellte Einrichtung ist ähnlich mistoren N 61 bis N 63 der Paare 61 bis 63 sind der Einrichtung nach Fig. 1 und hat eine Vielzahl thermisch mit den PTC-Thermistoren P62 bis P64 von Thermistorpaaren 31 bis 38, die jeweils einen io gekoppelt, wie dies durch die gestrichelten Linien PTC-Thermistor, nämlich P 31 bis P 38, und jeweils angedeutet ist, die die thermisch gekoppelten Thereinen NTC-Thermistor, nämlich N31 bis N3S, auf- mistoren umfassen. Der PTC-Thermistor P61 des weisen. Hier ist jedoch jedes zweite Paar umgekehrt ersten Paares 61 ist thermisch mit einem NTC-an die Anschlußleitungen Ll, L2 angeschlossen. Da- Trigger-Thermistor NT gekoppelt, der parallel zu mit haben die thermisch miteinander gekoppelten 15 einem Spannungsbegrenzungswiderstand R3 und Thermistoren mit entgegengesetzter Kennlinie nun- einem normalerweise geschlossenen Druckknopfmehr einen gemeinsamen elektrischen Anschluß. Bei- schalter PB 3 liegt, um so einen Triggerkreis 65 zu spielsweise sind der PTC-Thermistor P31 und der bilden. Der NTC-Thermistor N64 im letzten Paar NTC-Thermistor N 32, die thermisch miteinander ge- 64 ist thermisch mit einem PTC-Rückkopplungstherkoppelt sind, gemeinsam mit der Anschlußleitung L 2 ao mistorP61/4 gekoppelt. Der Rückkopplungsthermiverbunden. Bei dieser gemeinsamen elektrischen Ver- stör P 61A kann gegebenenfalls in Reihe mit dem bindung braucht die thermische Kopplung zwischen PTC-Thermistor P61 des ersten Paares 61 durch den Thermistoren keine elektrische Isolierung nach Umstellen des Umschalters S W 3 angeschlossen wersich zu ziehen, und diese kann verhältnismäßig ein- den.

fach dadurch geschaffen werden, daß die beiden »5 Die Thermistorpaare 61 bis 64 und der Trigger-Thermistoren in ihrem gemeinsamen elektrischen kreis 65 sind in Reihe mit einem Paar von Anschluß-Anschluß miteinander in Berührung gebracht werden, leitungen LS und L6 verbunden, um einen im wie dies in der Konstruktion gemäß Fig. 7 und 8 wesentlichen konstanten Strom für diese Paare zu dargestellt ist. erhalten. Die Anschlußleitungen L 5 und L 6 können

In den Fig. 7 und 8 sind die Thermistoren als 30 an eine übliche, einen konstanten Strom liefernde Baueinheit auf einem Träger 41 angeordnet, wie dies Stromquelle angeschlossen werden, obgleich es ohne üblicherweise bei der Montage von Transistoren ge- weiteres klar ist, daß eine Reihenverbindung einer schieht. Drei Leitungen 43, 45 und 47 erstrecken sich größeren Anzahl von Einheiten, wie beispielsweise durch hermetisch isolierende Abdichtungen im der Paare 61 bis 64 notwendigerweise zur Folge hat, Träger. Ferner ist ein kleiner Block 49 eines PTC- 35 daß die einzelnen Einheiten im wesentlichen von Thermistormaterials mit einem etwas größeren Block einem konstanten Strom trotz der nominellen Ände-51 eines NTC-Materials, wie bei 53 angedeutet, ver- rungen des Widerstandes der betreffenden Einheiten lötet, wobei noch die Leitung 43 an die Zwischen- durchflossen werden. Die parallel angeschlossenen fläche angelötet ist. Die Leitung 45 ist mit der Thermistoren mit entgegengesetzten Temperatur-Außenfläche des Blockes 51 verlötet, während die 40 koeffizienten sind im wesentlichen insofern strom-Leitung 47 mit der Außenfläche des PTC-Blockes 49 gekoppelt, als bei einer aus irgendeinem Grund aufverlötet ist. Wie sich aus der Zeichnung ergibt, hat tretenden Stromänderung in dem einen Thermistoi diese Konstruktion alle erforderlichen elektrischen der Strom durch den anderen Thermistor sich kom-Verbindungen, wobei zugleich eine gute thermische plementär ändern muß, um so den Gesamtstrom au! Kopplung zwischen den beiden Blöcken aus Thermi- 45 einer vorbestimmten konstanten Höhe zu halten, stormaterial vorhanden ist. Es sei jedoch darauf hin- Gemäß der oben beschriebenen Funktion ist de: gewiesen, daß die beiden Thermistoren, die als Bau- elektrothermische Schaltvorgang jedes einzelner einheit zusammengebaut sind, keine einzelne elektro- Paares 61 bis 64 im wesentlichen wie folgt: Das Paa thermische Schaltstufe bilden, vielmehr sind die bei- 61 wird als Beispiel gewählt, und es sei angenommen den Thermistoren Bestandteile zweier benachbarter 50 daß der Schalter SW 3 in der dargestellten Lage ist Schaltstufen in der Folgeschaltung gemäß Fi g. 6. Unter der Annahme, daß die Stromhöhe in der rieh

Wie bereits erwähnt, ist das Verhalten eines NTC- tigen Weise eingestellt ist, bleibt das Paar normaler

Thermistors in bezug auf Stromänderungen in vieler weise in seinem Ruhezustand, in dem beide Thermi

Hinsicht analog dem Verhalten eines PTC-Thermi- stören· verhältnismäßig kalt sind. In diesem Zustan

stors in bezug auf Spannungsänderungen. Infolge- 55 hat der PTC-ThermistorPöl einen verhältnismäßi

dessen können die Rollen dieser The -mistoren in der niedrigen Widerstand, so daß er den Großteil des ir

Zeitsteuereinrichtung gemäß der Erfindung gewisser- wesentlichen konstanten Stromes führt, der von de

maßen vertauscht werden, wenn Parallel- und Reihen- Stromquelle ausgeht

verbindungen in ähnlicher Weise vertauscht werden Wenn der PTC-Thermistor P 61 durch eine relati

und wenn die sich so ergebenden Paare mit im 60 _zu diesem Paar äußere Wärmequelle erwärmt win

wesentlichen konstantem Strom und nicht mit im beispielsweise durch Betätigung des SchaltersPB'.

wesentlichen konstanter Spannung betrieben werden. um so eine Erwärmung über den Triggerthermistc

Ähnliche Änderungen sind dann auch bei den An- NT zu erreichen, so hat diese Erwärmung die Wi

Ordnungen für den Anlauf der Folgeschaltung und kung, die Spitze der in F i g. 4 dargestellten Kurve s

für die Rückkopplung zu machen. 65 abzusenken, daß der im PTC-ThermistorP61 flii

Eine Folgeschaltung gemäß dieser Analogie ist in ßende Strom ausreicht, um ihn in den negative

Fig. 9 dargestellt. Diese Einrichtung hat vier Ther- Widerstandsbereich zu treiben und eine regenerate

mistorpaare 61 bis 64. Jedes Paar oder jede Stufe Selbsterwärmung zu erzeugen. Der PTC-Thermisti

ii ^υ 12

Ρ61 erwärmt sich selbst in Richtung auf die Über- schalterSW3 umgestellt wird, wodurch der Rückgangstemperatur, bei der der Widerstand scharf an- kopplungsthermistorP61/4 in. Reihe mit dem PTC-steigt. Wenn der Widerstand des PTC-Thermistors Thermistor P61 des ersten Paares 61 verbunden wird, ansteigt, so erhöht sich die an dem parallel ange- Da beide Thermistoren P61 und P61A in kaltem schlossenen Paar liegende Spannung derart, daß die 5 Zustand einen kleinen Widerstand haben, so muß der Spannung am NTC-Thermistor die Spitzenspannung Hauptteil des konstanten zugefuhrten Stromes immer der Spannungs-Strom-Kennlinie übersteigt, so daß noch durch diesen Zweig der Parallelanordnung sich auch dieser regenerativ selbst erwärmt. Die in fließen, wenn die Stufe in ihrem Ruhezustand ist. dem NTC-Thermistor N 61 erzeugte Wärme ist mit Daher wird der Thermistor N 61 erst dann selbstdem PTC-ThermistorP62 der nächsten Stufe ge- ίο erwärmend, wenn diese· Stufe getriggert wird. Eine koppelt und bringt einen elektrothermischen Schalt- Erhöhung des Widerstandes sowohl des Thermistors zyklus in diesem Paar zum Anlaufen, die mit der P 61 als auch des Thermistors P 61Λ, wie sie durch Selbsterwärmung des PTC-Thermistors P 62 beginnt. eine äußere Erwärmung erzeugt werden kann, leitet Die durch den PTC-Thennistor P 62 erzeugte Wärme · jedoch, wie oben beschrieben, einen elektrotherist auf den auslösenden NTC-Thermistor N61 zu- 15 mischen Schaltzyklus ein. Der nicht getriggerte der rückgekoppelt, und die gesamte innerhalb des NTC- beiden PTC-Thermistoren P 61 oder P 61A beein-Thermistors N61 erzeugte und ihm zugeführte Wärme flußt den Schaltvorgang des anderen Thermistors ergibt ein Absinken des Widerstandes auf einen nied- nicht wesentlich, da der nicht getriggerte Thermistor rigen Wert Durch das Absinken des Widerstandes ständig eine niedrige Impedanz aufweist. Es ergibt des Thermistors N 61 wird Strom vom PTC-Thermi- ao sich damit, daß, wenn das letzte Paar 64 durch seinen stör abgeleitet, so daß nun die regenerative Selbst- elektrothermischen Schattablauf hindurchgeht, die erwärmung des PTC-Thermistors abgestoppt wird Selbsterwärmungsphase des NTC-Thermistors N 64 und dieser in seinen ursprünglichen stabilen Zustand einen elektrothermischen Schaltablauf in der ersten zurückkehrt. Wenn dies für den PTC-Thermistor der Stufe 61 dadurch triggert, daß Wärme dem PTC-FaIl ist, so reduziert sein abfallender Widerstand die 35 Rückkopplungsthermistor P 61A zugeführt wird. Da-Spannung am NTC-Thermistor, so daß sich der NTC- mit funktioniert die Schaltanordnung nach F i g. 9 Thermistor ebenfalls nicht mehr regenerativ selbst wie ein Ringzähler. Für die Steuerung, für Programerwärmen kann und damit ebenfalls in seinen ur- mierung oder eine Anzeige kann die in einem besprünglichen stabilen Zustand zurückkehrt. Der stimmten Augenblick afbeitendc Stufe auf verschie-Ruhezustand dieses Paares dauert dann so lange, 30 dene Weise festgestellt oder abgefühlt werden, wie bis das Paar wiederum dadurch getriggert wird, daß dies weiter oben im Zusammenhang mit F i g. 1 beeine äußere Erwärmung auf den PTC-Thermistor schrieben ist. Beispielsweise kann der Strom in einem einwirkt. Thermistor, die Spannung an einem Thermistorpaar

Die thermische Kopplung zwischen den NTC- oder die von einem der Thermistoren abgegebene Thermistoren der Paare 61 und 63 und den PTC- 35 Wärme erfühlt werden, um so eine elektrisch geThermistoren der Paare 62 und 64 verursacht das trennte Signalankopplung zu erzielen.
Auftreten einer Selbsterwärmung in einem dieser Zwar wurde die Wiflkungsweise der verschiedenen NTC-Thermistoren, um so einen elektrothermischen Ausführungsbeispiele an Hand einer Theorie er-Schaltzyklus in der nächsten Stufe einzuleiten. Wenn läutert, bei der angenommen wird, daß ein bistabiles daher eine Folge von elektrothermischen Vorgängen 40 Verhalten vorliegt, doch sei darauf hingewiesen, daß durch die Erwärmung des Thermistors NT getriggert Paare von Thermistoren gemäß dieser Erfindung auch wird, so läuft diese Folge durch die ganze Reihen- so gebaut sein können, daß sie monostabil arbeiten, anordnung der Thermistorpaare hindurch. wobei nach «ler Triggcrung die Stufe aus sich selbst

Die Schaltfolge der Einrichtung nach F i g. 9 kann in ihren ursprünglichen Zustand nach einem vorbe-

sich unbegrenzt dadurch wiederholen, daß der Um- 45 stimmten Zeitintervall zurückkehrt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (15)

Patentansprüche:

1. Elektrothermische Folgeschaltungsanordnung mit einer Vielzahl von elektrisch miteinander verbundenen Thermistoren, die an eine elektrische Energiequelle angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vielzahl von Paaren von Thermistoren (Pll, JVIl bis P18, JV18) vorgesehen ist, die jeweils einen ersten Thermistor (JV 11;...;JV18) mit einem ersten Temperaturkoeffizienten und einen zweiten Thermistor (Pll; ...;P18) mit einem zweiten, zu dem ersten entgegengesetzten Temperaturkoefffrienten aufweisen, daß die Thermistorpaare (N 11, Pll bis N18,

P18) elektrisch so miteinander gekoppelt und an die elektrische Energiequelle angeschlossen sind, daß ein Erwärmen eines ersten Thermistors (NU; . ..;JV18) eines Thermistorpaares einen elektrothermischen Zyklus anlaufen läßt, bei dem erst der erste (WIl; . ..;JV18) und dann der zweite ao Thermistor (Pll; ...; P18) des betreffenden Paares nacheinander durch Selbsterwärmungsphasen hindurchgehen, und daß ein Thermistor (P 11) der einen Art eines Thermistorpaares (P 11, NIl) thermisch mit dem Thermistor (JV 12) der as anderen Art des nächstfolgenden Thermistorpaares (P 12, N12) verbunden ist, um in diesem einen elektrothermischen Zyklus anlaufen zu lassen.

2. Folgeschaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Thermistor (P 11) eines Thermistorpaares mit dem ersten Thermistor (JV 12) des nachfolgenden Thermistorpaares thermisch verbunden ist (F i g. 1).

3. Folgeschaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzielung eines einmaligen Folgeablaufs in allen Thermistorpaaren alle Thermistoren (P 11 bis P17) der einen Art bis auf einen (P 18) thermisch mit einem Thermistor (N 12;...; N18) der anderen ♦<> Art des jeweils nächstfolgenden Thermistorpaares verbunden sind.

4. Folgeschaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzielung eines wiederholten Folgeablaufs in allen Thermistorpaaren alle Thermistoren (P 31 bis P 38) der einen Art thermisch mit einem Thermistor (N 32, JV 31/1) der anderen Art des jeweils nächstfolgenden Thermistorpaares verbunden sind.

5. Folgeschaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der eine Thermistor ein PTC- (Pll; ...;P18) und der andere ein NTC-Thermistor (JV U;...; JV18) ist.

6. Folgeschaltungsanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der PTC-Thermistor(Pll;...; P18) eine Widerstandslinie aufweist, die bei einer bestimmten Temperatur (TR) steil ansteigt.

7. Folgeschaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Thermistoren eines Paares (JV 11, P11; JV12, P12;...) zueinander in Reihe geschaltet sind (Fig. 1).

8. Folgeschaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Thermistorpaare (JVIl, Pll bis JV18, P18) parallel zueinander an eine Energiequelle von im wesentlichen konstanter Spannung angeschlossen sind (Fig. 1).

9. Folgeschaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß alle Thermistoren (JVIl bis JV18) der einen Art an der einen Anschlußleitung (L 2) und alle Thermistoren der anderen Art (Pll bis P18) an der anderen Anschlußleitung (L 1) der Energiequelle angeschlossen sind (F i g. 1).

10. Folgeschaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten (JV31, JV32,...) und zweiten (P31, P 32,...) Thermistore» abwechselnd an die eine (Ll) bzw. andere (L 2) Anschlußleitung der Energiequelle angeschlossen sind (Fig. 6).

11. Folgeschaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei Konstantspannungsschaltung der NTC-Thermistor (JVIl;...; iV18) eines Paares den elektrothermischen Zyklus des PTC-Thermistors(Pll;...;P18) dieses Paares einleitet (Fig. 1).

12. Folgischaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Thermistoren (JV 61, P 61) eines Paares zueinander parallel geschaltet sind (F i g. 9).

13. Folgeschaltungsanordnung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Thermistorpaare (JV61, P61 bis /V64, P64) in Reihe geschaltet sind (F i g. 9).

14. Folgeschaltungsanordnung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß bei Konstantstromschaltung ein NTC-Thermistor (JV 61;...; JV 63) des einen Paares thermisch mit einem PTC-Thermistor (P62; ...; P64) des nächstfolgenden Paares gekoppelt ist (F i g. 9).

15. Folgeschaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß bei Konstantstromschaltung der PTC-Thermistor (P 61;...; P 64) eines Paares den elektrothermischen Zyklus des NTC-Thermistors (JV61;...; JV64) dieses Paares einleitet (Fig. 9).