Schaltungsanordnung zur Temperaturregelung von Thermostaten
Die
Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Temperaturregelung von mit Gleichstrom
geheizten Thermostaten.
Besonders hohe Anforderungen. werden an
die Konstanz der Trägerfrequenzen in Trägerfrequenzsystemen gestellt. Häufig werden
alle in einem System vorhandenen Trägerfrequenzen von einer Grundfvequenz abgeleitet,
die wiederum mittels eines Grundgenerators erzeugt rritd. Es muß daher besonderes
Augenmerk auf die Frequenzkonstanzen des jeweiligen Grundgenerators gerichtet vrerden.
Deshalb werden derartige Grundgeneratoren mit einem Thermostaten versehen, der dafür
sorgt, daß die-Umgebungstemperatur des Grundgenerators unabhängig von der Außentemperatur
ihren konstanten Viert beibehält. Hierzu ist es jedoch erforderlich, eine Regelung
für den Thermostaten vorzusehen. Bei herkömmlichen Regelungen werden Quarzthermostate
verizendet, vrelche Quecksilberkontaktthermoneter oder Bimetallschalter als Temperaturfühler
aufweisen und bei denen Relais als Schaltverstärker vervrendet werden. Es läßt sieh
bei derartigen Anordnungen nicht vermeiden, daß eine gewisse Störanfälligkeit, vor
allem über eine längere Zeit gesehen,- auftritt. Aufgabe der vorliegenden Erfindung
ist es daher, eine Schaltungsanordnung zur Temperaturregelung von mit Gleichstrom
geheizten Thermostaten zu schaffen, durch die eine Verbesserung
gegenüber
den vorstehend genannten Regelanordnungen erreicht viird. Zur Lösung dieser Aufgabe
wird die Schaltungsanordnung zur Temperaturregelung von Thermostaten derart ausgebildet,
daß eine bistabile Kippschaltung mit Transistoren über einen Spannungsteiler angesteuert
ist, der so bemessen ist, daß bei Solltemperatur, die unmittelbar mit diesem gekoppelte
Kippstufe stromführend ist und bei dem mindestens ein Widerstand ein temperaturabhängiger
Widerstand ist, der im Innern oder am Heizmantel des Thermostatengehäuses angeordnet
ist, daß die ausgangsseitige Kippstufe über eine Zenerdiode mit einem elektronischen
Schalter verbunden ist und daß die Schaltstrecke des elektronischen Schalters in
Reihe zur Thermostatwicklung angeordnet ist. Durch diese Maßnahmen erhält man eine
äußerst betriebssichere und eine stets zuverlässig arbeitende Temperaturregelungsschaltung
für Thermostaten. Als temperaturabhängigen Widerstand lassen sich Heiß-und/oder
Kaltleiter verwenden. Eine besonders hohe Temperaturkonstanz läßt sich bei gleichzeitiger
Vervtendung von Heiß- und Kaltleiter erreichen.
Als elektronische
Schalter können vorteilhaft Transistoren verciendet werden. Für größere Thermostatenheizleistungen
ist es von Vorteil, anstelle der Transistoren als elektronische Schalter Siliziumstromtore
einzusetzen. Die Regelsteilheit der Schaltung läßt sich mit Hilfe eines Verstärkers,
der der Steuerelektrode des elektronischen Schalters vorgeschaltet ist, noch weiter
erhöhen. Verwendet man zur Gleichstromversorgung der zweiten Kippstufe pulsierenden
Gleichstrom, so läßt sich vor allem der für die Gleichrichtung erforderliche Speicherkondensator
wesentlich verringern, so daß dadurch die gesamte Baugruppe in ihren Abmessungen
verkleinert werden kann. Das ist vor allem dann vorteilhaft, wenn in bereits im
Betrieb befindlichen Einrichtungen herkömmliche Regelschaltungen durch die Regelschaltung
nach der Erfindung ersetzt vierden sollen, da in diesem Fall im allgemeinen nur
ein begrenzter Raum zur Verfügung steht. Anhand der Figuren 1 und 2 wird die Erfindung
näher erläutert. Es zeigen: Figur 1 eine Regelschaltung mit einem Transistor als
elektronischcn Schalter,
Figur 2 eine Regelschaltung mit einem Stromtor
als elektronischen Schalter, Figur 3 eine Regelschaltung, bei der die zweite Stufe
der Kippschaltung und der Thermostat mit pulsierender Gleichspannung betrieben vierden.
Die Heizwicklung 12 des Thermostaten in Figur 1 wird über den leistungsschalttransistor
16 ein- und ausgeschaltet. Der Transistor 15 dient als Vorverstärker. Über die zur
Versteilerung des Umschaltens verwendete Zenerdiode 10 wird der Transistor 15 aus
einer Kippstufe, gebildet aus den Transistoren 3 und 4, angesteuert. Die Basis der
Transistoren 3 und 4. ist gegen den Minuspol der Schaltung durch die konstante Spannung
der Zenerdiode 5 vorgespannt. Dadurch wird die Temperaturabhängigkeit der Kippstufe
verkleinert und ihre Umschaltempfindlichkeit vergrö2ert. Die Zenerdiode 5 dient
gleichzeitig mit der in Serie geschalteten Zenerdiode 6 zur Stabilisierung der Versorgungsspannung
der Kippstufe. Die beiden Widerstände 1 und 2 bilden, einen Spannungsteilers der
ebenfalls an die konstante Spannung der Serienschaltung beider Zenerdioden 5 und
6 angeschaltet ist. Das Spannungsrteilerverhältnis
sei zunächst
-so gewählt, daß bei Solltemperatur des Thermostaten der Transistor 3 leitend ist.
Der-Spannungsteilerwiderstand 1 soll dabei ein Heißleiter sein, welcher im Inneren
Auer am Heizmantel des Thermostaten angebracht ist. Da durch den leitenden Transistor
3 der Transistor 4 gesperrt ist, wird über den Kollektorarbeitswiderstand des Transistors
4 und die Zenerdiode 10 die Transistorscha1tanördnung mit den Transistoren 15 und
16 durchgeschaltet .und der Thermosttatenheizvrideratand vom Heizstrom durchflossen.
Durch die Erwärmung verkleinert sich der Wert des Heißleiters 1. Der Transistor
3 wird gesperrt und der Transistor 4 wird leitend. Die Durchbruchspannung der Zenerdiode
10 wird unterschritten. Die Ansteuerung der Transistoren 15 und 16 wird unterbrochen.
Nach einer gewissen Absenkung der Thermostatentemperatur wiederholt sich der Vorgang
von neuem. Man kann sinngemäß den Widerstand 1 als konstanten Widerstand ausbilden
und als Widerstand 2 einen kezamischen Kaltleiter vervrenden, der in diesem Falle
als Temperaturfühler verwendet wird. Der Kaltleiter hat den Vorteil, daß zum Beispiel
bei +60o C sein Temperaturkoeffizient sechsmal
größer als der eines
Thernewides ist. Dadurch erhält man eine wesentlich höhere Konstanz der Thermostatentemperatur.
Man kann die Konstanz noch weiter verbessern, wenn man sowohl den Therneviid 1 als
auch den Kaltleiter 2 gleichzeitig als Temperaturfühler verwendet. Da Temperaturänderungen
verhältnismäßig langsam erfolgen, ist es für.ein schnelles Umschalten der Kippschaltung
bei gleichzeitiger erwünschter kleiner Hysterese zweckmäßig, die Kondensatoren 8
und 9 in geeigneter Größe in die Schaltung einzufügen. Unter Berücksichtigung der
möglichen Umrüstung in Betrieb befindlicher Geräte empfiehlt es sich, die Anordnung
aus einer 20 V Röhrenheizspannung für die Gestelle der Nachrichtenübertragungstechnik
über den Brückengleichrichter 14 zu speisen. Für die Transistorschaltanordnung 15
und 16 ist im allgemeinen keine Si'ebung erforderlich. Ihre Betriebsspannung betrügt
bei vorliegendem Beispiel ca. 0,9 Ueff (Ueff - 20 Volt). Für die erste Stufe der
Kippschaltung ist eine ausreichende Siebung erforderlich, die zweite Stufe kann
hingegen mit
pulsierendem Gleichstrom betrieben werden. Der Strombedarf
-.-.;.>
der Kippschaltung beträgt nur wenige Milliampere. Über die Entkopplungsdiode
13 wird die gleichgerichtete Spannung an den yadekondensator 7 geführt und beträgt
dort dann ca. 1,4 Ueff# Dies ist von Vorteil, weil man dadurch den Vorwiderstand
für die Zenerdioden 5 und 6 größer wählen kann und dadurch eine bessere Spannungsstabilisierung
erhält. Für größere Thermostatenheizleistungen kann es von Vorteil sein, an Stelle
der Transistorschaltanordnung mit den Transistoren 15 und 16 in rig. 1 eine Schaltung
mit einem Si-Stromtor 11 nach Figur 2 zu vervrenden. Dabei wäre eine Gleichrichtung
14 nicht unbedingt erforderlich. Es lassen sich auch zwei antiparallel geschaltete
Strom tore verwenden. Dabei wird aber die Ansteuerschaltung vresentlich komplizierter.
In Figur 3 ist eine Schaltungsanordnung gezeigt, bei der als elektronischer Schalter
ein Transistor verwendet wird. Mie :weite Stufe der Kippschaltung wird hierbei genauso
wie der Thermostat mit einer pulsierenden Gleichspannung -gespeist. Die erste Stufe
wird mit einer gesiebten Gleichspannung versorgt. Die Bezeichnungen in der Anordnung
en tsprechen
den Bozeichnungen in den Figuren 1 und 2. Eventuell
erforderliche Funkentsttirnittel zur Vermeidung von Knacken in den TF-Kanälen beim
Schalten der Thermostaten sind übersichtshalber in den Schaltungen weggelassen. Circuit arrangement for regulating the temperature of thermostats The invention relates to a circuit arrangement for regulating the temperature of thermostats heated with direct current. Particularly high requirements. are placed on the constancy of the carrier frequencies in carrier frequency systems. Often all the carrier frequencies present in a system are derived from a basic frequency, which in turn is generated by means of a basic generator. Special attention must therefore be paid to the frequency constants of the respective basic generator. Therefore, such basic generators are provided with a thermostat which ensures that the ambient temperature of the basic generator maintains its constant fourth regardless of the outside temperature. For this, however, it is necessary to provide a control for the thermostat. With conventional controls, quartz thermostats are used, which have mercury contact thermometers or bimetallic switches as temperature sensors and relays are used as switching amplifiers. With such arrangements it cannot be avoided that a certain susceptibility to failure occurs, especially seen over a longer period of time. The object of the present invention is therefore to create a circuit arrangement for regulating the temperature of thermostats heated with direct current, by means of which an improvement over the above-mentioned regulating arrangements is achieved. To solve this problem, the circuit arrangement for temperature control of thermostats is designed such that a bistable multivibrator with transistors is controlled via a voltage divider, which is dimensioned so that at the setpoint temperature, the flip-flop stage directly coupled to this is live and at which at least one resistor is temperature-dependent resistor, which is arranged inside or on the heating jacket of the thermostat housing, that the output-side flip-flop is connected via a Zener diode to an electronic switch and that the switching path of the electronic switch is arranged in series with the thermostat winding. These measures result in an extremely reliable and always reliable temperature control circuit for thermostats. Hot and / or PTC thermistors can be used as temperature-dependent resistance. A particularly high temperature constancy can be achieved with the simultaneous use of hot and cold conductors. Transistors can advantageously be used as electronic switches. For greater thermostat heating outputs, it is advantageous to use silicon current gates instead of transistors as electronic switches. The control steepness of the circuit can be increased even further with the aid of an amplifier which is connected upstream of the control electrode of the electronic switch. If pulsating direct current is used to supply direct current to the second flip-flop, the storage capacitor required for the rectification can be substantially reduced, so that the entire assembly can be reduced in size. This is particularly advantageous when conventional control circuits are to be replaced by the control circuit according to the invention in devices that are already in operation, since in this case only a limited space is generally available. The invention is explained in more detail with reference to FIGS. 1 and 2. The figures show: FIG. 1 a control circuit with a transistor as an electronic switch, FIG. 2 a control circuit with a current gate as an electronic switch, FIG. 3 a control circuit in which the second stage of the toggle switch and the thermostat are operated with pulsating DC voltage. The heating winding 12 of the thermostat in FIG. 1 is switched on and off via the power switching transistor 16. The transistor 15 serves as a preamplifier. Via the Zener diode 10 used to steepen the switching, the transistor 15 is controlled from a trigger stage, formed from the transistors 3 and 4. The base of the transistors 3 and 4 is biased against the negative pole of the circuit by the constant voltage of the Zener diode 5. This reduces the temperature dependency of the trigger stage and increases its switching sensitivity. The Zener diode 5 serves simultaneously with the series-connected Zener diode 6 to stabilize the supply voltage of the multivibrator. The two resistors 1 and 2 form a voltage divider which is also connected to the constant voltage of the series circuit of the two Zener diodes 5 and 6. The voltage divider ratio is initially chosen so that the transistor 3 is conductive at the setpoint temperature of the thermostat. The voltage divider resistor 1 should be an NTC thermistor, which is attached inside Auer to the heating jacket of the thermostat. Since the transistor 4 is blocked by the conductive transistor 3, the transistor switching arrangement with the transistors 15 and 16 is switched through via the collector load resistance of the transistor 4 and the zener diode 10, and the heating current flows through the thermostat heating element. As a result of the heating, the value of the thermistor 1 is reduced. The transistor 3 is blocked and the transistor 4 becomes conductive. The breakdown voltage of the Zener diode 10 is not reached. The control of the transistors 15 and 16 is interrupted. After a certain reduction in the thermostat temperature, the process is repeated again. Analogously, the resistor 1 can be designed as a constant resistor and a Kezamian PTC thermistor can be used as the resistor 2, which in this case is used as a temperature sensor. The PTC thermistor has the advantage that at + 60o C, for example, its temperature coefficient is six times greater than that of a thernewide. This means that the thermostat temperature is much more constant. The constancy can be improved even further if both the Therneviid 1 and the PTC thermistor 2 are used as temperature sensors at the same time. Since temperature changes take place relatively slowly, it is advisable for rapid switching of the flip-flop circuit with a simultaneously desired small hysteresis to insert the capacitors 8 and 9 in the circuit in a suitable size. Taking into account the possible retrofitting of devices in operation, it is advisable to feed the arrangement from a 20 V tube heating voltage for the frames of the communication technology via the bridge rectifier 14. No training is generally required for the transistor switching arrangement 15 and 16. In the present example, its operating voltage is approx. 0.9 Ueff (Ueff - 20 volts). Sufficient sieving is required for the first stage of the flip-flop, the second stage, on the other hand, can be operated with pulsating direct current. The current requirement -.-.;.> Of the flip-flop is only a few milliamperes. The rectified voltage is fed to the yade capacitor 7 via the decoupling diode 13, where it is then approx. 1.4 Ueff # This is advantageous because it allows the series resistor for the Zener diodes 5 and 6 to be larger and thus a better voltage stabilization is obtained. For larger thermostat heating outputs, it can be advantageous to use a rig instead of the transistor switching arrangement with transistors 15 and 16. 1 to use a circuit with a Si current gate 11 according to FIG. A rectification 14 would not be absolutely necessary. It is also possible to use two power gates connected in antiparallel. In this case, however, the control circuit becomes significantly more complicated. FIG. 3 shows a circuit arrangement in which a transistor is used as the electronic switch. Mie: the wide level of the toggle switch is fed with a pulsating DC voltage, just like the thermostat. The first stage is supplied with a filtered DC voltage. The designations in the arrangement correspond to the drawings in FIGS. 1 and 2. Any radio interference suppression devices required to avoid cracking in the TF channels when the thermostats are switched are omitted from the circuits for the sake of clarity.