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Die Priorität der Anmeldung 005581/70 vom 16.4.1970 in der Schweiz
ist in Anspruch genommen.
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Einrichtung zur Temperaturregelung Die Erfindung betrifft eine Einrichtung
zur Temperaturregelung, insbesondere des Ktihlaggregates von Kühigeräten.
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In der RegeltechniX gibt es zahlreiche Anwendungsfälle, bei denen
ein Stellglied von zwei Fühlern in verschiedenen Temperaturbereichen geschaltet
werden muß. Ebenso muß hauSig ein Stellglied von einem Fühler, jedoch - je nach
Situation am Fühler - in verschiedenen Temperaturbereichen geschaltet werden. Beispielsweise
ist eine Tiefkiihltruhe mit einem einzigen Kühlaggregat ausgestattet, das aber von
zwei Fühlern im Lagerfach bzw. im Einfrierfach ein- bzw. ausgeschaltet werden soll.
Der eine Fühler im Lagerfach
schaltet das Aggregat bei - 200C ein
und bei - 220e wieder aus. Der andere Fühler im Einfrierfach dagegen soll nur bei
frisch eingebrachter Ware einen Schaltvorgang hervorrufen. Er setzt also das Aggregat
z.B. erst bei - 15°C in Tätigkeit. Um das Kühlgut ausreichend schnell und tief durchfrieren
zu können, läßt er aber dann das Aggregat erst bei - 280C abschalten.
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Es gibt TiefkLlhlschräiike bzw. -truhen, deren Innenraum nicht unterteilt
ist, und die lediglich über einen einzigen Temperaturfühler verfügen, der in der
Nähe der Einfüllöffnung angebracht ist. Bei diesem Anwendungsfall läßt der Temperaturfühler
das Eühlaggregat beispielsweise ebenfalls bei - 20°C ein -und bei - 220C ausschalten.
Wird frisches Kühlgut eingebracht, wird sich der Fühler über - 2000 hinaus 0 erwärmen.
Erreicht er eine Temperatur von z.B. - 15°C, so soll ein anderer Temperaturbereich
wirksam, und das Aggregat erat bei - 280C wieder auageschaltet werden.
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Zur Lösung der beschriebenen Aufgaben mußten bisher Jeweils zwei vollständig
getrennte Schalteinrichtungen verwendet werden. Bei Tiefktihltruhen war es erforderlich,
zwei Triggerverstärker parallel auf ein Relais im Stromkreis des Kühlaggregates
wirken zu lassen. Der Nachteil solcher aufwendiger Steuereinrichtungen liegt auf
der Hand; die Verdoppelung der Schaltelemente
gegenüber einfachen
Regel einrichtungen ließ für Haushaltgeräte unvertretbar hohe Kosten entstehen.
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Darüber hinaus machte sich der Platzbedarf für zwei komplette Steuereinrichtungen
bei den ohnehin kleinen ERhlräumen von Haushaltgeräten sehr störend bemerkbar. Weiterhin
weisen die bekannten Einrichtungen den Nachteil auf, daß im ungünstigsten Fall die
Streuung der Schaltelemente dazu führt, daß die von beiden Temperaturregelkreisen
beeinflußten Temperaturbereiche sich gegeneinander verschieben können.
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Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Einrichtung der eingangs genannten
Art zu schaffen, bei der die Signale zweier Meßkreise (wobei es möglich sein soll
gegebenenfalls mit nur einem Temperaturfühler auszukommen) mit einer Einrichtung
verarbeitet werden können, die im wesentlichen den Umfang einer solchen für einen
einzigen Meßkreis aufweist. Erfindungsgemäß werden vorstehend genannte Aufgaben
dadurch gelöst, daß zwei Neßkreise abwechselnd auf einen einzigen Verstärker wirken,
der ein Stellglied zur Beeinflussung des die Temperatur bestimmenden Aggregates,
z.B. eines KEhlaggregates, betätigt.
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Der Anmeldungsgegenstand weist gegenüber bisher bekannten Regeleinrichtungen
den Vorteil auf, daß praktisch mit dem gleichen Aufwand, der für eine Regeleinrichtung
mit einem einzigen Thermostaten notwendig ist, zwei Meßkreis einsetzbar sind und
deshalb
bei zwei verschiedenen Temperaturbereichen gearbeitet werden
kann. Hierdurch ergeben sich mehr Möglichkeiten für die Regelung, z.B. eines Kühlaggregates,
bei gleichem Aufwand der bisher bekannten Einrichtungen mit nur einem Meßkreis.
Da zwei Meßkreise auf einen einzigen Verstärker wirken, ist aber die ReparaturanfElligkeit
nicht höher. Ein weiterer Vorteil ergibt sich dadurch, daß sich ungünstige Streuung
von BauelementSn nicht mehr dadurch äußern kann, daß sich die Temperaturbereiche
gegeneinander verschieben.
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Nach einer Ausbildung der Erfindung werden die Meßkreise im Takt der
Netzfrequenz abwechselnd auf den Verstärker geschaltet.
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Gemäß einer weiteren Ausbildung der Erfindung sind Kondensatoren zur
Speicherung der die Hysteresen erzeugenden Spannungen vorhanden.
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Eine zweckmäßige Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß die zwei
Meßkreise aus Je einem Einstellwiderstand und je einem Fühler bestehen.
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Eine andere Ausbildung der Erfindung sieht vor, daß die zwei Meßkreis
aus Je einem Einstellwiderstand und einem gemeinsamen Fühler bestehen.
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GemäB einer Weiterbildung der Erfindung werden als
Verstärkerelemente
ein NPN- und ein PNP-Transistor verwendet.
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Eine andere Ausbildung der Erfindung sieht vor, daß das Relais durch
einen Widerstand und einen Halbleiterschalter ersetzbar ist, und der Halbleiterschalter
durch den am Widerstand entstehenden Spannungsabfall steuerbar ist.
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Die Erfindung wird an Hand von Ausführungsbeispielen mit Hilfe von
Zeichnungen erläutert. In den Zeichnungen zeigen: Fig. 1 ein PrSnzipschaltbild des
Anmeldungsgegenstandes mit zwei Temp eraturfühl ern, Fig. 2 den Eingang des Verstärkers
auf den nur ein einziges temperaturabhängiges Element wirkt.
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Zwei Transistoren 7 und 9 (Fig. 1) bilden - abgesehen vom Basiskreis
des Transistors 7 - einen an sich bekannten Trigger. Dieser Trigger wird über Punkt
22 mit positiver Speise spannung versorgt. Wird die Emitter-Kollektor-Strecke von
Transistor 7 leitend, so wird auch die Emitter-Kollektor-Strecke von Transistor
9 leitend, wobei Strom durch die Wicklung eines Relais 11 fließen kann. Die zum
schnellen offen beider Transistoren
notwendige Rückkopplung entsteht
dadurch, daß sich am Widerstand 13 eine entsprechende Spannung aufbaut, die über
die Basis des Transistors 7 den Öffnungsvorgang beider Transistoren unterstützt.
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Die Rückkopplung erzeugt eine bestimmte Schalthystereise, die klein
gegenüber der angestrebten Hysterese ist.
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Der Speisepunkt 22 erhält über hoden 14, 15 von der Sekundärwicklung
eines an einem Wechselstromnetz 26 liegenden Transformators 20 sweiweg-glei¢hgerichtete
Halbwellen.
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Der Transformator 20 ist mit einer Mittelanzapfung ausgerüstet, die
an Masse liegt. Das eine Ende 23 der Sekundärwicklung des Transformators 20 führt
zu einem bestimmten Zeitpunkt gerade positive, und das andere Ende 24 der Sekundärwicklung
gerade negative Spannung. Triggerstrom kann in diesem Zustand nur über eine Diode
14 und einen Vorwiderstand 16 fließen. Eine in der Basisleitung des ersten Transistors
7 liegende Diode 6 ist - sofern am einen Ende 23 der Sekundarwicklung des Transformators
20 positive Spannung liegt -gesperrt. Im Transistor 7 kann also Basisstrom nur über
eine zweite Diode 5 fließen. Daraus ergibt sich, daß für den Schaltzustand des Triggers
nur der aus einem Fühler 4 und einem Einstellwiderstand 3 bestehende Spannungsteiler
verantwortlich ist. Der Temperaturfühler 4 kann beispielsweise ein NTC-Fuhler sein.
Nach ausreichender Kühlung des Temperaturfühlers 4 wird
der im wesentlichen
aus den Transistoren 7 und 9 bestehende Trigger ansprechen, und das Relais 11 wird
anziehen. Dieses Relais ist z.B. mit einem Ruiiekontakt 11' ausgestattet, der den
Kompressor 27 eines Kühlaggregates 25 andas Netz 26 legt. Sobald das Relais ii erregt
wird, öffnet der Ruhekontakt 11' und der Kompressor 27 wird vom Netz 26 getrennt.
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Der durch das Relais ii fließende Strom ruft an einem Widerstand 16
einen Spannungsabfall hervor, der einen Kondensator 17 auflädt. Der Spannungsabfall
am Vorwiderstand .16 erzeugt nun die gewünschte Schalthysterese, da er die Spannung
am Emitter vom Transistor 7 absenkt und dadurch den Ansprechpunkt des Basiskreises
verscbiebt.
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Sobald die nächste Halbwelle an der Sekundärwicklung des Transformators
20 eintrifft, wird das eine Ende 23 negativ und das andere Ende 24 positiv. Hieraus
ergibt sich, daß nun der Temperaturfühler 2 wirksam wird. Für die Hysterese dieses
Fühlers ist der Widerstand 18 verantwortlich. Die elektrischen Werte der Widerstände
16 und 18 können gleich oder verschieden sein.
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Beide Temperafühler 2, 4 beeinflussen also den Trigger seitlich nacheinander
und damit völlig unabhängig voneinander. Da die Vorwiderstände 16, 18 abwechselnd
wlrkæam sind, bleiben auch die Hysteresen für die beiden Fühler unabhängig voneinander.
Zwei den beiden Vorwiderständen
16, 18 prallel liegende Kondensatoren
17, 19 haben die Aufgabe, die an den Vorwiderständen abgefallene Spannung während
der Zeit zu speichern, während der keine positiven Halbwellen an den freien Enden
23 bzw. 24 der Sekundärwicklung des Transformators 20 vorhanden sind.
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Anstatt zweier temperaturabhängiger Fühler 2, 4 kann ebenso mit einem
einzigen Temperaturfühler 21 (Fig. 2) gearbeitet werden. Zu diesem Zweck ist das
eine Ende des Temperaturfühlers 21 mit beiden Einstellwiderständen 1, 3 an der Basis
des ersten Transistors 7 verbunden. Es ergeben sich also swei Meßkreise, die einmal
durch den Einstellwiderstand 1 und den Temperatrfühler 21 und zum anderen durch
den Einsteliwiderstand 3 und wiederum den Temperaturfühler 21 gebildet werden. Die
beiden Dioden 5, 6 liegen hierbei in Reihe mit den einstellbaren Widerständen 1,
3. Darüber hinaus entspricht die Schaltung genau der in Fig. 1 dargestellten.
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Anstatt eines Relais 11 in der Kollecftorleitung des zweiten Transistors
9 könnte ebenso ein Widerstand verwendet werden; die an diesem Widerstand aDfa:llende
Spannung könnte zur Steuerung von Thyristoren oder Triacs eingesetzt werden. Selbstzerständlich
sind andere Triggerschaltungen verwendbar. Ebenso selbstverständlich ist es, anstatt
Transistoren andere Verstärkerelemente, wie z.B. Elektronenröhren zu verwezziex.
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7 Patentansprüche 1 Blatt Seichnungen mit 2 Figuren