DE2108218B2

DE2108218B2 - Schaltungsanordnung zur temperaturregelung

Info

Publication number: DE2108218B2
Application number: DE19712108218
Authority: DE
Inventors: Wolfgang 2104 Hamburg Niehaus
Original assignee: Philips Patentverwaltung GmbH
Current assignee: Philips Intellectual Property and Standards GmbH
Priority date: 1971-02-20
Filing date: 1971-02-20
Publication date: 1977-04-14
Also published as: JPS4720596A; US3751635A; GB1347627A; NL7201997A; DE2108218A1; FR2126010A5; JPS5240396B1; ES399929A1; IT948628B

Description

Abweichung des Ist-Wertes von dem Sollwert dem erhalten.

Verbraucher entweder keine Leistung, die halbe Dieses wird durch die im Eingang vorgesehene zweite Leistung oder die volle Leistung zugeführ: wird, woraus Brückenschaltung, bestehend aus den Dioden 7, 8 und sich eine genauere Einhaltung des Sollwertes ergibt de& Widerständen 9, 10, erreicht Bei einer genau Darüber hinaus bringt das Schalten während des 5 definierten und von Null in positiver oder negativer Nulldurchganges des Stromes den Vorteil, daß die Richtung abweichenden Spannung an den Diagonal-Laständerungen im Netz nicht mehr plötzlich, sondern punkten dieser Brückenschaltung wiri der Transistor 11 allmählich erfolgen. leitend. Dadurch wird die Brückenschaltung 7,8,9,10 so Anhand oer Zeichnung wird ein Ausfuhrungsbeispiel weit verstimmt, daß der zweite Transistor 17 gesperrt der Erfindung näher erläutert Es zeigt io wird, wenn die Spannung an den Eingangsklemmen Fig. lein Schaltbild der Schaltungsanordnung und ungleich Null ist Da die Verstimmung dieser Brücke F i g. 2 ein Strom-Iinpuls-Diagramm. durch den Transistor 11 symmetrisch zu dem Null-Aus einem Wechselstromnetz wird über Klemmen 1, Durchgang der Eingangsspannung erfolgt, erhält der 2 einem Verbraucher 3 über einen Triac 4 die elektrische Triac 4 Zündstrom, bevor der Haltestrom des Triacs 4 Energie zugeführt Parallel zu den Klemmen 1 und 2 is im Lastkreis unterschritten wird. Auf diese Weise wird liegt die Reihenschaltung zweier Widerstände S, 6 und verhindert, daß der Triac 4 durch Unterschreiten des zweier gegeneinander geschalteter Dioden 7, 8, denen Haltestromes erlischt Auf diese Weise werden auch zwei weitere Widerstände 9,10 parallel geschaltet sind. diejenigen Störimpulse unterdrückt die durch ein Der Verbindungspunkt der beiden Dioden 7, 8 ist mit Löschen des Triacs zu anderen Zeitpunkten als dem dem Emitter und der Verbindungspunkt der beiden 20 Nulldurchgang auftreten würden.
Widerstände 9, 10 ist mit der Basis eines ersten F i g. 2a zeigt den Spannungsverlauf an den Eingangs-Transistors 11 verbunden. Vom Verbindungspunkt der klemmen 1, 2; Fig.2b zeigt den Zündstrom durch den Widerstände S, 6 wird eine Spannung abgegriffen, die Widerstand 19 und F i g. 2c die Spannung am Kondensamittels einer Gleichrichterdiode 12 gleichgerichtet wird tor 20, (*er nur während jeder positiven Halbwelle und eine Brückenschaltung aus Widerständen 13,14, IS, 25 aufgeladen wird. Die Zündimpulse mit großer Amplitu-16 speist. Dabei ist der Widerstand 13 einstellbar, de (F i g. 2b) entstehen dabei zu Beginn einer jeden für während der Widerstand 14 als Temperaturfühler den Triac 4 negativen Stromhalbwelle, also während des ausgebildet ist und z. B. ein NTC-Widerstand sein kann. Nulldurchganges.

Die Diagonalpunkte dieser Brückenschaltung sind Wenn sich die Brückenschaltung 13, 14, 15, 16 dem

durch die Emitter-Basis-Strecke eines zweiten Transi- 30 Gleichgewicht nähert, weil die Temperatur nahezu

stors 17 verbunden, wobei die Basis dieses Transistors erreicht ist so wird die Spannungsdifferenz zwischen

zugleich mit dem Kollektor des ersten Transistors 11 den beiden Brückenzweigen immer niedriger, d. h„ ihr

verbunden ist. Der Kollektor des zweiten Transistors 17 Absolut-Betrag wird damit abhängig von der Größe der

liegt an der Basis eines dritten Transistors 18 von zu dieser Zeit an dem Kondensator 20 anliegenden

entgegengesetztem Leitungstyp, dessen Kollektor über 35 Ladespannung. Bei einer Annäherung bis zu einem

einen Widerstand 19 mit der Steuerelektrode des Triac bestimmten Grad, der durch die Kapazität des

4 verbunden ist Der Emitter des dritten Transistors 18 Kondensators 20 beeinflußt werden kann, werden die

liegt am Brückenspeisepunkt und ist außerdem über Zündimpulse für den Triac 4 zu Beginn einer jeden

einen Kondensator 20 an die andere Klemme 2 gelegt. positiven Halbwelle dadurch unterbleiben, daß die

So lange sich die aus den Widerständen 13,14,15,16 40 Spannungsdifferenz der verstimmten Brücke zum

bestehende Brücke im Gleichgewicht befindet oder so Durchsteuern des Transistors 17 nicht mehr ausreicht,

lange der Widerstandswert des NTC-Widerstandes 14 Infolgedessen wird der Triac 4 nur noch zu jeder

im Verhältnis zu dem an dem einstellbaren Widerstand negativen Halbwelle gezündet. An dem Lastwiderstand

13 eingestellten Wert niedriger ist als das Widerstands- 3 tritt somit nur noch die halbe Heizleistung auf. Steigt

verhältnis der Widerslände 15, Ib, ist der zweite 45 die Temperatur noch weiter, so wird die Brücke 13,14,

Transistor 17 gesperrt Ist dagegen der NTC-Wider- 15, 16 den Gleichgewichtszustand erreichen, wodurch

stand 14 hochohmiger, d. h. ist die Soll-Temperatur noch auch die Zündimpulse für die negativen Halbwellen

nicht erreicht, so wird der Transistor 17 bei jedem unterdrückt werden. Das bedeutet daß von diesem

Nulldurchgang des Stromes leitend und führt über die Zeitpunkt an dem Lastwiderstand 3 keine Leistung

Basis des dritten Transistors 18 Strom. Dieser Transistor 50 mehr zugeführt wird. Wenn daraufhin die Temperatur

18 führt somit einen um seinen Verstärkungsfaktor wieder absinkt so werden zunächst wieder die

größeren Strom über den Widerstand 19 zur Zündelek- negativen Halbwellen hindurchgelassen. Fällt die

trode des Triacs 4. Dieser Triac 4 wird dabei in den Temperatur noch weiter ab. kommen sodann auch die

leitenden Zustand versetzt. Im Gegensatz zu bekannten positiven Halbwellen hinzu, wie oben ausführlich

Triac-Schaltungen soll dieser hierbei nur während des 55 dargelegt Man erhält somit auf diese Weise eine

Null-Durchganges des Stromes einen Zündstrom Drei Stufen-Regelung.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch:

Schaltungsanordnung zur Temperaturregelung, enthaltend ein Heizelement, das in Reihe mit einem Triac an eine Netz-Wechselspannung gelegt ist, enthaltend weiterhin eine erste Brückenschaltung. deren einer Zweig zwei gegeneinander geschaltete Dioden enthält, deren anderer Zweig die Reihenschaltung zweier Impedanzen enthält, deren erster Speisepunkt mit der einen Klemme der Wechsel- "> spannung und deren zweiter Speisepuukt über einen Widerstand mit der anderen Klemme der Wechselspannung verbunden ist, und deren Diagonalpunkte mit der Basis-Emitter-Strecke eines ersten Transistors verbunden sind, enthaltend weiterhin eine zweite Brückenschaltung, deien einer Zweig aus der Reihenschaltung eines einstellbaren Widerstandes und eines temperaturabhängigen Widerstandes besteht, deren erster Speisepunkt mit der einen Klemme der Wechselspannung und deren zweiter *> Speisepunkt über die Reihenschaltung eines Einweg-Gleichrichters und eines Widerstandes mit der anderen Klemme der Speisespannung verbunden sind, wobei diese beiden Speisepunkte außerdem an die Anschlüsse eines Kondensators gelegt sind, und wobei die Diagonalpunkte dieser zweiten Brückenschaltung mit der Basis Emitter-Strecke eines zweiten Transistors verbunden sind, und wobei schließlich ein dritter Transistor vorgesehen ist, dessen Eingangselektrode am zweiten Speisepunkt der zweiten Brückenschaltung und dessen Ausgangselektrode an der Zündelektrode des Triac liegen, dadurch gekennzeichnet, daß der Kollektor des ersten Transistors (11) mit der Basis des zweiten Transistors (17) und mit dem Verbindungspunkt des einstellbaren Widerstandes (13) und des temperaturabhängigen Widerstandes (14) verbunden ist, daß der Kollektor des zweiten Transistors (17) mit der Basis des dritten Transistors (18) verbunden ist, und daß die Speisespannung der zweiten Brückenschaltung (13, 14, 15, 16) die Widerstandswerte der Brückenschaltungen und die Kapazität des Kondensators (20) derart bemessen sind, daß bei unterhalb der Soll-Temperatur liegender Ist-Temperatur der Triac (4) in den Null-Durchgängen der Wechselspannung für beide Halbwellen der Wechselspannung, bei Annäherung der Ist-Temperatur an die Soll-Temperatur der Triac (4) nur für eine Halbwelle gezündet wird und bei Erreichen der Soll-Temperatur der Triac (4) gesperrt bleibt.

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Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Temperaturregelung, enthaltend ein Heizelement, das in Reihe mit einem Triac an eine Netz-Wechselspannung gelegt ist, enthaltend weiterhin eine erste Brückenschaltung, deren einer Zweig zwei gegeneinander geschaltete Dioden enthält, deren anderer Zweig die Reihenschaltung zweier Impedanzen enthält, deren erster Speisepunkt mit der einen Klemme der Wechselspannung und deren zweiter Speisepunkt über einen Widerstand mit der anderen Klemme der Wechselspannung verbunden ist, und deren Diagonalpunkte mit der Basis-Emitter-Strecke eines ersten Transistors verbunden sind, enthaltend weiterhin eine zweite Brückenschaltung, deren einer Zweig aus der Reihenschaltung eines einstellbaren Widerstandes und eines temperaturabhängigen Widerstandes bestem, deren erster Speisepunkt mit der einen Klemme der Wechselspannung und deren zweiter Speisepunkt über die Reihenschaltung eines Einweg-Gleichrichters und eines Widerstandes mit der anderen Klemme der Speisespannung verbunden sind, wobei diese beiden Speisepunkte außerdem an die Anschlüsse eines Kondensators gelegt sind, und wobei die Diagonalpunkte dieser zweiten Brückenschaltung mit der Basis-Emitter-Strecke eines zweiten Transistors verbunden sind, und wobei schließlich ein dritter Transistor vorgesehen ist, dessen Eingangselektrode am zweiten Speisepunkt der zweiten Brückenschaltung und dessen Ausgangselektrode an der Zündelektrode des Triac liegen.

Derartige Schaltungsanordnungen sind bekannt, so z. B. aus der US-PS 33 81 226. Sie ermöglichen eine Regelung bzw. Steuerung der einem ohmschen Verbraucher aus einem Wechselstromnetz zugeführten Leistung. Dabei handelt es sich um eine Zwei-Punkt-Regelung mit dem Nachteil, daß stets die volle Leistung ein- bzw. ausgeschaltet wird, was bei sehr eng tolerierten Soll-Leistungen bzw. Soll-Temperaturen zu einem häufigen Ein- und Ausschalten des Stromes führt. Hierdurch treten jedoch im Energienetz Störungen auf, die sich z. B. bei eingeschalteten Lampen durch Helligkeitsschwankungen bemerkbar machen. Dabei erfolgt die Einschaltung der Leistung stets im Nulldurchgang der Wechselspannung.

Eine Abhilfe wäre zwar möglich durch ein allmähliches Ein- bzw. Ausschalten der zugeführten Leistung, jedoch erfordert diese Losung einen erheblichen Aufwand. Bessere Ergebnisse liefert die sogenannte Phasenanschnittsteuerung, die jedoch wiederum den Nachteil einer asymmetrischen Belastung des Netzes hat. was sich um so störender bemerkbar macht, je mehr phasenanschnittgesteuerte Verbraucher aus dem gleichen Netz betrieben werden. Denn dabei werden nur mehr oder weniger lange Abschnitte einer Phase ausgenutzt, während der Rest >ler Phasen ungenutzt bleibt.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Regel- bzw. Steuerschaltung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der die durch ein periodisches Ein- bzw. Ausschalten der vollen Leistung auftretenden Belastungsschwankungen beseitigt werden und die darüber hinaus eine genauere Steuerung bzw. Regelung ermöglicht.

Der Grundgedanke besteht darin, die Schaltung als Zwei-Stufen-Regler auszubilden.

Dies erfolgt erfindungsgemäß dadurch, daß der Kollektor des ersten Transistors mit der Basis des zweiten Transistors und mit dem Verbindungspunkt des einstellbaren Widerstandes und des temperaturabhängigen Widerstandes verbunden ist, daß der Kollektor des zweiten Transistors mit der Basis des dritten Transistors verbunden ist, und daß die Speisespannung der zweiten Brückenschaltung, die Widerstandswerte der Brückenschaltungen und die Kapazität des Kondensators derart bemessen sind, daß bei unterhalb der Soll-Temperatur liegender Ist-Temperatur der Triac in den Null-Durchgängen der Wechselspannung für beide Halbwellen der Wechselspannung, bei Annäherung der Ist-Temperatur an die Soll-Temperatur der Triac nur für eine Halbwelle gezündet wird und bei Erreichen der Soll-Temperatur der Triac gesperrt bleibt.

Dadurch ergibt sich der Vorteil, daß je nach