DE2108218C3 - Schaltungsanordnung zur Temperaturregelung - Google Patents

Description

Derartige Schaltungsanordnungen sind bekannt, so _z B aus der US-PS 33 81 22b. Sie ermöglichen eine Regelung bzw. Steuerung der einem ohmschen Veru hPr -lus einem Wechselstromnetz zugefuhrten

Sng Dabei Tande«, es sich um eine Zwei-Punkt-Re-LeS"mit dem Nachteil, daß stets die volle Leistung bzw. ausgeschaltet wird, was be, sehr eng dienerten Soll-Leistungen bzw. Soll-Temperaturen zu

₂- eVen häufigen Ein- und Ausschalten des Stromes fuhr,. Hierdurch treten jedoch im Energienetz Störungen auf, die 'S ζ B. bei eingeschalteten Lampen durch ^a'e . . , i...„„»n hpmerkbar machen. Dabei

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 Brückenschahung,

Eine Abhilfe ware zwai hiu₅..v.„ —.-· —■ -■■■

ehe Ein- bzw. Ausschalten der zugefuhrten Leistung, Jedoch erfordert diese Lösung einen erheblichen Aufwand. Bessere Ergebnisse liefert die sogenannte

« Phasenanschnittsteuerung, die jedoch wiederum den Nachteil einer asymmetrischen Be astung des Netzes hat was sich um so störender bemerkbar macht, je mehr phasenanschnittgesteuerte Verbraucher aus dem gleich" Netz betrieben werden. Denn dabei werden nur

_Λ0 mehr oder weniger lange Abschn.tte einer Phase au'gcnum, während der Rest der Phasen ungenutzt ^bl De'r vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Regel- bzw. Steuerschaltung der 45 eingangs genannten Art zu schaffen be, der die durch ein periodisches Ein- bzw. Ausschalten der vollen L eistung auftretenden Belastungsschwankungen beseitigt werden und die darüber hinaus e,ne genauere Steuerung bzw. Regelung ermöglicht, so Der Grundgedanke besteht darin, d.e 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 Verb.ndungspunkt des ₅₅ einstellbaren Widerstandes und des temperaturabhangigen Widerstandes verbunden ist, daß der Kollektor des Leiten Transistors mit der Basis des dritten Transistors verbunden ist, und daß die Speisespannung der zweiten Brückenschahung, die Widerstandswerte der Brucken-6o schaltungen und die Kapazität des Kondensators derart ⁶⁰ bemessen sind, daß bei unterhalb der Soll-Temperatur liegender Ist-Temperatur der Triac in den Null-Durchgängen der Wechselspannung fur beide Halbwellen der Wechselspannung, bei Annäherung der Ist-Tem-65 peratur an die Soll-Temperatur der Triac nur tür eine Halbwelle gezündet wird und bei Erreichen der Soll-Temperatur der Triac gesperrt bleibt.

Dadurch ergibt sich der Vorteil, daß je nach

Abweichung des Ist-Wertes von dem Sollwert dem Verbraucher entweder keine Leistung, die halbe Leistung oder die Vf)IIe Leistung ungeführt wird, woraus sich eine genauere Einhaltung des Sollwertes ergibt. Darüber hinaus bringt das Schalten während des Nulldurchganges des Strome¹, den Vorteil, daß die Lastanderungen irn Net/, nicht mehr plötzlich, sondern allmählich erfolgen.

Anhand der Zeichnung wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert. Es zeigt

fig. I ein Schaltbild der Schaltungsanordnung und

F ι g. 2 ein Strom-Impuls-Diagramm.

Aus einem Wechselstromnet/ wird über Klemmen 1, 2 einem Verbraucher 3 über einen Triac 4 die elektrische Energie zugeführt. Parallel zu den Klemmen I und 2 liegt die Reihenschaltung zweier Widerstände 5, 6 und zweier gegeneinander geschalteter Dioden 7, 8. denen zwei weitere Widerstände 9, 10 parallel geschaltet sind. Der Verbindungspunk· der beiden Dioden 7, 8 ist mit dem Emitter und der Verbindungspunkt der beiden Widerstände 9, 10 ist mit der Basis eines ersten Transistors 11 verbunden. Vom Verbindungspunkt der Widerstände 5, 6 wird eine Spannung abgegriffen, die mittels einer Oleichrichterdiode 12 gleichgerichtet wird und eine Brückenschaltung aus Widerständen 13, 14, 15, 16 speist. Dabei ist der Widerstand 13 einstellbar, während der Widerstand 14 als Temperaturfühler ausgebildet ist und z. B. ein NTC-Widerstand sein kann. Die Diagonalpunkte dieser Brückenschaltung sind durch die Emittcr-Basis-Streckc eines zweiten Transistors 17 verbunden, wobei die Basis dieses Transistors zugleich mit dem Kollektor des ersten Transistors 11 verbunden ist. Der Kollektor des zweiten Transistors 17 liegt an der Basis eines dritten Transistors 18 von entgegengesetztem Leitungstyp, dessen Kollektor über einen Widerstand 19 mit der Steuerelektrode des Triac 4 verbunden ist. Der Emitter des dritten Transistors 18 liegt am Brückenspeisepunkt und ist außerdem über einen Kondensator 20 an die andere Klemme 2 gelegt.

So lange sich die aus den Widerständen 13, 14, 15, 16 bestehende Brücke im Gleichgewicht befindet oder so lange der Widerstandswert des NTt-Widerstandes 14 im Verhältnis zu dem an dem einstellbaren Widerstand 13 eingestellten Wert niedriger ist als das Widerstandsverhältnis der Widerstände 15, 16, ist der zweite Transistor 17 gesperrt. Ist dagegen der NTC-Widerstand 14 hochohmiger,d. h. ist die Soll-Temperatur noch nicht erreicht, so wird der Transistor 17 bei jedem Nulldurchgang des Stromes leitend und führt über die Basis des dritten Transistors 18 Strom. Dieser Transistor 18 führt somit einen um seinen Verstärkungsfaktor größeren Strom über den Widerstand 19 zur Zündelektrode des Triacs 4. Dieser Triac 4 wird dabei in den leitenden Zustand versetzt. Im Gegensatz zu bekannten Triac-Schaltungen soll dieser hierbei nur während des Null-Durchganges des Stromes einen Zündstrom erhalten.

Dieses wird durch die im Eingang vorgesehene /weite Brückenschaltung, bestehend aus den Dioden 7, 8 und den Widerständen 9, 10, erreicht. Bei einer genau definierten und von Null in positiver oder negativer Richtung abweichenden Spannung an den Diagonalpunkten dieser Brückenschaltung wird der Transistor 11 leitend. Dadurch wird die Brückenschaltung 7, 8,9, 10 so weit verstimmt, daß der zweite Transistor 17 gesperrt

ίο wird, wenn die Spannung an den Eingangsklemmen ungleich Null ist. Da die Verstimmung dieser Brücke durch den Transistor Il symmetrisch zu dem Null-Durchgang der Eingangsspannung erfolgt, erhält der Triac 4 Zündstrom, bevor der Haltestrom des Triacs 4 im Lastkreis unterschritten wird. Auf diese Weise wird verhindert, daß der Triac 4 durch Unterschreiten des Haltestromes erlischt. Auf diese Weise werden auch diejenigen Störimpulse unterdrückt, die durch ein Löschen des Triacs zu anderen Zeitpunkten als dem Nulldurchgang auftreten würden.

F i g. 2a zeigt den Spannungsverlauf an den Eingangsklemmen 1, 2; F i g. 2b zeigt den Zündstrom durch den Widerstand 19 und F i g. 2c die Spannung am Kondensator 20, der nur während jeder positiven Halbwelle aufgeladen wird. Die Zündimpulse mit großer Amplitude (F i g. 2b) entstehen dabei zu Beginn einer jeden für den Triac 4 negativen Stromhalbwelle, also während des Nulldurchganges.

Wenn sich die Brückenschaltung 1.3, 14, 15, 16 dem Gleichgewicht nähert, weil die Temperatur nahezu erreicht ist, so wird die Spannungsdifferenz zwischen den beiden Brückenzweigen immer niedriger, d. h., ihr Absolut-Betrag wird damit abhängig von der Größe der zu dieser Zeit an dem Kondensator 20 anliegenden Ladespannung. Bei einer Annäherung bis zu einem bestimmten Grad, der durch die Kapazität des Kondensators 20 beeinflußt werden kann, werden die Zündimpulse für den Triac 4 zu Beginn einer jeden positiven Halbwelle dadurch unterbleiben, daß die Spannungsdifferenz der verstimmten Brücke zum Durchsteuern des Transistors 17 nicht mehr ausreicht. Infolgedessen wird der Triac 4 nur noch zu jeder negativen Halbwelle gezündet. An dem Lastwiderstand 3 tritt somit nur noch die halbe Heizleistung auf. Steigt die Temperatur noch weiter, so wird die Brücke 13, 14, 15, 16 den Gleichgewichtszustand erreichen, wodurch auch die Zündimpulse für die negativen Halbwellcn unterdrückt werden. Das bedeutet, daß von diesem Zeitpunkt an dem Lastwiderstand 3 keine Leistung mehr zugeführt wird. Wenn daraufhin die Temperatur wieder absinkt, so werden zunächst wieder die negativen Halbwellen hindurchgeiassen. Fällt die Temperatur noch weiter ab, kommen sodann auch die positiven Halbwellen hinzu, wie oben ausführlich dargelegt. Man erhält somit auf diese Weise eine Drei-Stufen-Regelung.

Hierzu 1 Blu'.t Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Schaltungsanordnung zur Temperaturregelung, enthaltend ein Heizelement, das in Reihe mit einem Triac an eine Netz-Wechselspannung gelegt ibt, enthaltend weiterhin eine erste Brückenschaltung, deren einer Zweig zwei gegeneinander geschaltete Dioden enthält, deren anderer Zweig die Reihenschaltung zweier Impedanzen enthä'it, 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 Brückenschahung, deren 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 Eingangselekirode am zweiten Speisepunkt der zweiten Brückenschahung und dessen Ausgangselektrode an der Zündelektrode des Triac liegen, dadurch gekennzeichnet, daß der Kollektor des ersten Transistors (U) 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 Bruckenschaltung (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.

   deren einer Zweig aus der Re.henschaltung eines einstellbaren Widerstandes und eines temperaturabhan-ΞWiderstandes besteht, deren erster Spc.sepunkt g,gen w Wechselspannung und deren

   ^ml Γ SoeiscS über die Reihenschaltung eines

   ES-cEchrichtrs und eines Widerstandes mi, der anderen Klemme der Speisespannung verbunden sind, wobei diese beiden Speisepunkte außerdem an die Anschlüsse eines Kondensators gelegt sind, und wöbe,

   die Diagonalpunkte dieser zweiten Bruckenschaltung . Ηργ Risis Emitter-Strecke eines zweiten Transistors ^m I Jm sind und wobei schließlich ein dritter iSo vo gesehen ist, dessen Eingangselektrode am !weiten Speisepunkt der zweiten Brückenschaltung und

   Sn Au'sgangsclektrode an der Zündelektrode des