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Schaltung zur Temperaturüberwachung Die Erfindung betrifft eine Schaltung
zur Temperaturüberwaschung unterschiedlicher Medien, insbesondere für Öle, mittels
eines MeßSühlers, der von den zu überwachenden Medium ständig umgeben ist.
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Es sind vielfcLltiue Schaltungen zur Uberwachung-, Steuerung und Regelung
von unabhängigen Größen, die auf der Basis von Kipp-VerstärkerschaltunDren und Meßwiderständen
arbeiten, bekannt.
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Schaltungen zur Überwachung von Temperaturen können aus einer Brückenschaltung,
die im allgemeinen mit Gleichstrom gespeist wird, bestehen, an deren Nullzweig Kontrollorgane
geschaltet sind, welche Stellglieder schalten können. In einem Brückenzweig ist
dabei ein temperaturabhängiger Widerstand geschaltet, der als Meßfuhler dient, unddessen
Widerstandsänderungen ein Maß für den Augenblickwert der zu überwachenden Größe
ist.
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Die auch als Vollbrückenschaltungen bekannten Uberwachungseinrichtungen
sind eist für genauere Messungen vorgesehen und dementsprechend aufwendig. Vor allen
dann, wenn die Einstellorgane die optimalen Eigenschaften der Vollbrückenschaltung
nicht negativ beeinflussen sollen.
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Für Betriebsmessungen, die mit wenigen Mitteln mehr zuverlbssig arbeiten
sollen, werden meist Halbbrückenschaltungen verwendet.
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So sind Schaltungen bekannt, bei denen an den Verbindungspunkt dieses
Meßwiderstandes mit einem einstellbaren Widerstand, Kippverstärker nach Art eines
Schmitt-Triggers geschaltet sind. Der niedrige Eingangswiderstand dieser Verstärker
lassen nur niederohmige, und damit ungenaue Meßschaltungen zu. Der Eingangswiderstand
kann zwar durch den Einsatz eines komplementären zweiten Transistors etwas erhöht
werden, aber liegt im Verhältnis zum Aufwand noch viel zu niedrig. Außerdem wirkt
sich der einstellbare Widerstand im Meßkreis negativ aus.
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Zweck der Erfindung ist es, die im Stand der Technik genannten Nachteile
zu beseitigen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mit einfachen Schaltgliedern
eine störungsunauffällige, sicherarbeitende Schaltungsanordnung zur Temperatur überwachung
verschiedener Medien aufzubauen, wobei die Sollwerteinstellung, die in der Schaltung
befindliche Meßbrücke nicht beeinträcht igt.
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Erfindungsgemäß wird dadurch erreichte daß aus einer Halbbrückenschaltung,
bestehend aus einen Meßfühler und einen Konstantwiderstand ein der Temperatur proportionales
analoges Signal über die Kathode und Anode einer Zenerdiode zur Basis eines Transistors
gelangen, dessen Kollektorenstrom über einen einstellbaren Widerstand fließt, und
der Emitter an einen Widerstand, dem ein Kondensator parallel geschaltet ist, angeschlossen
wird.
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Im folgenden wird die erfindungsgemäße Lösung an einem Ausführungsbeispiel
beschrieben.
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Die Zeichnung zeigt die Schaltungsanordnung der Uberwachungseinrichtung.
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Ein Meßfühler 1 (Heißleiter) und ein Konstantwiderstand 2 sind in
Form einer Reihenschaltung mit den positiven und den STullpotential einer Spannungsquelle
verbunden.
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An dem Verbindungspunkt der beiden Viderstände 1 und 2 ist die Kathode
der Zenerdiode 3,geschaltet. Die Anode der Zenerdiode 3 liegt an der Basis eines
Transistors 4.
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Der KollelCor des Transistors 4 ist über einen einstellbaren Widerstand
5 mit dem positiven Potential der Gleichspannungsquelle verbunden. Der Emitter des
Transistors 4 ist einmal über die Parallelschaltung eines Widerstandes 6 und eines
Kondensators 7 mit dem Nullpotential der Gleichspannungsquelle und zum anderen am
Ausgang A mit dem Eingang einer Kipp-Verstü.rkerschaltung 8 z.B. in Form eines Schmitt-Triggers
verbunden.
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Diese Verstärkerschaltung kann z.B. aus zwei Transistoren 9 und 10
bestehen, deren Emitter über einen Widerstand 11 am Nullpotential liegen. Der Kollektor
des Transistors 9 ist über einen ziiderstand 12 mit dem positiven Potential und
über einen Widerstand 13 mit der Basis des Transistors 10 verbunden. Die Basis des
Transistors 10 liegt außerdem über einem Widerstand 14 am Nullpotential. Der Kollektor
des Transistors 1G ist über das Relais 15, an dessen Kontakte Steuerungs- oder Signalelemente
geschaltet werden können, mit dem positiven Potential verbunden. Aus Sicherheitsgründen
arbeitet die Schaltung nach dem Ruhestromprinzip, d.h. im normalen Betriebsfall
liegt die Spannung am Verbindungspunkt des Meßfühlers 1 mit dem Konstantwiderstand
2 aufgrund ihrer Spannungsteilerwirrung soweit im positivem Bereich, daß die Zenerspannung
der Zenerdiode 3 erreicht wird und somit über aiese ein Stromfluß erfolgt. Damit
kommt es über die Basis-Emitter-Strecke des Transistors 4 zu einem Strornfluß, durch
welchen der Transistor 4 leitend wird.
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Dadurch liegt das Potential am Ausgang A auf einem Wert, der im wesentlichen
durch die Spannungsteilerwirkung der einstellbaren Widerstände 5 und 6 bestimmt
wird. Durch den Kondensator 7 werden Störungen, die über die Basis-Emftter-Strecke
des Transistors 4 einlaufen, ausgesiebt, wobei die Basis-Emitter-Strecke gleichzeitig
als Vorwiderstand für den Kondensator 7 dient, womit ein echtes R-0-Glied geschaffen
wird.
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Das Potential am Ausgang, A liegt im normalen Betriebsfall so hoch,
daß der Transistor 9 der Kippverstärkerschaltung 8 durchgesteuert wird, so daß über
die Widerstände 12, 13 und 14 an der Basis der Transistor 10 ein derart niedriges
Potential liegt, daß dieser gesperrt ist.
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Damit wird ein Stromfluß durch die Spule des Relais 15 verhindert
und es befindet sich im Ruhestand.
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Wird im Störungsfall der Meßfühler 1 durch das ihn umgebende Medium
über die vorgeschriebene Temperatur erwarmt, so verringert sich der Widerstandswert
des Meßfühlers 1 und das Potential an seinem Verbindungspunkt mit dem Konstantwiderstand
2 sinkt. ab. Damit sinkt auch über die Zenerdiode 3 der Basisstrom des Transistors
4 ab und der Transistor 4 beginnt zu sperren. Ist das-Potential über dem Widerstand
6 oder am Ausgang A soweit abgesunken, daß der Transistor 9 der Kippverstärkerschaltung
8 sperrt, so steigt das Potential an seinen Kollektor und damit an der Basis des
Transistors 10 an, so daß der Transistor 10 nunmehr durchgesteuert wird. Über die
Enitter-Sollektor-Strecke des Transistors 10 und den das Kippverhalten des Kippverstärkers
8 bewirkenden Widerstand 19 und die Spule des Relais 15 kommt ein Stromfluß zustande.
Dadurch spricht das Relais 15 an, und seine Kontakte können die angeaschlossenen
Steuerungs- oder Überwachungselemente betätigen.
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Der gewünschte Ansprechwert der Schaltung wird mittels des einstellbaren
Widerstandes 5 gewählt. Der Widerstand 5 kann ebenfalls an Stelle des Widerstandes
6 geschaltet werden, wobei letzterer an Stelle des Widerstandes 5 geschaltet werden
muß. Durch die Schaltung des einstellbaren Widerstandes 5 in den Lastkreis des Transistors
4 wird eine ungünstige Beeinflussung des Meßkreises vermieden.
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Die Zenerdiode 3 ermöglicht eine optimale Dimensionierung des Meßfühlers
1 und des Konstantwiderstandes 2 unabhängig von der Basis-Emitter-Spannung des Transistors
4.
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Der Konstantwiderstand 2 wird so bemessen, daß er den Stromfluß durch
den Meßfühler 1 auch im ungünstigsten Falle soweit begrenzt, daß keine Eigenerwärmung
des Meßfühlers 1 erfolgt. Je weiter sich das Potential der Verbindungspunkte des
Meßfühlers 1 und des Konstantwiderstandes 2 dem Gesamtpotential nähert, umso genauer
arbeitet die Schaltung.
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Die Optimierung des Meßfühlers 1 und des Konstantwiderstandes 2 beschränkt
sich also nur auf die Vermeidung der Eigenerwärmung des Meßfühlers 1. Daraus ergibt
sich, daß leistungsschwache Meßwiderstände eingesetzt werden können, ohne daß eine
empfindliche Verstärkerschaltung nachgeschaltet werden muß. Die Anpassung des niedrigen
Basispotentiales des Transistors 4 wird durch die Zenerdiode 3 gewährleistet. Ihre
Zenerspannung ist gleich der Spannung am Verbindungspunkt des Meßfühlers 1 und dem
Konstantwiderstand 2 im Ansprechmoment abzüglich der Schwellspannung der Basis-Emitter-Strecke
des Transistors 4. Ab eines bestinlmten t1iderstandswertes des Meßfühlers 1 sorgt
die Zenerdiode 3 für ein völliges Verschwinden des Potentials am Ausgang A.
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Wird als Meßfühler 1 ein Kalt leiter mit positiver Widerstandscharakteristik
eingesetzt, so muß dieser an die Stelle des Konstantwiderstandes 2 und letzterer
an Stelle des Meßfühlers 1 geschaltet werden. Durch die Verwendung eines Kaltleiters
wird in Verbindung mit der Zenerdiode 3 ein Kippverhalten der Schaltung erreicht.