DE2141921C3 - Kontinuierlich regelnder Thermostat - Google Patents
Kontinuierlich regelnder ThermostatInfo
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- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
- G05D23/00—Control of temperature
- G05D23/19—Control of temperature characterised by the use of electric means
- G05D23/20—Control of temperature characterised by the use of electric means with sensing elements having variation of electric or magnetic properties with change of temperature
- G05D23/24—Control of temperature characterised by the use of electric means with sensing elements having variation of electric or magnetic properties with change of temperature the sensing element having a resistance varying with temperature, e.g. a thermistor
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Description
Die Erfindung betrifft einen kontinuierlich regelnden Thermostat mit einer Brückenschaltung und einem
mit seiner Eingangsstufe in eine Diagonale der Brückenschaltung eingeschalteten Transistorverstärker,
und mit einerseits durch wenigstens einen Kaltleiter und wenigstens einen Widerstand und andererseits
durch in Serie und in Sperrichtung zur Versorgungsspannung geschalteten Diodenstrecken gebildeten
Brückenzweigen.
Bei einem derartigen, aus der deutschen Offenlegungsschrift 1523 384 bekannten kontinuierlich regelnden
Thermostat benötigt man zur Erzielung großer Regelgenauigkeit Verstärker hohen Verstärkungsgrades,
beispielsweise mehrstufige Transistorverstärker, sowie besonders empfindliche Elemente
als Temperaturfühler, beispielsweise keramische. Kaltleiter, die sich durch einen hohen Temperaturkoeffizienten
auszeichnen. Wegen exemplarischer Streuungen in der Stromverstärkung der einzelnen
Transistoren und des hohen Gesamtverstärkungsgrades des Verstärkers ergeben sich jedoch sowohl bei
verschiedenen Thermostaten als auch bei Austausch von Transistoren erhebliche Unterschiede in der Regelgenauigkeit
sowie in der Größe des Einschaltstromes. Schwankungen im Einschaltstrom sind vor allem
dann störend, wenn unerwartet große Ströme auftreten. Dies gilt insbesondere für den Endstufentransistor,
über dessen Kollektor-Emitterstrecke der für die Beheizung des Thermostaten notwendige, relativ
starke Strom fließt. Zu große Heizströme, die insbesondere beim Einschalten des Thermostaten auftreten,
können jedoch einerseits leicht zu einer Überlastung der den Thermostaten speisenden Versorgungsquelle, andererseits zu einer Zerstörung des elektrisch
aktiven Teils des Endstufen-Transistors, das nur eine äußerst geringe thermische Kapazität hat, führen.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht deshalb darin, einen Thermostaten der eingangs genannten Art zu schaffen, der bei hoher Regelgenauigkeit einfach im Aufbau ist und bei dem exemplarisch bedingte Streuungen des Einschaltstromes weitgehend vermieden werden.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht deshalb darin, einen Thermostaten der eingangs genannten Art zu schaffen, der bei hoher Regelgenauigkeit einfach im Aufbau ist und bei dem exemplarisch bedingte Streuungen des Einschaltstromes weitgehend vermieden werden.
ίο Zur Lösung dieser Aufgabe ist bei einem solchen
Thermostaten gemäß der Erfindung vorgesehen:
a) Als Heizwiderstand sind wenigstens zwei zueinander parallel geschaltete Endstufentransistoren
in Darlingtonschaltung vorgesehen, bei denen zwischen die Emitterelektroden und einem Pol
der Versorgungsspannung jeweils ein ohmscher Widerstand eingeschaltet ist;
b) ein weiterer Transistor ist mit seiner Kollektor-.
elektrode mit der Basiselektrode des ersten Endstufentransislors
verbunden, mit seiner Basiselektrode an die Emitterelektrode des zweiten Endstufentransistors angeschlossen und mit seiner
Basis-Emitterstrecke parallel zu dem ohmschen Widerstand im Emitterkreis des zweiten
as Endstufentransistors geschaltet.
Die Erfindung wird dabei im kombinatoren Zusammenwirken der vorstehend genannten, je für sich
mehr oder weniger, z. B. aus den Literaturstellen schweizerische Patentschrift 352854 bezüglich der
Verwendung der Verlustleistung des Endstufentransistors für die Beheizung des Thermostaten; »Funk-Technik«
1968, Nr. 24, Seite 937, bezüglich der Verwendung eines ohmschen Widerstandes im Emitterkreis
eines Endstufentransistors, dessen Emitterelektrode an die Basiselektrode eines weiteren Transistors
angeschlossen ist, welcher mit seiner Kollektor-Emitterstrecke zwischen die Basiselektrode des Endstufentransistors
und den mit der Versorgungsspannung verbundenen Anschluß des ohmschen Widerstandes
eingeschaltet ist zur Strombegrenzung; deutsche Offenlegungsschrift 1 523 411 bezüglich der Benutzung
zweier parallel geschalteter Endstufentransistoren als Heizwiderstände; »Transistor Circuit Engineering«,
1957 von R. F. Shea, Seiten 130 bis !33 bezüglich der Anordnung zweier Transistoren in einer sogenannten
Darlingtonschaltung, bekannten Maßnahmen gesehen.
Durch das spezielle Zusammenwirken der Einzelmerkmale wird ein kontinuierlich regelnder Thermostat
geschaffen, bei dem wenigstens zwei parallelgeschaltete Endstufentransistoren, die allein für die
Beheizung des Thermostaten sorgen, mit einem einzigen weiteren Transistor auf besonders elegante und
wirtschaftliche Weise sicher vor Überlastung und damit Zerstörung geschützt werden. Durch die Begrenzung
des über die Endstufentransistoren fließenden Heizstromes auf ein für diese unschädliches Maß erreicht
man zugleich auch einen Schutz der den Thermostaten speisenden Versorgungsspannungsquelle.
Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß bei Serienfertigung von Thermostaten Schwankungen in der Regelgcnauigkeit
ebenfalls weitgehend vermieden werden. Ferner wirkt sich insbesondere bei der Serienfertigung vorteilhaft aus, daß die Begrenzung
des Heizstromes des Thermostaten durch die Wahl des ohmschen Widerstandes festgelegt ist, so daß ein
spezieller Abgleich eines jeden Thermostaten überflüssig ist.
Bei Verwendung von in Darlingtonschaltung aufgebauten, in einem Transistorgehäuse untergebrachten
Endstufentransistoren ergibt sich neben einem hohen Verstärkungsgrad der weitere Vorteil, daß ein
derartiger Doppeltransistor nur als ein Bauteil in Erscheinung tritt, was einen einfachen und problemlosen
Aufbau des Thermostaten begünstigt.
Zur gleichmäßigeren Aufheizung des Thermostaten kann man in vorteilhafter Weise auch mehrere
Endstufentransistoren kleinerer Verlustleistung parallel
zueinander schalten. Man kann in einem solchen Fall beispielsweise in jede Emitterleitung einen ohmschen
Widerstand einfügen und den Spannungsabfall an nur einem dieser Widerstände zur Steuerung des
weiteren Transistors verwenden. '5
Die Erfindung wird im folgenden an Hand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels
näher erläutert.
Der in der Figur dargestellte Thermostat liegt mit seinen beiden Anschlüssen 1, 2 an der Versorgungs- ao
spannung U und weist eine Brückenschaltung und einen mit seiner Eingangsstufe in die Meßdiagonale
der Brückenschaltung eingeschalteten, aus den Transistoren 71, 72, 73, 74 bestehenden Verstärker auf.
Die Brückenschaltung enthält in zwei Brückenzweigen
in Serie zueinander und in Sperrichtung zur Versorgungsspannung U geschaltete Zenerdioden
Zl, Z2, die über einen derart bemessenen ohmschen Widerstand RS gespeist werden, daß am Diagonalpunkt
3 und am Anschlußpunkt 4 der Brückenschaltuug konstante Spannungen vorliegen. Ferner enthält
die Brückenschaltung einen mit dem als Heizwiderstand dienenden Endstufenlransistor 73 thermisch
gekoppelten keramischen Kaltleiter K als Temperaturfühler,
der am Diagonalpunkt 5 mit der Basiselcktrode des Transistors 71 und der Serienschaltung der
ohmschen Widerstände R3, Rx, die der Vorgabe eines Sollwertes dienen, verbunden ist. Der Transistor 71
steuert über einen Vorwidersland R4 den als Heizwiderstand dienenden Endstufentransistor 73, der mit
einem Transistor 72 in Darlingtonschaltung betrieben ist und deren Gehäuse mit gutem Wärmekontakt in
eine metallische Platte 6, eingesetzt sind. Die metallische Platte 6 bildet dabei einen Teil des Thermostatengehäuses.
Ferner ist zwischen die Emitterelektrode des Endstufcnlransistors 73 und den Anschluß 2 der
Vcrsorgungsspannung U ein ohmscher Widerstand Rl eingefügt, der parallel zur Basis-Emittcrstrecke
eines weiteren Transistors 74 liegt, dessen Basiselektrode mit der Emitterelektrode des Endstufentransistors
73 verbunden ist. Die Kollektorelektrode des weiteren Transistors 74 ist zur Basiselektrode des
dem Endstufentransistor 73 in Darlingtonschaltung vorgeschalteten Transistors 72 geführt. Die Emitterelektrode
des Transistors 72, ist mit der Basiselektrode des Endstufentransistors 73 und über einen Widerstand
Rl mit dem Anschluß 2 der Versorgungsspannung U verbunden. Ferner ist ein Kondensator
Cl zwischen der Kollektorelektrode des Transistors 71 und dem Anschluß 1 der Versorgungssnannung U
zur Unterdrückung hochfrequenter Eigenschwingungen vorgesehen.
Mit dem in der Figur dargestellten Thermostaten erreicht man bei großer Regelgenauigkeit infolge des
hohen Verstärkungsgrades des mehrstufigen Transistorverstärkers und des hohen Temperaturkoeffizienten
des als Temperaturfühler verwendeten keramisehen Kaltleiter K, daß Streuungen des Einschaltstromes,
die auf unvermeidbaren exemplarischen Streuungen der Eigenschaften der verwendeten Transistoren
beruhen, weitgehend vermieden werden. Hierzu wird am Widerstand Al, der an den Emitter
des Endstufentransistors 73 angeschlossen ist, ein dem Heizstrom proportionaler Spannungsabfall* gewonnen,
mit dem der weitere Transistor 74 gesteuert wird. Beim Überschreiten der Schwellcnspannungder
Basis-Emitterdiode des weiteren Transistors 74 wird dieser leitend, wodurch die Spannung an der Basis
des Transistors 72 sinkt und der über den Endstufenlransistor 73 fließende Heizstrom begrenzt wird.
Durch geeignete Wahl der Größe des Widerstandes Rl kann man ohne weiteren Abgleich den Einschaltstrom
des Thermostaten auf einen gewünschten oder zulassigen Wert begrenzen, was eine wirtschaftliche
Serienfertigung begünstigt. Ein Abgleich des Thermostaten besieht dann lediglich in der geeigneten
Wahl der Summe der Widerstände R3 und Rx zur Vorgabe des gewünschten Temperatur-Sollwertes für
den Thermostaten. Eine zusätzliche Begrenzung des Einschaltstromes des Thermostaten wird durch den
Vorwiderstand A4 bewirkt, der die Auswirkung der relativ großen in der Meßdiagonale der Brücke auftretenden
Regelabweichung auf den Verstärker beim Einschalten des Thermostaten, wenn also die Isttemperatur
noch weit von der Solltemperatur entfernt ist, abschwächt.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (1)
- Patentanspruch:Kontinuierlich regelnder Thermostat mit einer Brückenschaltung und einem mit seiner Eingangsstufe in eine Diagonale der Brückenschaltung eingeschalteten Transistorverstärker, und mit einerseits durch wenigstens einen Kaltleiter und wenigstens einen Widerstand und andererseits durch in Serie una in Sperrichtung zur Versorgungsspannung geschalteten Diodenstrecken gebildeten Brückenzweigen, gekennzeichnet durch die Kombination folgender Merkmale:a) Als Heizwiderstand sind wenigstens zwei zueinander parallel geschaltete Endstufentransistoren (Tl, 7*3) in Darlingtonschaltung vorgesehen, bei denen zwischen die Emitterelektroden und einem Pol der Versorgungsspannung jeweils ein ohmscher Widerstand (Rl, R2) eingeschaltet ist;b) ein weiterer Transistor (74) ist mit seiner Kollektorelektrode mit der Basiselektrode des ersten Endstufentransistors (Tl) verbunden, mit seiner Basiselektrode an die Emitterelektrode des zweiten Endstufentransistors ( T3) angeschlossen und mit seiner Basis-Emitterstrecke parallel zu dem ohmsehen Widerstand (Rl) im Emitterkreis des zweiten Endstufentransistors ('73) geschaltet.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE2141921A DE2141921C3 (de) | 1971-08-20 | 1971-08-20 | Kontinuierlich regelnder Thermostat |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE2141921A DE2141921C3 (de) | 1971-08-20 | 1971-08-20 | Kontinuierlich regelnder Thermostat |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2141921A1 DE2141921A1 (de) | 1973-03-01 |
DE2141921B2 DE2141921B2 (de) | 1973-12-13 |
DE2141921C3 true DE2141921C3 (de) | 1974-07-18 |
Family
ID=5817368
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE2141921A Expired DE2141921C3 (de) | 1971-08-20 | 1971-08-20 | Kontinuierlich regelnder Thermostat |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE2141921C3 (de) |
-
1971
- 1971-08-20 DE DE2141921A patent/DE2141921C3/de not_active Expired
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE2141921B2 (de) | 1973-12-13 |
DE2141921A1 (de) | 1973-03-01 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
E77 | Valid patent as to the heymanns-index 1977 | ||
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |