DE2158624A1

DE2158624A1 - CIRCUIT ARRANGEMENT FOR MAINTAINING A CONSTANT TEMPERATURE

Info

Publication number: DE2158624A1
Application number: DE2158624A
Authority: DE
Inventors: Horstdieter Glave
Original assignee: Olympia Werke AG
Current assignee: Olympia Werke AG
Priority date: 1971-11-26
Filing date: 1971-11-26
Publication date: 1973-05-30

Description

Schaltungsanordnung zur Konstanthaltung einer Temperatur Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Konstanthaltung einer Temperatur eines elektrischen Heizelementes, die durch einen Temperaturfühler abgetastet und elektrisch ausgewertet wird, mittels einer Steuerschaltung, die ein mit dem Heizelement in Reihe geschaltetes Schaltelement steuert.Circuit arrangement for keeping a temperature constant. The invention relates to a circuit arrangement for keeping a temperature of an electrical device constant Heating element, which is scanned by a temperature sensor and evaluated electrically is, by means of a control circuit, which is connected in series with the heating element Switching element controls.

Im Bereich elektrisch betriebener Geräte, sowohl im Haushalt als auch in der Industrie, sind Steuer- und Regelschaltungen eingesetzt, die aufgrund unterschliedlichster Wirkungen reagieren. So gibt es solche, die infolge einer Bewegung einen Steuervorgang einleiten, andere wiederum reagieren auf Licht, Feuchtigkeit oder Wärme. Steuer- und Regelschaltungen, die auf Wärme reagieren, finden in der Industrie unter anderem in Thermokopiergeräten, Trockengeräten und Einbrennöfen Anwendung. Im Haushalt werden Schaltungen dieser Art z. B. in Heizplatten, Herden und Waschmaschinen eingesetzt.In the field of electrically operated devices, both in the household and in the industry, control and regulation circuits are used, which are due to the most diverse Effects react. There are those who, as a result of a movement, initiate a control process initiate, others in turn react to light, moisture or heat. Tax- and control circuits that respond to heat can be found in industry among others Used in thermal copiers, dryers and baking ovens. Be in the household Circuits of this type e.g. B. used in hot plates, stoves and washing machines.

Es ist eine Temperatur-Regelschaltung bekannt, bei der als Meßwertgeber ein Heißleiter dient, der in einer Brückenschaltung angeordnet ist. An dem Nullzweig der Brücke ist ein Differentialverstärker angeschaltet, durch den über einen weiteren Schalverstärker ein an dessen Ausgang liegendes Relais anzieht oder abfällt. Diese Schaltungsanordnung wird durch 12 Volt Gleichspannung gespeist, die durch Einsatz zweier Zenerdioden an der Brücke und auch am Differentialverstärker konstant gehalten wird.A temperature control circuit is known in which as a transducer a thermistor is used, which is arranged in a bridge circuit. At the zero branch the bridge is connected to a differential amplifier, through which another Sound amplifier a relay connected to its output picks up or drops out. These Circuit arrangement is fed by 12 volts DC voltage, by using two Zener diodes on the bridge and also on the differential amplifier is kept constant.

Nachteil dieser Schaltungsanordnung ist, daß relativ viele Bauelemente notwendig sind und diese Menge sich noch durch die gesonderte Speisespannung erhöht. Außerdem macht diese Schaltungsanordnung den Einsatz eines mechanisch schaltenden Bauelementes in Form eines Relais notwendig wodurch störanfällige Kontakte und damit Funkenbildung mit St@@rungen im Fernseh- und Runkf@@kbereich @@@@ @@@@oid@ @ @@ Ein Ausfall der für @ie @@@@ @hult@@ erforderli@ @ @@ spannung würde diese tot legen, was @@ @ta@@@ eine erst@rung des Heizelementes zur Folge haben kann.The disadvantage of this circuit arrangement is that there are relatively many components are necessary and this amount is increased by the separate supply voltage. In addition, this circuit arrangement makes the use of a mechanically switching Component in the form of a relay is necessary, which means that contacts are prone to failure and thus Spark formation with interference in the television and radio area @@@@ @@@@ oid @ @ @@ A failure of the voltage required for @ie @@@@ @ hult @@ would kill them, what @@ @ta @@@ can result in an initial @ aging of the heating element.

In einer anderen Temperatur-Regelschaltung wird ebenfalls ein Heißleiter als Temperaturfühler in einer Brückenschaltung mit einem Regelwiderstand als Temperatureinsteller eingesetzt. Am Nullzweig der Brücke liegt ein Transistor, dessen Ausgang einen weiteren als Schaltverstärker eingesetzten Transistor steuert. Außer diesem Steuerteil oder Steuerkreis mit einer für die Gleichspannungsversorgung aus dem Wechselstromnetz eingesetzten Diode, besteht die Regelschaltung auch noch aus einem Leitungsteil oder Lastkreis. In diesem Lastkreis arbeiten jedoch keine Schaltrelais mehr für die Ein-oder Abschaltung des Heizelementes, sondern zwei kontaktlos schaltenden Thyristoren. Während der erste mit dem Heizelement in Reihe geschaltete Thyristor bei positiver Halbwelle gezündet und dadurch leitend wird, wird der zweite zum ersten antiparallel geschaltete Thyristor bei negativer Halbwelle über einen Kondensator gezündet, so daß bei beiden Halbwellen durch das Heizelement ein Strom fließen kann. Wenn die Abschalttemperatur erreicht wird, dann verhindert der als Schaltverstärker eingesetzte Transistor ein Zünden der Thyristoren, so daß das Heizelement nicht mehr heizt.A thermistor is also used in another temperature control circuit as a temperature sensor in a bridge circuit with a rheostat as a temperature adjuster used. At the zero branch of the bridge there is a transistor, the output of which is another transistor used as a switching amplifier controls. Except for this control part or Control circuit with one for the DC voltage supply from the AC network inserted diode, the control circuit also consists of a line part or load circuit. In this load circuit, however, switching relays no longer work for the switching on or off of the heating element, but two contactless switching Thyristors. During the first thyristor connected in series with the heating element ignited in the case of a positive half-wave and thus becomes conductive, the second becomes the first Anti-parallel connected thyristor with a negative half-wave via a capacitor ignited, so that a current can flow through the heating element during both half-waves. When the switch-off temperature is reached, it prevents the switching amplifier used transistor igniting the Thyristors so that the heating element no longer heats.

In dieser Regelschaltung wurden vorteilhafterweise als Schalt elemente schon Thyristoren verwendet. Es sind jedoch viele Einzelteile notwendig und recht komplizierte Vorgänge müssen ablaufen, damit eine einwandfreie Regelung gewährleistet ist.In this control circuit elements were advantageously used as switching already used thyristors. However, many items are necessary and right Complicated processes have to take place in order to ensure proper regulation is.

Das bedeutet jedoch, daß diese Regelschaltung anfällig und auch relativ teuer ist. Häufig ist auch nur die Konstanthaltung einer Temperatur erwünscht, ohne Verschiebung des Arbeitspunktes der Schaltungsanordnung bzw. ohne Verstellung der Regeltemperatur.However, this means that this control circuit is fragile and also relatively is expensive. Often it is only desirable to keep one temperature constant, without Shifting the operating point of the circuit arrangement or without adjusting the Control temperature.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Schaltungsanordnung zur Konstanthaltung einer Temperatur zu schaffen, die aus wenigen billigen Einzelteilen zusammengesetzt und so mit extrem geringen Kosten herstellbar ist, trotzdem jedoch über eine recht Rohe Regelgenauigkeit verfügt.The object of the invention is therefore to provide a circuit arrangement for keeping constant to create a temperature composed of a few cheap individual parts and so can be produced at extremely low cost, but still about a fair amount Has raw control accuracy.

Gelost wird die gestellte Aufgabe erfindungsgemäß dadurch, daß ein primärseitig mit der Steuerschaltung und sekundärseitig mit der Steuerleitung des Schaltelementes zusammenwirkender Übertrager vorgesehen ist, dessen Kern aus einem Material besteht, welches seine magnetische Eigenschaft temperaturabhängig verändert, und mit dem Heizelement in thermischer Verbindung steht.The object is achieved according to the invention in that a on the primary side with the control circuit and on the secondary side with the control line of the Switching element cooperating transformer is provided, the core of which consists of a Material, which changes its magnetic properties depending on the temperature, and is in thermal communication with the heating element.

Eine besondere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung ergibt sich, wenn ein Übertrager vorgesehen iStt dessen Kern aus einem Material besteht, welches bei Erreichen der Curietemperatur seine magnetische Eigenschaft verliert.A particular embodiment of the circuit arrangement according to the invention if a transformer is provided, its core is made of one material exists, which its magnetic property when the Curie temperature is reached loses.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der Schaltungsanordnung zeichnet sich dadurch aus, daß das mit dem Heizelement in Reihe geschaltete Schaltelement ein Thyristor ist. Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung zeigt, daß ein Vorwiderstand wid ein Kondensator mit dem Reiz element in Reihe geschaltet sind, und parallel zum Kondensator eine Diode liegt, und weiterhin eine Triggerdiode und ein Strombegrenzungswiderstand mit der Primärwicklung des Übertragers in Reihe liegen und der Kondensator eur Triggerdiode und Primärwicklung des Ubertragers parallel geschaltet ist.An advantageous further development of the circuit arrangement is distinguished characterized in that the switching element connected in series with the heating element is on Thyristor is. Another embodiment of the invention shows that a series resistor wid a capacitor with the stimulus element are connected in series, and in parallel a diode is connected to the capacitor, and furthermore a trigger diode and a current limiting resistor in series with the primary winding of the transformer lie and the capacitor eur trigger diode and primary winding of the transformer in parallel is switched.

Ein anderes Ausfübrungsbeispief der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung ergibt sich, wenn das mit dem~Heizelement in Reihe geschaltete Schaltelement ein Triac ist und im Steuerkreis ein Diac eingesetzt ist.Another embodiment of the circuit arrangement according to the invention results when the switching element connected in series with the heating element is switched on Triac and a diac is used in the control circuit.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß nur extrem wenig Einzelteile erforderlich sind, um eine sicher und genau arbeitende Regelschaltung zu erstellen. Desweiteren sind diese Einzelteile auch noch billig, so daß sich insgesamt gesehen eine billige Schaltungsanordnung sowohl in der Einzelteilherstellung, als auch in der Montage ergibt.The advantages achieved with the invention are in particular: that only extremely few individual parts are required to ensure that it works reliably and accurately To create control circuit. Furthermore, these individual parts are also cheap, so that overall, a cheap circuit arrangement can be used both in the manufacture of individual parts, as well as in assembly.

Anhand der nachfolgenden Beschreibung und der dazugehörigen Zeichnungen zweier Ausführungsbeispiele wird die Erfindung weiter erläutert.Using the following description and the associated drawings The invention is further explained in two exemplary embodiments.

Es zeigen: Fig 1 eine Schaltungsanordnung zur Konstanthaltung einer Temperatur und Fig. 2 ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung.They show: FIG. 1 a circuit arrangement for keeping a Temperature and FIG. 2 shows a further exemplary embodiment of the circuit arrangement according to the invention.

In Fig. 1 liegt an Anschlußpunkten 1 und 2 eine Netzwechselspannung von 220 Volt, und ein Heizelement 3 ist im Lastkreis der Schaltungsanordnung mit einem Thyristor 4 in Reihe geachaltet..Im Steuerkreis dieser Schaltungsanordnung liegt ein Kondensator 5 der über das Heizelement 3 und einen Vorwiderstand 6 bei jeder positiven Halbwelle der Wechselspannung positiv aufgeladen wird. Sobald die Kondensatorspannung die Durchbruchsspannung einer am Kondensator 5 anliegenden Triggerdiode 7 erreicht, zündet diese, und es kommt zu einer Entladung des Kondensators 5 über die Triggerdiode ? einen damit in Reihe geschalteten Strombegrenzungswiderstand 8 und der Primärwicklung 9 eines Übertragers 11. Dieser Übertrager 11 hat einen Ferritkern 12, durch den der in der Primärwicklung 9 fließende Impulsstrom induktiv auf die Sekundärwicklung 10 des Übertragers 11 übertragen wird. Da die Sekundärwicklung 10 an dem Steueranschluß des Thyristors 4 anliegt, wird dieser durch den Stromimpuls gezündet und es setzt ein Stromfluß bzw. ein Laststrom ein, der sowohl durch den Thyristor 4 als auch durch das Heizelement 9 tließt.In Fig. 1 at connection points 1 and 2 is an alternating mains voltage of 220 volts, and a heating element 3 is in the load circuit of the circuit arrangement a thyristor 4 in series. In the control circuit of this circuit arrangement lies a Capacitor 5 of the heating element 3 and a series resistor 6 is positively charged with every positive half-wave of the alternating voltage. As soon the capacitor voltage is the breakdown voltage of a voltage applied to the capacitor 5 When the trigger diode 7 is reached, it ignites and the capacitor is discharged 5 via the trigger diode? a current limiting resistor connected in series with it 8 and the primary winding 9 of a transformer 11. This transformer 11 has a Ferrite core 12 through which the pulse current flowing in the primary winding 9 is inductive is transferred to the secondary winding 10 of the transformer 11. Because the secondary winding 10 is applied to the control terminal of the thyristor 4, this is caused by the current pulse ignited and it sets a current flow or a load current, which both through the Thyristor 4 as well as through the heating element 9 flows.

Dieser im vorhergehenden geschilderte Vorgang wiederholt sich bei jeder positiven Halbwelle und das Heizelement erwärmt sich Mit dem Heizelement erwärmt sich auch der damit über den Temperaturfühler 13 thermisch gekoppelte Ferritkern 12 des Übertragers 11. Wenn die Temperatur so weit ansteigt, daß die Curietemperatur des Ferritkernes 12 erreicht wird, dann verliert dieser seine magnetischen Eigenschaften, so daß die Impulsübertragung von der Primärwicklung 9 zur Sekundärwicklung 10 unterbunden wird. Dadurch zündet der Thyristor 4 nicht mehr und das Heizelement 3 kühlt sich ab. Da der Vorgang im Ferritkern reversibel ist, wird das Material nach Abkühlung unter die Curietemperatur wieder magnetisch und der Ablauf wiederholt sich.This process described above is repeated at every positive half-wave and the heating element heats up with the heating element heated also the ferrite core thermally coupled to it via the temperature sensor 13 12 of the transmitter 11. When the temperature rises so far that the Curie temperature of the ferrite core 12 is reached, then it loses its magnetic properties, so that the pulse transmission from the primary winding 9 to the secondary winding 10 is prevented will. As a result, the thyristor 4 no longer ignites and the heating element 3 cools down away. Since the process in the ferrite core is reversible, the material becomes after cooling magnetic again below the Curie temperature and the process is repeated.

Jede negative Halbwelle der anliegenden Wechselspannung wird durch eine parallel zum Kondensator 5 geschaltete Diode 14 wirkungslos abgeleitet.Every negative half-wave of the applied alternating voltage is through a diode 14 connected in parallel to the capacitor 5 is inactive.

Pig. 2 zeigt, daß statt eines Thyristors 4 auch ebenso c;: Triac 21 und statt der Triggerdiode 7 ebenso ein Diac 22 eingesetzt werden kann. Ansonsten läuft der Vorgang genause ab, wie in der Beschreibung zu Fig. 1 dargestellt. Nun die Diode 14 kann hier fortfallen, da durch den Triac 21 sowohl ein positiver, als auch ein negativen Stromfluß möglich ist.Pig. 2 shows that instead of a thyristor 4, c ;: triac 21 and instead of the trigger diode 7, a diac 22 can also be used. Otherwise the process runs exactly as shown in the description of FIG. so the diode 14 can be omitted here, since both a positive and a a negative current flow is also possible.

Schaltungsanordnungen der in Rede stehenden Art sind @@@ Konstanthaltung feststehender Temperaturen eingerichtet.Circuit arrangements of the type in question are kept constant set temperatures.

Durch Einsatz von Ferritkernen 12 verschiedenster Materialien mit unterschiedlich hohen Curietemperaturen von 50° bis 350°C steht eine breite Temperatur-Skala für die Einrichtung des Arbeitspunktes derartiger Regelschaltungen zur Verfügung.By using ferrite cores 12 different materials with Curie temperatures of different highs from 50 ° to 350 ° C represent a broad temperature range for setting up the operating point of such control circuits.

Claims

1. Circuit arrangement for keeping a temperature constant electrical heating element, which is scanned by a temperature sensor and electrically is evaluated, by means of a control circuit that is connected to the heating element in Switching element connected in series controls that e t that a primary side with the control circuit and secondary side with the control line of the switching element (4) cooperating transmitter (11) is provided, whose The core (12) consists of a material which has its magnetic property as a function of temperature changed, and is in thermal communication with the heating element ().

2. Circuit arrangement according to claim 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t that a transmitter (11) is provided whose core (12) consists of a Material consists, which when reaching the Curie temperature its magnetic property loses.

3. Circuit arrangement according to one of claims 1 or 2, d a d u It is noted that the connected in series with the heating element (3) Switching element (4) is a thyristor.

4. Circuit arrangement according to one of claims 1 to 3, d a d u r c h g e k e n n n z e i c h n e t that a series resistor (6) and / a capacitor (5) are connected in series with the heating element (3), and in parallel with the capacitor (5) a diode (14) is located.

5. Circuit arrangement according to one of claims 1 to 4 a a d u r c h g 6 k e n n n z e i c h n e t that a trigger diode (7) and / a current limiting resistor (8) are in series with the primary winding (9) of the transformer (11) and the capacitor (5) connected in parallel to the trigger diode (7) and the primary winding (9) of the transformer (11) is.

6. Circuit arrangement according to one of claims 1 to 5, d a d u r c h g e k e n II z e 1 c h n e t that the connected in series with the heating element (3) Switching element is a triac (21) and a diac (22) is used in the control circuit.