DE2245455C3 - Kühlsystem mit den Kältemittelstrom drosselnden Stellgliedern - Google Patents
Kühlsystem mit den Kältemittelstrom drosselnden StellgliedernInfo
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- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B49/00—Arrangement or mounting of control or safety devices
- F25B49/02—Arrangement or mounting of control or safety devices for compression type machines, plants or systems
- F25B49/022—Compressor control arrangements
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- G—PHYSICS
- 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
- G05D23/1906—Control of temperature characterised by the use of electric means using an analogue comparing device
- G05D23/1913—Control of temperature characterised by the use of electric means using an analogue comparing device delivering a series of pulses
Description
Die Erfindung betrifft ein Kühlsystem entsprechend ω
dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Ein derartiges Kühlsystem ist aus der US-PS 04 423 bekannt, bei dem in der Auswerteeinrichtung,
der das Signal eines Fühlers zugeführt wird, Thermistoren vorgesehen sind, die gegeneinander arbeiten und die *>$
eine bestimmte Zeitkonstante haben. Bei derartigen Einrichtungen ergibt sich die Schwierigkeit, daß im
Bereich des Gleichgewichtszustandes des Systems Überschwingungen und Regelschwankungen auftreten.
Das bekannte Kühlsystem hat deshalb eine Gegenkopplungseinrichtung, die als Potentiometer ausgebildet ist,
das von der Welle des Stellmotors der Stellglieder betätigt wird. Dabei ist es erforderlich, zwischen dem
Potentiometer und der Motorwelle eine mechanische Verbindung herzustellen. Eine derartige Anordnung
erweist sich für den Einbau als unpraktisch; außerdem erfordern die verschiedenen temperaturabhängigen
Bauelemente eine sorgfältige Wahl der einzelnen Größen der Bauelemente, so daß sich dadurch hohe
Herstellungskosten ergeben.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Kühlsystem mit einfachem Aufbau zu schaffen, bei dem
keine Überschwingungen und Regelschwankungen auftreten. Gelöst wird diese Aufgabe gemäß der
Erfindung durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale. Durch diese
Ausbildung erreicht man, daß für den Aufbau des Kühlsystems im Handel erhältliche Baugruppen verwendbar
sind. Schwierigkeiten hinsichtlich der Einstellung auf einen bestimmten Regelbereich trete nicht auf.
Die Totzone im Bereich der Gleichgewichtslage kann durch Wühl geeigneter Gleichspannungswerte in
einfacher Weise eingestellt werden und stellt sicher, daß in diesem Bereich keine Überschwingungen bzw.
Regelschwankungen auftreten können. Die Erfindung wird nachstehend anhand der F i g. 1 und 2 beispielsweise
erläutert Es zeigt
Fig.2 Spannungs-Zeitdiagramme von Signalen an
verschiedenen Stellen der Schaltung der F i g. 1.
F i g. 1 zeigt das Schaltbild einer Steuerschaltung zur Steuerung des Antriebsmotors der Stellglieder des
Kühlsystems. Die Steuerspannung einer Quelle 160, die über eine Leitung IfiO' zugeführt wird, kann SiCh1 wie
gezeigt ist, zeitlich um einen Bezugspegel ändern, der dem Normalzustand entspricht. Abweichungen von
diesem Pegel zeigen eine höhere bzw. tiefere Kältemitteltemperatur abweichend von dem Normalzustand.
Die in F i g. 1 mit 300 bezeichnete Steuerschaltung enthält einen Impulsbreitenmodulator 324, der einen
Sägezahngenerator 325 und zwei Komparatoren 324Λ und 324S aufweist, deren Ausgänge über eine logische
Schaltung 326 mit einer öffnungs- bzw. Schließschaltung 40OA bzw. 40Ou verbunden sind, die so geschaltet
sind, daß sie die Öffnungs- bzw. Schließwrcklungen 36 »O« bzw. 36 »Cw des Antriebsmotors 36 der Stellglieder
ansteuern.
Es wird nun die Arbeitsweise dieser Schaltung anhand der Fig.2 erläutert. Die Diagramme I und II zeigen
Sägezahnsignale, die jeweils den positiven Eingängen der Komparatoren zugeführt werden. Die Frequenz
dieser Signale ist gleich und verglichen mit dem Wechselspannungsnetz um zwei Größenordnungen
kleiner (d. h. 0,2 Hz gegen 60 Hz). Diese Signale beginnen bei einem niedrigen Wert (z. B. +1, — V)
oberhalb bzw. unterhalb des Bezugspegels (0 Volt) und steigen auf einen höheren Wert (z. B. + 13 V, - 13 V)
an. Der mittlere Bereich (+ 1 V bis -1 V) ist ein Totbereich.
Das Diagramm IH zeigt ein Beispiel des Eingangssignals
auf der Leitung 160'. Wenn diese Spannung den Totbereich verläßt, ändert sich das Ausgangssignal
eines, jedoch nicht beider Komparatoren 324A und 324B, um eine Impulsfolge zu erzeugen, wie es zum
Beispiel das Diagramm WA für den für das öffnen zuständigen Komparator 324/4 zeigt. Dieses Ausgangs-
signal wird dann nach Durchlaufen der logischen Schaltung 326 und der Steuerschaltung 400/4 geändert,
wie dies das Diagramm IVB zeigt und wird der Steuerelektrode eines Triac 415 zugeführt Ein Schalter
400Λ steuert die entsprechende Wicklung (in diesem
Falle die Öffnungswicklung 36 »Ο(ή an. Die mittlere
Erregung des Motors 36 über eine lange Periode hängt von der Breite der Impulse ab, die sich von 0° (keine
Spannung) bis 360° (kontinuierliches Gleichspannungssignal) ändern kann.
Das Ergebnis eines Steuersignalausschlages in der entgegengesetzten Richtung unter den Totbereich ist in
dem Diagramm V der F i g. 2 in durchgehenden Linien gezeigt Das Sägezabnsignal des Diagramms II (in
gestrichelten Linien) ist dem Steuersignal des Diagramms V überlagert In diesem Falle ergibt sich ein
relativ großer Abfall der erforderlichen Kühlleistung. Die sich ergebenden Breitenimpulse des für das
Schließen zuständigen !Comparators 324/3 zeigt das
Diagramm VIA Diese Impulse werden in der im Diagramm VIÄ gezeigten geänderten Art der Steuerelektrode
des Triacs im Kreis 4001? zugeführt
Im folgenden wird nun die Schaltung der F i g. 1 noch näher erläutert
Das Signal auf der Leitung 160* wird über einen
Widerstand 324//dem negativen Eingang des Komparators
324/4 und über einen Widerstand 324F dem negativen Eingang des !Comparators 324B zugeführt
Das Sägezahnsignal des Diagramms I in F i g. 2 wird dem positiven Eingang des !Comparators 324Λ über
einen Widerstand 324G zugeführt Das Sägezahnsignal des Diagramms II in F i g. 2 wird dem positiven Eingang
des !Comparators 3240 zugeführt Die Eingänge der beiden Komparatoren sind durch einen Kondensator
verbunden.
Die Sägesahnsignale werden von* Kollektor und
Emitter eines Darlington-Doppeltransistors 301 abgenommen, dessen Basis mit dem Sägezahngenerator 32S
verbunden ist Vorspannungswiderstände 301/4 und 301B des Transistors 301 sind zwischen positive und
negative Vorspannungsquellen + V, — V und den Kollektor bzw. Emitter des Transistors 301 geschaltet
Der Sägezahngenerator 32S hat einen programmierbare Unijunction-Transistor 325C dessen Kathode über
einen Widerstand 32SD mit der negativen Vorspannungsquelle — V verbunden ist Die Anode des
Transistors 32SC dient als Ausgang zur Steuerung des Transistors 301 und ist außerdem über einen Widerstand
3255 mit der Vorspannungsquelle +V und über einen Kondensator 32SA mit der Spannungsquelle — V
verbunden. Die Steuerelektrode des Transistors 325Cist mit der Anode einer Diode 325Zf verbunden, deren
Anode ebenfalls über einen Widerstand 325F mit der Vorspannungsquelle + V und deren Kathode über
einen Widerstand 32SC mit der Vorspannungsquelle — Vverbunden ist
Der Impulsbreitenmodulator 324 umfaßt den Sägezahngenerator 325, dessen Ausgang den Transistor 301
speist Der Transistor 301 liefert zwei um 180° phasenverschobene Sägezahnsignale. Das eine Sägezahnsignal
beginnt bei einem hohen Pegel, zum Beispiel + 13V, und sinkt auf zum Beispiel + 1 V ab. Das andere
Sägezahnsignal beginnt bei zum Beispiel - 13 V und steigt dann auf zum Beispiel — 1 V an. Die beiden
Sägezahnsignale werden den beiden Komparatoren 324/4, 324Ö zugeführt, die Operationsverstärker mit
hoher Verstärkung sind. Wenn das Signal auf der Leitung 160' klein ist und anzeigt daß eine kleine in
Richtung auf eine die Stellglieder öffnende Korrektur erforderlich ist, so erscheint am Ausgang des Komparators
324Λ so lange kein Signal, bis das Sägezahnsignal gleich dem Signal auf der Leitung 16C ist Wenn dies der
s Fall ist erzeugt der Komparator 324A einen Impuls, der
so lange andauert bis das Sägezahnsignal auf zum Beispiel + 13 V angestiegen ist
Der erzeugte Impuls speist die Öffnungswicklung 36 »0« des Antriebsmotors 36 der. Stellglieder. Wenn das
ίο Steuersignal auf der Leitung 160' größer ist und anzeigt
daß eine größere Korrektur erforderlich ist hat der Impuls des Komparator 324A eine längere Dauer.
Wenn das Steuersignal Null ist erscheint kein Impuls, da das Sägezahnsignal nur bis auf + 1 Volt abfällt bzw. auf
— 1 V steigt Dies ergibt den Totbereich der Steuerschaltung. Für den Komparator 324 ß gilt die vorherige
Beschreibung entsprechend.
Die logische Schaltung 326 kombiniert die Signale des Impulsbreitenmodulators 325 mit Strotnbegrenzungs-Signalen
zur Steuerung der Stellglieder. Die logische Schaltung 326 enthält Verknüpfungsglieder, die Ausgangssignale
liefern, die über Transistorschaltkreise die Triacs ansteuern, die in den Wicklungskreis des Motors
36 zum öffnen und Schließen der Stellglieder eingeschaltet sind.
Obwohl bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel aus Schaltungsgründen die Komparatoren 324/4 und
324Ä das Signal der Leitung 160' an ihren negativen Eingängen erhalten und ein invertiertes Sägezahnsignal
an ihren positiven Eingängen verwendet wird, kann das
gleiche Ergebnis auch auf andere Weise erhalten werden. Zum Beispiel kann das Signal auf der Leitung
160' entgegengesetzten (+ und —) Eingängen zugeführt werden und ein einziges Sägezahnsignal kann dem
anderen Eingang (- und +) der Komparatoren 324A und 3245 zugeführt ^vsrds". Os *siioch sins !c^ischs
NOR-Funktion für Übersteuerungssignale zur Begrenzung der Stellgliedbewegung auf Leitungen 53 und 55
erwünscht ist werden zwei NOR-Glieder 326A und 326B dazu verwendet, das Signal des Komparators
324/4 zu invertieren. Die NOR-Glieder 326Λ und 326B
werden in Verbindung mit dem Ausgangssignal des !Comparators 324Λ verwendet das über einen Widerstand
326D dem Eingang des NOR-Gliedes 326A zugeführt wird, dessen anderer Eingang von der Leitung
55 über einen Widerstand 326£" gespeist wird. In
gleicher Weise ist der Ausgang des Komparators 324ß sowie die Leitung 53 über jeweilige Widerstände 326F
und 326G mit den Eingängen des NOR-Gliedes 326C verbunden. Alle vier Eingänge der NOR-Glieder 326/4
und 326C sind mit der Kathode einer von vier Dioden 326//verbunden, deren Anoden geerdet sind.
Das Ausgangssignal des NOR-Gliedes 326/4 bildet das eine Eingangssignal des NOR-Gliedes 326B, dessen
anderer Eingang geerdet ist um eine Umkehrung des Ausgangssignals zu erreichen. Die Ausgangssignale der
logischen Schaltung 326 werden gleichen Schaltungen 400/4 und 400B zugeführt die mit den Wicklungen 36
»O« bzw. 36 »C« verbunden sind. Die Schaltung 440A
enthält einen N PN-Transistor 411, dessen Basis mit dem
NOR-Glied 3260 verbunden ist dessen Emitter geerdet ist und dessen Kollektor über einen Widerstand 412 mit
+V verbunden ist Der Transistor 411 dient als Schalter
und bildet entweder einen oder keinen Nebenschluß für der. Strom der Steuerelektrode des Triacs 415, der in
Reihe zur Wicklung 36 »O« geschaltet ist Der Kollektor des Transistors 411 ist über einen Widerstand
416 geerdet und über einen Widerstand 417 mit der
Anode einer Diode 418 verbunden, deren Kathode mit der Steuerelektrode des Triacs 415 verbunden und über
einen Widerstand 419 geerdet ist Parallel zum Triac 415 ist eine Reihenschaltung aus einem Kondensator 421
und einem Widerstand 422 geschaltet
Claims (5)
1. Kühlsystem mit einem Elektromotor für die Einstellung von den Kältemittelstrom drosselnden
Stellgliedern, einem Fühler zur Erzeugung eines Steuersignals, das sich um einen Normalwert in
Abhängigkeit von der erforderlichen Kühlleistung ändert, und eine Auswerteeinrichtung, die in
Abhängigkeit von einer Normalwertabweichung des Steuersignals öffnungs- bzw. Schließsignale zur
Steuerung des Elektromotors erzeugt, der mit den Stellgliedern gekuppelt ist, gekennzeichnet
durch einen Sägezahngenerator (325, 301) zur Erzeugung eines bezüglich des Normalwertes
positiven und eines negativen Sägezahnsignals, einen Komparator (234A) zum Vergleich des
positiven Sägezahnsignals und des Steuersignals (160; des Fühlers und einen Komparator (324ß) zum
Vergleich des negativen Sägezahnsignals und des Steuersignals, welche beiden Komparatoren Impulse
mit in Abhängigkeit von dem Vergleich unterschiedlicher Breite erzeugen, und NOR-Glieder
(326A 326CJt die in Abhängigkeit von den Impulsen unterschiedlicher Breite und Übersteuerungssignalen
(53) zur Begrenzung der Stellgliedbewegung die öffnungs- bzw. Schließsignale erzeugen,
und dadurch, daß die Komparatoren (324Λ, 324B) auf einen Totbereich einstellbar sind, innerhalb dem
Abweichungen des Steuersignals vom Normalwert unberücksichtigt bleiben.
2. Kühlsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die öffnungs- bzw. Schließsignale den
Wicklungen des Elektromotors (36) zugeführt werden.
3. Kühlsystem nach Anspruch 2. gekennzeichnet durch getrennte Erregungsschaltungen (400/4 und
4Q0B), über die die öffnungs- und Schließsignale den
Motorwicklungen zugeführt werden.
4. Kühlsystem nach Anspruch 2, dadurch gekenn- «o
zeichnet, daß das Steuersignal (160) ein Gleichspannungssignal ist, dessen Amplitudenänderung der
Kühlleistung entspricht, und daß die Komparatoren (324Λ, 324B) dann Impulse erzeugen, wenn die
Amplitude des Steuersignals (160) und des Sägezahnsignals eine bestimmte Beziehung erreichen.
5. Kühlsystem nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch eine Quelle (50) für die Übersteuerungssignale
(53), und eine logische Schaltung (326), die mit den Ausgängen der Komparatoren (324Λ, 324B) und
dieser Quelle verbunden ist, um in Abhängigkeit von den Übersteuerungssignalen die Betätigung der
Stellglieder in Abhängigkeit von dem Steuersignal zu verhindern.
55
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