DE2262691C3

DE2262691C3 - Elektronischer Temperaturschalter

Info

Publication number: DE2262691C3
Application number: DE19722262691
Authority: DE
Inventors: Angelo 6230 Frankfurt Carbone
Original assignee: Mannesmann VDO AG
Current assignee: Mannesmann VDO AG
Priority date: 1972-12-21
Filing date: 1972-12-21
Publication date: 1982-02-11
Also published as: DE2262691B2; FR2211738A1; IT1000491B; DE2262691A1; JPS4989091A; FR2211738B1; GB1425072A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen elektronischen Temperaturschalter mit einem Heißleiter als Temperaturfühler, der einen der vier Zweige einer Brücke bildet, in deren Nulldiagonalen eine Schaltstufe liegt, die bei Auftreten mindestens einer bestimmten, vorgegebenen Potentialdifferenz in der Nulldiagonalen betätigt wird, und einem am nulldiagonalseitigen Anschlußpunkt des den Heißleiter enthaltenden Zweiges angeschlossen, als Schwellwertschalter arbeitenden Operationsverstärker, dessen anderer Eingang direkt oder indirekt an der Brückenspeisespannung liegt und der bei einem durch den Ausfall des Heißleiterbrückenzweiges bedingten Auftreten eines bestimmten Potentialwei ies in diesem Anschlußpunkt die Schaltstufe betätigt.

Bei den bekannten Temperaturschaltern solchen Aufbaus befindet sich der Heißleiter im allgemeinen in einem und die elektronische Schaltung in einem anderen Gehäuse. Die beiden sind zumeist räumlich voneinander getrennt angeordnet und über elektrische Leitungen miteinander verbunden. Da der Anschluß der Leitungen an die Gehäuse häufig mittels Steckverbindungen erfolgt, kann es geschehen, daß sich diese Steckverbindungen durch Erschütterungen, Vibrationen und dergleichen lösen. Dies tritt in erheblichem Umfang insbesondere in Kraftfahrzeugen auf, in denen derartige Temperaturschalter beispielsweise zur Steuerung des Lüftermotors des Motorkühlsystems verwendet werden. Die Trennung der elektrischen Verbindung zwischen dem Heißleiter und der elektronischen Schaltung wie auch der Ausfall des Heißleiters selbst, haben zur Folge, daß in dem Brückenzweig, in dem sich normalerweise der Heißleiter befindet und der nunmehr unterbrochen ist, ein Widerstandswert auftritt, der übei dem Widerstandswert liegt, den der Heißleiter bei sehr niedrigen Temperaturen annimmt. Infolgedessen wird beispielsweise eine von dem Temperaturschalter gesteuerte Heizeinrichtung in Betrieb gesetzt oder eine Kühleinrichtung außer Betrieb gesetzt oder diese Einrichtungen bleiben in bzw. außer Betrieb, wenn sie zum Zeitpunkt der Leitungstrennung bzw. des Ausfalls des Heißleiters ausgeschaltet waren.

Dies trifft in gleicher Weise auch für einen anderen bekannten Temperaturschalter zu (DE-OS 21 41 808), bei dem sich in einem der vier Zweige einer Brückenschaltung ein Temperaturfühler und in der Nulldiagonalen der Brückenschaltung eine Schaltstufe befindet, die bei Auftreten einer Potentialdifferenz in der Nulldiagonalen betätigt wird. Des weiteren ist ein als Schwellwertschalter arbeitender Operationsverstärker vorhanden, der einerseits am nulldiagonalseitigen

to Anschlußpunkt des den Temperaturfühler enthaltenden Brückenzweiges und andererseits an zwei weiteren, eine Referenzspannung liefernden Brückenzweigen angeschlossen ist Im Ausgang des Operationsverstärkers liegt eine Anzeigelampe, die aufleuchtet wenn der Temperaturfühler in der Brückenschaltung ausfällt Doch auch hier wird das von der Schaltstufe angesteuerte Aggregat abgeschaltet Würde somit ein solcher Temperaturschalter zur Steuerung des Lüftermotors eines Motorkühlsystems eines Kraftfahrzeugs verwendet so könnte zwar erkannt werden, daß ein Defekt vorliegt ein weiterer Betrieb des Motors und damit des Kraftfahrzeugs wäre jedoch nur unter erheblichen Schwierigkeiten möglich und eine sofortige Reparatur müßte ins Auge gefaßt werden.

Es ist bereits vorgeschlagen worden, diese Nachteile der bekannten Temperaturschalter dadurch zu umgehen, daß anstatt eines Heißleiters ein Kaltleiter als Wärmefühler verwendet wird. Von Nachteil ist hierbei, daß Kaltleiter wegen ihrer relativ großen Toleranzen

μ für eine Massenfertigung der Temperaturschaltung wenig geeignet sind. Hinzu kommt, daß ihre Langzeitstabilimt zu wünschen übrig läßt und wegen ihrer geringen Belastbarkeit zusätzliche schaltungstechnische Schutzmaßnahmen vorgesehen werden müssen, die sich ungünstig auf die Herstellungskosten auswirken.

Es ist des weiteren eine bruchsichere Temperaturregelschaltung bekannt (Siemens, Halbleiter Schaltbeispiele, April 1963, Seiten 50 bis 52), die eine Heißleiterbrücke enthält, in deren Nulldiagonalen sich ein

■to Verstärker befindet. Der den Heißleiter enthaltende Zweig der Brücke ist unmittelbar und der mit diesem verbundene, gegenüberliegende Zweig der Brücke mittelbar über die Emitter-Kollektor-Strecke eines Schalttransistors mit der Betriebsspannung beaufschlagt. Die Basis des Transistors ist mit dem den Heißleiter enthaltenden Zweig der Brücke — und zwar mit dessen versorgungsspannungsseitigen Anschlußpunkt — verbunden, so daß bei einer Beschädigung des Heißleiterzweigs oder des mit diesem in Reihe

so liegenden Brückenzweigs die beiden anderen Brückenzweige durch den Transistor von der Versorgungsspannung abgeschaltet werden. Dies hat zur Folge, daß die gesamte Temperaturregelschaltung abgeschaltet wird. Eine derartige Einrichtung hat den Nachteil, daß das Risiko des Heißleiterausfalls nicht eliminiert sondern lediglich auf ein anderes halbleitendes Bauteil, nämlich den Schalttransistor, übertragen wird. Fällt dieser nämlich aus, so entsteht wie bei einem Heißleiterausfall ein unsymmetrisches Brückenverhältnis, das zu Fehlregelungen führt.

Schließlich ist eine Einrichtung zum Steuern der Heizleistung einer mit Wechselstrom betriebenen Heizeinrichtung bekannt (US-PS 32 99 345), die eine Brückenschaltung mit einem Thermistor enthält, die mit weiteren Thermistoren zur Kompensation der Umgebungstemperatur und zur Verhinderung des Überschwingens beschaltet ist. Der zum letztgenannten Zweck vorgesehene Thermistor hat die Aufgabe,

Radiostörungen auf ein Minimum zu begrenzen. Auch bei dieser Einrichtung führt ein Ausfall der Thermistoren zu einer Fehlsteuerung der Heizeinrichtung.

Es ist Aufgabe der Erfindung, einen elektronischen Temperaturschalter zu schaffen, bei dem mit möglichst geringem Aufwand und unter Berücksichtigung einer Massenfertigung des Temperaturschaiters bei Auftreten eines Leitungsbruchs, einer Leitungstrennung oder bei Ausfall des Heißleiters die Schaltstufe die ihr nachgeschaltete Einrichtung nicht ab- bzw. anschaltet, sondern die Einrichtung in angeschaltetem bzw. abgeschaltetem Zustand hält.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Heißleiterbrückenzweig mit einer Hilfsspannungsquelle verbunden ist, deren Ausgangsspannung größer als die Brückenspeisespannung ist, und daß der Ausgang des Operationsverstärkers mit dem Eingang der Schaltstufe verbunden ist.

Durch diese erfindungsgemäße Mainahme wird erreicht, daß bei einem Ausfall des Heißleiterbrücken- :o zweiges, bei dem der elektronischen Schaltung eine extrem niedrige Temperatur vorgespiegelt wird, die eigentliche Temperaturmessung umgangen und der Temperaturschalter in seinem Ausgang in einen Zustand versetzt wird, durch den gewährleistet ist, daß die der Schaltstufe nachgeschaltete Einrichtung in bzw. außer Betrieb gesetzt wird, je nachdem, ob es sich beispielsweise um eine Kühl- oder Heizeinrichtung handelt.

Ein besonderer Vorteil des erfindungsgemäßen 3<> Temperaturschalters besteht darin, daß auch bei geringen Differenzen zwischen dem höchsten, während des Normalbetriebs auftretenden Potentialwert und dem bei einem Ausfall des Heißleiterbrückenzweiges am nulldiagonalseitigen Anschlußpunkt dieses Zweiges « entstehenden Potentialwert kein Parallelwiderstand im Temperaturfühler vorgesehen werden muß. Dadurch besteht die Möglichkeit, kleine handelsübliche Temperaturfühler verwenden zu können.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung sei anhand der ίο Zeichnung näher erläutert.

Der Temperaturschalter enthält eine Brücke 1 mit den vier Zweigen 2, 3, 4 und 5, in denen sich der Temperaturfühler 6 mit dem Heißleiter 7 und die Widerstände 9 bis 12 befinden. In der Nulldiagonalen ·»-■> der Brücke 1 liegt eine Schaltstufe 13a, die einen Operationsverstärker 14 und ein Relais 16 mit einem Arbeitskontakt 17 enthält In Reihe mit dem Arbeitskontakt 17 ist der Verbraucher 18 geschaltet Dies kann der Lüftermotor eines Kraftfahrzeugs sein, der dann eingeschaltet werden soll, wenn die Temperatur im Motorkühlsystem über 95° C sieigt und ausgeschaltet wii d, wenn die Temperatur im Motorkühlsystem unter 90⁰C fällt Die Brücke wird mit einer Spannung U₀ gespeist, die kleiner ist als die Spannung Us, die beispielsweise die Bordnetzspannung eines Kraftfahrzeugs darstellt

Als Schwellwertschalter ist ein als Komparator beschatteter Operationsverstärker 27 vorgesehen, der mit seinem nicht invertierenden Eingang direkt oder über einen kleinen ohmschen Widerstand an der Brückenspeisespannung i/o liegt und mit seinem invertierenden Eingang am nulldiagonalseitigen Anschlußpunkt 24 des Heißleiterbrückenzweiges angeschlossen ist. Der Anschlußpunkt 24 liegt über einen Widerstand 28 an der Spannung Ug. Der Ausgang des Operationsverstärkers 27 ist mit dem nicht invertierenden Eingang des Operationsverstärkers 14 in der Schaltstufe 13a verbunden.

Die Schaltung ist so dimensioniert, daß während des Normalbetriebes Potentialschwankungen im Punkt 24 bis zu ungefähr LO auftreten können, ohne daß der Operationsverstärker 27 anspricht. Fällt dagegen der Heißleiterbrückenzweig 2 durch ein unbeabsichtigtes Lösen einer der Verbindungsleitungen zwischen dem Temperaturfühler 6 und der elektroschen Schaltung aus, so steigt das Potential im Punkt 24 über die Spannung Uo an. Dies hat zur Folge, daß der invertierende Eingang des Operationsverstärkers 27 auf ein höheres Potential zu liegen kommt als am nicht invertierenden Eingang herrscht und er daher ein negatives Ausgangssignal an den nicht invertierenden Eingang des Operationsverstärkers 14 abgibt. Dadurch wird der Operationsverstärker 14 umgesteuert und das Relais 16 zieht ab.

Der Lüftermotor wird in Betrieb gesetzt und bleibt, auch wenn dies die am Temperaturfühler 7 herrschende Temperatur nicht erfordern würde, in Betrieb, bis der Temperaturfühler 7 wieder ordnungsgemäß an die elektronische Schaltung angeschlossen ist. Falls der Fahrzeugführer den Ausfall des Heißleiterbrückenzweiges nicht durch die Geräuschentwicklung des dauernd laufenden Lüftermotors erkennen kann, kann zusätzlich eine Warnlampe vorgesehen werden, die aufleuchtet, sobald Strom durch das Relais 16 fließt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch:

Elektronischer Temperaturschalter mit einem Heißleiter als Temperaturfühler, der einen der vier Zweige einer Brücke bildet, in deren Nulldiagonalen eine Schaltstufe liegt die bei Auftreten mindestens einer bestimmten, vorgegebenen Potentialdifferenz in der Nulldiagonalen betätigt wird, und einem am nulldiagonalseitigen Anschlußpunkt des den Heißleiter enthaltenden Zweiges angeschlossenen, als Schwellwertschalter arbeitenden Operationsverstärker, dessen anderer Eingang direkt oder indirekt an der Brückenspeisespannung liegt und der bei einem durch den Ausfall des Heißleiterbrückenzweiges bedingten Auftreten eines bestimmten Potentialwertes in diesem Anschlußpunkt die Schaltstufe betätigt, dadurch gekennzeichnet, daß der Heißleiterbrückenzweig (2) mit einer Hilfsspannungsquelle verbunden ist, deren Ausgangsspannung (Ug) größer als die Brückenspeisespannung (Uo) ist, und daß der Ausgang des Operationsverstärkers (27) mit dem Eingang der Schaltstufe (13a; verbunden ist.