DE2364483B2

DE2364483B2 - Speiseschaltung für eine Heizeinrichtung

Info

Publication number: DE2364483B2
Application number: DE2364483A
Authority: DE
Inventors: Tetsuo Tokio Yoshida
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 1972-12-29
Filing date: 1973-12-24
Publication date: 1978-06-08
Also published as: GB1451648A; DE2364483A1; JPS4989832A; US3936675A; JPS53509B2; FR2212583B1; FR2212583A1; DE2364483C3

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Speiseschaltung so für eine Heizeinrichtung gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1.

Beim Steuern einer Last mittels einer Speiseschaltung gemäß Oberbegriff des Anspruciis 1 (US-PS 36 88 082) durch Phasensteuerung wird eine Kosinuswellenform r> (vgl. auch Fig. 1-a) oder eine Sägezahnwellenform Vc, welche von einer Wechselspannungsquelle durch einen Integrationsstromkreis erhalten wird, einer Steuerspannung Vd überlagert, welche die Temperatur der Last wiedergibt. ·"'

Die resultierende Wellenform wird mit einer konstanten Spannung Vp verglichen, und ein Impuls wird an einem Koinzidenzpunkt A erzeugt, um eine Lastspannung mit einer Wellenform Vl, wie in Fig. 1-b gezeigt, zu erhalten. Viele Phasensteuerstromkreise sind zum ■»> Aufschalten eines Signals auf eine Last bekannt, um ein Lastspannungssignal, wie in Fig. 1-b gezeigt, zu erhalten. Typischerweise weisen diese Phasensteuerstromkreise ein Thyratronelement auf, welches im Ansprechen auf den vorgenannten Impuls ein Steuersi- so gnal bei einem bestimmten ausgewählten Phasenwinkel parallel an die zu steuernde Last anlegt. Der Phasenwinkel bestimmt den Betrag der Spannung, die an die Last angelegt wird. In bezug auf die F i g. 1 wird ein Punkt A bei irgendeiner Veränderung der Amplitude der Steuerspannung Vd, welche ihrerseits durch Temperaturveränderung bewirkt wird, bewegt bzw. verschoben. Dementsprechend kann die Lastspannung Vl gesteuert werden. Fells der Stromkreis für eine 60-Hz-Spannungsquelle vorgesehen ist und falls es ίο erwünscht ist, ihn an eine 50-Hz-Wechselspannungsquelle anzuschließen, verändert sich die Kosinuswellenform von der in Fig.2-a mit ausgezogener Linie gezeigten Form zufolge eines Unterschieds im Integrationsvorgang, und als Ergebnis hiervon verändert sich *>·> die Phasensteuer-Wellenform (F i g. 2-b).

Das heißt, da die Periode Tm bei 60 Hz kleiner ist als die Periode Tw bei 50 Hz, ist die maximale Spannung Veh» kleiner als die maximale Spannung Vcw, und es besteht die Beziehung

^ Φ ^¹.

Demgemäß ergibt der Betrieb bei 50 Hz im Vergleich zu dem bei 60 Hz einen größeren Effektivwert der Phasensteuerspannung für die Steuerspannung Vd. Entsprechend kann die Einrichtung in Temperatureinstellgeräten nicht sowohl für 50- als auch für 60-Hz-Energiequellen verwendet werden.

Zusätzlich führt, wenn die Speisespannung schwankt, eine festgelegte Bezugspunktspannung zu einer ähnlichen Unannehmlichkeit. Wenn die Speisespannung sich erhöht, verschiebt sich der Punkt A zum Punkt A', wodurch der Einschaltwinkel und die Lastspannung mit dieser Erhöhung in der Spannung bemerkenswert erhöht werden. Um die Lastspannung konstant zu halten, muß der Einschaltwinkel kleiner werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Speiseschaltung für eine Heizeinrichtung gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1 zu schaffen, durch welche die Temperatur der Heizeinrichtung konstant gehalten wird, unabhängig davon, ob die Eingangsspannung schwankt und unabhängig davon, welche Betriebsfrequenz diese Eingangsspannung hat.

Die Aufgabe wird gelöst durch eine Speiseschaltung für eine Heizeinrichtung gemäß dem Anspruch 1.

Durch die Speiseschaltung für eine Heizeinrichtung kann die Temperatur konstant gehalten werden, obgleich die Eingangsspannung Schwankungen aufweist und unabhängig davon, ob nun die Frequenz der Eingangsspannung 50 oder 60 Hz beträgt.

Es ist eine Schaltung zur Spannungsregelung an Dreiphasen-Schweißmaschinen (DE-OS 14 38 238) bekannt, bei welcher Schwankungen der Einspeisespannung kompensiert werden können, indem beim Absinken der Einspeisung die Zündzeitpunkte früher gelegt und entsprechend beim Ansteigen der Einspeisung die Zündzeitpunkte später gelegt werden. Für den Einsatz bei unterschiedlichen Betriebsfrequenzen ist die bekannte Schaltung jedoch nicht geeignet.

Die Verwendung von PUT-Gliedern ist bekannt (SCR Manual,5. Ausgabe von 1972, Seiten 105-109).

Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnung beispielsweise erläutert.

Fig. 1-a und 1-b zeigen den Phasenwinkel und die Lastwellenform für ein Steuersignal bzw. die zugehörige Lastspannung, wobei das Bezugspunktpotential fest ist,

Fig.2-a und 2-b sind der Fig. 1 entsprechende Diagramme, die jedoch den Einfluß der Speisespannungsfrequenzänderung auf die Ausgangsspannung zeigen,

F i g. 3-a und 3-b sind Diagramme, die die Einflüsse der Amplitudenschwankung der Speisespannung auf die Ausgangsspannung zeigen;

Fig. 4 ist ein schematisches Diagramm einer Speiseschaltung gemäß der Erfindung.

In Fig.4 ist die primäre Seite eines Transformators Ti mit einer Energiequelle N verbunden, und die sekundäre Seite ist mit einem Widerstand R^ und einem Kondensator Q verbunden. Die Impedanz des Kondensators Q und die Spannung parallel zu diesem erhöhen sich, wenn die Frequenz von 60 auf 50 Hz verändert wird. Die Kondensatonpannung wird durch eine Diode Di gleichgerichtet und durch einen Glättungsstromkreis

geglättet, welcher Kondensatoren C2, d und einen Widerstand Ri aufweist. Eine festgestellte Spannung erscheint an einem Punkt e, und diese ist eine Funktion der Speisespannungsfrequenz und/oder der Amplitude, wie es aus den F i g. 2 bzw. 3 zu ersehen ist. Diese festgestellte Spannung entspricht der Spannung Vp oder Vp', welche in den Fig.2 bzw. 3 gezeigt sind. Vp wirkt als eine Gitter- bzw. Steuerspannung für einen programmierbaren Unijunktionstransistor PUT.

Das an einem Anschluß a erzeugte Signal entspricht der Spannung Vc gemäß den Fig. 1 bis 3. Vc kann direkt abgegriffen werden oder von der Energiequelle N in F i g. 4 hergeleitet werden, wobei die gezeigte Wellenform am Anschluß a durch Vollwellengleichrichtung des Ausgangssignals von der Energiequelle N hergeleitet wird.

Das an dem Anschluß c hergeleitete Signal entspricht der Spannung VWder F ig. 1 bis 3. Vdist ein Fühlsignal, dessen Amplitude bei Veränderungen des Wertes des Parameters, welcher abgefühlt oder gemessen wird, sich verändert. Demgemäß verringert, falls die Temperatur der zu fühlende und zu regelnde Parameter ist, Vd'in der Ausführungsform gemäß F i g. 4 ihren Wert, wenn sich die Temperatur erhöht und umgekehrt. Dies kann durch Einsetzen eines Phasenumkehrverstärkers zwischen dem Sensor und der Diode D\ durchgeführt werden. Selbstverständlich könnte abhängig von der Stromkreisbemessung Vd sich mit erhöhender Temperatur erhöhen und mit sinkender Temperatur sich verringern.

An einem Anschluß d wird das zusammengesetzte Signal Vc und Vd, wie in den Fig. 1 bis 3 gezeigt, gebildet. Das zusammengesetzte Signal wird an die Anode des Transistors PUT angelegt. Der Transistor PUT zündet, wenn die Anodenspannung Vc und Vd die Steuerspannung Vp leicht überschreitet, um den Kondensator C\ über den Transistor PUT und den Impulstransformator in seinem Kathodenstromkreis zu entladen. Demgemäß wird ein Trigger-Impuls von der Sekundärseite des Impulstransformators an die Phasensteuerschaltung angelegt. Wie vorangehend erläutert, kann dieser Impuls in üblicher Weise verwendet werden, um ein einem Thyratron entsprechendes Element zu zünden, welches den Phasenwinkel steuert, bei welchem eine Lastspannung Vi an eine Last angelegt wird. Die Last kann eine elektrische Einrichtung zum Heizen eines bestimmten Bereichs sein, beispielsweise eine wärmefixierende Station in einem elektrophotographischen Vervielfältigungsgerät. Die Lastspannung Vl kann direkt von der Energiequelle N abgenommen werden. Sie kann um 90° phasenverschoben (wie in den F i g. 1 bis 3) oder auf andere Art und Weise zur Anwendung durch die Phasen-Steuerschaltung verarbeitet werden.

An einem Anschluß b wird eine Serie von Impulsen wie gezeigt hergeleitet, um vollständige Entladung des Kondensators Ci jedesmal dann sicherzustellen, wenn die vollwellengleichgerichtete Spannung Vc Null wird.

Diese Impulse werden entweder durch Differentiation von Vcoderdes Ausgangssignals von Jer Energiequelle N hergeleitet. Unter der Annahme, daß der abgefühlte Parameter beispielsweise die Temperatur, sich im Betrieb erhöht, wird demgemäß Vd sich verringern. In der Darstellung gemäß Fi g. 1, wo das Bezugspunktpotential (welches der gewünschten Temperatur in einem bestimmten Bereich, beispielsweise der warmfixierenden Station eines elektrophotographischen Vervielfältigungsgeräts, entspricht, welche konstant gehalten werden soll) festgelegt ist, wird der Punkt A nach rschts verschoben. Demgemäß wird die Erzeugung des Trigger-Impulses durch den Transistor PUT verzögert, um demgemäß die EIN-Zeit der Spannung Vi. zu j verringern. Die EIN-Zeit der Spannung Vi. ist durch den schraffierten Bereich von Vl in F i 3.1 gekennzeichnet. Die Verringerung der EIN-Zeit führt zu einem Lastspannungsabfall, wodurch der Betrag der erzeugten Wärme an der warmfixierenden Station verringert wird, um die Temperatur auf die vorgenannte gewünschte Temperatur zu reduzieren.

Die Probleme, welche auftreten, falls die Speisespannungsfrequenz oder deren Amplitude sich verändern, sind vorangehend in bezug auf den Stand der Technik

2~> erläutert worden.

Es wird daher, wenn die Amplitude der Speisespannung, wie in Fig.3 dargestellt, sich erhöht, Kompensation durch Veränderung der Amplitude des Bezugspotentials Vp erzeugt. Das erhöhte Bezugssparinungspotential ist mit Vp' bezeichnet. Durch Erhöhen der Bezugsspannung von Vp auf Vp' verschiebt sich der Einschaltwinkel auf den Punkt A". Daher wird die Einschaltzeit der Lastspannung Vl in den Figuren verzögert. Demgemäß wird die Erhöhung in der Speisespannung durch die Verzögerung in der Einschaltzeit von Vl kompensiert.

Das obengenannte Prinzip wird auch auf Frequenzveränderungen der Energiequelle N, wie in den F i g. 2-a und 2-b gezeigt, angewendet. Demgemäß lädt das Auftreten von Schwankungen in der Speisespannung den Kondensator G, wobei die Ladespannung gleichgerichtet und durch die Diode Eh. geglättet und dem Glättungsstromkreis zugeführt wird, so daß eine Gleichspannung Vp proportional zur Eingangsschwan-

•45 kung der Speisespannung am Punkt e erscheint. Wie aus dem vorangesagten ersichtlich ist, verändert sich die Spannung Vp selbsttätig im Ansprechen auf die Speisespannungsfrequenz und/oder deren Spannung. Demgemäß wird der Effektivwert der phasengesteuerten Wellenform in der Phasen-Steuerschaltung nicht durch die Speisespannungsschwankungen beeinflußt. Der Frequenzdetektorstromkreis kann von dem in Fig.4 gezeigten RC-Typ sein oder er kann irgendein anderer Stromkreis oder ein Element sein, welches Signale erzeugt, dessen Amplitude eine Funktion der Speisespannungsfrequenz ist. Beispielsweise kann er ein Stromkreis vom RL-Typ sein.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Speiseschaltung für eine Heizeinrichtung, bestehend aus einem Vollwellengleichrichter für "> Eingangsspannungen aus Wechselspannungsquellen unterschiedlicher Frequenz und unterschiedlicher Spannungshöhe und aus einem kontaktlosen steuerbaren Halbleiterschalter, gekennzeichnet durch einen programmierbaren Unijunktionstran- ι» sistor (PUT)als Halbleiterschalter und durch mit der Steuerelektrode (e) des Unijunktionstransistors (PUT) verbundene Schaltungselemente (Q, D₂, A₃) zwecks Herleitung einer zur Frequenz der Eingangsspannung proportionalen Spannung, wobei eine zur durch die Heizeinrichtung erzeugten Temperatur proportionale Spannung und eine Kosinuswechselspannung an die Anode (d) des Unijunktionstransistors (PUT) angelegt sind.

2. Speiseschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kosinuswechselspannung für die Anode (d)aes Unijunktionstransistors (PUT) aus der Eingangsspannung hergeleitet ist.