DE2419035B2

DE2419035B2 - Temperaturregelsystem

Info

Publication number: DE2419035B2
Application number: DE19742419035
Authority: DE
Inventors: Katsushi Yokohama; Kurita Kenji; Kimura Yoshimasa; Kawasaki; Sakamaki Hisashi Yokohama; Kanagawa Furuichi (Japan)
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1973-04-19
Filing date: 1974-04-19
Publication date: 1977-12-15
Also published as: AU6809274A; DE2419035C3; US3937921A; CA1001262A; DE2419035A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Temperaturregelsystem mit einer Heizvorrichtung, die über eine von Steuersignalen durchschaltbare Schalteinrichtung von einer Wechselstromquelle gespeist wird, mit einem Temperaturfühler zur Erfassung der von der Heizvorrichtung hervorgerufenen Temperatur und mit einer an den Temperaturfühler angeschlossenen Steuersignal-Generatoreinrichtung zur Erzeugung eines ersten Steuersignals, wenn die vom Temperaturfühler erfaßte Temperatur unterhalb eines bestimmten Werts liegt, wobei die Heizvorrichtung bei Auftreten des ersten Steuersignals mit einer Wechselstromleitung beaufschlagbar ist und ihr bei Ausbleiben des ersten Steuersignals nur eine einstellbare Teilleistung, die geringer als die Wechselstromleistung ist, zuführbar ist.

Ein Temperaturregelsystem dieser Art ist aus der DT-AS 12 22 721 bekannt. Bei der bekannten Einrichtung liegt eine Heizvorrichtung in Reihe mit der Parallelschaltung aus einer Diode und einem Thyratron an einer Wechselstromquelle. Die Diode ist so gepolt, daß alle negativen Halbwellen der Wechselstromquelle durch die Heizvorrichtung fließen und diese aufheizen. Ein Thermistor stellt die Temperatur der Heizvorrichtung fest und veranlaßt, daß zusätzlich auch die positiven Halbwellen der Wechselstromquelle über das Thyratron der Heizvorrichtung zugeführt werden, wenn die Temperatur der Heizvorrichtung unter einem Sollwert liegt. Dies bedeutet, daß die Heizvorrichtung bei Erreichen oder Überschreiten ihrer Solltemperatur nur mit einer Teilleistung versorgt wird, deren Höhe mittels eines mit der Diode in Reihe liegenden veränderlichen Widerstands einstellbar ist. Unterschreitet die Temperatur der Heizvorrichtung den Sollwert, dann wird zu dieser Teilleistung während der negativen Halbwellen die Leistung während der positiven Halbwellen hinzuaddiert.

Bei dem bekannten Temperaturregelsystem verursacht die Einstellung der Teilleistung mittels eines Serienwiderstands eine hohe Verlustleistung. Zum anderen entspricht die beispielsweise zum Aufheizen erforderliche volle Leistung nicht der maximal möglichen Leistung, wenn der Widerstand einen von Null verschiedenen Wert hat.

Aus der Literaturstelle »Elektronik«, 1967, Heft 8, S. 237 bis 239, ist eine proportionale Temperaturregelung mit Nullspannungsschaltern bekannt, bei der die einer Heizvorrichtung zugeführte Wechselstromleistung proportional der mittels eines Temperaturfühlers ermittelten Abweichung der Ist-Temperatur von der Soll-Temperatur gesteuert wird. Bei dieser Regelung wird abweichend von dem eingangs genannten Temperaturregelsystem nicht bis zu einem Temperaturschwellwert eine konstante hohe Leistung und danach eine geringere Teilleistung zugeführt, sondern die zugeführte Leistung ändert sich kontinuierlich mit der Temperaturabweichung. Bei einer solchen proportionalen Regelung ergibt sich eine wesentlich längere Anheizzeit. Um die bei der proportionalen Temperaturregelung mit Phasenanschnittssteuerung auftretenden Nachteile zu vermeiden, ist es aus der genannten Literaturstelle auch schon bekannt, daß im Teilleistungsbereich durch Nullspannungsschalter gesteuert jeweils eine bestimmte Anzahl von Halbperioden des Wechselstroms der Heizvorrichtung zugeführt wird.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Temperaturregelsystem der eingangs genannten Gattung so auszugestalten, daß die Teilleistung ohne nennenswerte Verlustleistung variabel ist und ihre Einstellung keinen Einfluß auf die bei einer Temperatur unterhalb des Sollwerts zugeführte volle Leistung hat.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Kennzeichenteils des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind

in den Unteransprüchen enthalten.

Der der Erfindung zugrunde liegende Gedanke bestand darin, eine einzige Schalteinrichtung vorzusehen, die entweder mit dem ersten Steuersignal für die Zufuhr der hohen Leistung oder mit Steuerimpulsen für die Zufuhr der Teilleistung beaufschlagt wird. Dabei ist das erste Steuersignal, das auch die Form von Impulsen haben kann, unabhängig von den Steuerimpulsen für die Teilleistung. Durch Veränderung der Frequenz oder Phase der Steuerimpulse für die Teilleistung kann diese in einfacher Weise ohne nennenswerte Verlustleistung entsprechend den jeweiligen Anforderungen verstellt werden. Dabei ist es auch möglich, diese Verstellung in Abhängigkeit von der Ist-Temperatur vorzunehmen.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert.

F i g. 1 zeigt eine bekannte Fixiervorrichtung eines elektrophotographischen Kopiergeräts;

Fig.2 ist eine graphische Darstellung des Temperaturverlaufs bei der Fixiervorrichtung gemäß F i g. 1;

Fig. 3 zeigt eine bekannte Heizvorrichtung mit ständig heizenden Heizelementen und gesteuerten Heizelementen, die abwechselnd angeordnet sind;

Fi g. 4 ist ein Blockschaltbild eines Temperaturregelsystems;

F i g. 5 zeigt ein weiteres spezifisches Blockschaltbild des Temperaturregelsystems;

F i g. 6 ist ein Blockschattbild eines Temperaturregelsystems, das einweggleichgerichtete Leistung als Teilleistung verwendet;

F i g. 7 zeigt Wellenformen zur Erläuterung der Funktion der Temperaturregelsysteme gemäß den Fig. 4 bis 6;

F i g. 8 zeigt schematisch eine Schaltungsanordnung des erfindungsgemäßen Temperaturregelsystems;

Fig. 9 I und 9 Ii zeigen verschiedene Wellenformen zur Erläuterung der Betriebsweise der verschiedenen Abschnitte der Schaltung gemäß F i g. 8;

Fig. 10 zeigt schematisch eine weitere Ausführungsform einer Schaltungsanordnung des erfindungsgemäüen Temperaturregelsystems;

F i g. 11 zeigt verschiedene Wellenformen zur Erläuterung der Arbeitsweise der verschiedenen Abschnitte der Schaltung gemäß F i g. 10;

Fig. 12 zeigt schematisch eine weitere Ausführungsform einer Schaltungsanordnung des erfindungsgemäßen Temperaturregelsystems;

Fig. 13 zeigt verschiedene Wellenformen zur Erläuterung der Arbeitsweisen der verschiedenen Abschnitte der Schaltung gemäß F ig. 12;

Fig. 14 zeigt Kennlinien des einen positiven Temperatur-Koeffizienten aufweisenden Temperaturfühlers.

F i g. 1 zeigt eine herkömmliche Fixiervorrichtung 11; sie besitzt eine Mehrzahl von Infrarotlampen 12, die zu einer Gruppe oberer Lampen 14, die oberhalb eines Blatt Papiers 13 in der Fixiervorrichtung angeordnet sind, und einer Gruppe unterer Lampen 15 zusammengefaßt sind, die unterhalb des Papiers 13 angeordnet sind. Die unteren Lampen 15 sind normalerweise eingeschaltet, während die oberen Lampen 14 mittels eines Steuersignals ein- und ausgeschaltet werden, das der Temperatur entspricht, wie sie von einem innerhalb der Fixiervorrichtung angeordneten wärmeempfindlichen F.lement 16 festgestellt wird. Die Temperatur innerhalb der Fixiervorrichtung 11 besitzt auf diese Weise den in Fig. 2 gezeigten Verlauf: die oberen und unteren Lampen sind alle eingeschaltet, bis eine eingestellte Soll-Temperatur T₀ erreicht wird; zur Zeit ta, wenn die Temperatur innerhalb der Fixiervorrichtung 11 7o erreicht, werden die oberen Lampen abgeschaltet, wobei die Temperatur durch Restwärme noch etwas ansteigt und dann abfällt; die oberen Lampen werden nach Durchlaufen des Zeitpunktes tb wieder eingeschaltet, wobei jedoch die Innentemperatur zunächst noch weiter unter den eingestellten Wert absinkt, da die oberen Lampen die Temperatur nicht

ίο unmittelbar anheben können. Nach einer bestimmten Zeit beginnt die Temperatur anzusteigen, und die oberen Lampen werden wieder abgeschaltet, sobald der Zeitpunkt te erreicht ist. Durch Wiederholung dieser Arbeitsweise wird die Temperatur innerhalb der Fixiervorrichtung im Mittel auf dem Wert 7o gehalten. Bei einem derartigen System ist jedoch die Temperaturverteilung insofern unregelmäßig, als die Temperatur im Bereich oberhalb des in der Vorrichtung angeordneten Papiers höher ist, wenn die oberen Lampen eingeschaltet sind, jedoch niedriger, wenn diese Lampen ausgeschaltet sind.

F i g. 3 zeigt ein weiteres Beispiel für eine herkömmliche Heizvorrichtung, bei der erste Chromnickeldrähte 31 normalerweise mit einem Strom versorgt werden, während zweite Chromnickeldrähte 33 durch das Ausgangssignal eines wärmeempfindlichen Elements 32 ein- bzw. ausgeschaltet werden und abwechselnd mit den ersten Chromnickeldrähten 31 angeordnet sind, wobei ein Isoliermaterial 34 die Chromnickeldrähte 31 und 33 umgibt und über dem Isoliermaterial eine Metallplatte 35 verläuft, die als Strahlerplatte verwendet werden kann.

Bei einer derartigen Heizvorrichtung werden die zweiten Chromnickeldrähte 33 gemäß Fig. 2 ein- und ausgeschaltet, wobei die Temperaturverteilung inner halb einer Fixiervorrichtung mit dieser Heizvorrichtung insofern ungleichmäßig ist, als die Oberfläche der Metallplatte eine im wesentlichen gleichmäßige Temperaturverteilung zeigt, wenn sowohl die ersten als auch die zweiten Chromnickeldrähte erwärmt werden während dann, wenn nur die ersten Chromnickeldrähte unter Strom stehen, die Bereiche der Metallplatte, die an die ersten Chromnickeldrähte angrenzen, eine höhere Temperatur aufweisen, als die Bereiche der Metallplat te, die an die zweiten Chromnickeldrähte angrenzen Ferner wird die Heizvorrichtung, wie beispielsweise die normalerweise erhitzten ersten Chromnickeldrähte ständig in der Nähe eines Leistungssollwerts beauf schlagt, was die Lebensdauer der Heizvorrichtung verringert.

Fig.4 zeigt ein Blockschaltbild eines Temperature gelsystems, bei dem von einer Wechselstromquelle 41 Leistung an eine Steuereinrichtung 44 geliefert wird, die durch das Ausgangssignal eines Temperaturfühlers 43 beispielsweise in Form eines wärmeempfindlicher Elements od. dgl, gesteuert wird, der an der Heizvor richtung 42, angeordnet ist. Die der Heizvorrichtung 4: von der Steuereinrichtung 44 zugeführte Leistung kam die Form der in den F i g. 7 A, B, C, D und E dargestellte:

mi Wellen, irgendeine andere Form oder die Form eine Kombination derselben annehmen. Während de Anheizphase der Heizvorrichtung 42 liegt derci Temperatur genügend unterhalb der Soll-Tempcratin Dieser Zustand wird durch den Temperaturfühler 4 h^r> festgestellt, worauf ein erstes Steuersignal erzeugt win und wie in Fig. 7A dargestellt, alle Halbperiodcn de Wechselstroms, d. h. die volle Leistung, der Heizvorrich tung 42 zugeführt wird. Da die Temperatur de

Heizvorrichtung 42 nun zunimmt, wird zu einem bestimmten Zeitpunkt die Soll-Temperatur erreicht, von wo ab ein zweites Steuersignal erzeugt wird und die Heizvorrichtung 42 nur mehr während einzelner Halbperiodenintervalle oder durch eine durch Phasenanschnittsteuerung erzielte Teilleistung erhitzt wird die einen besonderen Stromflußwinkel aufweist.

F i g. 5 zeigt ein genaueres Blockschaltbild eines Temperaturregelsystems zur Steuerung der Leistung von einer Wechselstromquelle 51 durch das Ausgangssignal eines Temperaturfühlers 53, der an der Heizvorrichtung 52 angeordnet ist. Während der Anheizphase der Heizvorrichtung 52 bis zu einem Zeitpunkt, bei dem die Soll-Temperatur erreicht ist, wird der Heizvorrichtung 52 die volle Leistung von der Wechselstromquelle zugeführt. Wenn die Soll-Temperatur erreicht ist, wird die Zufuhr der vollen Leistung unterbrochen und statt dessen nur noch die Teilleistung, wie sie oben unter Bezugnahme auf F i g. 4 beschrieben wurde, zugeführt um die Soll-Temperatur stabil, gegenüber einer externen Last, etwa eines zu fixierenden Kopieblattes zu halten.

Bei dieser Ausführungsform erzeugt ein Gleichrichter 54, der mit der Wechselstromquelle 51 verbunden ist, eine gleichgerichtete Welle, die sowohl dem Eingang einer Sigiialgeneratoreinrichtung 55 für volle Leistung, als auch dem Eingang einer Signalgeneratoreinrichtung 56 für Teilleistung zugeführt wird. Eine Brücke 59, die den Temperaturfühler 53 als Bestandteil aufweist, ist über eine Konstantspannungs- und Verstärkerschaltung 58 mit dem Eingang der Signalgeneratoreinrichtung 55 verbunden. Wenn die Temperatur der Heizvorrichtung unter dem Soll-Wert liegt, gelangt das Ausgangssignal der Konstantspannungseinrichtung 58 nicht an die Signalgeneratoreinrichtung 55, was dazu führt, daß deren Signal der Speiseeinrichtung 57 zugeführt wird und die Heizvorrichtung 52 die volle Leistung aufnimmt. Wenn die Soll-Temperatur erreicht ist, wird die Zufuhr des Signals für volle Leistung unterbrochen und die Speiseeinrichtung durch die Signalgeneratoreinrichtungen 56 für Teilleistung betätigt, die durch die vorgenannte gleichgerichtete Welle normalerweise in Schwingung versetzt ist, wodurch der Heizvorrichtung 52 eine besondere Teilleistung zugeführt wird.

Wenn die Teilleistung auf etwa die Hälfte der vollen Leistung eingestellt werden soll, kann das Temperaturregelsystem gemäß Fig.6 aufgebaut sein; bei diesem System wird dann, wenn ein durch die Heizvorrichtung 62 erhitzter Abschnitt eine Temperatur über dem erforderlichen Wert erreicht, eine Ein-Aus-Schalteinrichtung K durch einen Wärmefühler 63 und eine Ein-Aus-Steuereinrichtung 64 geöffnet, so daß von der an der Klemme WCE zur Verfügung stehenden vollen Leistung durch den Gleichrichter PCD nur eine einweggleichgerichtete Leistung, wie sie in Fig. 7B dargestellt ist, entnommen wird und der Heizvorrichtung 62 eine der Hälfte der vollen Leistung entsprechende Teilleistung zugeführt wird, um die Wärmeleistung der Heizvorrichtung zu verringern. Wenn die Temperatur der Heizvorrichtung unter dem Sollwert liegt, wird die Ein-Aus-Schalteinrichuing K durch den Temperaturfühler 63 und die Ein-Aus-Steuereinrichtung 64 eingeschaltet, um den Gleichrichter PCD kurzzuschließen, so daß die volle Leistung von der Klemme VVCE an die Heizvorrichtung 62 geführt wird, wodurch deren Heizleistung ansteigt. Die Erzeugung des Signals für eine aufeinanderfolgende Zufuhr der Leistungshalbwellen von der Wechselstromquelle vind die Ein-Aus-Operation der Ein-Aus-Schalteinrichtung K erfolgen synchron mit etwa dem Nulldurchgang der Wechselspannung.

F i g. 8 zeigt ein Temperaturregelsystem, das als vorgegebene Teilleistung eine Leistung von einer Wechselstromquelle mit vorbestimmten Intervallen zwischen Halbperioden verwendet, wobei F i g. 9 zur Illustration der Arbeitsweisen der verschiedenen Abschnitte dieses Systems die Wellenformen zeigt. Ein als

ίο Temperaturfühler dienender Thermistor TH wirkt mit Widerständen R1, R2, Λ3 und einem einstellbaren Widerstand VR1 in einer Brückenschaltung zusammen, an die von einer Gleichspannungsquelle DC über Widerstände /?4 und R 5 eine Spannung angelegt ist.

Der Thermistor ändert seinen Widerstandswert mit einer Temperaturänderung und begründet demgemäß eine Änderung in der Abweichung der Spannungswerte an den Widerständen R 1 und R 2, die einen Teil der Brückenschaltung bilden. Ein Differenzverstärker DA besitzt Klemmen © und φ «sum Anschluß einer Spannungsquelle, Klemmen© und ®, die mit der Verbindung der Widerstände R 1 und R 2 bzw. der Verbindung des Thermistors TH und des Widerstands R 3 verbunden sind und Eingangssignale zum Feststellen der Abweichungen der genannten Spannungswerte empfangen, und eine Klemme © für das von dieser Abweichung abhängige Ausgangssignal. Das Ausgangssignal wird über einen Widerstand R 10 und eine Zenerdiode ZD selektiv der Basis eines Transistors Tr 2 zugeführt. Eine Vollwellengleichrichterschaltung DB, die von einer Brückenschaltung aus Dioden D4, D5, D6 und Dl gebildet wird, empfängt von einer Wechselstromquelle AC über einen Transformator T ein Wechselstromeingangssignal, wie es in F i g. 9a dargestellt ist, und gibt eine doppelweggleichgerichtete Welle als Ausgangssignal ab, wie sie F i g. 9b zeigt. Das Ausgangssignal wird der Basis des Transistors Tr 2 über einen Widerstand R 11 und eine Diode D 3 zugeführt. Ein von dem Transformator T eingeführter Wechselstrom passiert ferner die Diode D8 und einen Widerstand R 15, so daß an der Basis eines Transistors TrI eine einweggleichgerichtete Welle ansteht, wie sie in F i g. 9i dargestellt ist.

Eine Heizvorrichtung in Form des Heizelements H wird in Abhängigkeit vom Schalten eines Triacs TA von der Wechselstromquelle AC gespeist. Kondensatoren C5 und C6, eine Induktivität Lund ein Widerstand R IC gewährleisten ein zuverlässiges Schalten durch der Triac TA. Die Induktivität L und die Kapazität Cf bilden ferner eine Schaltung zur Vermeidung, dal Rauschkomponenten bzw. Funkstörungen, die wahrem des Schaltens des Triacs TA erzeugt werden zurückflie Ben zur Leistungsquelle.

Das Temperaturregclsystem wird nun unter Bezug nähme auf die Wellenformen an verschiedene Schaltungsabschnitte, wie sie in den Fig. 9.1 und 9.1 gezeigt sind, beschrieben. In den F i g. 9.1 und 9.11 bezier sich die linke Seite der Linie X auf den Fall, daß di Temperatur des mit dem Heizelement H zu erwärmei

w) den Abschnitts innerhalb eines Bereichs unterhalb d< Soll-Temperatur liegt, während sich die rechte Seite di Linie /V auf den Fall bezieht, daß die Temperatur di durch das Heizelement /7 zu erwärmenden Abschnit innerhalb eines Bereichs oberhalb der Soll-Temperat

b'i liegt.

Wenn die Temperatur des mit dom Hei/.element H erwärmenden Abschnitts innerhalb des niedriger Bereichs liegt, ist der WidiTstandswert des Then

/09 550,

10

15

stors TH groß und demgemäß die Spannung an der Eingangsklemme © des Differenzverstärkers DA niedrig, so daß auch dessen Ausgangssignal an der Klemme © niedrig ist und das Ausgangssignal auf diese Weise nicht die Durchbruchsspannung der Zenerdiode ZD erreicht, so daß eine doppelweggleichgerichtete Welle (s. F i g. 9 b), die das Ausgangssignal der Diodenbrücke D9 darstellt, wie es in Fig.9b' gezeigt ist, als Baisspannung der Basis des Transistors Tr 2 zugeführt wird. Wenn der Schwellwert des Transistors Tr 2 auf das in Fig.9b' gestrichelt eingezeichnete Niveau eingestellt ist, wird der Transistor Tr 2 durchgeschaltet, wenn die Basisspannung über dem Schwellwert liegt, und gesperrt, wenn die Basisspannung unterhalb des Schwellwerts liegt. Die Kollektorspannung des Transistors Tr 2 nimmt daher die Form von Impulsen an, von denen bei jeder Halbperiode der Wechselstromquelle ACeiner erzeugt wird, wie es in Fig.9c gezeigt ist. Wenn der Transistor Tr 2 gesperrt ist, liegt das Kollektorpotential des Transistors auf einem hohen Niveau, wie in F i g. 9c gezeigt, so daß die Kapazität C4 über den Widerstand R 9 und die Diode D 2 aufgeladen wird, wie es in F i g. 9d gezeigt ist; diese Spannung wird der Anode des Schaltelements SD 2 zugeführt. Da jedoch an der Steuerelektrode des Schaltelements über den Widerstand Ri eine hohe Spannung anliegt, die im wesentlichen mit dem Potential an der Anode des Schaltelements SD2 übereinstimmt, wie es in Fig.9e gezeigt ist, befindet sich das Schaltelement SD 2 in Zustand. Wenn dann der Transistor Tr 2 wird, fließt ein Strom durch den R 9, so daß das Kollektorpotential des 11 anbiaiuii Tr2 auf einen niedrigen Wert abfällt, wie in F i g. 9c gezeigt, und demgemäß ein Ladestrom über den Widerstand RS zur Kapazität C2 fließt; dies bewirkt, daß das Steuerpotential des Schaltelements SD 2 zeitweilig auf ein niedriges Niveau abfällt, wie es in F i g. 9e gezeigt ist. Das Schaltelement SD 2 wird daher eingeschaltet und ermöglicht ein Abfließen der in der Kapazität K 4 gespeicherten Ladung über das Schaltelement SD 2 und die Wicklung P1 eines Impulstransformators, wodurch bei jeder Halbperiode der Stromquelle AC eine Impulsspannung erzeugt wird, die in dessen Wicklung induziert wird, wie es in F i g. 9f gezeigt ist.

des Schaltelements anliegt, die höher als das erwähnte Anodenpotential ist.

Anschließend wird der Transistor Tr 1 durchgeschaltet, so daß seine Kollektorspannung auf einen niedrigen Wert verringert wird, worauf der Kondensator Cl über die Widerstände R 6 und R 12 geladen wird, so daß das Steuerpotential des Schaltelements SDl zeitweilig absinkt; das Ausmaß dieses Absinkens kann durch geeignete Einstellung des Widerstands R 12 eingestellt werden. Bei der vorliegenden Ausführungsform ist die Auslegung so, daß das Steuerpotential nicht unter etwa die Hälfte der in dem Kondensator C3 gespeicherten Kollektorspannung fällt. Auf diese Weise bleibt das Schaltelement SDl wegen seines Spannungswertes durch den Kondensator C3 ohne Rücksicht auf den Abfall des Steuerpotentials gesperrt. Im Ergebnis wird die Ladung in dem Kondensator C3, wie in Fig.9k gezeigt, so lange aufrechterhalten, wie der Transistor Tr 1 durchgeschaltet ist.

Wenn dann der Transistor Tr 1 wieder ausgeschaltet wird, erreicht sein Kollektorpotential den hohen Wert, wodurch der Kondensator C3 weiter aufgeladen werden kann, wie es in Fi g. 9k gezeigt ist. Es muß bemerkt werden, daß in diesem Fall das Schaltelement SDl gesperrt bleibt, da die Ladespannung des Kondensators C3 niemals höher wird als die Steuerspannung des Schaltelements SDl. Wenn der Transistor Tr 1 eingeschaltet worden ist, findet die Ladung des Kondensators Cl über die Widerstände Rb und Ä12 statt, wobei zu dieser Zeit die Steuerspannung des Schaltelements SD1 abfällt, wie es in F i g. 91 gezeigt ist; da jedoch der Kondensator C3 zu dieser Zeit auf eine genügend hohe Spannung aufgeladen worden ist und das Anodenpotential des Schaltelements SD1 auf diese Weise größer geworden ist als das abgesunkene Steuerpotential, wird das Schaltelement SDl eingeschaltet und ermöglicht eine Entladung der in dem Kondensator C3 gespeicherten Ladung über das Schaltelement SDl und die Wicklung PT2 des Impulstranformators, wodurch bei jeder zweiten Periode der Stromquelle ΛC eine Impulsspannung erzeugt wird, die in der Wicklung des Impulstransformators induziert wird, wie es in F i g. 9m gezeigt ist. Durch die soweit beschriebene Arbeitsweise der

icklung induziert wird, wie es in g gg _..

r.lSeitie damit wird der Transistor Tr \ ein- und 45 Schaltung wird, wenn der durch das Heizelement in

ausgeschaltet wobei der gestrichelt dargestellte Form beispielsweise eines Heizers od. dgl. zu erhitzende

Schwellwert als Begrenzung wirkt, da die in Fig.9i

gezeigte, einweggleichgerichtete Welle stets der Basis

0 ° . _r.--.l__. ...:^^l ,woc- ArtTw fuhrt HaR

dieses Transistors zugeführt wird, was dazu fuhrt daß Abschnitt sich innerhalb eines niedrigen Temperaturbereichs befindet, eine Impulsspannung gemäß F i g. 9f in der Wicklung PT\ des Inipulstransformators und eine

..~ ., ■ ~ · , ni· 1.1 OT-,

d eses Transistors zugeiuim vmu, nm ^.—~ , — — _o — ....,

die Kollektorsoannung des Transistors Tr 1 die Form 50 Impulsspannung gemäß Fig.9m in der Wicklung

einer Rechteckwelle annimmt, wie sie in Fig.9] dargestellt ist. Wenn daher der Transistor Tr 1 gesperrt ist besitzt seine Kollektorspannung einen hohen Wert, so daß der Kondensator C3 über den Widerstand R die Diode Dl und den einstellbaren Widerstand VR geladen wird. Durch geeignete Einstellung des Widerstands VR 2 kann die Ladezeitkonstante für die aus Kondensator CX Widerstand R 7 und Widerstand VR bestehende Ladeschaltung auf einen gewünschten Wert eingestellt werden. Bei der vorliegenden Ausfuhrungsform wird beispielsweise der Kondensator C3 auf etwa die halbe Kollektorspannung des Transistors Tr aufgeladen, solange diese Kollektorspannung ihren hohen Wert inne hat. Zur selben Zeit liegt eine des Impulstransformator induziert, so daß eine be jeder Halbperiode der Wechselstromquelle AC erzeug te Umpulsspannung entgegengesetzter Polarität in dei Wicklung PT3 des Impulstransformators induziert wird

55 wie es in Fig.9g gezeigt ist. Als Ergebnis wird den Gate des Triacs TA ein bei jeder Halbperiode de Stromquelle ACerzeugter Triggerimpuls zugeführt um dem Heizelement H von der Stromquelle AC Leistuni praktisch während jeder vollen Periode zugeführ

60 wodurch die Temperatur des durch das Heizelemen aufzuheizenden Abschnitts angehoben wird.

Es soll bemerkt werden, daß die mit der Wicklun PTi des Impulstransformators verbundene Diode D eine Behinderung des normalen Betriebs des Triacs T,

Snannune wie die an dem Kondensator C3 65 durch die aus der Wicklung resultierende Streukapazii.

an der Anode des Schaltelements SDl an. Das Schaltelement SDl ist dann gesperrt, da über den Widerstand R β eine Spannung an der Steuerelektrode und elektrische Schwingungen verhindern soll.

Wenn die Zufuhr der vollen Leistung zum Hei/elt men¹. H dazu fiihrl, daß die Temperatur des erhitzte

Abschnitts den gewünschten Sollwert überschreitet, ist der Widerstandswert des Thermistors TH angewachsen und demgemäß die Spannung an der Eingangsklemme ® des Differenzverstärkers DA vergrößert, so daß das Ausgangssignal an der Klemme ® groß genug wird, um die Durchbruchsspannung der Zenerdiode ZD zu erreichen, und auf diese Weise die doppelgleichgerichtete Welle, wie sie in Fig.9b gezeigt ist, und das Ausgangssignal von dem Differenzverstärker DA gleichzeitig der Basis des Transistors Tr 2 zugeführt werden; dies dazu führt, daß die dem Transistor Tr 2 zugeführte Spannung höher als der Schwellwert dieses Transistors wird. Auf diese Weise nimmt der Transistor Tr 2 seinen normalen Ein-Zustand ein, in dem sein Kollektorpotential seinen normalen niedrigen Wert inne hat, so daß die in der Wicklung PTX des Impulstransformators induzierte Impulsspannung, wie es in F i g. 9f gezeigt ist, Null ist. Als Ergebnis wird nur die Impulsspannung, die bei jeder zweiten Periode der Wechselstromquelle AC erzeugt wird, in der Wicklung PT3 des Impulstransformators induziert, wie es F i g. 9g zeigt, so daß demgemäß der Triac TA ebenfalls nur bei jeder zweiten Periode der Stromquelle AC eine Schaltoperation durchführt und nur bei jeder zweiten Periode eine in Leistungshalbwellen frequenzgeteilte Leistungszufuhr zum Heizelement gestattet, so daß der Temperaturanstieg des Heizelements verringert wird.

Wenn der durch das Heizelement zu erhitzende Abschnitt innerhalb des hohen Temperaturbereichs liegt, kann die Wahl der Frequenzteilung leicht dadurch ausgeführt werden, daß der in dem Ladekreis für den Kondensator C 3 vorgesehene einstellbare Widerstand VR 2 justiert wird. Ferner kann die Wahl einer feineren Frequenzteilung dadurch erfolgen, daß eine doppelweggleichgerichtete Welle an Stelle einer einweggleichgerichteten Welle als normalerweise der Basis des Transistors Tr 1 zugeführtes Signal verwendet wird.

Fig. 10 zeigt eine Ausführungsform der Erfindung, bei der eine von einer Wechselstromquelle AC zügeführte Leistung phasengesteuert ist und als vorgegebene Teilleistung verwendet wird, wobei Fig. 11 und die Wellenformen für diese Ausführungsform illustriert. Diese Ausführung ist der Ausführung gemäß F i g. 8 darin ähnlich, daß eine Brückenschaltung mit einem Thermistor angewendet wird und der Grad des Gleichgewichts der Brücke als Eingangssignal für einen Differenzverstärker DA verwendet wird; die Ausführung unterscheidet sich jedoch von der gemäß F i g. 8 darin, daß das Ausgangssignal des Differenzverstärkers DA über eine Diode D1 und einen Widerstand R 4 einem Schaltelement UT als Eingangssignal zugeführt wird und daß ein Signal, welches die Zufuhr einer Teilleistung begründet, stets über einen variablen Widerstand geliefert wird. Es kann auch eine relativ einfachere Schaltung zur Auswahl und Benutzung der zuzuführenden elektrischen Leistung verwendet werden.

Nachstehend wird die Ausführungsform von Fig. 10 beschrieben. Eine Wechselspannung, wie sie in F i g. 11 a gezeigt ist, wird als Eingangsspannung über den Transformator T der Brücke DB zugeführt, durch die diese Wechselspannung doppelwegglcichgerichtet wird, wie es in Fig. lib gezeigt ist. Diese gleichgerichtete Welle wird über den Widerstand R 8 der Zenerdiode ZD als Eingangsspannung zugeführt, wodurch sie durch Abschneiden des oberhalb eines vorgegebenen Werts liegenden Spannungsteils begrenzt und dann über die Gleichrichterdiode D7 und den variablen Widerstand VR 2 einem Punkt b der Schaltung mit einer Wellenform zugeführt wird, die in F i g. 1 Id gezeigt ist.

Eine Widerstandsbrücke aus einem Thermistor TH, Widerständen Al, Λ2, /?3 und einem variablen Widerstand VR 1 ist bei justiertem variablen Widerstand VR 1 so ausgelegt, daß der Widerstandswert des Thermistors TH die Brücke ins Gleichgewicht bringt, wenn der zu erhitzende Abschnitt die Soll-Temperatur aufweist. Wenn daher die Temperatur des zu erhitzenden Abschnitts unter der Soll-Temperatur liegt, wird der Widerstandswert des Thermistors TH größer und demgemäß die Eingangsspannung an der Eingangsklemme © des Differenzverstärkers DA kleiner als die Eingangsspannung an der Klemme ®, so daß die Ausgangsspannung an der Ausgangsklemme ® einen hohen Wert aufweist, wie es in Fig. Hc gezeigt ist. Wenn die Temperatur des zu erhitzenden Abschnitts über dem Sollwert liegt, wird der Widerstandswert des Thermistors TH niedriger und demgemäß die Eingangsspannung an der Eingangsklemme ©2 des Differenzverstärkers DA höher als die Eingangsspannung an der Klemme®, so daß die Ausgangsspannung an der Ausgangsklemme ® auf einem niedrigen Wert liegt, wie es in F i g. 11 c gezeigt ist. An dem Punkt b der Schaltung wird daher über die Gleichrichterdiode D1 eine hohe Spannung geführt, wenn die Temperatur des zu erhitzenden Abschnitts unter dem Sollwert liegt, und eine niedrige Spannung, wenn diese Temperatur oberhalb des Sollwerts liegt.

In gleicher Weise wird über die Gleichrichterdiode D 8 eine hohe Spannung einem Punkt a zugeführt, wenn die Temperatur des zu erhitzenden Abschnitts unter dem Sollwert liegt, während die an dem Punkt c erscheinende Spannung über die Gleichrichterdiode D9 dem Punkt a zugeführt wird, wenn die Temperatur über dem Sollwert liegt. Auf diese Weise ist es möglich, den Stromflußwinkel bei Teilleistung der Stromquelle, die phasengesteuert ist, für den Fall, daß die Temperatur oberhalb des Sollwerts liegt, zu stabilisieren.

Wie oben beschrieben, wird dem Punkt b der Schaltung eine doppelweggleichgerichtete Spannung zugeführt, deren vorbestimmte Spitzenbereiche abgeschnitten sind, wie es in Fig. lld gezeigt ist, und eine hohe oder niedrige Spannung wie sie in F i g. lic gezeigt ist, was zu dem Ergebnis führt, daß die Spannung im Punkt b der Schaltung einen hohen Wert aufweist, wie auf der linken Seite der Linie X in F i g. 1 Ie dargestellt, wenn der zu erhitzende Abschnitt unterhalb der Soll-Temperatur liegt, und daß die Spannung im Punkt t der Schaltung die doppelweggleichgerichtete Spannung (mit vorbestimmtem abgeschnittenen Spitzenbereich wird, wie es auf der rechten Seite der Linie X ir Fig. lie gezeigt ist, wenn der zu erhitzende Abschnit oberhalb der Soll-Temper.itur liegt.

Die in der beschriebenen Weise an dem Punkt b de Schaltung erscheinende Spannung wird über dei Widerstand R 4 dem Kondensator Ct zugeführt, de auf diese Weise geladen wird, wobei diese Ladespan nung direkt die Emitterspannung eines Unijunction Transistors UT darstellt. Wenn diese Emitterspannun einen vorbestimmten Wert überschreitet, wird di Basis-Emittcrstrecke dieses Transistors leitend. Darai hin wird die in den Kondensator Cl gespeichert Ladung über die Primärwicklung des Impulstranform: tors FTentladen.

Die Geschwindigkeit der Ladung des Kondcnsi

ttrs CX ist durch seine Kapazität und die Größe des Ladewiderstands bestimmt. Wenn beispielsweise die Temperatur des zu erhitzenden Abschnitts unter dem Soliwert liegt und demgemäß die Spannung in dem Punkt h der Schaltung hoch ist (Fig. lie), wird die Ladung im wesentlichen von dem Differenzverstärker DA zugeführt, so daß R 4 der einzige Ladewiderstand ist, was eine hohe Ladespannung und einen niedrigen Ladewiderstand und demgemäß eine sehr hohe Ladegeschwindigkeit bedeutet. Wenn die Temperatur des zu erhitzenden Abschnitts über dem Sollwert liegt und demgemäß die Spannung im Punkt b die gleichgerichtete abgeschnittene Spannung ist (Fi g. 1 Ie rechts), wird die Ladung im wesentlichen von der Diodenbrücke DB zugeführt, so daß der Ladewiderstand eine Reihenschaltung aus den Widerständen RS, VR2 und A4 ist, was eine niedrige Ladespannung und einen hohen Ladewiderstand und demgemäß eine sehr niedrige Ladegeschwindigkeit bedeutet. Daher besteht zwischen dem Fall, daß der zu erhitzende Abschnitt auf einer Temperatur unterhalb des Sollwerts liegt, und dem Fall, daß der zu erhitzende Abschnitt auf einer Temperatur oberhalb des Sollwerts liegt, ein großer Unterschied in der Zeit, die für das Laden des Kondensators Cl auf ein ausreichendes Spannungsniveau, um den Transistor UTdurchzuschalten, erforderlich ist. Letztlich ist die Justierung jedoch so durchgeführt, da3 durch geeignetes Einstellen der Widerstandswerte des variablen Widerstands VR 2 und des Widerstands R 4 oder der Kapazität des Kondensators Cl eine Lade-Entladecharakteristik erhalten werden kann, wie sie in Fig. 1 If gezeigt ist. Mit anderen Worten, wenn die Temperatur des zu erhitzenden Abschnitts unter dem Sollwert liegt und das Laden des Kondensators Cl in erster Linie durch die hohe κ Ausgangsspannung des Differenzverstärkers DA bewirkt wird, wird der Lade-Entladevorgang mit kurzer Periode bei sehr hoher Anstiegsgeschwindigkeit wiederholt, während dann, wenn die Temperatur des zu erhitzenden Abschnitts oberhalb des Sollwerts liegt und das Laden des Kondensators Cl in erster Linie durch die gleichgerichtete abgeschnittene Spannung mit bewirkt wird, der Lade-Entladevorgang mit langer Periode und sehr kleiner Anstiegsgeschwindigkeit wiederholt wird. ''5

Wenn die Ladespannung des Kondensators Cl auf einen vorgegebenen Wert zur Durchschaltung des Transistors LJT angestiegen ist, so daß dadurch die in dem Kondensator C1 gespeicherte Ladung über die Primärwicklung des Impulstransformators PT entladen so werden kann, wird eine fortlaufend ansteigende Spannung oder eine intermittierend ansteigende Spannung an dessen Primärwicklung erzeugt, wie es in Fig. Ug gezeigt ist, wenn die Temperatur des zu erhitzenden Abschnitts unterhalb bzw. oberhalb der Soll-Temperatur liegt.

Gleichzeitig mit der Erzeugung einer derartigen Spannung wird in der Sekundärwicklung des Impulstransformators PT eine invertierte Spannung erzeugt, wie sie in Fig. i lh gezeigt ist, wobei diese Spannung über den Gleichrichter D 2 als Eingangsspannung an das Gate des Triacs TA geführt wird.

Der Triac TA schaltet daher beim Vorhandensein einer Eingangsspannung an seinem Gate durch, wobei dann, wenn die Temperatur des zu erhitzenden <>■> Abschnitts unter der Soll-Temperatur Hegt,die fortwährende Zufuhr einer Zingangsspannung von kurzer Periode an das Gate des Trkies TA im wesentlichen während der gesamten Periode des Wechselstroms von der Stromquelle AC zum Heizelement A stattfindet, so daß im wesentlichen die volle Leistung der Stromquelle zum Heizelement H ge'ührt wird, wie es in Fig. Hi gezeigt ist; dies vergrößert die Heizleistung des Heizelements H und bewirkt einen Anstieg der Temperatur des zu erhitzenden Abschnitts. V/enn diese Temperatur den Sollwert überschreitet, steht eine intermittierende Spannung als Eingangsspannung am Gate des Triacs TA mit einer geeignet verzögerten Phase bei jeder von der Wechselstromquelle AC dem Heizelement H zugeführten Halbperiode der Wechselstromquelle an, so daß eine vorbestimmte Teilleistung mit einem geeigneten Stromflußwinkel bei jeder Halbperiode der Wechselstromquelle dem Heizelement H zugeführt wird, wie es in Fig. 1 Ii gezeigt ist; dadurch wird die Heizleistung des Heizelements verringert und der Temperaturanstieg des zu erhitzenden Abschnitts unterbunden.

Der Stromf¹ lßwinkel des Triacs TA bei Zuführung der Teilleistung (wenn der zu erhitzende Abschnitt über der Soll-Temperatur liegt.) kann leicht durch geeignete Einstellung des im Ladekreis für den Kondensator C1 vorgesehenen variablen Widerstands VR 2 gewählt werden. Es ist ebenso möglich, das Auftreten eines Rauschens bei Temperaturen oberhalb des Sollwerks zu verhindern, in dem der hohe Pegel der Wechselstromwellenform vermieden und der Stromflußwinkel der Teilleistung bestimmt wird.

Nachstehend wird unter Bezugnahme auf die Schaltung gemäß F i g. 12 und die Wellenformendarstellung gemäß Fig. 13 eine Ausführungsform beschrieben, bei der eine in den Fig. 7A, B, C und D gezeigte Leistung, die eine Kombination von Leistungshalbwellen einer Wechselstromquelle darstellt, einer Heizvorrichtung in Übereinstimmung mit deren Temperatur zugeführt wird, bevor die Soll-Temperatur erreicht ist und um diese erforderliche Temperatur zu erreichen. während dann, wenn die Soll-Temperatur überschritten ist, die vorgenannte vorgegebene Teilleistung zugeführt wird.

Bei dem Temperaturregelsystem gemäß F i g. 8 ist die Schaltung der Steuereinrichtung, wie erwähnt, so ausgelegt, daß eine durch Leistungshalbwellen der Wechselstromquelle gegebene Teilleistung der Heizvorrichtung nicht vor Erreichen der erforderlichen Temperatur zugeführt wird. Mit anderen Worten unabhängig von der Temperatur der Heizvorrichtung wird normalerweise eine Impulsspannung zur Zufuhr der besagten Teilleistung vom Impulsgenerator zugeführt, wobei das \usgangssignal des wärmeempfindiichen Elements auf die Steuerung der Zufuhr der voller, Leistung gerichtet ist.

Bei der vorliegenden Ausführung ist ein einziger Impulsgenerator in der Steuereinrichtung vorgesehen wobei die diesem Generator zugeführte Steuerspan nting des Speiseelements direkt durch das Ausgangssignal des wärmeempfindlichen Elements gesteuert wird um das Impulsintervall zu bestimmen, wodurch clic Zufuhr der Teilleistung zur Wärmequelle durch eir Speiseelement, wie beispielsweise ein Triac od. dgl. gesteuert wird.

Naehsichend wird die Betriebsweise der Ausfiih rungsform von Fig. 12 erläutert.

Die Schaltungsanordnung ist der Schaltung gemiK Fig. 8 mit einem Impulsgenerator für die Zufuhr de Teilleistung im wesentlichen ähnlich. Widerstände R·'- und R 5 üccen zwischen dem Kollektor des Transistors

Tr\ und der Spannungsquelle DC bzw. zwischen der Steuerelektrode der Diode SD und der Spannungsquele DC, während ein Kondensator C2 und ein wärneempfindliehes Element TH, als Temperaturfühler gewöhnlich Thermistor genannt, zwischen dem Kollektor des Transistors Tr 1 und der Steuerelektrode der Diode SD in Reihe geschaltet sind.

Da der Impulstransformator PT2 induktiv mit dem Impulstransformator PTX gekoppelt ist, wird beim Zuführen eines Impulses zum Impulstransformator PT2 der Heizvorrichtung H eine Betriebsleistung zugeführt, bis die Wechselspannung einen Null-Durchgang hat, d. h. im wesentlichen während einer Halbperiode.

Die durch die Brückenschaltung DB gleichgerichtete Ausgangsspannung gemäß Fig. 13B wird durch die Widerstände Rl und R 2 geteilt und der Basis des Transistors TrI zugeführt. Wenn die Schwellspannung dieses Transistors Tr 1 durch den Wert 1 gegeben ist, wie in Fig. 13 B gezeigt, stellt sich am Kollektor eine Impulsausgangsspannung P ein, deren Impulse in der Nähe der Null-Durchgänge der gleichgerichteten Ausgangsspannung liegen, wie es in Fig. 13C gezeigt ist. Diese Impulsausgangsspannung wird über die Diode D 1 und den Widerstand R 3 dem Kondensator C1 zugeführt, so daß dessen Klemmenspannung auf den Wert El angehoben wird, wie es in Fig. 13d gezeigt ist. Nach Ankunft eines solchen Impulses Pl wird das Kollektorpotential Null, so daß ein Anfangsstrom durch den Widerstand R 4 und durch den Widerstand R 5 und den Thermistor TH abgeleitete fließen kann. Als Ergebnis wird der Steuerelektrode der Schaltdiode SD eine von der Teilung durch den Widersatand R 5 und den Thermistor TH abgeleitete Spannung EG 1 zugeführt, wie in Fig. 13e gezeigt; wenn jedoch angenommen wird, daß für die Spannungen EG 1 und E1 die Beziehung E 1 < EG 1 gilt, bleibt die Ladung des Kondensators CA bis zur Ankunft des nächsten Impulses P2 ungeändert, worauf der Kondensator bis auf das Potential E 2 wieder aufgeladen wird. Danach wird das Kollektorpotential zu Null, und unter der Annahme, daß £'2 > EG2 gilt, wenn EG2 an der Steuerelektrode ansteht, wird die gespeicherte Ladung des Kondensators Cl dann über das Schaltelement SD entlader, um einen Impuls zu erzeugen, wie es in Fig. 13f gezeigt ist. Dieser Impuls wird durch die Impulstransformatoren PTl und PT2 zur Ansteuerung des Triacs TA phaseninvertiert, wodurch der Heizvorrichtung H eine Betriebsleistung, beispielsweise PW2, zugeführt wird, wie sie in F i g. 9h gezeigt ist.

Vorstehend ist der Widerstandswert des Thermistors als konstant beschrieben worden; dieser Thermistor ist jedoch in der Nähe der Heizvorrichtung H angeordnet und ändert seinen Widerstandswert mit der Temperatur, so daß auch die Spannung EG variabel ist, d. h. zunimmt, wenn die Umgebungstemperatur der Heizvorrichtung höher wird, und abnimmt, wenn die Umgebungstemperatur niedriger wird.

Wenn daher die Umgebungstemperatur der Heizvorrichtung H genügend niedrig ist, nimmt EG ab, so daß bei jeder Ankunft eines Impulses P das Potential E des Kondensators Cl der Beziehung E EG genügt und demgemäß jede Ankunft eines Impulses P eine Betriebsleistung erzeugt, die der Heizvorrichtung mit einer Wellenform zugeführt wird, wie sie auf der linken Seite der Fig. 13h allgemein gezeigt ist.

Da bei der vorliegenden Ausführungsform ein intermittierendes Schalten des Triacs TA in der Nähe des Null-Durchgangs der Wechselspannung bewirkt wird, ist die Erzeugung von Störspannungen minimal.

ίο Darüber hinaus wird ein schnelles Erhitzen und ein stabiles Halten der erforderlichen Temperatur gewährleistet, da der Heizvorrichtung während der Anheizphase volle leistung zugeführt wird, um maximale Heizleistung zu erzeugen, und die Leistungszufuhr allmählich breiter werdende Intervalle zwischen den Leistungshalbwellen aufweist, bis die Soll-Temperatur erreicht ist. Andererseits besitzt die vorliegende Ausführungsform eine etwas langsamere Anstiegscharakteristik als die Ausführungsform gemäß F i g. 8, bei der der Wärmequelle volle Leistung zugeführt wird, solange der zu erhitzende Abschnitt unter der Soll-Temperatur liegt, während die vorliegende Ausführungsform sehr geringen Temperaturschwankungen unterliegt, sobald die Soll-Temperatur erreicht ist.

Es muß ferner angemerkt werden, daß dann, wenn die Temperaturwiderstandskennlinie des Thermistors TH flach ist und für den Temperaturbereich oberhalb des Sollwerts To einen geeigneten Widerstand R aufweist, wie es in Fig. 14a gezeigt ist. eine vorbestimmte

jo Teilleistung an die Heizvorrichtung geliefert wird, auch wenn die Temperatur erhöhl wird. Aus Fig. 14b geht ebenfalls klar hervor, daß die Verwendung eines Thermistors TH, der für einen Temperaturbereich unter der Temperatur Tn einen niedrigen Widerstand besitzt

j3 und für den Temperaturbereich oberhalb T_n eine ähnliche geeignete flache Widerstandskennlinie aufweist, es ermöglicht, der Heizvorrichtung für Temperaturen unter T₀ volle Leistung und für Temperaturen oberhalb T₀ eine vorgegebene Teilleistung zuzuführen.

Wenn das Schaltelement SD ein Pi/T(programmierbarcr Unijunction-Transistor) mit schneller Anstiegscharakteristik ist, kann der Impuls im wesentlichen beim Null-Durchgang der Wechselspannung erzeugt werden.

•t5 Es kann somit mit einer einzigen Wärmequelle ein gleichmäßiges Erhitzen durchgeführt werden, wobei Temperaturunrcgelmäßigkeiten ausgeschaltet werden und während der Anheizphase der Wärmequelle eine volle Leistung zugeführt wird, um einen schnellen

■>o Temperaturanstieg zu erreichen. Wenn die Soll-Temperatur erreicht ist, wird eine vorgegebene Teilleistung zugeführt, um eine Temperaturveränderung zu verringern und die Lebensdauer der Heizvorrichtung zu erhöhen. Ferner kann die Störspannungserzeugung wesentlich verringert werden, da die Zufuhr der voller Leistung und der Teilleistung zur Heizquelle praktiscl synchron mit dem Null-Durchgang der Wechselspan nung oder einem niedrigen Wert der Wechselspannuni erfolgt.

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10 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Temperaturregelsystem mit einer Heizvorrichtung, die über eine von Steuersignalen durchschaltbare Schalteinrichtung von einer Wechselstromquelle gespeist wird, mit einem Temperaturfühler zur Erfassung der von der Heizvorrichtung hervorgerufenen Temperatur und mit einer an den Temperaturfühler angeschlossenen Steuersignal-Generatoreinrichtung zur Erzeugung eines ersten Steuersignals, wenn die vom Temperaturfühler erfaßte Temperatur unterhalb eines bekannten Werts liegt, wobei die Heizvorrichtung bei Auftreten des ersten Steuersignals mit einer Wechselstromleistung beaufschlagbar ist und ihr bei Ausbleiben des ersten Steuersignals nur eine einstellbare Teilleistung, die geringer als die Wechselstromleistung ist, zuführbar ist, gekennzeichnet durch eine Einrichtung(56) zur Erzeugung die Teilleistung bestimmender Steuerimpulse für die Schalteinrichtung (57, TA) die mit dem Wechselstrom synchronisiert sind und deren Frequenz oder Phase zum Zwecke der Änderung der Teilleistung ausgewählt wird.

2. Temperaturregelsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerimpulse im wesentlichen mit den Nulldurchgängen der Wechselspannung von der Wechselstromquelle (AC) synchronisiert sind und daß die Schalteinrichtung (57, TA) als Antwort auf jeden Steuerimpuls für die Dauer von im wesentlichen einer Stromhalbwelle durchschaltbar ist.

3. Temperaturregelsystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuersignal-Generatoreinrichtung (55) einen ersten Schwellspannungsschalter (77? 2) und einen ersten Kondensator (CA) aufweist, daß der Steuereingang des ersten Schwellspannungsschalters einerseits über einen an die Wechselstromquelle (A. T) angeschlossenen Gleichrichter (DB, D3) mit einer pulsierenden Gleichspannung und andererseits mit einer vom Temperaturfühler (TH) abhängigen Spannung beaufschlagbar ist, welche eine die Schwellspannung des ersten Schwellspannungsschalters übersteigenden Wert annimmt, wenn die erfaßte Temperatur den bestimmten Temperaturwert erreicht, daß mit der Schaltstrecke des ersten Schwellspannungsschalters eine Lade-Entlade-Schaltung verbunden ist, die den ersten Kondensator auflädt, solange die Spannung am Steuereingang des ersten Schwellspannungsschalters unter dessen Schwellwert liegt, und jedesmal entlädt, wenn diese Spannung den Schwellwert überschreitet, daß die Einrichtung (56) zur Erzeugung der Teilleistungs-Steuerimpulse einen zweiten Schwellspannungsschalter (TR 1) und einen zweiten Kondensator (Ci) aufweist, daß der Steuereingang des zweiten Schwellspannungsschalters über einen an die Wechselstromquelle angeschlossenen Gleichrichter (DS) mit einer pulsierenden Gleichspannung beaufschlagt ist, daß mit der Schallstrecke des zweiten Schwellspannungsschalters eine zweite Lade-Entlade-Schaltung verbunden ist, die den zweiten Kondensator auflädt, solange die pulsierende Gleichspannung unter der Schwellspannung des zweiten Schwellspannungsschalters liegt ^5 und entlädt, wenn die pulsierende Gleichspannung die Schwellspannung des zweiten Schwellspannungsschalters übersteigt und zugleich die Spannung des aufgeladenen Kondensators einen bestimmten Wert erreicht hat, wobei die Ladezeitkonstante der zweiten Lade-Entlade-Schaltung einstellbar ist, und daß jede Entladung des ersten Kondensators ein erstes Steuersignal und jede Entladung des zweiten Kondensators einen Steuerimpuls hervorrufen

(F i g. 8).

4. Temperaturregelsystem nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuersignal-Generatoreinrichtung und die Einrichtung zur Erzeugung der die Teilleistung bestimmenden Steuerimpulse identisch sind.

5. Temperaturregelsystem nach Anspruch-*, dadurch gekennzeichnet, daß der Temperaturfühler (TH) Teil einer Brückenschaltung (R 1, R2, VRi, TH, DA) ist, die mit dem Eingang der sowohl die Steuersignale als auch die Steuerimpulse erzeugenden Einrichtung (UT, Ci, PT) verbunden ist, daß mit diesem Eingang ferner über einen Widerstand (VR 2) und eine geerdete Konstantspannungseinrichtung (ZD)ein an die Wechselstromquelle (AC, T) angeschlossener Gleichrichter (DB) verbunden ist, so daß das Steuersignal und die Teilleistungs-Steuerimpulse erzeugt werden, wenn die Temperatur der Heizvorrichtung (H) unter dem bestimmten Wert liegt, während nur die Teilleistungs-Steuerimpulse erzeugt werden und die Zufuhr einer phasengesteuerten Teilleistung an die Heizvorrichtung veranlassen, wenn die Temperatur der Heizvorrichtung über dem bestimmten Wert liegt (F i g. 10).

6. Temperaturregelsystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die sowohl das Steuersignal als auch die Teilleistungs-Steuerimpulse erzeugende Einrichtung einen Kondensator (Ci) und eine Entladeschaltung (UT, PT) für den Kondensator aufweist, die den Kondensator jedesmal entlädt, wenn seine Spannung einen bestimmten Wert übersteigt, daß eine erste und eine zweite gegenüber entkoppelte Ladeschaltung (TH, DA, Di, R 4; DB, DT, VR2, R4) zum Laden des Kondensators vorgesehen sind, daß an der ersten Ladeschaltung abhängig vom Zustand des Temperaturfühlers (TH) bei einer festgestellten Temperatur über dem bestimmten Wert eine niedrige Spannung und bei einer festgestellten Temperatur unter dem bestimmten Wert eine hohe Spannung anliegt, daß an der zweiten Ladeschaltung eine pulsierende Gleichspannung anliegt, daß die Zeitkonstante zur Aufladung des Kondensators in der ersten Entladeschaltung klein im Verhältnis zur Periodendauer der Wechselspannung der Wechselstromquelle (AC) ist, daß die Zeitkonstante zur Aufladung des Kondensators in der zweiten Ladeschaltung größer als die vorgenannte und einstellbar ist und daß bei jeder Entladung des Kondensators ein die Schalteinrichtung (TA^durchschaltender Impuls erzeugt wird.

7. Temperaturregelsystem nach einem der Ansprüche 1 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Steuersignal Impulse sind, daß die Periodendauer der Teilleistungs-Steuerimpulse größer als die der Impulse des ersten Steuersignals ist, um der Heizvorrichtung (H) von der Wechselstromquelle (AC) eine Stromhalbwelie positiver oder negativer Polarität zuzuführen.

8. Temperaturregelsystem nach einem der Ansprüche 1 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Steuersignal Impulse sind, daß die Steuersignal-Generatoreinrichtung im wesentlichen auf den

vJulldurchgang bei jeder Halbwelle der Wechselspannung anspricht, und daß die Einrichtung (56) zur Erzeugung die Teilleistung bestimmender Steuerimpulse die Steuerimpulse als Antwort auf im wesentlichen einen Nulldurchgang einer Wechselspannung mit einer Periodendauer erzeugt, die langer als die der Impulse des ersten Steuersignals ist.

9. Temperaturregelsystem nach einem der Ansprüche 1 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die ι ο Einrichtung zur Erzeugung der die Teilleistung bestimmenden Steuerimpulse einen an die Wechselstromquelle (AC) angeschlossenen Gleichrichter (DB), ein erstes Steuerelement (TR 1), das bei Anliegen eines Signals mit einem bestimmten Wert vom Gleichrichter ein Ausgangssignal abgibt, eine Lade-Entladeschaltung, die mit dem ersten Steuerelement verbunden ist, und ein zweites Steuerelement (SD 1) aufweist, welches abhängig vom Ausgangssignal vom ersten Steuerelement und einem Entladungssignal von der Lade- und Entladeschaltung steuerbar ist, und daß die die Teilleistung bestimmenden Steuerimpulse vom Ausgangssignai des zweiten Steuerelements ableitbar sind.

10. Temperaturregelsystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Erzeugung des ersten Steuersignals und der die Teilleistung bestimmenden Steuerimpulse einen Schwellspannungsschalter (TR 1) und einen Kondensator (Cl) aufweist, daß der Steuereingang des Schwellspannungsschalters über einen an die Wechselstromquelle (AC) angeschlossenen Gleichrichter (DB) mit einer pulsierenden Gleichspannung beaufschlagt ist, daß mit der Schaltstrecke des Schwellspannungsschalters eine Lade-Entlade-Schaltung (R3- R 5, TH, Cl, Dl, SD, PTi) verbunden ist, die ein vom Temperaturfühler (TH) gesteuertes Schaltelement (SD) zur Entladung des Kondensators besitzt und den Kondensator jedesmal auflädt, wenn der Wert der pulsierenden Gleichspannung unter dem Schwellwert des Schwellspannungsschalters liegt, und ihn abhängig von der vom Temperaturfühler erfaßten Temperatur nach einem oder mehreren Ladezyklen entlädt, wenn die pulsierende Gleichspannung den Schwellwert des Schwellspannungsschalters überschreitet, und daß bei jeder Entladung des Kondensators ein die Schalteinrichtung (TA) durchschaltender Impuls erzeugt wird (F i g. 12).

11. Temperaturregelsystem nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Temperaturfühler einen positiven Temperaturkoeffizienten besitzt, daß er im Temperaturbereich unterhalb der bestimmten Temperatur einen niedrigen Widerstand aufweist und daß sein Temperaturkoeffizient in einem Temperaturbereich oberhalb der bestimmten Temperatur klein ist (F i g. 14B).

12. Temperaturregelsystem nach einem der Ansprüche I bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalteinrichtung (TA) ein Triac ist.

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