DE2549535B2

DE2549535B2 - Elektronischer Leistungssteiler

Info

Publication number: DE2549535B2
Application number: DE2549535A
Authority: DE
Inventors: Heinrich-Josef Brungsberg; Hildegard Jensch; Joachim Thorwest
Original assignee: BBC Brown Boveri AG Germany
Current assignee: BBC Brown Boveri AG Germany
Priority date: 1975-11-05
Filing date: 1975-11-05
Publication date: 1980-05-29
Also published as: DE2549535A1

Description

Die Erfindung betrifft einen elektronischen Leistungsstelier zur Steuerung der Heizleistung eines elektrischen Heizelementes, z. B. einer Kocheinrich- ^)Γ> tung, der aus einer ein Lastschaltglied schaltenden Multivibrator-Schaltu.ig besteht, deren Tastverhältnis manuell einstellbar ist und deren Ansprechschwelle durch einen temperaturabhängigen Widerstand beeinflußbar ist. ^4(l

Eine Einrichtung dieser Art ist durch die DE-AS 1159109 bekanntgeworden. Hierbei ist jedoch der temperaturabhängige Widerstand als Temperaturfühler ausgebildet und mit der Kochplatte bzw. mit dem auf der Kochplatte stehenden Kochgut in Wärmekontakt ^v> stehend angeordnet. Für die Einstellung der Ansprechschwelle des Multivibrators und damit der Ansprechtemperatur ist eine besondere Einrichtung vorgesehen, die durch einen zusätzlichen Einstellknopf manuell einstellbar ist. ^Γ)()

Es ist auch bekannt, Multivibratoren in Form von Operations-Verstärkerschaltungen auszuführen, wie dies z. B. aus dem Aufsatz »Präzise einstellbare Multivibratoren für lange Zeiten« der Zeitschrift »Elektronik« 1975, Heft 9, Seite IU und 112 zu « entnehmen ist.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Einrichtung der eingangs beschriebenen Art weiter zu verbessern, wobei diese aus einfachen Bauteilen aufgebaut ist und ein unmittelbarer Wärmekontakt mit dem Kochgut bzw. ^b() der Kochplatte nicht erforderlich ist.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch gelöst, daß die Multivibratorschaltung aus einer Operationsverstärkerschaltung besteht und daß der temperaturabhängige Widerstand mit einem Vorschaltwiderstand eines die ^hr> Gleichstromversorgung der Operations-Verstärkerschaltung bewirkenden Netzteiles derart in Wärmekontakt gekoppelt ist, daß die Ansprechschwelle der Operations-Verstärkerschaltung durch das Zusammenwirken von temperaturabhängigem Widerstand mit dem Vorschaltwiderstand eingesteJlt ist

Hierdurch wird kein zusätzliches Bauteil für die Beeinflussung des temperaturabhängigen Widerstandes benötigt, sondern es wird ein Widerstand benutzt, der in einem die Gleichstromversorgung der elektronischen Schaltung sicherstellenden Widerstandsnetzteil bereits vorhanden ist Dabei wird die Verlustwärme aus dem Netzteil zur Aufheizung dts temperaturabhängigen Widerstandes ausgenutzt Der temperaturabhängige Widerstand ist somit ein Bauteil auf der Leiterplatte der Steuereinrichtung. Dadurch werden für den temperaturabhängigen Widerstand keine besonderen Verbindungen zwischen der Kochplatte und der Steuereinrichtung benötigt Lediglich durch die Ankoppelung und Zuordnung des Vorschaltwiderstandes der Gleichstromversorgung mit dem temperaturabhängigen Widerstand wird die Ansprechschwelle eingestellt, wodurch keine aufwendige Einrichtung mit einem besonderen manuell betätigbaren Einstellknopf benötigt wird.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß in Reihe mit dem Vorschaltwiderstand ein weiterer Vorwiderstand liegt, dem ein Transistor mit seiner Emitter-Kollektor-Strecke parallel geschaltet ist und dessen Basis über eine Z-Diode von dem Ausgang der Operations-Verstärkerschaltung gesteuert wird.

Hierdurch wird der Leistungsstelier dahingehend verbessert, daß die Anheizstufe proportional zu der veränderbaren Stellung des Einstellwiderstandes variabel ist Es werden somit in den jeweils gewählten Einstellungen Schaltimpulse unterschiedlichen Tastverhältnisses erzielt, wodurch dem Kochgut in jeder Einstellung die volle Leistung in einer zeitlich begren?ten Einschaltzeit zugeführt wird und sich an diesen Anheizvorgang eine Fortkochstufe anschließt, deren Ein- und Ausschaltzeit eine Taktfrequenz bilden. Diese ist in jeder Einstellung konstant, während die Zeitdauer der im Anheizbereich zugeführten vollen Leistung und die Impulsdauer im Fortkochbereich in den einzelnen Einstellungen unterschiedlich sind.

Der elektronische Leistungsstelier nach der Erfindung ist in der Zeichnung an mehreren Ausführungsbeispielen dargestellt. Es zeigt

Fig. 1 ein Schaltbild eines elektronischen Leistungsstellers mit einer festen Anheizstufe,

Fig.2 ein Schaltbild eines elektronischen Leistungsstellers in der Ausführung mit Aufheizautomatik und

Fig. 3 eine Funktionskurve der Einrichtung nach Fig. 2.

Der elektronische Leistungsstelier wird durch einen Schalter 1 mit einem Wechselstromnetz verbunden. Zur Gleichstromversorgung einer elektronischen Verstärkerschaltung 2 dient eine Gleichrichterdiode 6. Durch einen Kondensator 20 und eine Z-Diode 19 wird die Versorgungsspannung stabilisiert. Am Ausgang der Verstärkerschaltung 2 liegt ein ein Heizelement schaltendes Lastschaltglied 3, das ein Relais, Triac oder dergleichen sein kann. Zwischen der Versorgungsspannung und dem Lastschaltglied 3 ist ein temperaturabhängiger Widerstand 4 geschaltet, der in Wärmekontakt mit einem Vorschaltwiderstand 5 steht und die Verstärkerschaltung 2 überbrücken kann.

Die Verstärkerschaltung 2 ist wie folgt aufgebaut, und die Wirkungsweise des elektronischen Leistungsstellers ist folgende:

Einem Operationsverstärker 7 wird an seinem einen

Eingang 8 durch einen von den Widerständen 11 und 12 gebildeten Spannungsteiler eine feste Eingangsspannung zugeführt Dieser Eingang 8 ist mit dem Ausgang 10 des Operationsverstärkers 7 über einen Widerstand 13 verbunden. Der andere Eingang 9 des Operationsverstärkers 7 steht mit dem Ausgang 10 über einen Vorwiderstand 14, einen Einstellwiderstand 15 und antiparallel geschaltete Dioden 16 und 17 in Verbindung, wobei außerdem zwischen diesem Eingang 9 und der negativen Spannung ein Kondensator 18 geschaltet ist

Bei Einschaltung des Schalters 1 liegt die Verstärkerschaltung 2 an Spannung. Durch die Anordnung eines die Verstärkerschaltung 2 überbrückenden temperaturabhängigen Widerstandes 4 mit positiven Temperatur- ι ^r> koeffizienten (PTC) wird das Lastschaltglied 3 geschlossen und das Heizelement eingeschaltet. Durch die Koppelung des temperaturabhängigen Widerstandes 4 mit dem Vorschaltwiderstand 5 wird dieser beheizt, und nach Erreichen einer bestimmten Temperatur geht sein 2» Widerstand gegen unendlich, so daß die Überbrückung der Verstärkerschaltung 2 aufgehoben wird. Gleichzeitig liegt nach Einschaltung des Schalters 1 die Verstärkerschaltung 2 unmittelbar an der Versorgungsspannung. Dadurch wird entsprechend der Stellung des 2^r> Einstellwiderstandes 15 am Ausgang 10 des Operationsverstärkers 7 die Spannung periodisch zwischen plus und minus geändert Dies geschieht dadurc . daß die dem einen Eingang 8 des Operationsverstärkers 7 zugeführte Eingangsspannung mit der dem anderen i< > Eingang 9 zugeführten Kondensatorspannung aufgrund der beschriebenen Schaltung verglichen wird. Liegt die Kondensatorspannung unter der Vergleichsspannung am Eingang 8, so wird der Kondensator 18 so lange geladen, bis die Vergleichsspannung erreicht ist. Dann >^r> schaltet der Operationsverstärker 7, die Ausgangsspannung springt auf minus und zieht die Vergleichsspannung herunter. Dadurch wird der Kondensator 18 wieder entladen, bis er die tiefe Vergleichsspannung erreicht hat. Es erfolgt somit ein ständiger periodischer ^4|1 Wechsel der Ausgangsspannung, der zeitlich durch die Größe des Einstellwiderstandes 15 in Verbindung mit seinem Vorwiderstand 14 festgelegt werden kann. Dadurch erfolgt eine Ein- oder Ausschaltung des Lastschaltgliedes 3, nachdem die Überbrückung der ⁴⁾ Verstärkerschaltung 2 durch den temperaturabhängigen Widerstand 4 aufgehoben ist. Durch Verstellen des Einstellwiderstandes 15 wird das Tastverhältnis zwischen Ein und Aus verschoben. Die Verstärkerschaltung 2 ist durch eine in ihrem Ausgang liegende Diode 22 ⁵" vom Lastschaltglied 3 entkoppelt. Ein parallel zum Lastschaltglied 3 geschalteter Kondensator 21 bewirkt eine Stabilisierung des Schaltzustandes des Lastschaltgliedes 3.

Der in F i g. 2 gezeigte elektronische Leistungssteiler mit Aufheizautomatik enthält neben den Bauelementen der zuvor beschriebenen Einrichtung zusätzlich noch zu de.n Vorschaltwiderstand 5 einen zu diesem in Reihe geschalteten Vorwiderstand 23.

Parallel zu diesem Vorwiderstand 23 ist ein Transistor 24 mit seiner Emitter-Kollektor-Strecke gelegt, dessen Basis über eine Z-Diode 25 mit dem Ausgang 10 des Operationsverstärkers 7 verbunden ist Entsprechend dem Ausgangssignal des Operationsverstärkers 7 ändert der Transistor 24 seinen Durchgang, wodurch in Abhängigkeit von der Einstellung des Einstellwiderstandes 15 der Vorwiderstand 23 eingeschaltet oder kurzgeschlossen ist Dementsprechend ändert sich der Siromfluß durch den Vorschaltwiderstand 5, so daß dieser und der mit ihm gekoppelte temperaturabhängige Widerstand 4 mehr oder weniger schnell erwärmt wird. Es besteht somit eine Abhängigkeit der Erwärmung des temperaturabhängigen Widerstandes 4 von dem eingestellten Tastverhältnis des Leistungsstellers. Wird durch den Einstellwiderstand 15 eine kleine Heizleistung für das Heizelement gewählt, dann ist das Aus-Verhältnis gegenüber dem Ein-Verhältnis größer, wodurch der weitere Vorwiderstand 23 länger überbrückt ist und die Stromerwärmung am Vorschaltwiderstand 5 den temperaturabhängigen Widerstand 4 schnell erwärmt und damit das Lastschaltglied 3 nur über eine entsprechend kurze Zeit eingeschaltet ist. Es ist somit einer niedrigen Heizleistung eine kurze Anheizzeit zugeordnet. Dieser Vorgang ist analog bei allen anderen Einstellwerten und verschiebt sich mit dem Tastverhältnis. Die Abhängigkeit der Anheizzeit von der vorgewählten Kochleistung ist in dem Diagramm der F i g. 3 dargestellt. Dabei ist auf der Ordinate die Aufheizzeit mit voller Leistung in Sekunden und auf der Abszisse die eingestellte Leistung in Prozent ED aufgetragen.

Der Schalter 1 ist zweckmäßig mit dem Einstellwiderstand 15 mechanisch gekoppelt, so daß nach Einschalten des Schalters 1 eine Einstellung der gewünschten Heizleistung durch einen Handgriff vorgenommen werden kann.

Durch entsprechende Auswahl des Vorschaltwiderstandes 5 kann die Aufheizkennlinie für den temperaturabhängigen Widerstand 4 verschoben werden. Der Vorschaitwiderstand 5 und der temperaturabhängige Widerstand 4 kühlen nach Abschaltung des Leistungsstellers vom Netz allmählich analog der Abkühlung der Kocheinrichtung ab, so daß hierdurch bei erneuter Inbetriebnahme der evtl. noch warmen Kocheinrichtung die Restwärme Berücksichtigung findet und die Anheizzeit entsprechend vckürzt wird.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Elektronischer Leistungsstelier zur Steuerung der Heizleistung eines elektrischen Heizelementes, z.B. einer Kocheinrichtung, der aus einer ein ^r> Lastschaltglied schaltenden Multivibratorschallung besteht, deren Tastverhältnis manuell einstellbar ist und deren Ansprechschwelle durch einen temperaturabhängigen Widerstand beeinflußbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Multivibra- "· torschaltung aus einer Operations-Verstärkerschaltung (2) besteht und daß der temperaturabhängige Widerstand (4) mit einem Vorschaltwiderstand (5) eines die Gleichstromversorgung der Operations-Verstärkerschaltung (2) bewirkenden Netzteiles " derart in Wärmekontakt gekoppelt ist, daß die Ansprechschwelle der Operations-Verstärkerschaltung (2) durch das Zusammenwirken von temperaturabhängigem Widerstand (4) mit dem Vorschaltwiderstand (5) eingestellt ist.

2. Elektronischer Leistungsstelier nach An spruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in Reihe mit dem Vorschaltwiderstand (5) ein weiterer Vorwider stand (23) liegt, dem ein Transistor (24) mit seiner Emitter-Kollektor-Strecke parallel geschaltet ist und dessen Basis über eine Z-Diode (25) von dem Ausgang (10) der Operations-Verstärkerschaltung (2) gesteuert wird.