DE2605369A1

DE2605369A1 - Einrichtung zur bildung von steuersignalen zur regelung elektrischer oefen

Info

Publication number: DE2605369A1
Application number: DE19762605369
Authority: DE
Inventors: Friedrich Ing Kalny
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1975-06-12
Filing date: 1976-02-11
Publication date: 1976-12-16
Also published as: DE2605369B2; DE2605368A1

Description

Einrichtung zur Bildung von Steuersignalen zur Regelung elektrischer Öfen Gegenstand der Erfindung ist eine Einrichtung zur Bildung von Steuersignalen für die Regelung der Energiezufuhr elektrischer Öfen, insbesondere Elektrospeicherheizgeräte, unter Verwendung einer Halbleiterschaltung, deren Strom das Steuersignal abbildet.
Bei den Aufladeregelungen elektrischer Speicheröfen wird bekanntlich die elektrisch zugeführte Arbeit, also der Wärmeinhalt, dadurch geregelt, daß zusätzlich zu einem vorhandenen Wärmeinhalt mittels einer Steuerspannung ein von Witterung und Zeit abhängiger Wärmeinhalt addiert wird und diese Summe auf ein Schaltorgan wirkt. Die Steuerspannung wird meist in Form von Netzspannungspaketen mit einem von Witterung und Zeit abhängigen Taktverhältnis gebildet. Da die thermische Steuerwirkung der Steuerspannung dem zeitlichen Mittelwert des Effektivwertes entspricht, ergibt sich bei den Heizungsreglern üblicher Art durch den Einfluß der schwankenden Netzspannung eine Unsicherheit im Zusammenhang zwischen Meß- und Regelgröße, was den Aufbau der Regler kompliziert.
Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, einen linearen Zusammenhang zwischen diesen beiden Größen herzustellen und erzielt dies mit Hilfe mindestens einer Halbleiterdiode, die der die Heizleistung abbildenden Temperatur eines vom Steuersignal oder einem diesem porportionalen Strom durchflossenen Heizwiderstand ausgesetzt ist.
Die Erfindung gestattet auch, auf einfache Weise bei der Regelung auch die Umgebungstemperatur oder zusätzliche Referenzgrößen zu berücksichtigen und zwar dadurch, daß eine weitere Halbleiterdiode,die der Temperatur eines weiteren, von einem Referenzstrom durchflossenen Heizwiderstandes oder der Umgebungstemperatur ausgesetzt ist, zusammen mit der die das Steuersignal abbildenden Temperatur ausgesetzten Halbleiterdiode in einer Brücken- oder Kompensationsschaltung angeordnet ist, deren aus der Brückendiagonale ausgekoppelte Ausgangsgröße der Bildung des Steuersignales dient.
Eine besonders hohe Genauigkeit der Regelung wird erzielt, wenn eine Brücken- oder Kompensationschaltung vom Wechselstrom eines Oszillators, insbesondere eines rückgekoppelten Verstärkers gespeist ist, dessen Rückkopplungszweig selbst einen Teil der Brücken- oder Kompensationsschaltung bildet.
Die erfindungsgemäße Einrichtung läßt auch die Beeinflussung durch Führungsgrößen zu, wenn nach einem weiteren Merkmal der Erfindung die Briicken- oder Kompensationsschaltung veränderbare Widerstände enthält, deren Widerstandswerte zur Abbildung von insbesondere zeitabhängigen Führungsgrößen dienen.
Wenn es erwünscht ist, die erfindungsgemäßen Einrichtungen den Charakter einer Schalteinrichtung zu verleihen, erweist es sich als zweckmäßig, die aus der Brückendiagonale ausgekoppelte Ausgangsgröße einem Kippverstärker mit Hysterese zwischen Ein- und Ausschaltpunkt zuzuführen.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt.
Fig. 1 zeigt eine Brückenschaltung, deren Ausgangsgröße mittels eines Operationsverstärkers ausgekoppelt wird. Eine ähnlich ausgebaute Schaltung, die jedoch mit Wechselstrom betrieben ist, ist in Fig. 2 dargestellt. In Fig. 3 ist eine Ausführung der Erfindung gezeigt, die als rückgekoppelter Verstärker ausgebildet ist. Eine kombinierte Schaltung zeigt Fig. 4.
Bei der Schaltung nach Fig. 1 stehen zwei Dioden 1, 2 zusammen mit je einem zugeordneten Heizwiderstand 3 bzw. 4 in thermischem Kontakt. Die Dioden 1 und 2 bilden zusammen mit zwei weiteren Widerständen 5 und 6 die Zweige einer Widerstandsbrücke, die an dem Verbindungspunkt der Dioden 1 und 2 einerseits und an dem Verbindungspunkt der Widerstände 5 und 6 andererseits angespeist ist.
In der Diagonale der Widerstandsbrücke 1,2,5,6 liegt der Eingang eines Operationsverstärkers 7, dessen Ausgangsspannung zur Steuerung eines Triac 8 dient, von dem die weitere Beeinflussung der Heizleistung auf nicht näher dargestellte Weise ausgelöst wird. Ein Einfluß dieser Heizleistung auf die erfindungsgemäße Schaltung erfolgt durch den Widerstand 4, der von einem dem Heizstrom proportionalen Strom durchflossen wird und somit zufolge seiner Verlustwärme eine der Heizleistung proportionale Temperatur erzeugt, die in entsprechendem Ausmaß die Diode 2 in ihrem elektrischen Verhalten beeinflußt. Der Widerstand 3 kann von einem zusätzlichen, eine Störgröße abbildenden Strom durchflossen sein. Allenfalls kann die Diode 1 auch unmittelbar der Umgebungstemperatur ausgesetzt sein.
Bei der Ausführung nach Fig. 2 ist eine von einem Übertrager 9 über einen Kondensator lo mit Wechselstrom angespeiste Brücke vorgesehen, die aus zwei in Bezug auf die Speisespannung in Serie liegenden Dioden 11,12, deren zugehörige Heizwiderstände nicht gezeichnet sind, und zwei zu diesen parallel liegenden Widerständen 13 und 14 besteht. Die Diagonalspannung dieser Brücke liegt über einen Kondensator 15 am Eingang eines Operationsverstärkers 16, dessen Ausgangsspannung über ein Umformerglied 17 den Triac 8 steuert.
Bei der Ausführung nach Fig., 3 dient ein rückgekoppelter Verstärker 18 zur Erzeugung von Rückkopplungsschwingungen. Hierzu ist an den Ausgang des Verstärkers 18 die Primärwicklung eines Ubertragers 19 angeschlossen, dessen Sekundärwicklung durch eine an Erde liegende Mittenanzapfung in zwei Teilwicklungen unterteilt ist. Im Ausgangskreis der Sekundärwicklung liegen in Serie zwei gegensinnig geschaltete Dioden 20, 21, von denen die letztere der Temperatur eines Heizwiderstandes 22 ausgesetzt ist. Die am Verbindungspunkt der beiden Dioden 20 und 21 liegende Spannung ist über einen Kondensator 23 an den Eingang des Verstärkers 18 gelegt. Hierbei ist der Rückkopplungsgrad von der Temperatur der Diode 21 abhängig und ebenso auch die Ausgangsspannung des Verstärkers 18, die über einen Kondensator 24 dem zu steuernden Triac 25 zugeführt wird.
Bei der Ausführung nach Fig. 4 ist ebenfalls ein rückgekoppelter Verstärker vorgesehen, der hier mit 26 bezeichnet ist und dessen Eingang über zwei Kondensatoren 27, 28 an der Sekundärwicklung eines Transformators 29 liegt, dessen Primärwicklung vom Ausgangsstrom des Verstärkers 26 beaufschlagt ist.
Die Ausgangs spannung des Verstärkers 26 steuert über einen Kondensator 30 den Triac 31.
Der Eingangskreis des Verstärkers 26 ist zusätzlich an die Diagonale einer an der Betriebsspannung liegenden und aus zwei Widerständen 32, 33 und zwei Dioden 34, 35 bestehenden Brücke geschaltet, wobei die Diode 35 in thermischen Kontakt mit einem Heizwiderstand 36 steht. Zur Abstimmung der Brücke kann allenfalls an die Brückendiagonale zusätzlich, wie durch strichlierte Linien angedeutet, eine vom Mittenabgriff eines an der Betriebsspannung liegenden Potentiometers 37 abgenommene Spannung herangezogen werden.
5 Patentansprüche 4 Figuren

Claims

> Patentansprüche 1} Einrichtung zur Bildung von Steuersignalen für die Regelung der Energiezufuhr elektrisher Öfen, insbesondere Elektrospeicherheizgeräte, unter Verwendung einer Halbleiterschaltung, deren Strom das Steuersignal abbildet, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß mindestens eine Halbleiterdiode der die Heizleistung abbildenden Temperatur eines vom Steuersignal oder einem diesem proportionalen Strom durchflossenen Heizwiderstandes ausgesetzt ist.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t, daß eine weitere Halbleiterdiode, die der Temperatur eines weiteren, von einem Referenzstrom durchflossenen Heizwiderstandes oder der Umgebungstemperatur ausgesetzt ist, zusammen mit der der die das Steuersignal abbildenden'Temperatur ausgesetzten Halbleiterdiode in einer Brükken- oder Kompensationsschaltung angeordnet ist, deren aus der Brückendiagonale ausgekoppelte Ausgangsgröße der Bildung des Steuersignals dient. (Fig. 1 und 2)
3. Einrichtung nach Anspruch 2, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t, daß die Brücken- oder Kompensationsschaltung vom Wechselstrom eines Oszillators, insbesondere eines rückgekoppelten Verstärkers gespeist ist, dessen Rückkopplungszweig selbst einen Teil der Brücken- oder Kompensationsschaltung bildet. (Fig. 3)
4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 2 und 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Brücken- oder Kompensationsschaltung veränderbare Widerstände enthält, deren Widerstandswerte zur Abbildung von insbesondere zeitabhängigen Führungsgrößen dienen.
5. Einrichtung nach Anspruch 2, d a d <1 u r c h g e k e n n -z e i c h n e t, daß die aus der Brückendiagonale ausgekoppelte Ausgangsgröße einem Kippverstärker mit Hysterese zwischen Ein- und Ausschaltpunkt zugeführt ist.

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