DE2643658A1 - TEMPERATURE CONTROL DEVICE - Google Patents
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- DE2643658A1 DE2643658A1 DE19762643658 DE2643658A DE2643658A1 DE 2643658 A1 DE2643658 A1 DE 2643658A1 DE 19762643658 DE19762643658 DE 19762643658 DE 2643658 A DE2643658 A DE 2643658A DE 2643658 A1 DE2643658 A1 DE 2643658A1
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- G05D23/19—Control of temperature characterised by the use of electric means
- G05D23/20—Control of temperature characterised by the use of electric means with sensing elements having variation of electric or magnetic properties with change of temperature
- G05D23/24—Control of temperature characterised by the use of electric means with sensing elements having variation of electric or magnetic properties with change of temperature the sensing element having a resistance varying with temperature, e.g. a thermistor
Description
HOFFMANN · EITLE & PARTNER -HOFFMANN · EITLE & PARTNER -
PATENTANWÄLTE DR. ING. E.HOFFMANN ■ DIPI.-ING.W.E1TLE - DR.REK.NAT. K.HOFFMANN · DlFU-lMG.^.iEllN D-ISOOO MÖNCHEN 81 - ARABELLASTRASSE 4 (STERNHAUS) - TELEFON (089) 911087 - TELEX 05-27«» IPATHE) PATENT LAWYERS DR. ING. E.HOFFMANN ■ DIPI.-ING.W.E1TLE - DR.REK.NAT. K.HOFFMANN · DlFU-lMG. ^. IEllN D-ISOOO MÖNCHEN 81 - ARABELLASTRASSE 4 (STERNHAUS) - TELEPHONE (089) 911087 - TELEX 05-27 «» IPATHE)
Deutsche Ranco GmbH, HockenheimGerman Ranco GmbH, Hockenheim
TemperaturregeIvorrichtungTemperature control device
Die Erfindung bezieht sich auf eine Temperaturregelvorrichtung mit einer Temperaturregeleinheit, einer Sicherheitsschalteinheit und einer Temperaturanzeige. Derartige Temperaturregelvorrichtungen finden insbesondere Verwendung bei Heizungsanlagen, Warmwasserberextungsanlagen und dergleichen, können jedoch in modifizierter Form auch für Kühlanlagen verwendet werden.The invention relates to a temperature control device with a temperature control unit, a safety switching unit and a temperature display. Such temperature control devices are used in particular in heating systems, hot water extraction systems and the like, but can be used in modified form can also be used for cooling systems.
Bekannte Temperaturregelvorrichtungen dieser Art weisen wenigstens zwei Temperaturfühler, nämlich einen Temperaturfühler für die Temperaturregeleinheit und einen Temperaturfühler für die Sicherheitsschalteinheit auf. Für die Temperaturanzeige ist ein weiterer Temperaturfühler vorgesehen. Die Temperaturfühler sind mechanische bzw. mit Flüssigkeit gefüllte Fühler und die Sicherheitsschalteinheit, welche dafür zu sorgen hat, daß eine bestimmte Höchsttemperatur in keinem Fall überschritten wird, ist gewöhnlich eine elektromechanisch aufgebaute Einheit- Die Temper aturr egeleinheit ist gewöhnlich eine elektromechanische oderKnown temperature control devices of this type have at least two temperature sensors, namely one temperature sensor for the temperature control unit and a temperature sensor for the safety switching unit. For the temperature display is a further temperature sensor provided. The temperature sensors are mechanical or liquid-filled sensors and the safety switching unit, which has to ensure that a certain maximum temperature is not exceeded in any case usually an electromechanically constructed unit- The temperature control unit is usually an electromechanical or
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eine elektronische Einheit. Falls die Temperaturregeleinheit eine elektronische Einheit ist, muß ein Signalumsetzer zum umsetzen des von dem Temperaturfühler kommenden Temperatursignals in ein elektronisch verarbeitbares Signal vorgesehen werden .an electronic unit. If the temperature control unit is an electronic unit, a signal converter must be used to convert it of the temperature signal coming from the temperature sensor can be provided in an electronically processable signal .
Infolge der geringen Sicherheit bekannter Temperaturregelvorrichtungen war es bisher üblich und teilweise vorgeschrieben, wenigstens zwei Temperaturfühler vorzusehen. Außerdem ist es bei bekannten Temperaturregelvorrichtungen üblich, eine Handrückstellung der Sicherheitsschalteinheit vorzusehen.As a result of the low security of known temperature control devices it was previously common and sometimes required to provide at least two temperature sensors. Besides, it is It is common in known temperature control devices to provide a manual reset of the safety switching unit.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Temperaturregelvorrichtung der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, welche einfacher im Aufbau, besser zu montieren, zu warten und ggf. zu reparieren ist und welche eine größere Betriebs- und Abschaltsicherheit aufweist.The invention is based on the object of a temperature control device of the type described at the beginning, which is easier to assemble, easier to assemble, to maintain and, if necessary, to is to be repaired and which has a greater operational and shutdown reliability.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein einziger Temperaturfühler vorgesehen ist, welcher ein Thermistor ist und in eine elektronische Brückenschaltung geschaltet ist, daß die elektronische Brückenschaltung zwei Operationsverstärker steuert, welche in der Temperaturregeleinheit und in der Sicherheitsschalteinheit vorgesehen sind, und daß die Operationsverstärker zwei entgegengesetzt schaltende Schalteinheiten betätigen. This object is achieved in that a single Temperature sensor is provided, which is a thermistor and is connected to an electronic bridge circuit, that the electronic bridge circuit controls two operational amplifiers, which in the temperature control unit and in the Safety switching unit are provided, and that the operational amplifier Operate two switching units switching in opposite directions.
Die Verwendung eines einzigen Temperaturfühlers hat den Vorteil, daß für alle Funktionen der Temperaturregelvorrichtung die exakt gleiche Meßgröße zugrundeliegt. Die Verwendung eines Thermistors als Temperaturfühler ermöglicht es, den Temperaturfühler unmittelbar in die elektronische Brückenschaltung zu integrieren. Die Verwendung der elektronischen Brückenschaltung in Verbindung mit den beiden Operationsverstärkern stellt sicher, daß bei einem Versagen einzelner Schaltkreiselemente der Brückenschaltung ein Ausschaltbefehl gegeben wird. Dadurch, daß die Operations-The use of a single temperature sensor has the advantage that the exact for all functions of the temperature control device is based on the same measured variable. The use of a thermistor as a temperature sensor makes it possible to use the temperature sensor directly to be integrated into the electronic bridge circuit. The use of the electronic bridge circuit in conjunction with the two operational amplifiers ensures that in the event of failure of individual circuit elements of the bridge circuit a switch-off command is given. Because the operational
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verstärker zwei entgegengesetzt schaltende Schalteinheiten betätigen, ist andererseits sichergestellt, daß ein Versagen einer dieser Schalteinheiten zu einem Abschalten der gesamten Temperaturregelanlage führt.the amplifier actuate two switching units switching in opposite directions, On the other hand, it is ensured that a failure of one of these switching units leads to a shutdown of the entire Temperature control system leads.
Die Temperaturregelvorrichtung ist zweckmäßig so aufgebaut, daß die Schalteinheiten Relais sind und daß das Relais der Temperaturregeleinheit Ruhestromkontakte und das Relais der Sicherheitsschalteinheit Arbeitsstromkontakte aufweist. Bei einer derartigen Temperaturregelvorrichtung werden durch eine Einspeisung des Relais der Temperaturregeleinheit die zugehörigen Relaiskontakte geöffnet, was dazu führt, daß die Temperatur nicht weiter erhöht wird. Das Einspeisen des Relais der Sicherheitsschalteinheit führt zum Schließen von dessen Kontakten, was zu einem Abschalten der Anlage führt. Sollten sich die Kontakte des Relais der Temperaturregeleinheit miteinander verschweißen, so steigt die Temperatur so lange an, bis das Relais der Sicherheitsschalteinheit die Anlage abschaltet. Sollten sich andererseits die Kontakte des Relais der Sicherheitsschalteinheit miteinander verschweißen, so führt dies zu einem Abschalten der Anlage.The temperature control device is expediently constructed so that the switching units are relays and that the relay of the Temperature control unit has closed current contacts and the relay of the safety switching unit has working current contacts. at such a temperature control device are the associated with a feed of the relay of the temperature control unit Relay contacts open, which means that the temperature is no longer increased. Feeding the relay of the safety switching unit leads to the closing of its contacts, which leads to the system being switched off. Should the If the contacts of the relay of the temperature control unit are welded together, the temperature rises until the relay the safety switching unit switches off the system. On the other hand, should the contacts of the relay of the safety switching unit weld together, this leads to a shutdown of the system.
Die elektronische Brückenschaltung weist zweckmäßig wenigstens drei Spannungsteiler auf, von denen einer den Thermistor enthält. Dabei enthält vorteilhaft der zweite Spannungsteiler den Thermistor,während der erste und zweite Spannungsteiler eine erste Diagonalspannungsbrücke zum Steuern der Temperaturregeleinheit und der zweite und dritte Spannungsteiler eine Diagonalspannungsbrücke zum Steuern der Sicherheitsschalteinheit bilden.The electronic bridge circuit expediently has at least three voltage dividers, one of which contains the thermistor. The second voltage divider advantageously contains the thermistor, while the first and second voltage dividers a first diagonal voltage bridge for controlling the temperature control unit and the second and third voltage dividers are a diagonal voltage bridge for controlling the safety switching unit form.
Weiter können der zweite Spannungsteiler und ein vierter Spannungsteiler eine Meßbrücke bilden, an welche.' ein Anzeigeinstrument für die Temperatur angeschlossen ist. Eine Änderung des Widerstandswertes des in dem zweiten Spannungsteiler enthaltenen Thermistors verstimmt die Meßbrücke und führt zu The second voltage divider and a fourth voltage divider can also be used form a measuring bridge to which. ' a display instrument for the temperature is connected. A change of the resistance value of the thermistor contained in the second voltage divider detuned the measuring bridge and leads to
einer Temperaturanzeige an dem Anzeigeinstrument.a temperature display on the display instrument.
Der Aufbau der elektronischen Brückenschaltung mit wenigstens drei Spannungsteilern, welche zwei Diagonalspannungsbrücken bilden, führt dazu, daß bei einem Kurzschluß des Thermistors die Sicherheitsschalteinheit anspricht und die Anlage abgeschaltet wird, um ein Ansprechen der Sicherheitsschalteinheit auch bei einem Bruch des Thermistors sicherzustellen, ist zweckmäßig zwischen dem Thermistor und den Operationsverstärkern eine auf einen Thermistorbruch ansprechende Sicherheitsschaltung vorgesehen. Diese Sicherheitsschaltung ist vorzugsweise zwischen dem Mittelabgriff des zweiten Spannungsteilers und den Operationsverstärkern vorgesehen.The structure of the electronic bridge circuit with at least three voltage dividers, which two diagonal voltage bridges form, has the result that in the event of a short circuit in the thermistor, the safety switching unit responds and the system is switched off is to respond to the safety switching unit To ensure that the thermistor also breaks, it is advisable to place a switch between the thermistor and the operational amplifiers Safety circuit responsive to a thermistor break is provided. This safety circuit is preferably between the center tap of the second voltage divider and the operational amplifiers intended.
Weiter ist zweckmäßig im Ausgang des Operationsverstärkers der Sicherheitsschalteinheit eine Schaltung zum Überwachen des Operationsverstärkers vorgesehen. Diese Schaltung löst bei einem Kurzschluß im Eingang des Operationsverstärkers die Sicherheitsschalteinheit aus, wodurch die Anlage abgeschaltet wird.A circuit for monitoring the operational amplifier is also expedient in the output of the operational amplifier of the safety switching unit intended. This circuit releases the safety switching unit in the event of a short circuit in the input of the operational amplifier off, which switches off the system.
Schließlich ist die elektronische Brückenschaltung der erfindungsgemäßen Temperturrege!vorrichtung vorzugsweise so aufgebaut, daß in dem ersten und dritten Spannungsteiler gemeinsam verstellbare Potentiometer vorgesehen sind. Diese Potentiometer dienen der gemeinsamen Einstellung des Regel- bzw. Ansprechbereichs der Temperaturrege!einheit und der Sicherheitsschalteinheit.Finally, the electronic bridge circuit is the one according to the invention Temperature control device preferably constructed in such a way that that jointly adjustable potentiometers are provided in the first and third voltage divider. These potentiometers are used the joint setting of the control or response range of the temperature control unit and the safety switching unit.
Die erfindungsgemäße Temperaturregelvorrichtung bietet den Vorteil eines sehr einfachen und billigen Aufbaus des Temperaturfühlers. Darüber hinaus läßt sich eine schnell ansprechende Regelung erreichen, welche auf elektromechanischen Wege nicht erreichbar ist. Dies ist insbesondere wichtig für moderne Anlagen mit kleinem Wasserreservoir, bei welchem rasche Temperaturanstiege auftreten.The temperature control device according to the invention offers the advantage a very simple and cheap structure of the temperature sensor. In addition, a quickly responding control can be achieved, which cannot be achieved by electromechanical means is. This is particularly important for modern systems with a small water reservoir, in which rapid temperature increases appear.
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Die Schaltung der erfindungsgemäßen Temperaturregelvorrichtung weist die Sicherheit auf, daß die Anlage bei Temperaturfühleroder Leitungsbruch, bei Temperaturfühlerkurzschluß, bei Versagen der Schaltkreiselemente und der Schalteinheiten bzw. Verschweißen der Relaiskontakte und bei Versagen der Operationsverstärker immer abschaltet. Durch die Benutzung nur eines einzigen Temperaturfühlers für die Steuerung der Temperaturregeleinheit und der Sicherheitsschalteinheit ist gewährleistet, daß die Sicherheitsschalteinheit immer voll einsatzfähig ist. Bei Auftreten von Fehlern schaltet die Temperaturregelvorrichtung immer auf die Sicherheitsseite, d.h. die Anlage wird immer abgeschaltet.The circuit of the temperature control device according to the invention provides the security that the system will work in the event of a temperature sensor or a line break, a temperature sensor short-circuit, or failure of the circuit elements and the switching units or welding of the relay contacts and in the event of failure of the operational amplifier always turns off. By using only a single temperature sensor to control the temperature control unit and the safety switching unit ensures that the safety switching unit is always fully operational. If an error occurs, the temperature control device always switches to the safety side, i.e. the system will always switched off.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. In der Zeichnung zeigenAn embodiment of the invention is shown in the drawing and is described in more detail below. Show in the drawing
Fig. 1 ein Blockschaltbild einer Temperaturregelvorrichtung gemäß der Erfindung,Fig. 1 is a block diagram of a temperature control device according to the invention,
Fig. 2 vier Spannungsteiler, welche in der Temperaturregelvorrichtung nach Fig. 1 zu zwei Diagonalspannungsbrücken und einer Meßbrücke zusammengeschaltet sind, undFig. 2 four voltage dividers, which in the temperature control device interconnected according to Fig. 1 to two diagonal voltage bridges and a measuring bridge are and
Fig. 3 ein Schaltbild der Temperäturregelvorrichtung nach Fig. 1.Fig. 3 is a circuit diagram of the temperature control device according to Fig. 1.
In Fig. 1 ist das Blockschaltbild einer bevorzugten Ausführungsform einer Temperaturregelvorrichtung gemäß der Erfindung dargestellt. Ein Netzteil 5 speist vier Spannungsteiler 1, 2, 3 und Der Spannungsteiler 2 wird von einem Temperaturfühler 6 beeinflußt. Diese Beeinflussung erfolgt dadurch, daß als Temperaturfühler 6 ein Thermistor ^,TC vorgesehen ist, welcher einen Teil des Spannungsteilers 2 bildet.In Fig. 1 the block diagram of a preferred embodiment of a temperature control device according to the invention is shown. A power supply unit 5 feeds four voltage dividers 1, 2, 3 and the voltage divider 2 is influenced by a temperature sensor 6. This influencing takes place in that a thermistor ^, TC is provided as the temperature sensor 6, which thermistor forms part of the voltage divider 2.
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Der Spannungsteiler 2 und der Spannungsteiler 4 bilden zusammen eine Meßbrücke, a^ welche ein Anzeigeinstrument 7 angeschlossen ist.The voltage divider 2 and the voltage divider 4 together form a measuring bridge, a ^ to which a display instrument 7 is connected.
Der Spannungsteiler 1 und der Spannungsteiler 2 bilden zusammen eine erste Diagonalspannungsbrucke, welche über eine Sicherheitsschaltung 8 auf einen ersten Operationsverstärker 9 geschaltet ist. Der als Differenzverstärker ausgebildete Operationsverstärker 9 arbeitet auf ein Relais 10 mit Ruhestromkontakten. Bei Durchschalten des Operationsverstärkers 9 werden damit die Kontakte des Relais 10 geöffnet. Der Operationsverstärker 9 samt zugehöriger Beschaltung und das Relais 10 stellen die Temperaturregeleinheit 11 der Temperaturregelvorrichtung dar. Durch das Öffnen der Kontakte des Relais 10 wird das Hochfahren der Temperatur der Anlage unterbrochen.The voltage divider 1 and the voltage divider 2 together form a first diagonal voltage bridge, which is connected to a first operational amplifier 9 via a safety circuit 8 is. The operational amplifier 9, designed as a differential amplifier, operates on a relay 10 with closed-circuit contacts. When the operational amplifier 9 is switched through, the contacts of the relay 10 are opened. The operational amplifier 9 together with the associated wiring and the relay 10 represent the temperature control unit 11 of the temperature control device. Opening the contacts of relay 10 interrupts the temperature rise of the system.
Der Spannungsteiler 2 und der Spannungsteiler 3 bilden zusammen eine zweite Diagonalspannungsbrucke., welche über die bereits erwähnte Sicherheitsschaltung 8 auf einen ebenfalls als Differenzverstärker ausgebildeten zweiten Operationsverstärker geschaltet ist. Der Operationsverstärker 12 arbeitet auf ein zweites Relais 13, welches jedoch Arbeitsstromkontakte aufweist. Beim Durchschalten des Operationsverstärkers 12 werden die Kontakte des Relais 13 geschlossen und die Anlage abgeschaltet. Ein erneutes Einschalten der Anlage kann erst dann erfolgen, wenn eine Einschaltsperre 14 manuell gelöst worden ist. Der Operationsverstärker 12 samt zugehöriger Beschaltung, das Relais 13 und die Einschaltsperre 14 bilden zusammen die Sicherheitsschalteinheit 15 der Temperaturregelvorrichtung.The voltage divider 2 and the voltage divider 3 together form a second diagonal voltage bridge. Which, via the already mentioned safety circuit 8, also acts as a differential amplifier formed second operational amplifier is connected. The operational amplifier 12 works on second relay 13, which, however, has operating current contacts. When the operational amplifier 12 is switched through the contacts of the relay 13 closed and the system switched off. The system can only be switched on again when a switch-on lock 14 has been released manually. The operational amplifier 12 together with the associated circuitry, the relay 13 and the switch lock 14 together form the safety switching unit 15 of the temperature control device.
In Fig. 2 sind die vier Spannungsteiler der elektronischen Brückenschaltung dargestellt. Der Spannungsteiler 1 enthält einen Widerstand R1 ~ i-m einen Spannungsteilerzweig und im anderen Spannungsteiler zweig einen Widerstand R-, 3* welcher mit der Parallelschaltung eines Widerstands R1 . und eines einstellbaren Potentiometers P3 1 in Reihe geschaltet ist.In Fig. 2, the four voltage dividers of the electronic bridge circuit are shown. The voltage divider 1 contains a resistor R 1 ~ i- m a voltage divider branch and in the other voltage divider branch a resistor R-, 3 * which is connected to the parallel connection of a resistor R 1 . and an adjustable potentiometer P 3 1 is connected in series.
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Der Spannungsteiler 2 enthält einen Widerstand Rg im einen Spannungsteilerzweig und die Parallelschaltung eines Thermistors iCrmp mit einem Widerstand R7 im anderen Spannungsteilerzweig. Die Spannungsteiler 1 und 2 sind in der Brückenschaltung zu einer Diagonalspannungsbrücke zusammengeschaltet, deren Punkte B und D zum ersten Operationsverstärker 9 geführt sind.The voltage divider 2 contains a resistor R g in one voltage divider branch and the parallel connection of a thermistor iCrmp with a resistor R 7 in the other voltage divider branch. The voltage dividers 1 and 2 are interconnected in the bridge circuit to form a diagonal voltage bridge, the points B and D of which are led to the first operational amplifier 9.
Der Spannungsteiler 3 enthält einen Widerstand R10 in Reihe mit der Parallelschaltung eines Widerstands R1ς und eines einstellbaren Potentiometers P3 2 ^m einen Spannungsteilerzweig und einen Widerstand R11 im anderen Spannungsteilerzweig. In der Brückenschaltung sind die Spannungsteiler 2 und 3 zu einer zweiten Diagonalspannungsbrücke zusammengeschaltet, deren Punkte C und D zu dem zweiten Operationsverstärker 12 geführt sind.The voltage divider 3 contains a resistor R 10 in series with the parallel connection of a resistor R 1ς and an adjustable potentiometer P 3 2 ^ m a voltage divider branch and a resistor R 11 in the other voltage divider branch. In the bridge circuit, the voltage dividers 2 and 3 are interconnected to form a second diagonal voltage bridge, the points C and D of which are led to the second operational amplifier 12.
Der vierte Spannungsteiler besteht aus einem Widerstand .Rgim einen Spannungsteilerzweig und einem Widerstand Rq in Reihe mit einem einstellbaren Potentiometer P2 im anderen Spannungsteilerzweig. Der Mittelabgriff des Spannungsteilers 4 ist über ein einstellbares Potentiometer P1 zu einem Punkt E geführt. Die Spannungsteiler 2 und 4 bilden zusammen eine Meßbrücke, zwischen deren Punkten E und D das Anzeigeinstrument 7 für die Temperatur liegt.The fourth voltage divider consists of a resistor .Rgim a voltage divider branch and a resistor R q in series with an adjustable potentiometer P 2 in the other voltage divider branch. The center tap of the voltage divider 4 is led to a point E via an adjustable potentiometer P 1. The voltage dividers 2 and 4 together form a measuring bridge, between whose points E and D the display instrument 7 for the temperature is located.
In der elektronischen Brückenschaltung der Temperaturregelvorrichtung liegen die Punkte P der Spannungsteiler 1, 2, 3, 4 an der vom Netzteil 5 kommenden positiven Zuleitung, während die Punkte N an der vom Netzteil 5 kommenden negativen Zuleitung liegen.In the electronic bridge circuit of the temperature control device, the points P of the voltage dividers 1, 2, 3, 4 are on the positive lead coming from the power pack 5, while the points N are on the negative lead coming from the power pack 5.
Fig. 3 zeigt das Schaltbild der beschriebenen Temperaturregelvorrichtung, über einen Sicherheitstransformator Tr1 wird die Wechselspannung des Netzes einem Brückengleichrichter n1 zugeführt, welcher die Wechselspannung gleichrichtet. Über den Ausgang des Brückengleichrichters n1 ist ein Glättungskondensator C_ und unter Zwischenschaltung eines Widerstands R16 eineFig. 3 shows the circuit diagram of the temperature control device described, via a safety transformer Tr 1 , the AC voltage of the network is fed to a bridge rectifier n1, which rectifies the AC voltage. A smoothing capacitor C_ is connected via the output of the bridge rectifier n1 and, with the interposition of a resistor R 16, a
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stabilisierende Zenerdiode D- geschaltet. Die soweit zu Fig. ? beschriebenen Schaltkreiselemente bilden das Netzteil 5.stabilizing Zener diode D- connected. The so far to Fig.? The circuit elements described form the power supply unit 5.
An den Punkten P und N sind die vier im Zusammenhang mit Fig. näher beschriebenen Spannungsteiler 1, 2, 3, 4 angeschlossen. Die Spannungsteiler 1 und 2 bilden eine erste Diagonalspannungsbrücken, deren Ausgang die Punkte D und B sind. Die Spannungsteiler 2 und 3 bilden eine zweite Diagonalspannungsbrücke, deren Ausgang die Punkte D und C sind. Zwischen den Punkt D und den Punkt N ist eine Zenerdiode D, in Reihe mit einem Widerstand R1Q geschaltet. Weiter ist der Punkt D über einen Wider- The four voltage dividers 1, 2, 3, 4 described in more detail in connection with FIG. 1 are connected to points P and N. The voltage dividers 1 and 2 form a first diagonal voltage bridge, the output of which is the points D and B. The voltage dividers 2 and 3 form a second diagonal voltage bridge, the output of which is the points D and C. A Zener diode D is connected in series with a resistor R 1Q between point D and point N. Further point D is via a counter
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stand R* mit einem Punkt A verbunden. Zwischen dem Punkt A und dem Punkt N liegt die Emitter-Kollektorstrecke eines Transistors T-, dessen Basis an dem Verbindungspunkt zwischen der Zenerdiodestood R * connected to a point A. Between point A and the point N is the emitter-collector path of a transistor T-, the base of which is at the connection point between the Zener diode
D^. und dem Widerstand R„ o liegt,
ο IoD ^. and the resistance R " o lies,
ο Io
Die Schaltkreiselemente D,, R1o, R. und T1 bilden die Sicherheitsschaltung 8. Solang diese Sicherheitsschaltung 8 nicht anspricht, ist das Potential am Punkt A gleich dem Potential am Punkt D. The circuit elements D ,, R 1o, R. and T 1 form the safety circuit 8. As long as this safety circuit 8 does not respond, the potential at point A is equal to the potential at point D.
Die erste Diagonalspannungsbrücke ist abgeglichen, wenn sich die Widerstandswerte der Spannungsteiler 1 und 2 derart entsprechen, daß die Ausgangsspannung zwischen den Punkten D bzw. A und B Null ist. In diesem Fall muß folgende Gleichung erfüllt sein:The first diagonal voltage bridge is balanced when the resistance values of voltage dividers 1 and 2 correspond in such a way that that the output voltage between points D or A and B is zero. In this case the following equation must be fulfilled:
r . 7 NTC = . , P31 ' r14 12 r7 +rNTC 6 13 P31 +ri4 r . 7 NTC = . , P 31 ' r 14 12 r 7 + r NTC 6 13 P 3 1 + r i4
Dabei sind hier wie auch im folgenden r und ρ die Widerstandswerte der entsprechenden Widerstände und Potentiometer mit gleichen Indices.Here, as in the following, r and ρ are the resistance values the corresponding resistors and potentiometers with the same indices.
Die zweite Diagonalspannungsbrücke ist abgeglichen, wenn sich die Widerstandswerte der Spannungsteiler 2 und 3 derart entsprechen, daß die Ausgangsspannung zwischen den Punkten D bzw.The second diagonal voltage bridge is balanced when the resistance values of voltage dividers 2 and 3 correspond in such a way that that the output voltage between points D and
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A und C Null ist. In diesem Fall muß folgende Gleichung er füllt sein:A and C is zero. In this case the following equation must be fulfilled:
r + P32 * ri5 r7 ' rNTC = r + P 32 * r i5 r 7 ' r NTC =
r10 + ρ + χ · r_ + r„m„ L6 11 r 10 + ρ + χ r_ + r " m " L 6 11
Eine Temperaturänderung am Thermistor R^p verstimmt die beiden Diagonalspannungsbrucken; hierdurch entstehen Spannungen an den Ausgängen der Diagonalspannungsbrucken zwischen den Punkten A, B und C. Der Punkt A ist auf je einen invertierenden Eingang der Operationsverstärker 9 und 12 geschaltet, der Punkt B ist auf einen nicht invertierenden Eingang des Operationsverstärkers 9 und der Punkt C auf einen nicht invertierenden Eingang des Operationsverstärkers 12 geschaltet.A change in temperature at the thermistor R ^ p detunes the two Diagonal tension bridges; this creates tensions at the exits of the diagonal tension bridges between points A, B and C. Point A is connected to an inverting input of each operational amplifier 9 and 12, which is point B. to a non-inverting input of the operational amplifier 9 and point C to a non-inverting input of the Operational amplifier 12 switched.
Die Spannungsteilerzweige sind so dimensioniert, daß bei Erreichen einer für die Temperaturregeleinheit 11 eingestellten Temperatur das Potential am Punkt A unter das Potential am Punkt B sinkt. Hierdurch schaltet der als Schwellenwertschalter betriebene Operationsverstärker 9 mit dem Ausgang auf H-Potential, wodurch das Relais 10 stromlos wird, d.h. dessen Ruhestromkontakte geöffnet werden.The voltage divider branches are dimensioned so that when one set for the temperature control unit 11 Temperature, the potential at point A drops below the potential at point B. This switches the operated as a threshold switch Operational amplifier 9 with the output at H potential, whereby the relay 10 is de-energized, i.e. its closed-circuit contacts be opened.
Übersteigt das Potential am Punkt C das Potential am Punkt A, so schaltet der Operationsverstärker 12 mit dem Ausgang auf Η-Potential, wodurch seine Ausgangsspannung die Zenerspannung einer Zenerdiode D1 im Ausgang des Operationsverstärkers 12 übersteigt. Hierdurch entsteht am Gate eines folgenden Thyristors THYI Spannung. Der Thyristor THYl wird gezündet, das Relais 13 wird stromdurchflossen, d.h. die ArbeitsStromkontakte des Relais 13 werden geschlossen. Hierdurch wird die Anlage abgeschaltet. Dieser Zustand wird beibehalten, bis eine im Kreis des Thyristors THY1 und des Relais 13 liegende Drucktaste b1 derart betätigt wird, daß der Thyristor für kurze Zeit stromlos wird, wodurch auch das Relais 13 stromlos wird. Der Thyristor THY 1If the potential at point C exceeds the potential at point A, the operational amplifier 12 switches the output to Η potential, whereby its output voltage exceeds the Zener voltage of a Zener diode D 1 in the output of operational amplifier 12. This creates a voltage THYI at the gate of a subsequent thyristor. The thyristor THYl is ignited, the relay 13 has a current flowing through it, ie the working current contacts of the relay 13 are closed. This shuts down the system. This state is maintained until a push button b1 located in the circuit of the thyristor THY1 and the relay 13 is actuated in such a way that the thyristor is de-energized for a short time, whereby the relay 13 is also de-energized. The thyristor THY 1
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sperrt, bis an seinem Gate wieder Spannung ansteht. Die Drucktaste b1 ist so ausgebildet oder angebracht, daß sie nur mit Hilfe eines Werkzeugs oder Schlüssels betätigt werden kann. Die Zenerdiode D1 stellt sicher, daß der Thyristor THY1 nur dann zündet, wenn der Operationsverstärker 13 auf Η-Potential geht.blocks until voltage is applied again to its gate. The push button b1 is designed or attached so that it can only be actuated with the aid of a tool or a key. The Zener diode D 1 ensures that the thyristor THY1 only ignites when the operational amplifier 13 goes to Η potential.
Entsteht ein Bruch in dem Temperaturfühler, d.h. dem Thermistor Rn-- oder in der Fühlerleitung, so geht das Potential am Punkt D auf seinen maximalen Wert und übersteigt die Spannung der Zenerdiode Oc, so daß der Transistor T.. leitend wird und am Punkt A Null-Potential ansteht. Damit sind die Potentiale an den Punkten B und C größer als am Punkt A und die Operationsverstärker 9 und 12 schalten auf Η-Potential, so daß das Relais 10 stromlos und das Relais 13 stromdurchflossen wird. Die Anlage wird abgeschaltet. Dieser Zustand bleibt erhalten, bis der Fehler vom Fachmann behoben worden ist und die Einschaltsperre durch Betätigung der Drucktaste b1 gelöst wird.If a break occurs in the temperature sensor, ie the thermistor R n - or in the sensor line, the potential at point D goes to its maximum value and exceeds the voltage of the Zener diode O c , so that the transistor T .. becomes conductive and on Point A zero potential is present. Thus, the potentials at points B and C are greater than at point A and the operational amplifiers 9 and 12 switch to Η potential, so that the relay 10 is de-energized and the relay 13 is energized. The system is switched off. This state is retained until the fault has been rectified by a specialist and the switch-on lock is released by pressing pushbutton b1.
Werden der Temperaturfühler, d.h. der Thermistor R __ bzw.If the temperature sensor, i.e. the thermistor R __ or
NTC,NTC,
dessen Anschlußklemmen kurzgeschlossen, so erreicht das Potential am Punkt A seinen niedrigsten Wert, während das Potential an den Punkten B und C steigt. Die Operationsverstärker 9 und 12 schalten wieder auf Η-Potential, so daß das Relais 10 stromlos und das Relais 13 stromdurchflossen ist. Die Anlage wird abgeschaltet. Dieser Zustand bleibt bestehen, bis der Fehler behoben und die Einschaltsperre durch Betätigung der Drucktaste b1 gelöst worden ist.whose terminals are short-circuited, the potential at point A reaches its lowest value, while the potential at points B and C increases. The operational amplifiers 9 and 12 switch back to Η potential, so that the relay 10 is de-energized and the relay 13 has current flowing through it. The system is switched off. This state remains until the error is rectified and the switch-on lock is activated by pressing the pushbutton b1 has been solved.
In dem Fall, daß der Operationsverstärker 9 versagt oder die Kontakte des Relais 10 verschweißen, arbeitet die Anlage solange weiter, bis die maximal eingestellte Temperatur erreicht und das eingestellte Potential am Punkt C des Spannungsteilers 3 unterschritten wird. Hierdurch schaltet der Operationsverstärker 12 auf Η-Potential. Das Relais 13 wird stromdurchflossen, die Anlage wird abgeschaltet. Dieser Zustand bleibt erhalten, bis der Fehler behoben und die Einschaltsperre durch Betätigung der Drucktaste b1 gelöst wird.In the event that the operational amplifier 9 fails or the contacts of the relay 10 weld together, the system will continue to operate continue until the maximum set temperature is reached and the set potential at point C of the voltage divider 3 is fallen below. As a result, the operational amplifier 12 switches to Η potential. The relay 13 has current flowing through it, the system is switched off. This state remains until the error has been rectified and the switch-on lock is activated the pushbutton b1 is released.
70984B/061S - n -70984B / 061S - n -
Zum Überwachen des Operationsverstärkers 12 ist dessen Ausgang über einen Widerstand R_-_ auf die Basis eines Transistors T0 geschaltet. Die Emitter-Kollektorstrecke des Transistors T2 liegt am Punkt N und über einen Widerstand R1g sowie den Widerstand R„ c am Punkt P. Im normalen Betrieb ist" der Transistor ι οTo monitor the operational amplifier 12, its output is connected to the base of a transistor T 0 via a resistor R _-_. The emitter-collector path of the transistor T 2 is at the point N and via a resistor R 1g and the resistor R " c " at the point P. In normal operation, the transistor is ι ο
T- durch die Offsetspannung des Operationsverstärkers 12 leitend und hat somit keinen Einfluß auf die Funktion der Sicherheitsschalteinheit 15. Ist jedoch der Eingang des Operationsverstärkers 12 kurzgeschlossen, so tritt an dessen Ausgang keine Offsetspannung auf. In diesem Fall sperrt der Transistor T2, so daß die über eine Diode D0 an der Zenerdiode D1 anliegendeT- is conductive through the offset voltage of the operational amplifier 12 and thus has no influence on the function of the safety switching unit 15. However, if the input of the operational amplifier 12 is short-circuited, no offset voltage occurs at its output. In this case, the transistor T 2 blocks, so that the voltage applied to the Zener diode D 1 via a diode D 0
ο Iο I
Spannung deren Zenerspannung übersteigt. Dadurch wird der Thyristor THY1 durchgeschaltet, das Relais 13 ist stromdurchflossen und die Anlage wird abgeschaltet.Voltage whose Zener voltage exceeds. This will make the thyristor THY1 is switched through, the relay 13 has current flowing through it and the system is switched off.
Die Spannungsteiler 2 und 4 bilden eine Meßbrücke. Die Meßbrücke ist abgeglichen, d.h. die Spannung zwischen den Punkten D und E ist Null, wenn folgende Gleichung erfüllt ist:The voltage dividers 2 and 4 form a measuring bridge. The measuring bridge is balanced, i.e. the voltage between points D and E is zero if the following equation is true:
' r7' r 7
r8
8 rNTC + r7 r 8
8 r NTC + r 7
Ändert sich die Temperatur am Thermistor R»™«» so wird die Meßbrücke verstimmt und das Anzeigeinstrument 7 ist stromdurchflossen, d.h. die Fühlertemperatur wird angezeigt.If the temperature at the thermistor R »™« »changes, the measuring bridge becomes out of tune and the display instrument 7 has current flowing through it, i.e. the sensor temperature is displayed.
Um auch bei langsam auftretenden Temperaturänderungen ein exaktes Umschalten des Operationsverstärkers 9 zu erreichen, ist über dem Operationsverstärker 9 ein Rückkopplungswiderstand R- vorgesehen. Durch diese Rückkopplung wird auch die Schwingneigung verringert. Die Schalthysterese ist durch die Dimensionierung der Schaltung auf etwa 2°C festgelegt und läßt sich durch Ändern des Rückkopplungswiderstandes R17 variieren.In order to achieve an exact switching of the operational amplifier 9 even with slowly occurring temperature changes, a feedback resistor R- is provided above the operational amplifier 9. This feedback also reduces the tendency to oscillate. The switching hysteresis is determined by the dimensioning of the circuit at about 2 ° C and can be varied by changing the feedback resistor R 17.
709845/061S709845 / 061S
- 11a -- 11a -
Weitere Einzelheiten der Schaltung gehen aus Fig. 3 hervor und bedürfen keiner ergänzenden Erläuterung.Further details of the circuit emerge from FIG. 3 and do not require any additional explanation.
- 12 -- 12 -
709845/0615709845/0615
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