DE2734003A1 - Schaltungsanordnung zur leistungssteuerung eines netzbetriebenen waermegeraets, insbesondere einer kochplatte - Google Patents

Schaltungsanordnung zur leistungssteuerung eines netzbetriebenen waermegeraets, insbesondere einer kochplatte

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DE2734003A1
DE2734003A1 DE19772734003 DE2734003A DE2734003A1 DE 2734003 A1 DE2734003 A1 DE 2734003A1 DE 19772734003 DE19772734003 DE 19772734003 DE 2734003 A DE2734003 A DE 2734003A DE 2734003 A1 DE2734003 A1 DE 2734003A1
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    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05BELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B1/00Details of electric heating devices
    • H05B1/02Automatic switching arrangements specially adapted to apparatus ; Control of heating devices
    • H05B1/0227Applications
    • H05B1/0252Domestic applications
    • H05B1/0258For cooking
    • H05B1/0261For cooking of food
    • H05B1/0266Cooktops

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Food Science & Technology (AREA)
  • Control Of Resistance Heating (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Leistungs-
  • steuerung eines netzbetriebenen Wärmegeräts, insbesondere einer Kochplatte, bei der ein Taktgeber mit Ladeschaltung über eine Untersetzerschaltung Ein- und Ausschaltsignale für das Wärmegerät in einem bestimmten Tastverhältnis erzeugt.
  • Eine derartige Schaltung ist beispielsweise in der DT-Patentanmeldung P 26 42 036.0 vorgeschlagen. Es ist dort beschrieben, wie sich ein in weiten Grenzen verstellbares Tastverhältnis erreichen läßt. Hierzu ist dem Taktgeber ein Kondensator vorgeschaltet, der während der Ein- und Ausschaltsignale von in zwei Parallelzweigen eingestellten Ladeströmen geladen wird.
  • Das sich dabei ergebende Tastverhältnis ist unabhängig von Schwankungen der Spannung des Netzes, an das die zu steuernde Kochplatte, Bratröhre oder sonstiges Flärmegerät angeschlossen ist.
  • Netzspannungsschwankungen führen dazu, daß die tatsächliche Heizleistung von dem gewünschten, eingestellten Wert abweicht.
  • Ist beispielsweise die Netzspannung höher als die Nennspannung, dann wird während des Einschaltsignals zu stark geheizt, ohne daß das Ausschaltsignal entsprechend verlängert wird. Die Betrachtung des Zusammenhangs A = t U2/R, wobei A die elektrische Arbeit, t die Summe der Zeiten der Einschaltdauer, U die tatsächliche Spannung und R der Heizwiderstand des Wärmegeräts ist, macht dies deutlich. Im Endeffekt ergibt sich, daß ein bestimmtes, zur Leistungssteuerung eingestelltes Tastverhältnis bei Netzspannungsschwankungen nicht die gewünschte Heizleistung nach sich zieht.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, die Auswirkungen von Netzspannungsschwankungen auf die vom Wärmegerät aufgenommene elektrische Arbeit durch Beeinflussung des eingestellten Tastverhältnisses zu kompensieren.
  • Nach der Erfindung ist obige Aufgabe dadurch gelöst, daß zur Kompensation von Netzspannungsschwankungen der Taktgeber mit Ladeschaltungan eine erste Speiseschaltung angeschlossen ist, daß die erste Speiseschaltung ein Bauteil mit flachem Strom/ Spannungskennlinienabschnitt und ein Schaltglied aufweist, das während der einen Signale die erste Speiseschaltung sperrt und über das während der anderen Signale die erste Speiseschaltung den Taktgeber mit Ladeschaltung mit einem von den Netzspannungsschwankungen abhängigen Ladestrom speist, und daß der Taktgeber mit Ladeschaltung an eine zweite Speise schaltung angeschlossen ist, die ein zweites Schaltglied aufweist, über das während der einen Signale die zweite Speiseschaltung den Taktgeber mit Ladeschaltung mit einem von Netzspannungsschwankungen unabhängigen Ladestrom speist und das während der anderen Signale die zweite Speiseschaltung sperrt.
  • Dadurch ist erreicht, daß das Tastverhältnis nicht nur von dem eingestellten Wert, sondern auch von der tatsächlich an dem Wärmegerät anliegenden Netzspannung abhängt.
  • Es ist möglich, als die genannten einen Signale die Einschaltsignale und als die genannten anderen Signale die Ausschaltsignale zu verwenden. In diesem Falle wird der Taktgeber mit Ladeschaltung während der Ausschaltsignale mit einem netzabhängigen Ladestrom gespeist. Es ist dann sicherzustellen, daß bei einer Spannungserhöhung die Ausschaltsignale länger werden, damit die aufgenommene Heizleistung durch die Spannungserhöhung nicht vergrößert wird. Schaltungstechnisch einfacher ist es, als die genannten einen Signale die Ausschaltsignale und als die genannten anderen Signale die Einschaltsignale zu verwenden. Bei einer Erhöhung der Netzspannung werden in diesem Falle die Einschaltsignale verkürzt, da die Taktfrequenz des Taktgebers entsprechend des höheren Ladestroms ansteigt. Bei Unterspannung gilt das Umgekehrte. Die Dauer der Ausschaltsignale ändert sich dabei nicht.
  • Tritt während der Ankochzeit, also dann, wenn die Dauer der Ausschaltsignale an sich Null ist, Überspannung auf, dann treten durch die entsprechende Verkürzung der Einschaltsignale Ausschaltsignale auf, so daß eine Überhitzung des Wärmegeräts vermieden ist.
  • In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung weist die erste Speiseschaltung einen mit dem Bauteil mit flachem Strom/Spannungskennlinienabschnitt in Reihe liegenden Spannungsteiler und einen über eine Diode am Abgriff des Spannungsteilers liegenden ersten Kondensator auf. Vorzugsweise ist das Bauteil mit flachem Strom/Spannungskennlinienabschnitt eine Glimmlampe. Diese führt aufgrund ihrer relativ waagrechten Strom/ Spannungskennlinie innerhalb ihres Zündbereichs dazu, daß sich Netzspannungschwankungen überproportional an dem Spannungsteiler auswirken. Anstelle der Glimmlampe könnten auch Zenerdioden oder Widerstände mit spannungsabhängigem Widerstandswert eingesetzt werden.
  • In Weiterbildung der Erfindung liegt das Schaltglied der ersten Speiseschaltung parallel zum ersten Kondensator und entlädt diesen während der Einschaltsignale.
  • Weitere vortenhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In der Zeichnung zeigen: Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel einer Schaltungsanordnung zur Leistungssteuerung eines Wärmegeräts, Fig. 2 ein weiteres Ausführungsbeispiel und Fig. 3 einen Taktgeber mit Ladeschaltung für die Schaltungsanordnung nach den Figuren 1 und 2.
  • In Fig. 1 ist ein Taktgeber 1 mit einer Ladeschaltung 2 mit seinem Taktausgang 3 mit einem Flip-Flop 4 verbunden. Am Q-Ausgang des Flip-Flops 4 liegt eine Steuerschaltung 5 für eine Kochplatte, die einen Heizwiderstand 6 aufweist.
  • Der Heizwiderstand 6 der Kochplatte ist über einen Transistor 7, eine Relaiswicklung 8 und einen als Ruhekontakt ausgebildeten Relaiskontakt 9 eingeschaltet, wenn am Q-Ausgang des Flip-Flops 4 der Pegel L ansteht. Der Heizwiderstand 6 ist abgeschaltet, wenn am Q-Ausgang des Flip-Flops 4 der Pegel H ansteht.
  • Der Q-Ausgang des Flip-Flops 4 ist über eine Diode 10 und einen Teilwiderstand 11 mit einem Steuereingang 12 des Taktgebers 1 mit Ladeschaltung 2 verbunden. Das Flip-Flop 4 liegt mit einem Eingang 13 an einer Gleichspannungsquelle 14, an der ausgangsseitig eine stabilisierte Gleichspannung, beispielsweise 12 V, ansteht. Die Gleichspannungsquelle ist eingangsseitig wie der Heizwiderstand 6 an die Netzwechselspannung UN angeschlossen. Die Gleichspannungsquelle 14 speist auch die übrigen Schaltungsteile, die mit einer Gleichspannung zu versorgen sind.
  • Mit dem Q-Ausgang des Flip-Flops 4 ist weiterhin über einen Widerstand 15 die Basis eines Transistors 16 verbunden. Dieser liegt in einer ersten Speiseschaltung 17. Die Speiseschaltung 17 liegt eingangsseitig über eine Diode 18 an der Netzwechselspannung UN. Sie weist iflC ne Glimmlampe 19 und einen mit dieser in Reihe liegenden Spannungsteiler aus Widerständen 20, 21 auf.
  • Parallel zum Widerstand 21 liegt in Reihe eine Diode 22 und ein Kondensator 23. Der Spannungspol des Kondensators 23 ist über einen Widerstand 24, eine Diode 25 und einen Teilwiderstand 26 mit dem Steuereingang 12 des Taktgebers 1 mit Ladeschaltung 2 verbunden. Zwischen dem Widerstand 24 und der Diode 25 liegt der Kollektor des Transistors 16.
  • Bei einer Netzwechselspannung von 220 V wird beispielsweise eine Glimmlampe eingesetzt, deren Zündpunkt etwa in der Größenordnung von 170 V liegt. Oberhalb des Zündpunktes weist die Glimmlampe 19 eine sehr flache Strom/Spannungskennlinie auf.
  • Eine zweite Speiseschaltung 27 für den Taktgeber 1 mit Ladeschaltung 2 ist beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 durch die Gleichspannungsquelle 14, das Flip-Flop 4, die Diode 10 und den Teilwiderstand 11 gebildet.
  • Die Funktionsweise des Ausführungsbeispiels nach Fig. 1 ist etwa folgende: Der Taktgeber 1 gibt Impulse ab, deren Abstand von der Ladeschaltung 2 gesteuert ist. Bei jedem Impuls schaltet das Flip-Flop 4 um. Steht der Q-Ausgang des Flip-Flops 4 auf H, dann ist die Kochplatte 6 über die Steuerschaltung 5 ausgeschaltet.
  • Über die Diode 10 und den Widerstand 11 fließt ein Ladestrom in die Ladeschaltung, dessen Höhe durch den Teilwiderstand 11 bestimmt ist. Der Transistor 16 leitet, so daß die Speiseschaltung 17 kurzgeschlossen ist und also sperrt. Über den Teilwiderstand 26 fließt kein Ladestrom. Während des Ausschaltsignals ist der Ladestrom unabhängig von etwaigen Schwankungen der Netzwechselspannung, da er über das Flip-Flop 4 aus der stabilisierten Gleichspannungsquelle 14 stammt.
  • Während der Einschaltsignale, nämlich dann, wenn am Q-Ausgang des Flip-Flops 4 der Pegel L steht, ist der Transistor 16 gesperrt. Der Ladestrom für die Ladeschaltung 2 wird Jetzt ausschließlich über die Speiseschaltung 17 geliefert. Er ist damit abhängig von Schwankungen der Netzwechselspannung UN.
  • Liegt die Netzwechselspannung über der Nennspannung, dann wird der Kondensator 23 wegen der flachen Kennlinie der Glimmlampe 19 auf eine im Vergleich zur Netzspannungserhöhung überproportional erhöhte Spannung geladen. Dies wirkt sich so aus, daß infolge des höheren in die Ladeschaltung 2 fließenden Ladestroms bzw. infolge der höheren Ladegeschwindigkeit, der Impulsabstand am Ausgang 3 des Taktgebers kürzer wird. Dadurch sind die Einschaltsignale entsprechend verkürzt. Dies bedeutet, daß bei erhöhter Netzwechselspannung der Heizwiderstand 6 kürzer eingeschaltet bleibt. In der Ankochzeit, in der an sich keine Ausschältsignale auftreten, hat eine Netzspannungserhöhung aus den beschriebenen Gründen ebenfalls in erwünschter Weise verkürzte Einschaltsignale zur Folge.
  • Liegt die Netzspannung unterhalb der Nennspannung, dann wird der Kondensator 23 während der Einschaltsignale entsprechend weniger geladen, so daß sich diese verlängern.
  • Eine Einstellung des Tastverhältnisses der Aus- und Einschaltsignale erfolgt mittels Verstellung der Teilwiderstände 11 und 26. Die obenbeschriebenen netzwechselspannungsabhängigen Änderungen der Einschaltsignale gehen von den am Teilwiderstand 26 eingestellten Werten aus.
  • Ist die Netzspannung gleich der Nennspannung, dann bestimmen alleine die Teilwiderstände 11 und 26 das Tastverhältnis.
  • Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 ist in der Speiseschaltung 17 anstelle des verstellbaren Telwiderstands 26 ein Widerstand 28 mit festem Widerstandswert vorgesehen. Ansonsten gleicht die Speiseschaltung 17 nach Fig. 2 der nach Fig. 1 auch hinsichtlich der Wirkungsweise.
  • Die zweite Speiseschaltung 27 nach Fig. 2 weist eine Spannungsstabilisierungsschaltung mit einem Widerstand 29, einer Zenerdiode 30, einer Diode 31 und einem Siebkondensator 32 auf.
  • Der Spannungspol des Siebkondensotors 32 liegt über die Emitter-Kollektorstrecke eines Transistors 33 und einem Widerstand 34 am Steuereingang 12. Auch bei diesem Ausführungsbeispiel kann, wie beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 1,anstelle der Bauteile 29 bis 32 eine vorhandene stabilisierte Gleichspannungsquelle eingesetzt werden.
  • Die Steuerschaltungen 17 und 27 sind so bemessen, daß dann, wenn die Netzspannung gleich der Nennspannung ist, während der Einschaltsignale und während der Ausschaltsignale am Steuereingang 12 immer die gleiche Spannung ansteht. Dies hat zur Folge, daß sowohl während der Ausschaltsignale als auch während der Einschaltsignale immer der gleiche Ladestrom in die Ladeschaltung 2 fließt und somit auch die gleiche Ladegeschwindigkeit an der Ladeschaltung auftritt. Die Taktfrequenz des Taktgebers 1 bleibt damit unabhängig davon, welche der beiden Speiseschaltungen 17, 27 eingeschaltet ist, konstant.
  • Die Basis des Transistors 33 liegt am Q-Eingang des Flip-Flops 4. Der Transistor 33 leitet während der Ausschaltsignale und sperrt während der Einschaltsignale. Am Q-Ausgang des Flip-Flops 4 liegt, wie in Fig. 1 die Steuerschaltung 5. Zwischen den Taktausgang 3 des Taktgebers 1 und das Flip-Flop 4 ist eine Untersetzerschaltung 35 geschaltet. Diese läßt sich zur Auswahl verschiedener Tastverhältnisse verstellen.
  • Die Funktionsweise der Schaltung nach Fig. 2 gleicht der nach Fig. 1. Auch hier wird bei Überspannung die Taktfrequenz des Taktgebers 1 während der Einschaltsignale erhöht und bei Unterspannung vermindert. Die Ausschaltsignale bleiben unabhängig von Spannungsschwankungen gleich.
  • In Fig. 3 ist ein beispielsweise verwendbarer Taktgeber 1 mit Ladeschaltung 2 dargestellt. Am Emitter eines UniJunktion-Transistors 36 (Doppelbasis-Diode) liegt der Spannungspol eines Ladekondensators 37. Gleichzeitig bildet der Emitter den Steuereingang 12 und den Taktausgang 3. Über Widerstände 38 und 39 liegen die beiden Basisanschlüsse zwischen den Polen der stabilisierten Gleichspannung. Sobald der Kondensator 37 am Emitter auf eine bestimmte Spannung aufgeladen ist, entlädt er sich über den Emitter und den Widerstand 39.
  • Anstelle des beschriebenen Taktgebers können auch andere Taktgeberschaltungen eingesetzt werden. Beispielsweise kann ein integrierter Schaltkreis MC 14 541 (Motorola) eingesetzt werden.
  • Im Rahmen der Erfindung liegen zahlreiche Schaltungsvarianten.
  • Beispielsweise lassen sich anstelle der Transistoren 16 und 33 auch andere Transistorschaltungen mit gleicher Funktion einsetzen. Der Einsatz der erfindungsgemäßen Speiseschaltungen ist nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt.
  • Sie können auch bei anders aufgebauten Taktgebern, Ladeschaltungen und Steuerschaltungen eingesetzt werden.
  • Leerseite

Claims (8)

  1. Schaltungsanordnung zur Leistungssteuerung eines netzbetriebenen Wärmegeräts, insbesondere einer Kochplatte Patentansprüche: Schaltungsanordnung zur Leistungssteuerung eines netzbetriebenen Wärmegeräts, insbesondere einer Kochplatte, wobei ein Taktgeber mit Ladeschaltung über eine Untersetzerschaltung Ein- und usschaltsignale für das Wärmegerät in einem bestimmten Tastverhältnis erzeugt, dadurch gekennzeichnet, daß zur Kompensation von Netzspannungsschwankungen der Taktgeber mit Ladeschaltung (1, 2) an eine erste Speiseschaltung (17) angeschlossen ist, daß die erste Speiseschaltung (17) ein Bauteil (19) mit flachem Strom/Spannungskennlinienabschnitt und ein Schaltglied (16) aufweist, das während der einen Signale die erste Speiseschaltung (17) sperrt und über das während der anderen Signale die erste Speiseschaltung (17) den Taktgeber mit Ladeschaltung (1, 2) mit einem von den Netzspannungsschwankungen abhängigen Ladestrom speist, und daß der Taktgeber mit Ladeschaltung (1, 2) an eine zweite Speiseschaltung (27) angeschlossen ist, die ein zweites Schaltglied (4, 33) aufweist, über das während der einen Signale die zweite Speiseschaltung (27) den Taktgeber mit Ladeschaltung (1, 2) mit einem von Netzspannungsschwankungen unabhängigen Ladestrom speist und das während der anderen Signale die zweite Speiseschaltung (27) sperrt.
  2. 2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die einen Signale die Ausschaltsignale und die anderen Signale die Einschaltsignale sind.
  3. 3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Speiseschaltung (17) einen mit dem Bauteil (19) in Reihe liegenden Spannungsteiler (20, 21) und einen über eine Diode (22) am Abgriff des Spannungsteilers (20, 21) liegenden Kondensator (24) aufweist.
  4. 4. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltglied (16) der ersten Speiseschaltung (17) parallel zum Kondensator (23) liegt und daß zwischen dem Taktgeber mit Ladeschaltung (1, 2) und dem Schaltglied (16) eine Diode (25) vorgesehen ist.
  5. 5. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Speiseschaltung (27) parallel zur ersten Speiseschaltung (17) liegt.
  6. 6. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Speiseschaltung (27) von einer Gleichspannungsquelle (14) und einem Flip-Flop (4) gebildet ist, das auch die erste Speiseschaltung (17) steuert.
  7. 7. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltglied (33) der zweiten Speiseschaltung (27) mit seiner Schaltstrecke zwischen dem Taktgeber mit Ladeschaltung (1, 2) und einer Gleichspannungsquelle (32, 14) liegt.
  8. 8. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Bauteil mit flachem Strom/Spannungskennlinienabschnitt eine Glimmlampe dient.
DE19772734003 1977-07-28 1977-07-28 Schaltungsanordnung zur netzspannungsschwankungskompensierten Leistungssteuerung eines netzbetriebenen Wärmegeräts, insbesondere einer Kochplatte Expired DE2734003C2 (de)

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In Betracht gezogene ältere Anmeldung: DE-AS 26 42 036 *

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