DE2757276C3 - Sicherheitsschaltung für temperaturgeregelte, mit Wechselspannung betriebene elektrische Heiz- oder Wärmegeräte - Google Patents
Sicherheitsschaltung für temperaturgeregelte, mit Wechselspannung betriebene elektrische Heiz- oder WärmegeräteInfo
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- DE2757276C3 DE2757276C3 DE2757276A DE2757276A DE2757276C3 DE 2757276 C3 DE2757276 C3 DE 2757276C3 DE 2757276 A DE2757276 A DE 2757276A DE 2757276 A DE2757276 A DE 2757276A DE 2757276 C3 DE2757276 C3 DE 2757276C3
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Description
8. Sicherheitsschaltung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß auf die Basis des Ladetransistors
(Tl) zusätzlich eine Steuerspannung eingekoppelt ist, die den Ladetransistor leitend
schaltet, wenn die Sollwertspannungen für den Speicherstellkomparator (K3) und den Temperaturregler
(TR) in Richtung höherer Temperatur unzulässig auswandern und/oder der Speicher
(SP) beim Einschaltvorgang des Gerätes fehlerhaft gesetzt ist.
9. Sicherheitsschaltung nach einem der Ansprüche
1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Unterbrecherelement (5) ein von einem Elektromagneten
betätigter Schalter ist, dessen magnetspule (M) in Serie mit der Emitte«-Kollektorstrecke
eines Entladetransistors (Γ2) im Entladekreis
eines Schaltkondensators (C6) liegt, wobei die Basis des Entladetransistors vom Steuerkondensator
(Cl) gesteuert und der Steuerkondensator nach dem Einschalten des Gerätes solange im
entladenen Zustand gehalten wird, bis der Schaltkondensator (C6) voll aufgeladen ist.
10. Sicherheitsschaltung nach Anspruch 9, dadurch
gekennzeichnet, daß in der Zeit, während der Steuerkondensator (Cl) nach dem Einschalten
des Gerätes im entladenen Zustand gehalten wird, die Zündsignale in jeder Halbwelle der Betriebswechselspannung
unterdrückt werden.
Die Erfindung betrifft eine Sicherheitsschaltung für
temperaturgeregelte, mit Wechselspannung betriebene elektrische Heiz- oder Wärmegeräte, mit einer
an der Betriebswechselspannung liegenden Serienschaltung aus dem Heizleiter des Gerätes, einem
durch Zündsignale steuerbaren bidirektionalen Schalter, insbesondere Triac, und einem im Falle eines
Gefahrenzustandes öffnenden und dadurch den Heizleiter von der Betriebswechselspannung trennenden
Unterbrecherelement, ferner mit einem so vom Temperaturregler geführten Zündsignalgenerator,
daß die Jen Stromfluß im bidirektionalen Schalter auslösenden Zündsignale nur bei unter der Sollwerttemperatur
des Temperaturreglers liegender Istwerttemperatur entstehen, sowie mit einem mit der Betriebswechselspannung
synchronisierten Steuergenerator, der den Zündsignalgenerator in jeder zweiten Halbwelle der Betriebswechselspannung austastet,
und mit einem diese Austastung aufhebenden steuerbaren Schaltungsglied.
Eine Sicherlieitsschaltung dieser Art ist in dem älteren
deutschen Patent 2720153 der Anmclderin beschrieben.
Bei dieser älteren Sicherheitsschaltung ist dem Heizleiter eine Serienschaltung aus einem im
Vergleich zum Heizleiter niederohmigen Nebenwiderstand und einer Diode parallel geschaltet. Die
Austastung des ZüiVJsignalgenerators durch den
Steuergenerator erfolgt für die in Durchlaßrichtung
der Diode gepolten Halbwellen der Betriebswechselspannung. Die Steuerspannungen für das diese Austastung
aufhebende Schaltungsglied werden von Überwachungsschaltungen gebildet und leiten sich aus dem
Auftreten von Gefahrenzuständen ab. Das Unterbrecherelement ist ein selbsttätig auf Überstrom ansprechendes
Sicherungsbauteil, dessen Ansprechschwelle unter dem bei Aufhebung der Austastung in Durchlaßrichtung
der Diode durch den Nebenwiderstand fließenden großen Strom und über dem im Normalbetrieb
nur in jeder zweiten Halbwelle allein durch den Heizleiter fließenden kleinen Strom liegt. Im Ergebnis
wird der Heizleiter normalerweise nur durch die von jeder zweiten Halbwelle der Betriebswechselspannung
gebildeten Gleichstromimpulse gespeist. Die jeweils andere Halbwelle dient im Fehlerfall durch die
dann aufgehobene Austastung dazu, über den im Vergleich zum Heizleiter kleinen Nebenwiderstand einen
so hohen Strom fließen zu lassen, daß das Sicherungsbauteil abschaltet oder so zerstör Aird, daß der Heizleiter
mit Sicherheit von der Betriebs« :chseispannung getrennt wird. Fehlerursachen, die mit der Gefahr unzulässiger
Temperaturerhöhungen verbunden sind oder Anlaß zu anderen schwerwiegenden Gefährdungen
g.'ben, können daher einfach so erfaßt und in die Sicherheitsschaltung einebunden werden, daß sie die
Austastung des Zündsignalgenerators aufheben. Allerdings ist bei derartigen Sicherhe'tsschaltungen die
Anheizphase, also die Zeit, die da·, Gerät benötigt,
um die gewünschte Endtemperatur zu erreichen, wegen der durch die Austastung jeder zweiten Halbwelle
bedingten geringeren Betriebsleistung entsprechend länger.
Aus der DE-OS 2 546573 ist eine Sicherheitsschaltung
der eingangs genannten Art bekannt, bei der jedoch keine Austastung des Zündimpulsgenerators
möglich und der Heizleiter daher in allen Halbweilen der Betriebswechselspannung vom Strum durchflossen
ist. Das Triac wird in beiden Halbwellen der Betriebswechselspannung gezündet, so lange die von eiri.m
Temperaturfühler ermittelte Istwerttemperatur unter der Sollwerttemperatur liegt. Das Unterbrecherelement
ist ein Relaiskontakt, der so lange geschlossen bleibt, wie die Istwertspannung des Temperaturfühlers
eine fest vorgebbare Kontrollspannung nicht unterschreitet. Zur Steuerung des Relais dient
ein zweites Triac, das so lange gezündet wird und die Rclaisspule mit Strom beaufschlagt, wie die Istwertspannung
des Temperaturfühlers über der Kontrollspannung liegt. Dadurch wird im Ergebnis die Funktionsfähigkeit
des Temperaturfühlers überwacht. Denn wenn die Füblerleitungen aus irgendeinem
Gnnrie im Leerlauf betrieben oder kurzgeschlossen werden und dadurch die vom Temperaturfühler abgegebene
Spannunj unter die Kontrollspa.inung abfällt,
wird das die Relaisspule steuernde Triac nicht mehr gezündet, so dnß der in Serie mit dem Heizleiter liegende
Relaisknntakt öffnet, dadurch den Heizleiter von der Betrieb·, vvechselspannungtrennt und auf diese
Weise unzulässig«: Temperaturerhöhungen verhindert, die durch den Ausfall des Temperaturfühlers
möglicherweise entstehen könnten. - im übrigen sind,
z. T. in integrierter Bauweise Sicherheitsschaltungen der vorbeschriebenen Art bekannt, die jedoch kein
im Falle eines Gefahrenzustandes öffnendes und den Heizleiter von der Betriebswechselspannung trennendes
Unterbrecherelement besitzen, aber wie die vorboschriebene Schaltung mit einer Überwachung des
Temperaturfühlers derart arbeiter^ daß der irrt Falle
eines Fühlerdefektcs auftretende Abfall der Fühlerspannung unter den Wert der fest eingestellten Köntrollspannungdie
weitere Zündung des mit dem Heizleiter in Serie liegenden Triacs verhindert, so daß das
den Stromfluß durch den Heizleiter steuernde Triac sperrt und dadurch unzulässige Temperaturen des
Heiz- oder Wärmcgcrätcs Verhindert (US-PS 3678247; Haustechnischcr Anzeiger, 6. Jg. Nr. 21
vom 9. 2. 1976, Seite 44; Elektronik 1975, Dd. 24, Heft 7,- Seite 72 bis 74).
Diesen Sichcrheitsschaltungcn. die den Heizleiter in beiden Halbwcllen der Bctricbswcchsclspannung
speisen, ist der Vorteil gemeinsam, daß nach dem Einschalten
des Gerätes die Temperatur zunächst schnell auf den gewünschten Wert ansteigt, auf dem sie dann
mittels des Temperaturreglers durch entsprechende Steuerung des Triacs gehalten wird. Nachteilig ist jedoch
die zur Verfugung stehende hohe elektrische Leistung, die im stationären Betrieb des Gerätes,
wenn also der Aufheizzustand beendet ist und die erreichte Temperatur nur noch aufrechterhalten werden
muß, in ihrer vollen Höhe nicht mehr benötigt wird, aber im Falle von Fehlern im Gerät frei werden und
zu Zerstörungen des Gerätes fuhren, insbesondere auch bei beispielsweise schmiegsamen Wärmegeräten
eine Gefahr für Gesundheit und Leben des Benutzers darstellen kann, denn da die bekannten Sicherheitsschaltungen der beschriebenen Art nur eine Überwachung
des Temperaturfühlers selbst ermöglichen, können Fehler, die an anderen Stellen der Sicherheitsschaltung
entstehen, ohne weiteres zu Überhitzungen des Gerätes führen. Das gilt beispielsweise für
Fehler, die in dem den Sollwert erzeugenden Schaltkreis, im Zündsignalgenerator oder im Triac selbst,
etwa im Falle seines Durchlegierens, auftreten. Die vorbekannten Geräte besitzen daher den Nachteil,
daß trotz ihrer hohen elektrischen Leistung keine Selbstüberwachung der die Schaltung aufbauenden
Komponenten möglich ist, von welchen aber jede ihrerseits prinzipiell eine potentielle Störungsquelle
darstellt und im Falle ihres Defektes dazu führen
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nente der bidirektionale Schalter das unbeschränkte
Einschalten der vollen zur Verfügung stehenden Betriebsleistung mit entsprechender Überhitzung des
Heiz- oder Wärmegerätes bewirkt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Sicherheitsschaltung
der eingangs genannten Art so auszubilden, daß sie in der Anheizphase eine »Starkheizung«,
das heißt durch Speisung des Heizleiters in jeder Halbwelle der Betriebswechselspannung eine
schnelle Aufheizung des Gerätes ermöglicht, danach aber zwangsweise in einen Zustand der »Schwachheizung«
umschaltet, in der die Speisung des Heizleiters nur noch in jeder zweiten Halbwelle möglich ist und
die dadurch nur noch zur Verfugung stehende niedrigere Betriebsleistung im Falle von Defekten nicht
mehr zu gefährlichen Überhitzungen des Gerätes führen kann. Dabei muß die Sicherheitsschaltung nach
der Erfindung so beschaffen sein, daß sie die Umschaltung vom Zustand der »Starkheizung« in den gefahrlosen
Zustand der »Schwachheizung« und die weitere Einhaltung dieses Zustandes selbsttätig überwacht
und im Falle auftretender Fehler die öffnung des Unterbrecherelementes und damit die Abschaltung
des Gerätes von der Betriebswechselspannung auslöst.
Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelösty daß das die Austastung des Zühdsignalgcnerators
aufhebende Schaltufigsglied als ein Speicher mit einer Speicherstelliing für »Starkheizüng« und einer
Speicherstcliurig für »Schwachheizung« ausgebildet istj der aus der Stellung »Starkheizung« in die Stellung
»Schwachheizüng« durch einen Speicherstellkompafälöf
umschaltbar ist, wenn die Tempcrafuristwerlspannung
die Sojlwcrtspdriiiung des Speicherstcll-
komparator^ in Richtung höherer Temperatur übersteigtj
und der die Austastung des Zündsignalgeiierators in der Stellung »Starkheizung« aufhebt, sowie die
Sollwertspannung des Temperaturreglers in Richtung höherer Temperatur über die des Speicherstellkomparators
anhebt, und daß ein Steuerkondensator vorgesehen ist, der in der Speicherstellung »Starkheizung«
gleichmäßig über alle Halbwellen der Betriebswechselspannung, in der Speicherstellung »Schwachheizung«
dagegen nur beim Stromfluß durch den Heizleiter in denjenigen Halbwellen aufladbar ist, für
die der Zündsignalgenerator ausgetastet ist oder an sich ausgetastet sein sollte, der ferner zur Aufladung
konkurrierend durch die Zündimpulse entladbar ist. wobei die Aufladung in der Speicherstellung »Starkheizung«
langsamer, in der Speicherstellung »Schwachheizung« schneller als die Entladung erfolgt,
und dir schließlich bei Erreichen einer vorgegebenen
Ladespannung die öffnung des Unterbrecherelementes aaslost.
in Bei der Sicherheitsschaltung nach der Erfindung dient der Speicher nicht nur dazu, durch den Einfluß
seiner Speicherstellungen auf die Austastung des Zündsignalgenerators die beiden Betriebsweisen
»Starkheizung« und »Schwachheizung« zu bestimmen und außerdem die Sollwertspannungen für den Temperaturregler
und den Speichcrstellkomparator im Zustand der »Starkheizung« relativ zueinander so zu
verändern, daß mit steigendem Temperaturistwert auf jeden Fall der Speicherstellkomparator vor dem Temperaturregler
anspricht, die Speicherumstellung also auf »Schwachheizung« erfolgt, ehe der Temperaturregler
wirksam wird, sondern auch dazu, die Überwa-
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schalten, daß Fehler in beiden Betriebsarten des Gerätes und insbesondere Fehler im Umschalten des
Speichers selbst zuverlässig erfaßt werden und zur Abschaltung des Gerätes führen. So hat in der Speicherstellung
»Starkheizung« das Ausbleiben der Zündimpulse sofort die Aufladung des Steuerkon-
densators und dies das öffnen des Unterbrecherelementes
zur Folge. Zwar kann das Ausbleiben der Zündimpulse bei »Starkheizung« verschiedene Ursachen
haben, beispielsweise einen Defekt im Zündsignalgenerator, vor allem aber ist es in der Stellung
»Starkheizung« ein Indiz dafür, daß die Umschaltung von der »Starkheizung« auf die »Schwachheizung«
nicht in ordnungsgemäßer Weise erfolgte. Schaltet nämlich mit wachsendem Temperaturistwert der
Speicherstellkomparator den Speicher aus der Stellung »Starkheizung« aus irgendeinem Grunde nicht
in die Stellung »Schwachheizung« um, obwohl der Temperaturistwert den Sollwert des Speicherstellkomparators
erreicht hat, so kann die Isttemperatur zwar noch bis zu dem bei »Starkheizung« etwas höheren
Sollwert des Temperaturreglers ansteigen, jedoch bewirkt dann der Regler, daß die Zündimpulse für
den bidirektionalen Schalter ausbleiben. Würde dann die vollständige Abschaltung des Gerätes mit Hilfe
des sich aufladenden Steucrkondensalofs ausbleiben,
Sd Würde zwar noch über den Regler eine Temperaturregelung
bei verhältnismäßig hohem Sollwert stattfinden, aber stets im Zustande der »Starkheizung«,
also immer mit gefährlich hoher Betriebsleistung, was durch die Erfindung gerade vermieden Werden soll.
- Die gleiche Aufladung des isleucrkondensators mit
den; Ergebnis eines öffnens des ÜntCrbrccbcrclcmcntcii
und Abschaltcns des Gerätes hat in der Stellung »SchwachhcizUng« das Auftreten von Impulsen
zur Folge, die von einem Strornfluß durch den Heizleiter
in denjenigen Halbwelten erzeugt werden, für die der Zündsignalgcnerator ausgetastet ist oder an sich
ausgetastet sein sollte, in welchen also der Heizleiter bei »Schwachheizung« überhaupt keine Speisung erfahren
dürfte. Dies kann beispielsweise der Fall sein, wenn trotz ordnungsgemäßer Speicherumstellung
Fehler in der durch den Steuergencrator bewirkten
daß die Ziindsignalc wie bei der Starkheizung in jeder Halbwelle erscheinen, oder wenn der bidirektionale
Schalter selbst fehlerhaft wird, beispielsweise als Triac durchlegicrt. In allen diesen Fällen führt die Umschaltung
des Speichers von »Starkheizung« in »Schwachheizung« effektiv nicht zu letzterem Betriebszustand
mit .Stromführung durch den Heizleiter nur noch in jeder zweiten Halbwellc der Betriebsspannung und
damit nicht zu der gewünschten Begrenzung der zur Verfügungstchenden Betriebsleistung auf ungefährliche
Werte. - Im Ergebnis erfolgt die Abschaltung des Ger'tcs von der Betriebsspannung mit Hilfe des Steuerkondcnsators
jedenfalls immer dann, wenn der Eünschaltvorgang des Gerätes nicht im Zustand der
»Schwachheizung« endet oder dieser Zustand nicht eingehalten wird, sei es durch Fehler in der Speicherumschaltung
oder durch Fehler in der den Zustand der Schwachheizung erzeugenden Sperrung des bidirektionalen
Schalters in jeder zweiten Halbwellc des Bctricbswechselstromcs.
Im einzelnen kann die Erfindung auf verschiedene Weise verwirklicht werden. So besteht die Möglichkeit,
beim Einschalten des Gerätes den Speicher zunächst immer in die speicherstellung »Starkheizung«
zu setzen. Im Sinne einer größeren Sicherheit ist es aber besser, die Anfangsstellung, in die der Speicher
beim Einschalten des Gerätes gesetzt wird, davon abhängig zu machen, ob der Heizleiter, möglicherweise
noch von einer kurz vorhergegangenen Einschaltung des Gerätes, warm ist. Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist daher dadurch gekennzeichnet.
daß eine den Speicher beim Einschalten des Gerätes zunächst in die Speicherstellung »Schwachheizung«
bringende Setzschaltung mit einem von der Temperaturistwertspannung gesteuerten Speichersetzkompafator
vorgesehen ist, der bei kaltem Heizleiter den Speicher in die Speicherstellung »Starkheizung« umschaltet,
bei noch warmem Heizleiter dagegen in der Speicherstellung »Schwachheizung« hält, so daß im
letzteren Falle die Stellung »Starkheizung« beim Setzen des Speichers überhaupt nicht auftritt. Auch empfiehlt
sich im Rahmen der Erfindung aus Sicherheitsgründen eine Sperrschaltung, die den Speicher eine
vorgegebene Zeit nach dem Einschalten des Gerätes gegen ein Umschalten in die Stellung »Starkheizung«
durch den Speichersetzkomparator sperrt. Es ist dann
ausgeschlossen, daß durch beispielsweise manipulierte Abkühlung des Heizleiters das Gerät wieder in die
Betriebsweise »Starkheizung« zurückschalten kann.
wenn erst einmal die Umschaltung von der Betriebsweise
»Starkheizung« in clic Betriebsweise »Schwachheizung«
nach dem Einschalten des Gerätes und der ersten Aufheizimg des Heizlcitcrs stattgefunden hat.
■j DiC in der Speichcrhcrsteilung »Staiklieizung« erforderliche
Atihebuiig des Soliwertes am Temperaturregler über den am Speicherstellkomparator läßt
sich am einfachsten dadurch vefwirklichenj daß die
Sollweftspannungeii für den' Temperaturregler und
κι den Speicherstellkomparator gemeinsam an einem an
einer Bfückehspannung liegenden Brückenzweig aus
in Serie geschalteten Widerständen abgenommen wird, von welchen einer ein Potentiometer ist. an dessen
Schleifer der Sollwcrteingang des Spcicherstell-
i) komparators unmittelbar, der des Temperaturreglers
über einen Vorwiderstand angeschlossen ist. und daß der Sollwerteingang des Temperaturregeln außerdem
über einen Koppelwiderstand in der Speicher-
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der Speichersicllung »Schwachheizung« dagegen mit
dem niedrigen Potential der Brückenspannung verbunden ist. Das bietet nicht nur den Vorteil, daß bei
einer Änderung der Sollwerteinstellung am Schleifer des Potentiometers die Sollwertanhcbung zwischen
>5 Temperaturregler und Speicherstellkomparator relativ
erhalten bleibt, sondern daß auch in der Speicher-Stellung »Starkhei/ung« die Sollwertspannung am
Speicherstellkomparator über den am Schleifer des Potentiometers für die stationäre Betriebsphase der
ία »Schwachheizung« eingestellten Sollwert im Sinne einer
höheren Temperatur angehoben ist. wodruch die An- und Aufheizphase des Gerätes zusätzlich verkürzt
wird. Im übrigen wird man aus Tolcranzgründcn auch die Sollwcrtspannung für den Speichersetzkompara-
j3 tor an demselben Brückenzweig wie die Sollwertspannungen
für den Temperaturregler und den Speicherstellkomparator abnehmen.
Eine im Rahmen der Erfindung für die Austastung des Zündsignalgencrators bevorzugte Ausführungsform
ist dadurch gekennzeichnet, daß der Zündsignalgenerator außer durch den Temperaturregler noch
durch einen einerseits von der Temperaturislwertspannung. andererseits von einer Kontrollspannung
beaufschlagten Steuerkomparator so geführt ist, daß
A-, die Zündimpulse verschwinden, wenn die Kontrollspannung
die Temperaturistwertspannung im Sinne höherer Temperatur überschreitet, und daß die Kcntrollspannung
einen vom Steuergenerator gelieferten Wechselspannungsanteil besitzt, der zur Austastung
des Zündsignalgenerators in der Speicherstetlung »Schwachheizung« um den Wert der Temperaturistm
rtspannung schwingt, also in denjenigen Halbwellen, zu deren Beginn die Kontrollspannung im Sinne
höherer Temperatur über der Temperaturistwertspannung liegt, die Austastung bewirkt, zur Aufhebung
der Austastung in der Speicherstellung »Starkheizung« dagegen ständig im Sinne niedrigerer
Temperatur soweit unter der Temperaturistwertspannung liegt, daß die Amplituden der Kontrollspannung
die Temperaturistwertspannung nicht mehr erreichen. Der Speicher beeinflußt daher je nach seiner Stellung
den Gleichspannungsanteil der Kontrollspannung. In der Stellung »Schwachheizung« ist der Gleichspannungsanteil
im Sinne höherer Temperatur größer als in der Stellung »Starkheizung«. Der somit in beiden
Betriebszuständen des Gerätes vorhandene, wenn
auch verschieden große Gleichspannungsanteil der Kontrollspannung erlaubt die Überwachung der Füh
lerleitungen. denn im Falle eines Kurzschlusses dieser
Leitungen unterschreitet die dann scheinbare Te.mperafüristwertspannüng
den selbst im Betriebszustand »Starkheizung« noch vorhandenen Gleichspannungsanteil der Kontrollspannung mit dem Ergebnis, daß
der Zündgenorator vollständig ausgetastet wird, sich also der Steuerkötidensator aufladen und das Unlcrbrechereleriient
auslösen kann.
Eine besonders einfache und daher im Rahmen der Erfindung bevorzugte Betriebsweise des Steuerkon- Hi
;densators ist dadurch gekennzeichnet, daß die Aufladung des Steuerkondensators entgegengesetzt zur Polarität
der Zündimpulse erfolgt, und /war in der Speicherstellung »Schwachheizung« über einen Vorwiderstand
und die Emitter-Kollektorstrecke eines Ladetransistors, dessen Basis durch Impulse gesteuert
wird, die in gleicher Polarität wie die Ziindimpulsc Un einem mit dem Heizleiter und dem bidirektionalen
Schiiltpr in Serif iipoppilf*n W'^^^stiinii entstehen \ii
der Speicherstellung »Starkheizung« dagegen über ei- m
neu an konstanter Ladespannung liegenden hochohmigen Ladewiderstand, und daß der Steuerkondensator
zu seiner Entladung über einen im Vergleich zum Ladewiderstand sehr niederohmigen Entladewiderstand
und eine wie die Zündimpulse gepolte Diode an die die Zündimpulse führende Leitung angeschlossen
ist. Die Größe des Entladewiderstandes und die Größe und Dauer der Zündimpulse bestimmen dann
die je Zündimpuls vom Steuerkondensator abgeführte Ladung. Diese ist in der Speicherstellung »Starkhei- m
lung« mit in jeder Halbwelle auftretendem Zündirnpuls
erheblich größer als die in der Zeit einer Halbwelle über den hochohmigen Ladewiderstand von der
konstanten Ladespannung zugeführte Ladung, in der Speicherstellung »Schwachheizung« dagegen wesentlieh
kleiner als die über den Ladetransistor und seinen Vorwiderstand ebenfalls in nur jeder zweiten Halbwelle
zugeführte Ladung. Der Steuerkondensator wird daher im ersten Fall nur aufgeladen, wenn die
Zündimpulse ausbleiben, im zweiten Fall dagegen iminer dann, wenn der Ladetransistor leitend geschaltet
wird, unabhängig davon, ob und in welcher Betriebsweiie ^.ündimpuise überhaupt erscheinen. - Auf der
Basis des Ladetransistors kann zweckmäßig zusätzlich eine Steuerspannung eingekoppelt werden, die den ·ι>
Ladetransistor auch dann leitend schaltet, wenn die Sollwertspannungen für den Speicherstellkomparator
«nd den Temperaturregler in Richtung höherer Temperatur unzulässig auswandern und/oder der Speicher
beim Einschaltvorgang des Gerätes fehlerhaft gesetzt worden ist. Hierdurch können weitere Fehlermöglichkeiten
erfaßt und über die Aufladung des Steuerkon-(iensators in die Sicherheitsschaltung nach der Erfindung
eingebunden werden.
Für die Ausbildung des Unterbrecherelementes und seine Auslösung durch den Steuerkondensator
bestehen im Rahmen der Erfindung durchaus verschiedene Möglichkeiten. Schaltungsmäßig besonders
einfach ist eine Ausführungsform, bei der das Unterbrecherelement ein von einem Elektromagneten betätigter
Schalter ist, dessen Magnetspule in Serie mit der Emitter-Kollektorstrecke eines Entladetransistors
im Entladekreis eines Schaltkondensators liegt, wobei die Basis des Entladetransistors vom Steuerkondensator
gesteuert und der Steuerkondensator nach dem Einschalten des Gerätes so lange im entladenen Zustand
gehalten wird, bis der Schaltkonde*re>ator voll
aufgeladen ist. Hierdurch wird gewährleistet, daß im Fchlerfalle der Schaltkondensaior auch tatsächlich
über die zuni Auslösen des Unterbrecherelemcntes erforderliche elektrische Energie verfügt. Zweckmäßig
werden in der Zeit, während welcher der Steuerkondensator nach dem Einschalten des Gerätes im
entladenen Zustand gehalten wird, die Zündsignale in jeder Halbwelle der Betriebswechselspannung unterdrückt.
Dadurch wird jeder Stromfluß im Heizleiter jedenfalls so lange unterbunden, bis der Schaltkondensator
voll aufgeladen ist und dadurch seine Fähigkeit erhalten hat. im Fehlerfall das Untcrhrecherelement
auch sicher zu öffnen.
Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung
anhand der Zeichnung naher erläutert. Es zeigt
Fig. 1 ein Blockschaltbild zur schematischen Frläuterung der Funktionsweise der Sichcrheitsschaltung.
Fig ? ilat Srhnllhilil einer praktischen A.USfÜh-
rungsform der Sicherheitsschaltung unter Verwendung eines integrierten Nullspannungsschaltcrs,
Fig. 3 ein Blockschaltbild zur Erläuterung der Funktionsweise des in der Schaltung von Fig. 2 verwendeten
integrierten Nullspannungsschalters.
In den Fig. 1 und 2 ist der Nulleiter der Betriebswechselspannung mit O, der die Phasenspannung
führende Leiter mit U bezeichnet. An beiden Leitern O, U liegt eine Serienschaltung, die aus dem
Heizleiter RH des Gerätes, beispielsweise eines schmiegsamen Wärmegerätes, ferner aus einem durch
Zündsignale steuerbaren bidirektionalen Schalter Tr, im Ausführungsbeispiel einem Triac, und aus einem
im Falle eines Gefahrenzustandes öffnenden und dadurch den Heizleiter RH von der Betriebswechselspannung
trennenden Unterbrecherelement S besteht, das im Ausführungsbeispiel ein das Gerät in
beiden Leitern O, U von der Betriebswechselspannung, also zweipolig trennender Schalter ist. Ferner
ist, zunächst bezugnehmend auf das Blockschaltbild der Fig. 1, ein mit ZG bezeichneter Zündsignalgenerator
vorgesehen, der von einem Temperaturregler TR so geführt wird, daß das Triac Tr über die Leitung
Lz den Mromtiuli im iriac auslosende Zundsignale
nur empfängt, wenn die vom Temperaturfühler F des Temperaturreglers TR erfaßte Istwerttemperatur unter
der Sollwerttemperatur liegt, die mittels eines mit SWG bezeichneten Sollwertgebers einstellbar ist. Ein
ebenso wie der Zündsignalgenerator ZG über die Wirkungslinie Ls mit der Betriebswechselspannung
synchronisierter Steuergenerator SG kann den Zündsignalgenerator ZG in im folgenden noch beschriebener
Weise für jede zweite Halbwelle der Betriebswechselspannung austasten, also für diese Halbwellen
die Abgabe eines Zündsignals an das Triac Tr verhindem, das somit in diesen Halbwellen sperrt. In diesem
Fall wird der Heizleiter RH in nur jeder zweiten Halbwelle der Betriebswechselspannung, also mit kleiner
Leistung, gespeist. Dieser Betriebszustand wird im folgenden als »Schwachheizung« bezeichnet. Wird
dagegen die Austastung des Zündsignalgenerators ZG durch den Steuergenerator SG aufgehoben, erscheint
also in jeder Halbwelle ein Zündsignal für das Triac Tr, so wird der Heizleiter RH des Gerätes in
jeder Halbwelle der Betriebswediselspannung, also mit entsprechend größerer Betriebsleistung, gespeist.
Dieser Betriebszustand wird im folgenden als »Starkheizung« bezeichnet. Ferner ist ein mit SP bezeichneter
Speicher vorgesehen, der über zwei Speicherstel-
2ό
2>
jo
liingen verfügt, nämlich eine Speicherstcllung fur
»Starkheizung« und cine Speichcrstellung »Schwachheizung«.
Aus der Stellung »Starkheizung« wird der Speicher SP in die Stellung »Schwachheizung« durch
einen Speicherstcllkomparator K3 Umgeschaltet, ί
wenn die vom Fühler F gelieferte Temperaturistwertspannung die vom Sollwertgeber SWG gelieferte
Sollwertspannung des Speichcrstellkomparators in Richtung höherer Temperatur übersteigt. Dieser
Speicher SP hebt in der Stellung »Starkheizung« die in
Austastung des Zündsignalgenerators ZG durch den Steuergenerator SG auf und gleichzeitig die Sollwertspannung
des Temperaturreglers TR in Richiung höherer Temperatur über die des Spcichcrstcllkompara-Uirs
1-3 an, so daß bei steigendem Temperaturistwert H der SpeicherMellkomparator V3 vor dem Temperaturregler
7'3 anspricht und die I Imschallung des Speichers
SP aus der Stellung »Starkheizung« in die Stellung "SCnVvi'Clii'iOizuiig« l)i;wiiki, wodurch auch die
beschriebene Sollwertanhebung rückgängig gemacht und am Temperaturregler TR der für den stationären
Betrieb des Gerätes bei »Schwachheizung« maßgebliche Sollwert wieder eingestellt wird. Diese Becinflussungdes
Sollwertgebers SWG durch die Speicherstellung des Speichers SP ist in Fig. 1 durch die
Wirkungslinie Ijw angedeutet. Mit C'7 ist ein Steuerkondensator
bezeichnet, dessen Funktion über die Wirkungslinie Lc 1 ebenfalls durch die verschiedenen
Stellungen des Speichers SP h<ieinflußt wird, und zwar
so, daß er in der Speicherstellung »Starkheizung« gleichmäßig über alle Halbwellen der Betriebswechselspannung,
in der Speicherstellung »Schwachheizung« dagegen nur bei Stromfluß durch den Heizleiter
RH in denjenigen Wellen aufgeladen wird, für die der Zündsignalgenerator ZG ausgetastet ist oder an sich
ausgetastet sein sollte. Zur Bildung dieser über die Wirkungslinie Lc2 zugeführten Impulse ist mit dem
Heizleiter RH und dem Triac Tr ein Widerstand /?30 in Serie geschaltet. Der so von den an /?3Ö entstehenden
Impulsen und vom Speicher SP je nach Speicherstellung gesteuerten Aufladung des Steuerkondensators
C'7 wirkt konkurrierend entgegen eine durch die Wirkungslinie Ld angedeutete Entladung des Steuerkondensators
C'7 durch die Zündimpulse für das Triac Tr, wobei die Aufladung in der Speicherstellung
»Starkheizung« langsamer, in der Speichcrstellung »Schwachheizung« dagegen schneller als die Entladung
erfolgt. In jedem Fall aber löst der Steuerkondensator C'7 in im folgenden noch beschriebener
Weise die Öffnung des Unterbrecherelementes S aus, >o wenn seine Ladespannung einen vorgegebenen Wert
erreicht, und zwar unabhängig davon, in welcher Speicherstellung und damit in welcher Betriebsweise des
Gerätes diese Ladespannung erreicht wird. Diese Beeinflussung des Unterbrecherelementes S durch den «
Steuerkondensator C'7 ist in den Fig. 1 und 2 durch die gestrichelte Wirkungslinie Lw angedeutet. Der
Speicher SP wird beim Einschalten des Gerätes zunächst in die Speicherstellung »Schwachheizung« gesetzt.
Die dazu dienende Setzschaltung besitzt außer- «ι
dem einen mit Vl bezeichneten, von der Temperaturistwertspannung gesteuerten Speichersetzkomparator,
der bei kaltem Heizleiter RH den Speicher SP in die Speicherstellung »Starkheizunge umschaltet,
bei noch warmem Heizleiter RH dagegen in der Speidarstellung
»Schwachheizung« hält Im übrigen ist eine in Fig. 1 mit PS bezeichnete Sperrschaltung vorgesehen,
die den Speicher SP eine vorgegebene Zeit
-ίο
45 nach dem Einschalten des Gerätes gegen ein Umschalten
in die Stellung »Starkheizung« durch den Spcichersetzkomparalor Vl sperrt.
Im einzelnen wird im Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 von einer als Block B dargestellte *, in-tegVierten
Schaltung Gebrauch gemacht, die auf dem Markt als sog. Nullspannungsschalter verfügbar ist und deren
Funktion anhand der Fig. 3 kurz erläutert werden soll. Sie erzeugt, gesteuert durch eine Synchronisationseinheit
ß2, beim Nulldurchgang der mit ihrem spannungsführenden Leiter U an den Anschlußpunkt
5 geführten Betriebswechselspannung über einen Ausgangsverstärker ßl am Ausgang 6 auftretende
Zündimpulse für den Triac. Weiter besitzt die Schaltung drei Hingänge, nämlich den mit 1 bezeichneten
Eingang für die Istwertspannung, den mit 8 bezeichneten Eingang für die Sollwertspannung des
Temperaturreglers TR und den mit 2 bezeichneten Eiiigcing für eine bezüglich ihrer Funktion noch zu er
läuternde Kontrollspannung. Der Temperaturregler TR der Fig. 1 ist unmittelbar in die Schaltung B als
Istwert-Sollwert-Komparator Kl integriert, ebenso wie ein Steuerkomparator Kl, dessen beide Eingänge
an der Temperaturistwertspannung einerseits und der Kontrollspannung andererseits liegen. Beide Komparatoren
Kl, Kl führen über den Schaltungsteil S3 den Ausgangsverstärker ßl in der Weise, daß die
Zündimpulse im Ausgang 6 nur auftreten, wenn die Istwertspannung im Bereich zwischen der Sollwertspannung
und der Kontrollspannung liegt. Über den Anschluß 5 wird im übrigen ein Spannungsversorgungsteil
ß4 gespeist, das in nicht dargestellter Weise die einzelnen Schaltkreise der integrierten Schaltung
ß mit der erforderlichen Betriebsgleichspannung versorgt, die im übrigen im Anschlußpunkt 7 als negative
Spannung von etwa — 14 V zum Betrieb weiterer, externer Schaltkreise abgegriffen werden kann. Der
positive, an Masse liegende Pol dieser Betriebsgleichspannung ist am Anschlußpunkt 4 zugänglich.
Schließlich enthält die integrierte Schallung ß einen Spannungsstabilisator 55, der eine am Anschlußpunkt
3 verfüabare stabilisierte negative Brückcngleichspannung von etwa — 7,7 V liefert. - Bei der
Schaltung nach Fig. 2 liegt der Anschlußpunfct 4 an der Schaltungsmasse, die mit dem Nulleiter C) der Betriebswechselspannung
verbunden ist. Der Anschlußpunkt 7 der integrierten Schaltung ß liegt an einem Kondensator C'6, der die Betriebsgleichspannung für
den Betrieb der internen Schaltkreise glättet, darüber hinaus aber auch in später dargelegter Weise als
Schaltkondensator zum Öffnen des Unterhrecherelementes S über eine Magnetspule Λ/ dient. Der
Anschlußpunkt 5 ist an den Phasenleiter U der Betriebswechselspannung über eine Diode Dl und Vorwiderstände
R32, /?33 angeschlossen. Der Diode Dl
ist ein Widerstand R31 parallel geschaltet. Die Diode
Dl ist so gepolt, daß sie in den negativen Halbwellen der Betriebswechselspannung leitet, so daß die negative
Betriebsgleichspannung der integrierten Schaltung B im wesentlichen nur durch Stromfluß in diesen
Halbwellen und nur über die Vorwiderstände R31, /?33 aufgebaut wird, während die im wesentlichen nur
für die Synchronisationszwecke benötigten positiven Halbwellen der Betriebswechselspannung über die
höherohmige Serienschaltung aus R31, R31 und R33
dem Anschlußpunkt S zugeführt werden. Die Briikkenspannung vom Anschlußpunkt 3 der integrierten
Schaltung ß ist durch einen Kondensator C3 qeelättet
und speist einen Brückenzweig für die Bildung der Temperaturistwertspannung und einen Brückenzweig
für die Bildung der Sollwertspannungen. Der Brükkenzweig für die Bildung der Istwertspannung besteht
aus der Serienschaltung eines Justierpotentiometers /"3, eines Widerstandes Al und eines als Temperaturfühler
F dienenden temperaturabhängigen Widerstandes, der im Ausführungsbeispiel ein mit dem
Heizleiter RH kombinierter Drahtleiter mit möglichst hohem Temperaturkoeffizient ist. um den Istwert aus
einer integrierenden Flächenmessung zu bilden. Dieser Drahtleiter kann entweder unmittelbar neben dem
Heizleiter RH verlegt oder direkt koaxial über diesen gewickelt sein. Das bedeutet, daß der Fühler F über
die unvermeidbaren Koppelkapazitäten einen erheblichen Netzbrumm führt, der bis zu einem gewissen
Grade ausgesiebt werden muß, was durch die Siebkondensatoren Cl, C'2 und den Siebwiderstand R2
geschieht. Der lediglich zum Schutz dienende Widerstand R9 ist funktionsunwichtig Anstelle eines
Drahtleiters fur den Fühler F kann aber selbstverständlich
auch ein PTC-Widerstand, oder bei Vertauschung von Rl und /-fur letzteren auch ein NTC-Widerstand
gewählt werden Der Widerstands/weig fur
die Sollwertbildung besteht aus einer Serienschaltung der Widerstände /?6. des Potentiometers /Ί. dem
parallel ein Justierpotentiometer /'2 geschaltet ist. des Widerstandes RS und des Widerstandes Rl. Außer
diesen beiden Brücken/weigen speist die Brückenspannung
u. a. eine weitere Serienschaltung aus den Widerstanden /?19 und R21. an der der Gleichspannungsanteil
der Kontrollspannung fur den Ansehlußpunkt 2 der integrierten Schaltung B abgenommen
wird. Dieser Anschlußpunkt 2 ist weiter an einen anderseits an Masse liegenden Kondensator (5 und an
eine Serienschaltung au> zwei Widerstanden R20 und
Λ22 angeschlossen, von welchen R22 mit dem Anschlußpunkt
5 der integrierten Schaltung B verbunden ist und daher von dort eine mit der Betriebswechsclspannung
synchrone Wechselspannung erhält. Dm dabei von Schwankungen der Betricbswechselspannung
möglichst unabhängig zu sein, ist der Vcrbmdungspunkt
der Widerstände /?20 und R22 an zwei
Dioden Dl und D2 angeschlossen, von welchen 1)2
am Anschlußpunkt 3 der integrierten Schaltung R und Dl an einem in Fig. 2 mit Sp4 bezeichneten Ausgang
des durch die Verknüpfungsgliedtr (!2 und (73 gebildeten, in I ig. 1 mit .SV bezeichneten Speichers
angeschlossen ist. Dieser Speicherausgang Sp4 nimmt, wie noch erläutert wird, in der Spcichcrstcllung
»Schwachheizung« im wesentlichen das Nullpolcntial der Schaltungsmasse, in der Speicherstellung
»Starkheizung« dagegen im wesentlichen das negative Potential der Brückenspannung am Anschlußpunkt ό
der integrierten Schaltung B an. Die Dioden Dl und D2sind unter Berücksichtigung dieser Spannungszustände
am Speicherausgang Sp4 so gepolt, daß der Verbindungspunkt der Widerstände /?20 und /?22 in
der Speicherstellung »Schwachheizung« hei positiver Halbwelle der Betriebswechselspannung, festgehalten
durch die Diode Dl. im wesentlichen nicht über das Massepotential ansteigen, bei negativer Halbwellc der
Betriebswechselspannungj festgehalten durch die
Diode D2, im wesentlichen nicht unter den Wert der negativen Brückenspannung (negativer Spannungsrichtung gesehen) abfallen kann. Die sich so am Verbindungspunkt
der Widerstände RIO und /?22 etwa trapezförmig bildende Wechselspannung erscheint,
geteilt im Verhältnis der Widerstände R20 und /?21
und durch den Kondensator CS phasenverschoben gegenüber der Betriebswechselspannung, am Anschlußpunkt
2 der integrierten Schaltung B. Im Ergebnis setzt sich die diesem Anschlußpunkt 2 zugeführte
Konlrollspannung aus einem vom Spannungsteiler R19, R21 gebildeten Gleichspannungsanteil
und einem vom Spannungsteiler RIO, R21 und R22 in Verbindung mit den Dioden Dl und D2 und dem
Kondensator CS gebildeten Wechselspannungsanteil zusammen. Ersichtlich sind der Kondensator CS, die
Widerstände Ä20 und R22 und die Dioden D1 und
DI durch ihren Anschluß an Punkt 5 der integrierten
Schaltung B die wesentlichen Komponenten des Steuergenerators SG des Blockschaltbildes nach
Fig. 1. Beide Spannungsanteile, also der Gleichspannungs- und der Wcchselspannungsanteil der KontTollspannung,
sind so aufeinander abgestimmt, daß der Wert der Kontrollspannung in der Speicherstellung
»Schwachheizung« sich periodisch über einen die Istwertspannung des Temperaturfühlers F enthaltenen
Spannungsbereich ändert, während in der Speicherstellung »Starkheizung« das dann am Speicherausgang
Sp4 anliegende, der negativen Brückenspannung
an Punkt 3 der integrierten Schaltung B entsprechende Potential über die Diode Dl die Kontrollspannung
am Anschlußpunkt 2 der integrierten Schaltung B soweit absenkt,daß ihre Amplituden den
Temperaturisi vcrt an Anschlußpunkt 1 der Schallung
B nicht mehr erreichen. In der Stellung »Schwachhei/ung« liegt die Kontrollspannung somit
periodisch abwechselnd über und unter der am Anschluß 1 der integrierten Schaltung B anliegenden
Istwcrtspannung. In denjenigen Halbwelten der Betriebswcchsclspannung.
zu deren Beginn die Kontrollspannung in positiver Spannungsrichtung gesehen,
oberhalb der Isiwertspannung liegt, erfolgt die Unterdrückung, also die Austastung des Zundimpulscs,
während in denjenigen Halbwellen, zu deren Beginn die Kontrollspannung unter der Islwcrtspannung
liegt, der Zündimpuls erscheint, um das Triac Tr für
diese Halbwcllen der Betriebswechselspannung, d. h.
also für jede zweite Halbwellc. zu zünden. Die da/u erforderliche Phasenlage des Wcchselspannungsanteiles
der Kontrollspannung im Vergleich zur Bctricbswechselspannung
wird durch den Kondensator CS hergestellt. Hr wird in der negativen Halbwelle
der Bctriebswechselspannung negativ aufgeladen und nach Maßgabe der für seine Entladung geltenden
Zeitknnstanien bis zum Beginn der nächstfolgenden positiven Halbwellc der Betriebsweise Ispannc auf
einer so großen negativen I.adespannung gehalten, daß die Kontrollspannung unterhalb der Istwertspan
nung liegt, und der Zündimpuls zur Zündung des Triacs in der positiven Halbwelle der Betriebswechsclspannung
entstehen kann Während dieser positi vcn Halbwellc wird dann der Kondensator ί 5 in posi
tiver Richtung auf einen Spannungswert über dci Istwertspannung umgeladen und behalt diese l.adespannung
wiederum bis zum Beginn der nächstfolgenden negativen Halbwellc der Betriebswechselspan
llung soweit bei, daß die Kontrollspannung noch über
der Istwcrtspannung liegt und also in dieser negativen
Halbwellc kein Zündimpuls entstehen kann. In der
Spcichcrstcllung »Slarkhcizung« bleibt dagegen die Kontrollspannung am Punkt 2 der integrierten Schaltung
B in jeder Halbwellc der Bctriebswechselspannung unter der Tcrrlpcrattiristwcrtspannung am An-
schlußpunkt 1, so daß eine Austastung in keiner
Halbwelle der Betriebswecliselspannung erfolgt, die
Zündimpulse also in jeder Halbwelle der Betriebswechselspannung auftreten, in jeder Halbwelle also
das Triac zünden und dadurch den Heizleiter RH speisen.
Wie bereits erwähnt, wird der Speicher SP der Fig. 1 im Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 durch die
beiden NAND-Verknüpfungsglieder G2 und G3 in Latch-Schaltunggebildet. Der Speicherstellkomparator
V'3 und der Speichersetzkomparator Vl sind in den Fig. 1 und 2 übereinstimmend dargestellt und bezeichnet.
Die in Fig. 1 mit PS angedeutete Sperrschaltungwirdim
Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 im wesentlichen durch die Verknüpfungsglieder Gl und
GS gebildet. Die beiden Komparatoren Vl und V3,
ebenso die Verknüpfungsglieder Gl, G2, G3 und G 5
besitzen binäre Ausgänge. Ihr Ausgangspotential ist also nur zweier Zustände fähig, im folgenden als High
und I.ciw bezeichnet. Im Zustand High entspricht das
Ausgangspotential im wesentlichen dem Nullpotential der Schaltungsmasse, im Zustand Low dem negativen
Potential der Brückenspannung von — 7.7 V am Anschlußpunkt 3 der integrierten Schaltung B. Das hat
zur Folge, daß der aus den Verknüpfungsgliedern G 2 und G3 gebildete Speicher /wei Speichereingänge
.S/> 1 und Sp2 und zwei Speicherausgänge Sp3 und SpA
besitzt, wobei die Speicherausgänge Sp 3 sich im Zustand High befindet, wenn der Speicherausgang Sp4
im Zustand Low ist. und umgekehrt. Der Speicherausgang Sp3 im Zustand High und der Speicherausgang
.S'/*4 im Zustand Low entspricht der Speicherstellung »Starkheizung« während in der Speicherstellung
»Schwachheizung« die komplementären Ausgangszustäiiile
bestehen, also sich der Speicherausgang Sp3 im Zustand Low. der Speicherausgang Sp4
im Zustand High befindet Bei den Komparatoren Vl und \'3 sind jeweils die E.ingänge für dii· Temperatiiristwcrtspannung
invertiert, was durch die Bezeichnung /■. - in I ig. 2 angedeutet ist. Die Sollwerteingange
sind dagegen nicht invertiert und entsprechend mit /.4 Kveichiict. Das NAND-Verknüpfungsglied
(/'1 ist mit seifen beiden parallel geschlossenen Eingängen an einen an der Brückenspannung hängenden
Spannungsteiler aus dem Kondensator C'4 und dem Widerstand RS angeschlossen. Der Ausgang dieses
Verknupfungsgliedes ist an den invertierten Hingang / - des Verknüpfungsglied!.** (/5 angeschlossen, dessen
anderer, nicht invertierter I ingang /·. + vom Ausgang
des Speichersetzkomparators Vl beaufschlagt ist. Der invertierte Ausgang des Verkniipfungsglicdcs
G 5 speist do 11 Hingang .S'/»l des Speichers, dessen an
derer Hingang SpZ durch den Ausgang des Speichcrstellk.imparators
I '3 gesteuert wird. Im Bruckenzweig fur die Sollwertspannungen werden nicht nur am Widerstand
/?7 die Sollwertspannung fur den Speichersetzkomparator
Il abgenommen, sondern am Schleifer des Potentiometers /Ί auch gemeinsam die
Sollspannungen fur ilen Speicherstellkomparator 13 und den Temperaturregler IR (I ig. 1). also fur den
Ansehlußpunkt 8 der integrierten Schaltung IJ 111
Fig, 2. Dabei ist der SoUwcrtcingang des Speicherstcllkömpafätöfs
V3 unmittelbar, der des Temperalürrcgicrs
(Punkt 8der integrierten Schaffung B) über
den Vörwidersland Λ13 an V\ angeschlossen; Der
Sollwcrteingang des Tempcratufrcglcrs (Punkt 8 der
integrierten Schaltung H) ist außerdem über einen
koppclwidersiaiid Λ14 an dcii Speicherüusgang Sp3
angeschlossen, also in der Speicherstellung »Starkheizung«
mit dem Nullpotential der Schaltungsmasse, in der Speicherstellung »Schwachheizung« dagegen mit
dem negativen Potential der Brückenspannung am Ansehlußpunkt 3 der integrierten Schaltung B verbunden.
Aufgrund der beschriebenen Schaltungsanordnung ergeben sich beim Einschalten des Gerätes folgende
Vorgänge:
Zuerst wird über die Widerstände /?32, /?33, die
Diode Dl und die Stabilisierungsglieder in der integrierten
Schaltung B der Kondensator C6 aufgeladen (Zeitdauer ca. 500 ms bis 1 see). Synchron dazu steigt
auch die Brückenspeisespannung am Ansehlußpunkt 3 der integrierten Schaltung B an. bis sie bei
-7,7 V stehenbleibt (Zeitdauer ca. 200 ms). Während der Teilspannungen in den rein ohmsch«;n Spannungsteilern,
insbes. also in dem für die Sollwertbildung, zeitlich unverzögert aufgebaut werden, geschieht
dies in den kapazitiv belasteten Spannungsteilern verzögert. Darunter fällt nicht nur der der
Temperatur-Istwertbildung dienende Brückenzweig mit den Siebkondensatoren Cl und Cl. sondern auch
der Spannungsteiler für die Eingai,gsspannung des Verknüpfungsgliedes Gl mit dem Kondensator C4.
Die Zeitkonstante für den Aufbau der Istwertspannung beträgt etwa 25 ms. die für den Aufbau der Eingangsspannung
am Verknüpfungsglied Gl etwa 500 ms. Im Ergebnis befindet sich der Ausgang des Verknüpfungsgliedes Gl sofort im Zustand Low und
verharrt darin für ca. 500 ms. bis nämlich der Kondensator C'4 aufgeladen ist. das Verknüpfungsglied
Gl somit umschaltet und sein Ausgang den Zustand High annimmt. Die gegenüber den Sollwertspannungen
nachziehende Temperaturistwertspannung bedeutet, daß die Istwerteingangsspannung des Speicherstellkomparators
\'3 zunächst großer als seine Sollwerteingangsspannung ist. so daß der Ausgang
dieses Komparator sich im Zustand Low befindet. Wegen der N AND-Verknüpfung hat dies am Ausgang
des Verknüpfungsgliedes G3 den Zustand High zur Folge; der Speicher wird also beim Einschalten zunächst
immer in die Stellung »Schwachheizung« gesetzt. Für das weitere Einschaltverhaltcn des Speichers
bestehen dann zwei Möglichkeiten:
a) Der Heizleiter RH ist kalt. Dann wird, während
dieTemperaturistwertspannungdcm stationär .11
Zustande zustrebt, die Spannung am Istwerteingang /·. des Speichersetzkomparators Vl negativer
als die am Sollwerteing, riig /·.'+. Der
Ausgang des Speichersetzkomparators Ll nimmt somit den Zustand High an. Da der Ausgang
des Ve.knüpfungsgliedes Gl noch Low ist.
ändert sich der Ausgang des Vcrknüpfungsgliedcs CiS jetzt auf Low Dadurch nimmt der Speicherausgang
\/>3 den Zustand High und der Speicherausgang Sp4 den Zustand Low an. was
bedeutet, daß der Speicher in den Zustand »Starkheizung« umgesetzt worden ist Der Ausgang
des Speicherstellkomparators Γ3 ist im Verlauf des L.inseli\wngcn5 des lstwcrtiwcigcs
schon früher in den Zustand High gelangt, bV
hindert also das Umkippen dds Speichers in die
Stellung »Starkheizung« svegcn der NAND-Funktion
des Verkniipfungsglicdcs G3 nicht.
b) Der Heizleiter RH ist noch Warm' von einer von
hergehenden Einschaltung des Gerätes, Dann findet der soeben beschriebene SctzVofßänu des
Speichers auf »Starkheizung« nicht statt; der Speicher verharrt von Anfang an in der Stellung
»Schwachheizung«, weil der invertierte Eingang E— des Speichersetzkomparators Vl immer
positiver bleibt als sein Sollwerteingang E+. ϊ Damit bleibt der Ausgang des Verknüpfungsgliedes GS ebenfalls High und entsprechend verbleibt
der Speicher in der Stellung »Schwachheizung«.
Nach ca. 500 ms ändert sich der Ausgang des Verknüpfungsgliedes
Gl von Low auf High und entsprechend der invertierte Eingang E— des Verknüpfungsgliedes
GS. Dadurch wird eine Änderung des Zustandes High seines Ausganges, nämlich durch eine
temperaturbedingte Spannungsär.derungam Ausgang is
des Speichersetzkomparators Vl, unmöglich gemacht. Der Speicher kann also nach Ablauf der Zeitkonstanten
der durch den Kondensator C4 und den Widerstand RS gebildeten RC-Kombination nicht
mehr in die Stellung »Starkheizung« umgeschaltet werden, seihst wenn die Temperaturistwertspannung
die Soiiwerlspannungen an den Kumparatoren Vi
oder Vi wieder unterschreitet. Im Ergebnis kann der Betriebszustand der »Starkheizung« nur einmal nach
dem Einschalten des Gerätes und bei kaltem Heizlei- 2%
ter RH angenommen werden. Ist die Umschaltung in die Stellung »Schwachheizun^,« erfolgt, oder wurde
wegen noch warmen Heizleiters RH die Stellung »Starkheizung« von Anfang an nicht angenommen,
so ist im weiteren Verlauf des Betriebs des Gerätes jo ein Rückschalten in die Betriebsweise »Starkheizung«
ausgeschloss n.
Für die Umschaltung des Speichers aus der Stellung
»Starkheizung« in die Stellung »Schwachheizung« ist wesentlich, daß die am Speicherausgang Sp3 ange- »
schlossenen Widerstände R13 und R14 den Sollwertspannungsteiler
so beeinflussen, daß die Potentiale an Pl geringfügig in der durch die jeweilige Speicherstellung
bestimmten Richtung verändert werden. Wegen der relativ zum Potentiometer Pl großen Wider- -to
stände R6 und Rl bleibt diese Beeinflussung allerdings
ebenso wie der Spannungsabfall über Pl weitgehend unabhängig von der jeweiligen Einstellung des
Schleifers am Sollwertpotentiometer Pl. Im einzelnen werden durch die Rückwirkung des Speichers über
die Widerstände R13 und /?14 auf den Sollwertzweig
sowie auf die zwischen diesen beiden Widerständen auftretende Spannungsteilung die drei Sollwerte für
den Speichcrsetzkomparator Vl, den Speicherstellkomparator Γ3 und den Temperaturregler (An- -,o
Schlußpunkt 8) in einer für das Verhalten der Schaltung charakteristischen Weise beeinflußt: Befindet
sich der Speicher in der Stellung »Schwachheizung«, so ist sein Speicherausgang Sp3 im Zustand Low. Der
Sollwertanschlußpunkt 8 des Temperaturreglers ist r> dadurch gegenüber seiner stationären Lage bei unbeeinflußtem
Sollwertzweig etwas in Richtung negativer Spannung abgesenkt. In diesem Zustand wird bei kaltem
Heizleiter RH und bei Minimalstellung des SoII-wirtpotentiometers
Pl der Istwertzweig mittels des Justierpotentiometers /'3 so abgeglichen, daß der
Temperaturregler gerade einschaltet, wenn diese Ab^
•gleicharbeit beispielsweise bei Raumtemperatür
(20° G) ausgeführt wird,
In der Speichcrslcllung »Starkheizung« ist dagegen
tier Speicherausgang Sp3 im Zustand High. Der Söilwcrtanschlußpunkt
8 des Reglers wird dadurch ge-' genüber seiner theoretischen Läge bei unbeeinflußtem Sollwertzweig über den Widerstand R14 um eine
geringe Spannung in Richtung höherer Temperatur hochgezogen. Gleichzeitig hat die Spannung am Potentiometer
Pl über den Widerstand Λ13 im Vergleich zur Speicherstellung »Schwachheizung« einen
geringen Spannungssprung im Sinne höherer Temperatur ausgeführt, was praktisch unabhängig von der
Stellung des Schleifers des Sollwertpotentiometers Pl gilt. Das bedeutet, daß der Sollwerteinganj £+ von
V3 jeweils höher liegt als der Sollwert des Temperaturreglers (Anschlußpunkt 8) in der Speicherstellung
»Schwachheizung«. Weiter liegt aber die Sollwertspannung des Temperaturreglers in d.;r Stellung
»Starkheizung« auch stets geringfügig höher als die Sollwertspannung am Eingang E+ des Speicherstellkomparators
V3. Praktisch bedeutet dies: Der Temperaturregler bleibt voll eingeschaltet, da sein Sollwert
erhöht ist. Entsprechend ergibt sich, daß die Heizleitertemperatur über den jeweiligen Regelwert in der
Stellung »Schwachheizung« überschwingt, was die Anheizphase verkürzt. Die Stellung des Speichers
wird von »Starkheizung« in »Schwachheizung« durch den Speicherstellkomparator V3 geändert, bevor der
Temperaturregler begrenzend eingreifen kann. Versagt der Speicherstellkomparator V3 für die Umschaltung
des Speichers aus der Stellung »Starkheizung« in die Stellung »Schwachheilung«, dann steigt
die Temperatur noch geringfügig, etwa 5 C weiter
an, bis der erhöhte Sollwert am Anschlußpunkt 8 des Temperaturreglers erreicht wird.
Das Setzen und Umschalten des Speichers führt über die Änderung des Spannungszustandes am Speicherausgang
Sp4 und die dadurch ausgeübte Beeinflussung der Kontrollspannung am Anschlußpunkt 2
in der schon früher beschriebenen Weise zur entsprechenden Leistungsumschaltung: In der Speicherstellung
»Starkheizung« (Speicherausgang Sp4 im Zustand Low) wird der Heizleiter RH in jeder Hdlbwelle
der Betriebswechselspannung gespeist, in der Speicherstellung »Schwachhcizungrf (Speicherausgang
Sp4im Zustand High) nur in jeder zweiten Halbwellc.
so daß in dieser Betriebsweise eine Begrenzung der verfügbaren Betriebsleistung herbeigeführt wird, welche
für die Sicherheit des Gerätes entscheidend ist Darüber hinaus ist diese Begrenzung der verfügbaren
Leistung auch ein vorzügliches Überwachungskriterium
für die ordnungsgemäßen Umschalt- und Reglerfunktionen. Denn die Überwachung der Funktionen
des Speicherstellkomparators V3, des Steuergenerators SG, des Temperaturreglers TR und des
Triacs Tr. um nur einige Schaltungskomponenten zu nennen, läßt sich dann auf im wesentlichen zwei Kriterien
zurückführen:
a) In der Stellung »Starkheizung« dürfen die Zündimpulse
nicht ausbleiben (sonst hätte beispiek weise der Speicherstellkomparator V3) versagt.
b) In der Stellung »Sihwachheizung« darf in den negativen Halbwellen der Betriebswechselspannuiig
kein Stromfluß durch den Heizleiter UH auftreten (sonst hätten beispielsweise Steuergeneratcir.
Temperaturregler oder Triac versagt).
Die zur Überwachung dieser beiden Kriterien vorgesehene
Schaltung mit dem Stcüerkondensator Cl wird in ihrer Funktion ebenfalls vom Speicher Sp gesteuert. Die Aufladung des Steuerkondensatörs Cl
erfolgt entgegengesetzt zur Polarität der Zündinipülsc,
Und zwar in der Speichcrstcllung »Schwachheizung« über einen Vorwiclcrstand R2S und die firnis
ter-KoIIektorstrecke eines Ladetransistors TI, dessen
Basis durch Impulse gesteuert wird, die in gleicher Polarität wie die Zündimpulse an dem mit dem Heizleiter
RH in Serie liegenden Widerstand Λ30 entstehen,
in der Speicherstellung »Starkheizung« dagegen über einen an konstanter Ladespannung liegenden
hochohmigen Ladewiderstand R2A. Konkurrierend zu diesen Formen der Aufladung wird der Steuerkondensator
Cl über einen im Vergleich zum Ladewiderstand R24 sehr niederohmigen Entladewiderstand
R26 und eine wie die Zündimpulse gepolte Diode D6
von den Zündimpulsen entladen, wozu diese Diode an die die Zündimpulse führende Leitung unmittelbar
angeschlossen ist. Im einzelnen wird der Ladewiderstand R24 in der Speicherstellung »Starkheizung« unmittelbar
an den sich dann im Zustand High befindlichen Ausgang Sp3 des Speichers geschaltet, wobei an
diesen Ausgang im übrigen eine Diode DS angeschlossen ist. die so gepolt und an die Basis von Tl
mit RiO verbindenden Serienwiderstände R27 und R28 angeschlossen ist, daß die am Widerstand R3Q
auftretenden negativen Impulse nicht auf die Basis des
Transistors Tl gelangen können, weil der Verbindungspunkt von R27 und R28 durch die Diode D5
auf dem High-Potential des Speicherausgangs Sp 3 gehalten wird. Der Transistor Tl bleibt somit in der
Stellung »Starkheizung« nichtleitend, so daß die Ladung des Steuerkondensators Cl allein über den
hochohmigen Widerstand Ä24 erfolgt. Diese Ladung reicht nicht aus, um den Kondensator Cl gegen die
gleichzeitige Entladung über den niederohmigen Widerstand /?26 und die Diode D 6 durch die Zündimpulse
aufzuladen, so daß der Steuerkondensator Cl solange im entladenen Zustand bleibt, wie Zündimpulse
am Anschlußpunkt 6 der integrierten Schaltung P auftreten. Bleiben dagegen im Fehlerfalle die
Zündimpulse aus, lädt sich der Steuerkondensator Gl voll auf und das Gerät wird abgeschaltet. - In der
Stellung »Schwachheizung« befindet sich der Speicherausgang Sp3 im Zustand Low. Die Diode D5 verliert
daher ihre Wirksamkeit, so daß nun negative Impulse, die in den an sich gesperrten negativen
Halbwellen des Betriebswechselstromes dennoch am Widerstand /?30 auftreten, voll auf die Basis des
Transistors Tl gelangen, der somit leitend wird und den Steuerkondensator Cl über den Vorwiderstand
/?25 schneller auflädt, als die Entladung über den Widerstand
/?26 und die Diode D6 durch die nur noch
in jeder zweiten Halbwelle auftretenden Zündimpulse möglich ist. Fließt dagegen im ordnungsgemäßen
Betriebsfall durch /<30 kein Strom in der negativen
Halbwdle der Betriebswechselspannung, so
bleibt 7 1 geschlossen, der Steuerkondensator ('7 entladen.
In jedem FaM führt die Aufladung des Kondensators
( 1 da/u, daß bei Erreichen einer gewissen Ladespannung
der Ausgang des NAND-Verknüpfungsgliedes
(74, der sich bei entladenem Steuerkondensator
Cl im Zustande High befindet, so daß der Fiitludetransistnr 7'2 gespcirt ist, in den Zustand Low
übergeht, wodurch der Entladctransistor TZ leitend
wird lind die Entladung des Schaltkondensators C6 über die den Schalter S öffnende Magnetspüle M ermöglicht.
(Jm dün Entiadctransislor T2 bis zur Vollständigen Entladung des Kondensators C6 im leitenden
Zustand zu halten, ist die Diode D4 Vorgesehen, die dafür sorgt, daß mit Beginn der Entladung des
Kondensators C6 def Stcüerköndcnsatör Cl auf das
Nullpotential der Schaltungsmasse gezogen und gehalten wird, so daß bis zur vollständigen Entladung
des Kondensators C<i der Ausgang des Verkirüpfungsgliedes
G4 im Zustande Low verbleibt. Voraus-Setzung für diese Betätigungsweise des Schalters S ist
jedoch, daß der Schaltkondensator C6 auch tatsächlich vollständig aufgeladen ist, um üb«., die Magnet
spule M den Schalter S öffnen zu können. Das erfordert, den Steuerkondensator Cl bis zur vollständigen
ίο Ladung des Schaltkondensators C(s im entladenen
Zustand zu halten. Dazu dient im Ausführungsbeispiel
die Diode D3, die den Steuerkondensator Cl und die parallel geschalteten beiden Eingänge des Verknüpfungsgliedes
G4 mit dem Ausgang des Verknüp-
fungsgliedes Gl verbindet, denn dieser Ausgang verbleibt
- wie bereits beschrieben - während der ersten 500 ms nach dem Einschalten des Gerätes im Zustande
Low. Während dieser Zeit ist die Sicherheitsschaltung unwirksam. Daher wird über diese Zeit zu-
gleich dafür gesorgt, daß am Ausgang 6 der integrierten Schaltung B keine . undimpulse auftreten
können, also ein Stromtluß durdi den Heizleiter
RH oder das Triac ausgeschlossen ist. Diese Unterdrückung der Zündimpulse wird im Ausfüfvingsbei-
spiel mit Hilfe des Transistors T3 erreicht, der am Wid· rstand R\9 parallel geschaltet ist. welcher zu
dem den Gleichspannungsanteil der Kontrollspannung bestimmenden Widerstandszweig gehört. Die
Basis dieses Transistor T3 ist über den Widerstand
Äl8ebenfalls an den Ausgang des Verknüpfungsgliedes Gl angeschlossen, befindet sich also wie dieser
während der ersten 500 ms nach dem Einschalten im Zustande Low. so daß der Transistor 73 während dieser
Zeit ebenfalls leitend ist und den Widerstand /?19 kurzschließt. Dies bewirkt eine derartige Anhebung
des Gleichspannungspotentials der Kontrollspannung am Anschlußpunkt 2 der integrierten Schaltung B,
daß die am Anschlußpunkt 1 anliegende Temperaturistwertspanriung
unter der Kontrollspannung liegt und also die Zündimpulse vollständig unterdrückt
werden.
Die Magnetspule M kann statt vom Kondensator C 6 auch mit Netzenergie gespeist werden, indem der
Ausgang des Verknüpfungsgliedes G 4 anstelle des Transistors T2 einen Thyristor oder weiteren Triac
steuert, in dessen Lastkreis die Magnetspule M liegt. In einem solchen Fall erübrigen sich die den Steuer kondensator
Cl zunächst während der Einschaltphase im entladenen Zustand haltenden Maßnahmen. An-
5n stelle einer Magnetbetätigung des Unterbrecherelementes
S mittels der Magnetspule M kann die Spannung des Steuerkondensators Cl oder der Betriebszustand
des Entladetrinsistors 72 beispielsweise über eir'.n zusätzlichen Triac und einen damit in Serie ge-
π schalteten niederohmigen Arbeitswiderstand auch
dazu genutzt werden, eine mit dem Heiz!eiter RH in Serie liegende Sicherung zum Abschmelzen zu bringen.
Auch ber.teht die Möglichkeit, das Gerät über eine Relais-Hilteschaltung von der Betriebswechstlspannung
zu trennen, indem die Halteschaltung geöffnet wird.
Das Ausführungsbeispiel zeigt weiter den Fall, daß auf die Basis des Ladetransistörs 7't zusätzlich eine
Steuerspannung eingekoppelt 1st, die den Ladetransi-
stör Tl leitend schaltet, wenn die Sollwertspannungen
für den Speicherstellkomparator V3 und den Temperaturregler
TR in Richtung höherer Temperatur unzülassie auswandern oder der Sneicher SP beim Ein-
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schaltvorgang des Gerätes fehlerhaft gesetzt worden ist. Derartige Umstände können beispielsweise bei
Defekten in dem die Sollwerte erzeugenden Brückenzweig oder in den Verknüpfungsgliedern Gl und GS
auftreten. Zur Sollwertüberwachung isl ein Komparator V4 vorgesehen, dessen Sollwerleingang E+ an
einem aus den Widerständen /?3 und /?4 gebildeten
Brückenzweig hängt. Der invertierte Islwcrteingang E — des Komparators V 4 ist mit dem Kopfpunkt des
SoIIwcrtpotcntiometcrs Fl verbunden. Im fehlerfreien
Falle ist die Spannung an Ef größer als an E— mit dem Ergebnis; daß sich der Ausgang des
Komparators V4 im Zustände High befiiidctj also
übcrdcn Widerstand /? 10den Transistor Tl im nichtleitenden
Zustand bcläßl; Überschreitet dagegen die
Spannutigam Eingang E— die Spannung; am Eingang
E+ des Komparators V4< so gehl sein Ausgang in
in
den Zustand Low über, wodurch der Transistor 7
leitend wird, und sich bezüglich der Ladung des SU1U-crkortdensators
Cl und der Abschaltung des Gerätes über den Entladctransistor 7*2, die Magnetspule Λ7
und den Schalter 5 die gleichen Vorgänge abspielen, wie wenn in der Stellung »Schwachheizung« am Widerstand
/?3Ö negative Spannungsimpulse auftreten wurden. Außerdem isl der Ausgang des Verknüpfungsgliedcs
GS, also der Spcichcrcingang Sp 1 über den Widerstand /?11 gleichfalls auf die Basis des
Transistors 7*1 geschaltet. Befindet sich daher der Ausgang des Vcrknüpfurigsgliedcs Gl oder des Spcichcrslcllkomparators
V3 noch immer im Zustand LoW, wird ebenfalls der Transistor Ti leitend und ciadurcli
das Gerät in der schon beschriebenen Weise von der Betriebsspannung über den Schalter S abgeschaltet.
Claims (7)
1. Sicherheitsschaltung für temperaturgeregelte,
mit Wechselspannung betriebene elektrisehe Heiz- oder Wärmegeräte, mit einer an der
Betriebswechselspannung liegenden Serienschaltung aus dem Heizleiter des Gerätes, einem durch
Zündsignale steuerbaren bidirektionalen Schalter, insbesondere Triac, und einem im Falle eines Gefahrenzustandes
öffnenden und dadurch den Heizleiter von der Betriebswechselspannung trennenden Unterbrecherelement, ferner mit einem so
■vom Temperaturregler geführten Zündsignalgenerator, daß die den Stromfluß im bidirektionalen ι >
Schalter auslösenden Zündsignale nur bei unter der Sollwerttemperatur des Temperaturreglers
liegender Istwerttemperatur entstehen, sowie mit einem mit der Betriebswechselspannung synchronisieren
Steuergenerator, der den Zündsißilälgcncrätör
ΪΠ jcucr Zweiten uaiunCuC uCr uC-triebswechselspannung
austastet, und mit einem diese Austastung aufhebenden steuerbaren Schaltungsglied,
dadurch gekennzeichnet, daß das die Austastung des Zündsignalgenerators (ZG) >■>
aufhebende Schaltungsglieri als ein Speicher (SP) mit einer Speicherstellung für »Starkheizung« und
einer Speicherstellung für »Schwachheizung« ausgebildet ist, der aus der Stellung »Starkheizung«
in die Stellung »Schwachheizung« durch einen jo Speichers "!!komparator (V3) umschaltbar ist,
wenn die Temperaturistwertspannung die Sollwertspannung des Speicheistellkomparators (KS)
Jn Richtung höherer Temperatur übersteigt, und der die Austastung des «oindsignalgenerators «
(ZG) in der Stellung »Starkheizung« aufhebt sowie die Sollwertspannung des Temperaturreglers
(TR) in Richtung höherer Temperatur über die des Speicherstellkomparators (K3) anhebt, und
daß ein Steuerkondensator (Γ7) vorgesehen ist, der in der Speicherstellung »Starkheizung«
gleichmäßig über alle Halbwellen der Betriehswechselspannung,
in der Speicherstellung »Schwachheizung« dagegen nur bei Stromfluß durch den Heizleiter (RH) in denjenigen Halb- 4ί
wellen aufladbar ist, für die der Zündsignalgenerator (ZG) ausgetastet ist oder an sich ausgetastet
tein sollte, der ferner zur Aufladung konkurrierend durch die Zündimpulse entladbar ist, wobei
die Aufladung in der Speicherstellung »Starkhei- jo rung« langsamer, in der Speicherstellung
»Schwachheizung« schneller als die Entladung erlolgt,
und der schließlich bei Erreichen einer vorgegebenen Ladespannung die öffnung des Unterfcrecherelementes
(S) auslöst. «
2. Sicherheitsschaltung nach Anspruch 1. dadurch
gekennzeichnet, daß eine den Speicher (SP) keim Einschalten des Gerätes zunächst in die
Speirherstellung »Schwachheizung« bringende Set/schaltung mit einem vnn der Tjmperaturist- mi
Wertspanniing gesteuerten Speichcrsetzkomparator
(Vl) vorgesehen ist, der bei kaltem Heizleiter (RH) den Speicher (SP) in die Speicherstellung
»Starkheizung« umschaltet, bei noch warmem Heizleiter (RH) dagegen in der Speicherstellung
»Schwachheizung« hält.
3. Sicherheitsschaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Sperrschaltung
(PS) vorgesehen ist, die den Speicher (SP) eine vorgegebene Zeit nach dem Einschalten des Gerätes
gegen ein Umschalten in die Stellung »Starkheizung« durch denSpeichersetzkomparator (Kl)
sperrt.
4. Sicherheitsschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die
Sollwertspannungen für den Temperaturregler (TR) und den Speicherstellkomparator (V3) gemeinsam
an einem an einer Brückenspannung liegenden Brückenzweig aus in Serie geschalteten
Widerständen (R6, Pl, Rl, R8) abgenommen wird, von welcher einer ein Potentiometer (Pl)
ist, an dessen Schleifer der Sollwerteingang (£+ ) des Speicherstellkomparators (V3) unmittelbar,
der des Temperaturreglers (TR) über einen Vorwiderstand (R13) angeschlossen ist, und daß der
Sollwerteingang (8) des Temperaturreglers (TR) außerdem über einen Koppelwiderstand (R14) in
der Speicherstellung »Starkheizung« mit dem hohen Potential, in der SpeicherMcliung »Sehwaehheizung«
dagegen mit dem niedrigen Potential der Brückenspannung verbunden ist.
5. Sicherheitsschaltung nach einem der Ansprüche 2 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die
Sollwertspannung für den Speic'iersetzkomparator (Vl) an demselben Brückenzweig wie die Sollwertspannungen
für den Temperaturregler (77?) und den Speicherstellkomparator ( V3) abgenommen
wird.
6. Sicherheitsschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der
Zündsignalgenerator (ZG) außer durch den Temperaturregler
(TR) noch durch einen einerseits von der Temperaturistwertspannung, andererseits
von einer Kontrollspannung beaufschlagten Steuerkomparator (K2) so geführt ist, daß die Zündimpulse
verschwinden, wenn die Kontrollspannung die Temperaturistwer·: spannung im Sinne
höherer Temperatur überschreitet, und daß die Kontrollspannung einen vom Steuergenerator
(SG) gelieferten Wechselspannungsanteil besitzt, der zur Austastung des Zündsignalgenerators
(ZG) in der Speicherstellung »Schwachheizung« um den Wert der Temperaturistwertspannung
schwingt, also in denjenigen Halbwellen, zu deren Beginn die Kontrollspannung im Sinne höherer
Temperatur über der Temperaturistwertspannung liegt, die Austastung bewirkt, zur Aufhebung der
Austastung in der Speicherstellung »Starkheizung« dagegen ständig im Sinne niedrigerer Temperatur
so weit unter der Temperaturistwertspannung liegt, daß die Amplituden der Kontrollspannung
die Temperaturistwertspannung nicht mehr erreichen.
7. Sicherheitsschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 6. dadurch gekennzeichnet, daß die
Aufladung des Stcuerkondcnsators (C'7) entgc gengesetzt /ur Polarität der Ziindimpulse erfolgt,
und zwar in der Speicherstellung »Sehwachheizung« über einen Vorwiderstand (R2S) und die
Emitter-Kollcktorstrecke eines Ladetransistors (7"I), dessen Basis durch impulse gesteuert wird,
die iii gleicher Polarität wie die Zündimpulse an einem mit dem Heizleiter (RH) Und dem bidirektionalen
Schalter (7V) in Serie liegenden Widerstand (R3Q) entstehen, in der Speichcrstellung
»Starkheizung« dagegen über einen an konstanter
O7
C7 •J I
Ladespannung liegenden hochohmigen Ladewiderstand
(Ä24), und daß der Steuerkondensator (C4) zu seiner Entladung über einen im Vergleich
zum Ladewiderstand (Ä24) sehr niederohmigen
Entladewiderstand (Λ26) und eine wie die Zündimpulse
gepolte Diode (D6) an die die Zündimpulse führende Leitung angeschlossen ist.
Priority Applications (3)
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---|---|---|---|
DE2757276A DE2757276C3 (de) | 1977-12-22 | 1977-12-22 | Sicherheitsschaltung für temperaturgeregelte, mit Wechselspannung betriebene elektrische Heiz- oder Wärmegeräte |
NL7811141A NL7811141A (nl) | 1977-12-22 | 1978-11-10 | Veiligheidsketen voor temperatuur geregelde, met wisselspanning gevoede elektrische verwarmingstoestel- len. |
GB7848714A GB2011659B (en) | 1977-12-22 | 1978-12-15 | Safety circuit for temperature regulated electrical heating or warming devices |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE2757276A DE2757276C3 (de) | 1977-12-22 | 1977-12-22 | Sicherheitsschaltung für temperaturgeregelte, mit Wechselspannung betriebene elektrische Heiz- oder Wärmegeräte |
Publications (3)
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ID=6026888
Family Applications (1)
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GB (1) | GB2011659B (de) |
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FR2503891A1 (fr) * | 1981-04-14 | 1982-10-15 | Uk I Stankov | Procede de regulation automatique de temperature et dispositif pour sa mise en oeuvre |
SE436927B (sv) * | 1982-02-22 | 1985-01-28 | Rydborn S A O | Anordning for styrning av ett antal vermepannor |
DE3733294A1 (de) * | 1987-10-02 | 1989-04-20 | Telefunken Electronic Gmbh | Schaltung zur steuerung der elektrischen leistung fuer einen verbraucher |
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1977
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-
1978
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Also Published As
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