DE2918728A1

DE2918728A1 - Power regulator for domestic heating appliance - includes timing switch with RC series network feeding semiconductor switch

Info

Publication number: DE2918728A1
Application number: DE19792918728
Authority: DE
Inventors: Johann Herbst
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1979-05-09
Filing date: 1979-05-09
Publication date: 1980-11-13

Abstract

The power regulating circuit is for a domestic heating appliance such as an automatically controlled cooker, where the heat-up ring is controlled by a timing switch. The power regulating module is independent of the main frequency and the ambient temp. The power supplied to the heating element is divided into stages, each with a heat up and a boil off stage. The timing switch contains a timing network, which consists of a series connection of a resistor and a capacitor (15-18). The capacitor controls a semiconductor switch (13) via a constant voltage network (19). The circuit of the semiconductor switch contains a relay (12) with changeover contacts (10, 20).

Description

Leistungsregelvorrichtung für die Errärmungseinrichtung einesPower control device for the heating device of a

elektrischen Hausgerätes Die Erfindung betrifft eine Leistungsregelvorrichtung fllr die Erwärmungseinrlchtung eines elektrischen Hausgerätes, insbesondere für eine automatisch gesteuerte elektrische Kochplatte mit Anheiz- und Fortheizbereich, durch die im Anheizbereich eine höhere Anheizleistung durch einen Zeitschalter begrenzt einsteuerbar ist.electrical household appliance The invention relates to a power control device for the heating device of an electrical household appliance, in particular for an automatically controlled electric hotplate with preheating and reheating area, by which a higher heating power is limited by a timer in the heating area is controllable.

Mit der DE-OS 22 57 647 ist eine Temperaturregeleinrichtung für eine automatisch gesteuerte elektrische Kochplatte mit Ankoch-und Fortkochbereich bekannt geworden, die einen schon relativ kleinen, funktionssicheren elektromechanischen Zeitschalter beinhaltet. Dieser besteht aus eine Synchronmotor mit einem Reduziergetriebe und tugtordneter umlaufender Nockenscheibe, die nach Einschalten des Synchronmotors durch einen Schaltschieber beim Anlaufen die linschaltdauer der höheren Ankochleistung für die Kochplatte auslöst und die nach einer Umdrehung die Einschaltdauer der höheren Ankochleistung wieder aufhebt und gleichzeitig die elektrische Zuleitung zum Synchronmotor unterbricht.With DE-OS 22 57 647 a temperature control device for a automatically controlled electric hotplate with parboiling and continued cooking area known which is a relatively small, functionally reliable electromechanical Includes timer. This consists of a synchronous motor with a reduction gear and well-ordered rotating cam disk, which after switching on the synchronous motor the switching duration of the higher parboiling power by means of a slide switch at start-up triggers for the hotplate and after one revolution the duty cycle of the higher The parboiling power cancels and at the same time the electrical supply to the synchronous motor interrupts.

Damit erreicht man ein sehr genaues Einhalten der Einschaltdauer der Ankochheizung unabhängig von der Umgebungstemperatur wie dies für Bimetallzeitglieder früherer Zeit nicht galt.This ensures that the duty cycle of the is adhered to very precisely Boil-up heating independent of the ambient temperature, as is the case for bimetallic time elements previously did not apply.

Diese Leistungsregelvorrichtung bleibt jedoch weiterhin wegen ihres elektromechanischen Grundprinzips störanfällig bezüglich der mechanischen Teile, die durch Alterung einem fortschreitenden Verschleißprozeß unterliegen. Ein anderer Nachteil dieser Anordnung bleibt die weiterhin relativ große Bauform, die durch den Synchronmotor mit dessen Getriebe und Schaltnockenscheibenmechanik bedingt ist. Zudem arbeitet diese Mechanik nicht völlig geräuschlos. Der entscheidende Nachteil einer so ausgeführten Leistungsregelungsvorrichtung liegt jedoch in der Abhängigkeit dieser auf einem Synchronmotor basierenden Anheizzeitspanne von der anliegenden Netzfrequenz. Sie kann sich in Geräten, die für den Export bestimmt sind nachteilig auswirken, da für Exportländer mit unterschiedlicher Netzfrequenz unterschiedliche Synchronmotore eingesetzt werden müssen um gleiche Anheizzeitspannen zu erreichen. Derartige Sondermaßnahmen sind für eine an sich schon kostenintensive Lösung ausgesprochen nachteilig.However, this power control device continues to exist because of its basic electromechanical principle susceptible to failure with regard to mechanical parts, which are subject to a progressive wear process due to aging. Another The disadvantage of this arrangement remains the relatively large design that is caused by the synchronous motor with its gearbox and cam disc mechanism is required. In addition, this mechanism does not work completely silently. The main disadvantage however, a power control device embodied in this way is dependent this heating-up period based on a synchronous motor from the current one Grid frequency. It can be detrimental in devices that are intended for export as different for exporting countries with different grid frequencies Synchronous motors must be used in order to achieve the same heating-up periods. Such special measures are in favor of an already costly solution disadvantageous.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine einfache, betriebssichere, verschleißarme, von der Netzfrequenz und der Umgebungstemperatur unabhängige Leistungsregelungsvorrichtung kleiner Bauform für die Erwärmungseinrichtung eines elektrischen Hausgerätes, durch die im Anheizbereich eine höhere Anheizleistung durch einen Zeitschalter begrenzt einsteuerbar ist Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Zeitschalter ein Zeitglied enthält, das aus einer Widerstands-Kondensator-Serienschaltung besteht, von deren Kondensator über ein elektronisches Festspannungsvorhalteglied ein steuerbarer Halbleiterschalter ansteuerbar ist, in dessen Stromkreis ein Relais liegt, dessen Kontaktsatz einen Ruhekontakt für eine Anheizvorrichtung und einen Arbeitskontakt enthält, der den Halbleiterschalter überbrückt.The invention is based on the object of providing a simple, reliable, Low-wear power control device that is independent of the mains frequency and the ambient temperature small design for the heating device of an electrical household appliance which limits a higher heat-up power in the heating-up area by means of a timer This object is achieved according to the invention in that the time switch contains a timing element that consists of a resistor-capacitor series circuit, a controllable one of their capacitor via an electronic fixed voltage supply element Semiconductor switch is controllable, in whose circuit there is a relay, whose Contact set a normally closed contact for a heating device and a normally open contact contains, which bridges the semiconductor switch.

Die erzielbaren Vorteile dieser Erfindung liegen vor allem in der rein elektronischen Zeitsteuerung,-welche vollständig verschleißfrei, ohne Geräuschentwicklung arheitet und auf kleinstem Raum Platz findet. Das Leistungssteuerrelais ist ein verschleißarmes, billiges und sehr funktionssicheres Bauteil, welches die Netzstörungen von Leistungshalbleiterschaltern im Heizkreis vermeidet.The achievable advantages of this invention are mainly in the purely electronic time control, which is completely wear-free, without generating any noise arheitet and finds space in the smallest of spaces. The power control relay is a Low-wear, cheap and very functionally reliable component that eliminates network disturbances of power semiconductor switches in the heating circuit.

Einer überaus nützlichen Fortbildung gemäß ist der Widerstand des Zeitgliedes in wenigstens zwei Teilwiderstände aufgeteilt, deren Teilsummen dem Kondensator des Zeitgliedes vorschaltbar sind.According to an extremely useful training course, the resistance of the Timing element divided into at least two partial resistances, the partial sums of which the Capacitor of the timing element can be connected upstream.

Auf diese Weise lassen sich wenigstens zwei unterschiedliche Ankochzeiten durch wenigstens zwei unterschiedlich einstellbare Zeitkonstanten wählen.In this way, at least two different boiling times can be achieved by choosing at least two differently adjustable time constants.

Werden diese Teilwiderstände etwa über eine parallele Schalterebene den Stell stufen eines Wählschalters für die gochstufen zugeordnet, so wird mit jeder Kochstufe eine spezifisch für sie vorausgewählte Ankochzeitkonstante eingestellt. Ist diese Ankochzeitkonstante weiterhin noch getrennt abschaltbar, so läßt sich die Hochtemperaturphase der entsprechenden Kochstufe vermeiden, wie dies für unterschiedliche Zwecke etwa nötig werden kann.Are these partial resistances about a parallel switch level assigned to the setting levels of a selector switch for the high levels, then with a pre-selected boiling time constant that is specifically pre-selected for each heat setting. If this boiling time constant can still be switched off separately, then Avoid the high temperature phase of the corresponding cooking level, as is the case for different ones Purposes may be necessary.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform wird als Halbleiterschalter ein Thyristor oder Transistor eingesetzt, als Festspannungsvorhalteglied eine Zen erdiode, ein Diac oder eine Glimmlampe. Dies gilt bei der Verwendung einer Gleichspannungsquelle zur Versorgung der Vorrichtung.According to an advantageous embodiment, the semiconductor switch a thyristor or transistor is used, as a fixed voltage supply element a Zen earth diode, a diac or a glow lamp. This applies when using a DC voltage source to supply the device.

Bei Wechselspannungsversorgung wird als Halbleiterschalter zweckmäßigerweise ein Triac oder Thyristor verwendet als Festspannungsvorhalteglied ein Diac oder einer Glimmlampe. Im Zuge des Zeitgliedes ist entsprechend der Polarität des Zeitkonstantenkondensators eine Gleichrichterdiode vorzusehen, die das Entladen des Zeitgliedkondensators beim Polaritätswechsel der Versorgungswechselspannung verhindert.In the case of an alternating voltage supply, the semiconductor switch is expediently a triac or thyristor uses a diac or a fixed voltage supply element a glow lamp. In the course of the timing element, the polarity of the time constant capacitor corresponds to Provide a rectifier diode that discharges the timer capacitor during Polarity change of the supply alternating voltage prevented.

Eine weitere den Gebrauchswert der Erfindung entscheidend verbessernde, nützliche Fortbildung der Leistungsregelvorrichtung besteht darin, daß der Widerstand des Zeitgliedes aus einer Serienschaltung eines Festwiderstandes und eines Regelwiderstandes zur Variation der Ankochzeit gebildet wird. Diese Kombination kann für verschiedene Kochstufen getrennt einstellbar sein oder durch Kombination eines zentralen Regelwiderstandes als Feinstellorgan und verschiedenen Festvorwiderständen für eine grobe Vorwahl zu jeder Kochstufe wählbar sein.Another significantly improving the utility of the invention, useful development of the power control device is that the resistance the timing element from a series circuit of a fixed resistor and a variable resistor to vary the boiling time is formed. This combination can be used for different Cooking levels can be set separately or by combining a central control resistor as a fine adjustment element and various fixed series resistors for a rough preselection be selectable for each heat setting.

Weiterhin kann eine mechanische Kopplung der jeweilig veränderbaren Ankochleistung an die Kochstufen eines Wählschalters vorgesehen sein. Damit kann zu jeder Kochstufe eine an das gewünschte Temperatur-Zeitprofil angepaßte Ankochzeit eingestellt werden. Ist der Wählschalter mit einer Möglichkeit ausgestattet zwischen festen Rastpunkten der Koch stufen die Ankochzeitkonstante durch kontinuierliche Widerstandswahl einzustellen, läßt sich eine Einknopfbedienung erhöhten Komforts für eine Kochstellenregelung erreichen.Furthermore, a mechanical coupling of the respectively changeable Boiling power can be provided on the cooking levels of a selector switch. So that can a boiling time adapted to the desired temperature-time profile for each cooking level can be set. Is the selector switch equipped with a possibility between fixed detent points of the cook step the parboiling time constant through continuous Adjusting the resistance selection, a one-button operation can be increased comfort for a hotplate control.

Die erfindungsgemäßen Leistungsregelvorrichtungen, die vorzugsweise für Kochplatten verwendet werden, lassen sich in vorteilhafter Weise ebenso für Back- und Bratrohrenutzen und führen bei Einsatz in Geschirrspül- und Waschmaschinen ebenso wie bei Kaffee- oder Teeautomaten in Abhängigkeit von der zu erwärmenden Masse, sei dies nun Wasser, Geschirr oder nasse Wäsche zu vorteilhaften weil kürzeren Arbeitszeiten. Von Vorteil mag hierbei auch der erhöhte Wirkungsgrad der Heizeinrichtung bei einer kürzeren Aufheizphase sein.The power control devices according to the invention, which are preferably are used for hot plates, can also be used in an advantageous manner for Baking and roasting tubes use and lead when used in dishwashers and washing machines just like with coffee or tea machines, depending on the one to be heated Mass, be it water, dishes or wet laundry to be advantageous because it is shorter Working hours. The increased efficiency of the heating device may also be advantageous here be with a shorter heating phase.

Ein die Erfindung ausführendes Beispiel ist in der Figur dargestellt und wird nachstehend näher erläutert.An example implementing the invention is shown in the figure and is explained in more detail below.

Sie zeigt eine dreistufige Leistungsregelvorrichtung für eine automatische Kochplatte mit Ankoch- und Fortkochphase in jeder der drei Leistungsstufen.It shows a three-stage power control device for an automatic Hot plate with parboiling and continued boiling phase in each of the three power levels.

Der Wählschalter i mit seinen mechanisch gekoppelten Schaltebenen 2,3,4 und 5 legt über die Kontaktsätze der Ebenen 2 und 5 die Fortkochheizlçörper 6,7 und 8 an die Versorgungswechselspannung. In der gezeichneten Schaltstellung liegen alle Heizkörper in Serie,die Fortkochleistung wird somit minimal. Der Heizstrom durch die Fortkochheizkörper wird durch einen temperaturreglerbetätigten, der Leistungsregelung während der Fortkochperiode dienenden Schalters 9 in der allen Heizern gemeinsamen Zuleitung getaktet. Über die Schaltebene 3 des Wählschalters i wird bei geschlossenem Relaiskontakt 10 der Ankochheizkörper 11 mit Energie versorgt. Dies geschieht in der Ankochphase solange das Relais 12 noch nicht durch den Triac 13 aktiviert ist. Der Relaiskontakt 10 ist somit ein Ruhekontakt und muß für den Heizstrom der Ankochheizkörpers dimensioniert sein. Über die Diode 14 und die Schalterebene 4 wird das Zeitglied der Ankochautomatic mit Gleichspannung versorgt. Die Widerstände 15,16 und 17 bilden in ihrer Teilsumme mit dem Ladekondensator 18 ein R C-Zeitglied, wobei die gezeichnete Schalterstellung die kürzeste Ankochzeit einstellt. Durch die Widerstände 15,16 und 17 wird der Ladestrom des Kondensators begrenzt, die Spannung über dem Kondensator 18 baut sich der Größe des Vorwiderstandes entsprechend langsam auf. Erreicht sie den Wert der Zündspannung der Glimmlampe 19 so kann der Triac 13 durchschalten. Durch das Relais 12 fließt dann der Erregerstrom. Der Arbeitskontakt 20 schließt und überbrückt den Triac 13, womit sich das Relais 12 selbst hält. Gleichzeitig öffnet auch der Ruhekontakt 10 für den Ankochheizkörper ii und beendet die Ankochphase im Kochplattenbetrieb.The selector switch i with its mechanically coupled switching levels 2, 3, 4 and 5 places the continued cooking heaters over the contact sets on levels 2 and 5 6, 7 and 8 to the AC supply voltage. In the switching position shown if all radiators are in series, the continued cooking performance is minimal. The heating current The continued cooking heating element is operated by a temperature regulator, the power control during the continued cooking period serving switch 9 in the common to all heaters Clocked feed line. Via switching level 3 of selector switch i, when the Relay contact 10 of the boiling heater 11 is supplied with energy. This is done in the boiling-up phase as long as the relay 12 has not yet been activated by the triac 13. The relay contact 10 is thus a normally closed contact and must for the heating current of the parboil heater be dimensioned. Via the diode 14 and the switch level 4, the timer the automatic boil is supplied with direct voltage. The resistors 15, 16 and 17 form in its partial sum with the charging capacitor 18 an R C timing element, the drawn Switch position sets the shortest boiling time. Through the resistors 15, 16 and 17 the charging current of the capacitor is limited, the voltage across the capacitor 18 builds up slowly according to the size of the series resistor. Reach them the value of the ignition voltage of the glow lamp 19 so the triac 13 can switch through. The excitation current then flows through the relay 12. The normally open contact 20 closes and bridges the triac 13, whereby the relay 12 holds itself. Simultaneously also opens the normally closed contact 10 for the parboiling heater ii and ends the parboiling phase in hotplate operation.

7 Ansprttche i Figur L e e r s e i t e7 claims in the figure L e r s e i t e

Claims

Claims power control device for the Eflirärmungseinrichtung of an electrical household appliance, in particular for an automatically controlled, electrical one Hotplate with preheating and heating area, due to the higher heating area The heating power can be controlled to a limited extent by a timer, which means that G e -k e n n n z e i c h n e t that the timer contains a timer that off a resistor-capacitor series circuit (i5,16,17,18) consists of the capacitor (18) via an electronic fixed voltage supply element (19) a controllable semiconductor switch (13) can be controlled in whose circuit a relay (12) whose contact set is located (10, 20) a normally closed contact (10) for a heating device (11) and a normally open contact (20) which bridges the semiconductor switch.

2. Power control device according to claim 1, characterized in that that the resistance (15,16,17) of the timing element in at least two partial resistances (15,16,17) is divided, the partial sums of which the capacitor (18) of the timer can be connected upstream.

3. Power control device according to claim 2, characterized in that that the partial sums of the resistance (15,16,17) of the timing element at contacts (4) parallel to the setting stages of a selector switch (1) and can be coupled mechanically to it is connected and can therefore be switched to the supply voltage.

4. Power control device according to one or more of the preceding Claims, characterized in that the semiconductor switch (13) is a thyristor or transistor, the fixed voltage supply element (i9) a Zener diode, a diac or is a glow lamp (19) and the supply voltage of the Facility is a DC voltage.

5. Power control device according to one or more of the claims 1 to 3, characterized in that the semiconductor switch (13) is a triac (13) or the thyristor, the fixed voltage supply element (i9), a diac or a glow lamp (19) is and the capacitor (18) according to its polarity in the course of the timer a diode (14) is connected upstream in the forward direction when the supply voltage is an alternating voltage.

6. Power control device according to one or more of the above Claims, characterized in that at least part of the resistor (15, 16, 17) of the timer is a rheostat.

7. Power control device according to claim 6, characterized in that that the control resistor (15,16,17) is mechanically coupled to the selector switch (1) is.