DE2936890C2

DE2936890C2 - Temperaturregelung für elektrische Oberflächenheizung

Info

Publication number: DE2936890C2
Application number: DE2936890A
Authority: DE
Inventors: Terumi Shijonawate Osaka Endo; Hitoshi Kadoma Osaka Hukagawa; Masayuki Hirakata Osaka Naruo; Isao Yahata Kyoto Shimada
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1978-09-15
Filing date: 1979-09-12
Publication date: 1983-07-14
Also published as: GB2033111B; DE2936890A1; JPS612259B2; CA1132681A; JPS5541632A; GB2033111A; US4272671A

Description

Die Erfindung betrifft eine Temperaturregelung für elektrische Oberflächenheizungen, nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Aus der US-PS 35 88 429 ist eine Temperaturrege= lung für Oberflächenheizungen bekannt, bei der das Heizelement sowohl von dem Heizstrom als auch von einem Meßsignalstrom durchflossen wird. Der Heizstrom wird von einer Gleichspannungsquelle geliefert. Das Meßsignal wird von einem Wechselspannungsgenerator geliefert. Es wird der Widerstand des Heizelementes selbst gemessen, um Aufschluß über seine Temperatur zu geben, Der Meßsignalgenerator ist erforderlich, weil das Heizelement selbst aus einer Gleichstromquelle gespeist wird.

Aus der DE-AS 20 18 896 ist eine Temperaturregelung bekannt, bei der das Heizelement an eine Netzwechselstromquelle angeschlossen ist und über einen Thermister mit einem Leiter verbunden ist, der zu einem Impulsgenerator gehört, welcher Steuersignale für den als Schalter verwendeten Thyrister erzeugt Diese Ansteuersignale haben die Frequenz der Netzspannung.

Elektrische Oberflächenheizungen der aus der DE-OS 15 15 064 bekannten Art sind aus aufeinandergeschichteten Lagen gebildet Als Beispiel ist in F i g. 1 is der Zeichnung eine solche elektrische Oberflächenhei-•zung A im Querschnitt gezeigt, bei der Isolierlagen 4 auf beiden Oberflächen einer Lage aus in Reihe geschaheten Dünnschicht-Heizelementen 1 aufgeschichtet sind; auf eine der Isolierschichten 4 sind nacheinander aufgeschichtet eine Temperaturfühlerelektrode 3a, z. B. aus Aluminiumfolie, und ein wärmeempfindliches Element 2, das gebildet ist aus einer elektrisch halbleitenden Plastikfolie, wie z. B. Nylonharz, und eine negative Impedanz-Temperaturcharakteristik aufweist. Eine weitere Temperaturfühlerelektrode 36 ist auf das wärmeempfindliche Element 2 aufgelegt die mit einer weiteren Isolierschiebt 4 bedeckt ist Beim Gebrauch dieser Heizung A wird eine Spannung an den zwei Temperaturfühlerelektroden 3a und 3b angelegt welche das wärmeempfindliche Element 2 zwischen sich aufnehmen; Impedanzänderungen des wärmeempfindlichen Elements 2 werden erfaßt um die Temperatur der Heizelemente 1 zu bestimmen und zu regeln.

Bei dieser bekannten elektrischen Oberflächenheizung wird an den Temperaturfühlerelektroden 3a und 3b eine Spannung derselben Frequenz wie die des an die Heizelemente 1 angelegten Netzstromes angelegt.

Die Oberflächenheizung der in F i g. 1 gezeigten Art hat einen komplizierten Aufbau, der hohe Herstellungskosten verursacht Es wurden daher z. B. in der US-PS 35 49 865 bereits Oberflächenheizungen mit einfacherem Aufbau vorgeschlagen, wie sie in den F i g. 2 und 3 gezeigt und im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 definiert sind.

Die in F i g. 2 dargestellte Oberflächenheizung enthält nacheinander aufgeschichtet eine Isolierschicht 4, eine Schicht aus Heizelementen I₁ ein wärmeempfindliches Element 2, eine Temperaturfühlerelektrode 3 und eine weitere Isolierschiebt 4. Die in F i g. 3 gezeigte Heizung hai im wesentlichen denselben Aufbau, außer daß die Temperaturfühlerelektroden 3' in derselben Form und derselben Anzahl wie die Heizelemente 1 vorgesehen und gegenüber den Heizelementen 1 angeordnet sind. Bei diesen Oberflächenheizungen nach Fig.2 und Fig.3 wird eine Signalspannung zur Ermittlung der Impedanzänderung des wärmeempfindlichen Elements 2 zwischen der Temperaturfühlerelektrode 3 bzw. den Temperaturfühlerelektroden 3' und den Heizelementen 1 angelegt.

so Die bekannten Heizungen nach F i g. 2 und 3 haben einen einfacheren Aufbau als die Heizung nach F i g. 1 und zeichnen sich daher durch niedrigere Herstellungskosten aus. In Verbindung mit verschiedenen Temperaturregelsystemen haben sie in jüngster Zeit weite Verbreitung gefunden. Da aber bei all diesen Temperaturregelsystemen das Meßsignal zur Ermittlung der Impedanzänderungen dieselbe Frequenz hat wie das Wechselstromnetz, entsteht die Schwierigkeit, daß

durch die an die Heweinmente 1 angelegte Netzwechselspannung etwa die halbe Netzwechselspannung auch an der Temperanirfühlerelektrode 3 bzw, den Temperest turfühlerelektroden 3' angelegt wird, welche über das I: wärmeempfindliche Element 2 mit den Heizelementen H gekoppelt sind; durch diese Spannung wird das '■>"_ zwischen den Heizelementen 1 und der Elektrode3 bzw. ( den Elektroden 3' angelegte Meßsignal beeinflußt Ώ Wenn ein Kurzschluß auftritt, z.B. durch eine a Metallnadel od. dgUdiedurchdieTemperaturfühlereleks| trode und etwa den mittleren Teil der Heizelemente '% durchgesteckt wird, der sich dann auf demselben Potential befindet wie die Temperaturfühlerelektrode, %; oder wenn eine örtliche Überhitzung an dieser Stelle t wegen einer äußeren Wärmeisolierung auftritt z. B. durch ein darübergelegtes Kissen od. dgl, so können , Änderungen des Meßsignab zur Feststellung der ö Impedanzänderung nicht mehr erfaßt werden. Zur S Behebung dieser Schwierigkeiten sind die Temperaturregelungen mit Leckstrom-Detektorschaltungen verse- "i hen, wodurch sie trotz der niedrigeren Kosten für die , Heizplatten beträchtlich verteuert werden.
^! Aufgabe der Erfindung ist es, ein Temperatumgelsy : · stern für elektrische Oberflächenheizungen zu schaffen, bei dem das Heizelement als Temperaturfühlereiektrode verwendet werden kann, jedoch durch Einflüsse der Netzwechselspannung keine Betriebsstörungen auftreten können.

Diese Aufgabe wird durch die Lehre des Patentanspruchs 1 gelöst

Bei der erfindungsgemäßen Temperaturregelung wird an eine Meßschaltung die von einem Oszillator erzeugte Wechselspannung mit einer bestimmten Frequenz angelegt Die zwischen dem Heizelement und der Temperaturfühlerelektrode liegende temperaturabhängige Schicht bedämpft die Amplitude der Frequenz derart daß diese Dämpfung im Falle einer Überhitzung an einer Stelle dieses Heizgerätes eine Schalteinrichtung betätigt

Aus der GB-PS 4 99 219 ist es an sich bereits bekannt, ein ferromagnetisches Material über einen Schwimmer in eine Spule zu bringen und dadurch einen Kreis auf Resonanz abzustimmen.

Die erfindungsgemäße Temperaturregelung gewährleistet nicht nur einen Betrieb der Oberflächenheizung, der von Störungen durch Einflüsse der Netzwechselspannung frei ist, sondern es wird such eine durch Kurzschlüsse verursachte Gefährdung durch elektrische Stromstöße vermieden. Ferner gewährleistet die erfindungsgemäße Temperaturregelung eine Vermeidung von Überhitzungen selbst dann, wenn die Schaltkontakte der Heizelemente zusammengeschweißt sind und daher dauernd geschlossen bleiben oder wenn ein Schaltkreis der Temperaturregelung schadhaft wird.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nun unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 einen Querschnitt einer herkömmlichen elektrischen Oberflächenheizung;

F i g. 2 und 3 jeweils einen Querschnitt einer anderen Ausführungsform von elektrischen Oberflächenheizungen, wie sie derzeit verbreitet verwendet werden und zur Anwendung im Zusammenhang mit der beschriebenen Temperaturregelung geeignet sind;

F i g. 4 ein Blockschaltbild der beanspruchten Temperaturregelung;

F i gt 5 eine Grafik der Beziehung zwischen Temperaturänderungen der Oberflächenbeizung und der Impedanzänderung des wftrmeempfindlichen Elements der* selben;

Fig,6 eine Ausführungsform einer Oszillatorschaltung für die in F i g. 4 gezeigte Temperaturregelung;

F i g, 7 und 8 Ausführungsformen einer Kupplungsschaltung zur Ankopplung der Oszillatorschaltung an eine Schalteinrichtung bei der Temperaturregelung

κι nachFig.4;

Fig.9 eine Ausführungsform der Schalteinrichtung bei der Temperaturregelung nach F i g. 4; und

Fig. 1OA und 1OB ein Schaltbild einer praktischen Ausführungsform der Temperaturregelung.

Ii Es wird nun auf Fig.4 Bezug genommen. Die Temperaturregelung der elektrischen Oberflächenheizung enthält eine Netzwechselstromquelle 6, eine Gleichstrom-Versorgungsschaltung 7, eine Oszillatorschaltung 8, eine Kopplungsschaltung 9, eine Schaltein-

2(i richtung 10, eine von den Ausgangssignalen der Schalteinrichtung 10 angesteuerte Relaiswicklung Ry sowie Steuerkontakte 12, die durch BetiVschlagung der Relaiswicklung Ry geöffnet bzw. geschlossen werden können.

Eine elektrische Oberflächenheizung A enthält ein Heizelement 21, eine Temperaturfühlerelektrode 23 und ein dazwischen angeordnetes wärmeempfindliches Element 22. Das Heizelement 21 ist an seinen beiden Anschlüssen über die Steuerkontakte 12 mit der

ίο Netzwechselstromquelle 6 verbunden. Die Oszillatorschaltung 8, die durch Gleichstrom aus der Gleichstrom-Versorgungsquelle 7 gespeist wird, erzeugt eine Signalspannung einer Frequenz, die von der Netzfrequenz verschieden ist und z. B. 500—1000 Hz beträgt;

diese Signalspannung wird an die Koppiungsschaltung 9 angelegt Diese Kopplungsschaltung 9 legt die Signalspannung zwischen das Heizelement 21 und die Temperaturfühlerelektrode 23 an, die dem Heizelement 21 und dem dazwischen liegenden wärmeempfindlichen

4(i Element 22 gegenüberliegt; die Kopplungsschaltung 9 vermittelt jegliche Änderung der Signalspannung zwischen der Temperaturfühlerelektrode 23 und dem Heizelement 21 aufgrund von temperaturabhängigen Impedanzänderungen des wärmeempfindlichen EIe-

■»> ments 2 an die Schalteinrichtung 10. In der Schalteinrichtung 10 wird die Änderung der Signalspannung, welche eine Temperaturänderung des Heizelements 21 repräsentiert, als Information gewonnen; wenn die Temperatur des Heizelementes 21 einen oberen

">" eingestellten Wert überschreitet, aber auch in Störungsfällen, wenn z. B. ein leitender Stift wie eine Nadel od. dgl. in die Oberflächenheizung eingesteckt wird und einen Kurzschluß zwischen der Temperaturfühlerelektrode 23 und dem Heizelement 21 verursacht, so wird

'>' die Heizwicklung Ry angesteuert, um die Steuerkontakte 12 zu öffnen. Wenn die Temperatur der Heizung unter einen unteren Einstellwert abfällt, so werden hingegen die Steuerkontakte 12 über die Relaiswicklung Ry geschlossen, so daß das Heizelement 21 von der

bo Netzwechselstromciuelle gespeist wird.

F i g. 5 zeigt die Beziehung zwischen der Temperaturänderung und der Impedanzänderung, Halbleitendes Nylon od. dgl. mit negativer Temperaturcharakteristik wird als wärmeempfindliches Element verwendet, so

b) daß die Impedanz an der Temperaturfühlerelektrode mit ansteigender Temperatur abnimmt, wie aus Fig. 5 hervorgeht
Im folgenden werden bevorzugte Ausführungsbei-

spiele des Blockschaltbilds nach F i g. 4 beschrieben.

Fig. 6 zeigt eine Ausführungsform der Oszillatorschaltung 8, die als Colpitts-Oszillator bekannt ist und auf einer Frequenz schwingt, die durch die Induktivität der Spule L und die Kapazität der Kondensatoren G und Gj bestimmt wird. Die Ausgangsschwingung fällt an den Anschlüssen eines Emitterwiderstandes R eines Transistors Q\ ab und wird der Kopplungsschaltung 9 über einen Koppelkondensator G) zugeführt.

F i g. 7 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Kopplungsschaltung 9. bei der die Signalspannung, die eine andere Frequenz als die Netzfreqtien/. aufweist und das Alisgangssignal der Oszillatorschaltung 8 bildet, durch einen Transformator Ti getrennt wird und der Temperaturfühlerelektrode 23 über die Primärwicklung eines Transformators Ti zugeführt wird. Der Transformator T- ist auf der Sekundärseite mit einem Anschluß über Kondensatoren G und G mit den Stromversorgungs!e'".'ⁿg^pn ^p«; Heizelements 21 verbunden, und am anderen Ende über die Primärwicklung des Transformators Ti mit der Temperaturfühlerelektrode 23. Die sekundärseitige Wicklung dieses Transformators T; bildet einen Parallelresonanzkreis für die Frequenz des Oszillators 8 mit dem Kondensator G- In der Primärwicklung des Transforma'Drs Tj wird eine Signalspannung gewonnen, die bestimmt ist durch das Verhältnis der Impedanz des wärmeempfindlichen Elements 22 zu dem Wert der Resonanzimpedanz der Sekundärseite des Transformators Ti, übersetzt auf die Primärseite, gleichzeitig mit der Signalspannung. die über den Transformator Ti zwischen der Temperaturfühlerelektrode 23 und dem Heizelement 21 angelegt wird. Diese Signalspannung wird auf die Sekundärseite des Transformators Ti übertragen und der Schalteinrichtung 10 zugeführt. Die Kondensatoren G und Ci wirken in diesem Fall als Koppelkondensatoren, deren Impedanz für die Frequenz der Signalspannung niedrig, für die Netzfrequenz jedoch hoch ist.

F i g. 8 zeigt eine andere Ausführungsform der Kopplungsschaltung 9. bei der die Signalspannung ais Ausgangsspannung der Oszillatorschaltung 8 mit von der Netzfrequenz verschiedener Frequenz zwischen der Temperaturfühlerelektrode 23 und dem Heizelement 21 gelegt wird, und zwar über einen Transformator Tj. Dieser Transformator T) ist an einem Ende seiner Sekundärwicklung über einen Kondensator G mit einer Stromversorgungsleitung und am anderen Ende über einen variablen Widerstand VR mit der Temperaturfühlerelektrode 23 verbunden. Zwischen der Temperaturfühlerelektrode 23 und dem Heizelement 21 liegt ferner die Primärwicklung eines Transformators T₄, der durch einen parallel geschalteten Kondensator Q, auf der Sekundärseite auf Resonanz zur Oszillatorfrequenz gebracht wird. Die Sekundärseite des Transformators Ti hat eine Resonanzimpedanz, die bei der Frequenz der Signalspannung ausreichend höher ist als die Impedanz des temperaturempfindlichen Elements 22. Die Signalspannung. deren Größe durch das Spannungsteilerverhältnis des Widerstandswertes des variablen Widerstandes VR und der Impedanz des wärmeempfindlichen ■ Elements 22 bestimmt wird, liegt an dieser Schaltung an. Die Impedanzänderung aufgrund von Temperaturänderungen des 'Aärmeempfindlichen Elements 22 wird der Schalteinrichtung 10 über den Transformator 7i vermittelt und zwar als Änderung der Signalspannung, ι Der eingestellte Temperaturbereich kann durch den variablen Widerstand VR bestimmt werden. Bei einer Unterbrechung des Eingangssignals des Transformators Ta durch eine Unterbrechung zwischen der Temperaturfühlerelektrode und dem Transformator Ti oder zwischen der Temperaturfühlerelektrode 23 und dem Transformator Tt, oder auch bei einem Bruch der

ι Temperaturfühlerelektrode selbst sowie bei einem Kurzschluß zwischen dem Heizelement 21 und der Temperaturfühlerelektrode 23 wird die Schalteinrichtung IO aktiviert und öffnet die Steuerkontakte 12.
Fig. 9 zeigt ein Ausfiihrungsbeispiel der Schalteinrichtung 10. bei der die aus der beschriebenen Kopplungsschaltung 9 gewonnene Signalspannung durch eine Dindt· D\ gleichgerichtet und einen Kondensator Gn ^!.'glättet wird: diese Spannung wird dann einem Vergleicher 13 zugeführt. Dieser Verglei-

■i eher 1.3 schaltet seinen Ausgang auf I Jieitalpegel /.oder H. in Abhängigkeit von der Höhe der Signalspannung, entsprechend der Temperatur des Heizelementes, zur Ansteuerung tier Relaiswickliing Ry über einen Thyristor O;. so daß die Steuerkontakte 12 geöffnet

ι werden, wenn Pegel L vorliegt oder geschlossen werden, wenn Pegel H vorliegt. Infolgedessen wird die Temperatur des Heizelements 21 so geregelt, daß s'c innerhalb des eingestellten Bereiches liegt.

Anhand der Fig. 10A und lOB wird nun eine

■' praktische Ausführungsform der gesamten Temperaturregelung beschrieben. Dieses System erhält eine Wechselstromquelle 26, eine Gleichstrom-Versorgungs· schaltu^re 27. eine Oszillatorschaltung 28. eine kopplungsschaltung 29. eine Schalteinrichtung 30. eine

■ Leckstrom-Detektorschaltung 31 und eine Übertemperatur-Schutzschaltung 32.

Beim Vergleich mit dem Blockschaltbild nach F i g. 4 fällt auf. daß die in Fig. 10 gezeigte Ausführungsform zusätzlich mit der Leckstrom-Detektorschaltung 31 und

Daher folgt zunächst eine kurze Erläuterung dieser Schaltungen 31,32.

Die Leckstrom-Detektorschaltung 31 enthält einen Nullphasen-Stromtransformator ZCT mit Primärwicklungen Ti und Ti' sowip einer Sekundärwicklung Tj. Wenn Ströme durch die Primärwicklungen T, und Ti' dieses Transformators ZCT fließen, die einander exakt gleich sind, so wird in der Sekundärwicklung Ti keine Spannung erzeugt. Wenn jedoch ein Metallstift od. dgl. in das Heizelement 21 oder die Temperaturfühlerelektrode 23 eingestochen wird und einen Stromstoß oder Leckstrom verursacht, so geraten die in den Primärwicklungen Ti und T\ fließenden Ströme außer Gleichgewicht, so daß in der Sekundärwicklung Ti eine Spannung erzeugt wird. Die so erzeugte Spannung wird in einem Verstärker verstärkt, der einen ·- der Leckstrom-Detektorschaltung 31 enthaltenen Inverter G] umfaßt, und wird einem darin vorgesehenen Kondensator C=, zugeführt. Wenn die Spannung am positiven Anschluß des Kondensators Cs auf einen bestimmten Wert ansteigt, so wird ein Thyristor Qi durchgesteuert, wodurch die Gleichspannungs-Stromversorgung 27 kurzgeschlossen wird, ihre Spannung absinkt, die Spannung an der Basis des Transistors Qi, ebenfalls absinkt und dieser Transistor dadurch gesperrt wird, wodurch ein Relais Ry\ abfällt und daher die von diesem Relais betätigten Steuerkontakte 33, 33 geöffnet werden.

Die Übertemperatur-Schutzschaltung 32 wird wirksam, wenn die Kontakte 33, 33' zusammengeschweißt sind oder wenn ein übermäßiger Temperaturanstieg aufgrund eines Fehlers in der Schalteinrichtung 30 erfolgt. Wenn die Temperatur der Heizung ansteigt, so

sinkt das Potential am Eingangspunkt a eine«, Inverters Ce ab. wodurch dessen Ausgangspotential ansteigt und ein Transistor Qt, durchgesieuert wird. Da an die Basis eines weiteren Transistors Qi eine Spannung angelegt wird, die durch Widerstände Ru und Ry-, heruniergeteilt wird, wird dieser Transistor durchgesteucrt. Wenn beide Transistoren Qb und Qi dtirchgesteuert sind, fließt ein Strom durch eine Temperatursicherung Rm. der zur ZerstöK'ig dieser Sicherung führt, wodurch verhindert wird, daQ das Heizelement übermäßig erhitzt wird, wenn die Kontakte 33, 33' verschweißt sind oder ein Fehler in der Schalteinrichtung 30 auftritt.

Die Arbeitsweise der Os/illatorschuliiing 28. der Schalteinrich'ung 30 und der Koppliinpsschaliiing 29 ist jeweils die gleiche wie in Fig. 4. wird jedoch nachstehend noch kurz erläutert.

Die bei dieser Ausführungsform verwendete Os/illatorschaltung 28 beruht auf einer RC-Schaltung mit zwei in Reihe geschalteten Verstärkern, die mit einer eccienctcri Strcnv/erscrcf!" urrhiuulpn ςίηΗ. Der Alisgangsanschluß dieser Schaltung ist mit den beiden Basiselektroden von Transistoren Qi. Q, verbunden, und zwar über Widerstand Rw bzw. /?|₂. Diese Transistoren Qi und Qi sind im Gegentakt geschaltet und bilden eine Treiberschaltung, die der Kopplungsschaltung 29 ihre Signale zuführt. Je nach dein Wert des Ausgangssignals der Oszillatorschaltung 28 fließt über diese Transistoren durch die Primärwicklung eines Transformators L\ der Kopplungsschaltung 29 der Strom in der einen oder in der anderen Richtung.

Die Kopplungsschaltung 29 legt über den Transformator L\ zwischen die Teniperaturfühlerelekirodo 23 und das Heizelement 21 eine Signalspamuing an, deren Frequenz von der Netzfrequenz verschieden ist und die das Ausgangssignal der Oszillatorschaltung 28 bildet. Zu diesem Zweck ist die Sekundärwicklung des Transformators L₁ am einen F.nde über einen Kondensator G* mit einer Stromversorgungsleitung und am anderen Ende über einen Widerstand Rm mit der Temperaturfühlerelektrode 23 verbunden. Mit dem anderen Ende der Teniperaturfühlerelektrode 23 ist ferner ein Ende der Primärwicklung eines weiteren Transformators Li über einen Widerstand /?h verbunden, und dieser Transformator Li ist auf der Sekundärseite bei der Signalfrequenz in Resonanz aufgrund eines parallel geschalteten Resonanzkondensators Cu; die Sekundärseite des Transformators Li hat eine ausreichend hohe Resonanzimpedanz im Vergleich zur Impedanz des wärmeempfindlichen Elements 22 bei der Signalfrequenz. Das andere Ende der Primärwicklung des Transformators L₂ ist über einen Kondensator Qo mit der zweiten Stromversorgungsleitung verbunden. Die Kondensatoren Cg und do haben eine niedrige Impedanz bei der Signalfrequenz, jedoch eine hohe Impedanz bei der

Netzfrequenz. Die zwischen das Heizelement 21 und die Temperaturfühlerelektrode 23 angelegte Signalspannung wird bestimmt durch das Spannungsteilerverhältnis des Wertes des Widerstands /?n und der Impedanz des wärmeempfindlichen Elements 22; die temperaturabhängigen Impedanzänderungen des wärmeempfindlichen Elements 22 werden über den Transformator Li der Schalteinrichtung 30 als Signalspannungsänderungen zugeführt. Der Temperaturbereich kann mittels des Widerstands Rm eingestellt werden. Wenn das Eingangssignal des Transformators Li ausfällt, weil irgendeine Unterbrechung zwischen der Temperaturfühlerelektrode 23 und den Transformatoren L\ odc /..· vorhanden ist. oder weil ein Bruch in der Temperaturlühlerelektrode selbst aufgetreten ist, sowie hei Unterbrechungen aufgrund eines Kurzschlusses zwischen dem Heizelement 21 und der Temperaturfühlerelektrode 23. wird die .Schalleinrichtung 30 aktiviert und öffnet die Kontakte 33,33'.

In der Schalteinrichtung 30 wird das Ausgangssignal der Kopplungss^halmng 29 geglättet durch eine Gleichrichterschaltung mit einer Diode D\ und einem Kondensator G> und durch den Widerstandteiler aus dem variablen Widerstand V/?junddem Widerstand R\<, heruntergeicilt; diese heruntergeteilte Spannung wird zu einer Spannung am Widerstand Rm hinzuaddiert, der mit einem weiteren Widerstand R\t, und einem variablen Widerstand VR₂ die Gleichspannung herunterteilt; diese Spannung wird einem Anschluß eines Widerstandes Rm zugeführt und gelangt von dort zur Basis eines Transistors Q^. und zwar über einen Schmitt-Trigger aus in Reihe geschalteten Invertern G₄ und Cs und einem parallel dazu geschalteten Widerstand Rw. Wenn die Temperatur des Heizelements 21 den oberen Einstellwert überschreitet, so sinkt die Sekundärspannung des Transformators Li ab, und folglich sinkt das Eingangssignal am Widerstand Rm, wodurch der Ausgang des Schmitt-Triggers den Pegel L annimmt und die Basis des Transistors φ so angesteuert wird, daß dieser Transistor Qi gesperrt wird. Dadurch wird der Strom durch das Relais Ry\ unterbrochen, und die Steuerkontakte werden geöffnet. Wenn die Temperat"^r unter den unteren Einstellwert absinkt, so steigt hingegen die Basisspannung des Transistors Qi an, wodurch dieser Transistor durchgeschaltet wird und das Relais Ry\ erregt so daß die Steuerkontakte geschlossen werden; dem Heizelement wird dann erneut Strom zugeführt.

Eine Anwendung der Temperaturregelung ist nicht nur bei Oberflächenheizungen vorgesehen, sondern auch bei ähnlichen Heizgeräten, bei denen die Heizelemente in der Mitte angeordnet und von den Temperaturfühlerelektroden unter Zwischenfügung des wänneempfindlichen Elements bedeckt sind, z. B. bei elektrischen Heizkissen und -decken.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche;

1. Temperaturregelung für elektrische Oberflächenheizungen mit einem an eine Netzwechselstromquelle angeschlossenen Hetzelement und einer darauf aufgeschichteten Temperaturfühlerelektrode mit einem Schaltkreis, der zwischen die Netzwechselstromquelle und das Heizelement eingefügt ist und ansprechend auf die temperaturabhängige Impedanz eines zwischen der Temperaturfühlerelektrode und dem Heizelement angeordneten Widerstandselementes den Stromkreis des Heizelementes öffnet oder schließt, und mit einer Gleichstromversorgungsschaltung, die aus der daran angelegten Netzwechselspannung aus der Netzwechselstrornnuelle eine Gleichspannung zur Versorgung des Schaltkreises erzeugt, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaltkreis eine Oszillatorschaltung (8) enthält, die ein Wechselstrom-Meßsignal einer Frequenz erzeugt, die höher ist als die der Netzwediselstromquelle, und eine Kopplungsschaitung (9) umfaßt, die das Wechselstrom-Meßsignal zwischen das Heizelement (21) und die Temperaturfühlerelektrode (23) des Heizelementes (21) anlegt.

2. Temperaturregelung nach Anspruch I₁ dadurch gekennzeichnet, daß die Koppkingsschaltung (9) das Meßsignal von der Temperaturfühlerelektrode (23) auskoppelt und an den eine Auswerteschaltung enthaltenden Schaltkreis (10) anlegt

3. Temperaturregelung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kopplungsschaltung (9) das Wechselstrom Meßsignal an beide Anschlüsse einer zwei Anschlüsse aufweisenden Temperaturfühlerelektrodfc(23).-nlegt

4. Temperaturregelung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kopplungsschaltung (9) das Wechselstrom-Meßsignal an einen beliebigen Teil der Temperaturfühlerelektrode (23) anlegt

5. Temperaturregelung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Wechselstrom-Meßsignal eine Frequenz von 500-1000 Hz hat.

6. Temperaturregelung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kopplungsschaltung (9) einen Trenntransformator (Tj) zur Auskopplung des Wechselstrom-Meßsignals von der Oszillatorschaltung (8), einen Widerstand (VR) und einen Kondensator (G) aufweist, die auf der Sekundärseite des Transformators zwischen das Heizelement (21) und die Temperaturelektrode (23) geschaltet sind.