DE3121550C2

DE3121550C2 - Automatische Temperatursteuervorrichtung für ein elektrisches Gerät

Info

Publication number: DE3121550C2
Application number: DE3121550A
Authority: DE
Inventors: Takashi Nara Iwasa; Hirokuni Yamatokoriyama Murakami; Yasukiyo Kawanischicho Nara Ueda
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1980-05-30
Filing date: 1981-05-29
Publication date: 1984-07-12
Also published as: GB2138600A; AU7092281A; US4485296A; DE3121550A1; AU528370B2; CA1183925A; GB2077000A; GB2077000B; GB2138600B

Abstract

Eine automatische Temperatursteuervorrichtung für ein elektrisches Gerät wie eine elektrische Heizdecke weist gemäß Fig. 4 ein Heizelement (4) auf sowie einen aus einem thermosensitiven, eine im Ausmaß der Temperaturänderung sich ändernde Impedanz aufweisenden Material bestehenden Fühler (5) zur Erfassung der Temperatur des Heizelementes (4), eine schaltende Einrichtung (11) zur Regelung der elektrischen Leistungszufuhr für das Heizelement (4) und eine Anzahl elektrischer Schaltkreise zur Aussteuerung der schaltenden Einrichtung (11) in Reaktion auf das Ausgangssignal des Fühlers (5). Die Anzahl der elektrischen Schaltkreise arbeitet im Sinne einer Verhinderung einer Polarisation des Fühlers (5) sowie einer Erfassung eines Temperatursignals durch Anlegung eines Wechselstromes an denselben, einer Erfassung eines in den elektrischen Schaltkreisen auftretenden Fehlers synchron mit Nulldurchgangsimpulsen und einer Erfassung eines in der schaltenden Einrichtung (11) auftretenden Fehlers, wodurch ein sicherer Betrieb der automatischen Temperatursteuervorrichtung gegen das Auftreten jeglichen Fehlers sichergestellt ist.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine automatische Temperatursteuervorrichtung für ein elektrisches Gerät, wie eine elektrische Heizdecke, mit einem zur Speisung durch eine Wechselstromquelle mit dieser verbundenen Heizelement, einem aus einem thermosensitiven, eine mit dem Ausmaß der Temperaturänderung sich ändernde Impedanz aufweisenden Material bestehenden Fühler zur Erfassung der Temperatur des Heizelementes, einem Temperaturerfassungsschaltkreis zur Erfassung eines von dem Fühler erzeugten Temperatursignals, einem elektrischen Potentialeinstellschaltkreis zur Erzeugung eines elektrischen Potentials für eine Einstellung einer gewünschten Temperatur, einem Vergleicherschaltkreis zum Vergleichen eines Ausgangssignals des Temperaturerfassungsschaltkreises mit einem Ausgangssignal des elektrischen Potentialeinstellschaltkreises, und einer durch ein Ausgangssignal des Vergleicherschaltkreises gesteuerten und mit dem Heizelement in Reihe geschalteten schaltenden Einrichtung zur Regelung der elektrischen Leistungszufuhr für das Heizelement.

Bei einer bekannten Temperatursteuervorrichtung (DE-OS 27 20 153) der eingangs genannten Art isi der der Temperaturerfassung dienende Fühler unmittelbar an den Vergleicherschaltkreis angeschlossen, so daß der Fühler zwangsläufig mit einer Gleichspannung betrieben werden muß. Im einzelnen besteht dabei der Fühler

¹S aus einem lemperaturabhängigcn Widerstand in einer von einer in der Temperatursteuervorrichtung erzeugten Gleichspannung gespeisten Brückenschaltung. Durch diesen Gleichspannungsbetrieb kann jedoch bei der Verwendung eines polarisierbaren Füniers eine die

ίο Betriebssicherheit der Temperatursteuervorrichtung beeinträchtigende Veränderung der Fühlereigenschaften durch Polarisation eintreten.

Ebenso beruht auch eine weitere bekannte automatische Temperatursteuervorrichtung (US-PS 35 49 875) auf einem Gleichspannungsbetrieb des Fühlers, der durch einen auf dem Heizelement wendelförmig angeordneten Nickeldraht gebildet ist. Die die Leistungszufuhr für das Heizelement regelnde schaltende Einrichtung besteht dabei aus einem Bimetallschalter mit Heizer, dessen Heizstrom entsprechend dem an dem Fühler auftretenden, in Abhängigkeit von der Temperatur veränderlichen Spannungsabfall gesteuert ist. Der Bimetallschalter ist in Abhängigkeit von dem unterschiedlichen Erhitzungszustand seines Heizers geöffnet oder geschlossen, wodurch die Leistungszufuhr für das Heizelement geregelt wird.

Die Verwendung eines Triac als schaltende Einrichtung zur Regelung der elektrischen Leistungszufuhr für das Heizelement in einer automatischen Temperatur-Steuervorrichtung ist beispielsweise aus Elektronik 1975, Heft 7, Seile 72 bis 74, oder Elektronik 1977, Heft 8, Seite 47, 48 und 66, bekannt. Der Triac wird dabei entweder in Phasenanschnittsteuerung betrieben oder auch in Schwingungspaketsteuerung, bei der die Last im Nulldurchgang der Spannung geschaltet wird. Im Falle der Phasenanschnittsteuerung ist in diesem Zusammenhang auch die Verwendung eines Digitalsignals als Steuersignal bekannt. Als Temperaturfühler sind Λ/rC-Widerstände oder Dioden vorgesehen, die jeweils mit einer Gleichspannung beirieben sind.

Bei einer weiteren bekannten automatischen Temperatursteuervorrichtung (DE-AS 28 50 860), bei der die zur Regelung der elektrischen Leistungszufuhr für das Heizelement dienende schaltende Einrichtung durch zwei hintereinander geschaltete Triacs und der Fühler durch einen in eine gleichspannungsbetriebene Brükkenschaltung geschalteten temperaturempfindlichen Widerstand gebildet ist, ist zur Erhöhung der Betriebssicherheit eine Diskriminaiorschaltung vorgesehen, die nur dann eine gleichzeitige Zuführung von Zündimpulsen zu den beiden Triacs im Nulldurchgang der Betriebswechselspannung freigibt, wenn einerseits die an einem im Sollwertzweig der Brückenschaltung liegenden Potentiometer eingestellte Sollwertspannung der Temperatur zwischen der vom Istwertzweig der Brük^ kenschaltung abgeleiteten Istwertspannung und einer ebenfalls vom Istwertzweig abgeleiteten Kontrollspannung liegt und wenn sich andererseits gleichzeitig auch die Istwertspannung zwischen einer vom Sollwertzweig

bo abgeleiteten unteren Kontrollspannung und der SoIlwerlspannung befindet. Hierdurch wird eine Leistungszufuhr zum Heizelement in all den Fällen verhindert, in dcncii Jie Istwertspannung entweder über der Sollwertspannung oder außerhalb des durch die untere und obe-

b5 re Kontrolispannung begrenzten Sicherheitsbereichs liegt. Die Einzelheiten eines derartigen, ein Spannungsfenstcr festlegenden Diskriminators, der im wesentlichen auf je einem SpannunKskomparator für die untere

und die obere Fensterkante und logischen Verknüpfungsgliedern beruht, sind aus »Elektrotechnik« 59, Heft 6 vom 18. März 1977. Seite 10 bis 14, bekannt.

Es ist auch bekannt (GB-PS 9 64 817) ein Heizelement in mindestens zwei Abschnitte einzuteilen und jedem Abschnitt eine Gasentladungsröhre parallel/iischalten, deren Zündspannung etwas höher liegt als der an dem Abschnitt des Heizelementes auftretende Spannungsabfall. In den Lastkreis des Heizelementes ist ferner eine Schmelzsicherung geschaltet, deren Auslösestrom größer ist als der von dem Heizelement gezogene Laststrom und kleiner als der Zündslrom der Gasentladungsröhren. Wenn daher in dem Heizelement ein Kurzschluß oder ein Bruch auftritt, wird an einem seiner Abschnitte die Zündspannung der Gasentladungsröhre überschritten. Dies hat sodann auch die Zündung der anderen Gasentladungsröhre zur Folge, so daß die Schmelzsicherung infolge des durch sie hindurchfließenden Zündstromes durchbrennt und dadurch das schadhafte Heizelement von seiner Stromversorgung getrennt wird.

Ein bekannter Fühler (DE-AS 10 77 344) weist einen längs eines langgestreckten wendelförmigen Heizdrahtes angeordneten, wendelförmigen Fühlerdraht auf, der mit dem Heizdraht über ein thermoscnsitivcs Material in Kontakt steht, das seinen Widerstandswert in Abhängigkeit von der Temperatur ändert. Die hierdurch be dingte Änderung des zwischen dem Heizdraht und dem Fühlerdraht vorhandenen Gesamtwiderstandes kann dabei zur Erzeugung eines elektrischen Temperatursignals verwendet werden.

Eine mit einem derartigen Fühler versehene herkömmliche automatische Temperatursteuervorrichtung und deren Arbeitsweise ist in F i g. I bis 3 dargestellt. Gemäß F i g. 2 weist ein zusammengesetzter Leiter 3 ein Steuerelement 6 auf, das sehraubcnwendelförmig auf einen isolierenden Kern 7 aufgewickelt ist. Zwischen dem Steuerelement 6 und einem Heizelement 4 ist ein Fühler 5 angeordnet. Ferner ist ein isolierender Überzug 8 für den innerhalb einer elektrischen Heizdecke schlangenförmig angeordneten Leiter 3 vorgesehen. Der Fühler 5 weist einen negativen Temperaturkoeffizienten des Widerstandes auf und ist gewöhnlich durch einen aus einem temperaturempfindlichen Material hergestellten Plastikthermistor gebildet. Seine Impedanz Z hängt in der in F i g. 3 dargestellten Weise von der Temperatur Tab und setzt sich aus einer kapazitiven Impedanz Zc und einer ohmschen Impedanz Zn zusammen. Die Temperaturabhängigkeit des Fühlers 5 ist bei niedrigen Temperaturen stark durch die kapazitive Impedanz Zc und bei hohen Temperaturen stark durch die ohmsche impedanz Zr beeinflußt. Da ein Piastikthermistor durch eine Gleichspannungskomponcnte polarisiert und dabei seine Impedanz erhöht wird, ist die Anwendung einer hinsichtlich ihrer positiven und negativen Polarität möglichst gleichförmigen Wechselspannung erforderlich.

Wie aus F i g. 1 hervorgeht, ist bei der herkömmlichen Temperatursteuervorrichtung eine Wechselstromquelle 1, ein Schalter 2 und der Leiter 3 vorgesehen, der sowohl dem Heizen als auch der Temperaturerfassung dient. Mit dem Heizelement 4 ist zwischen Leitungen 9 und 10 eine schaltende Einrichtung 11. beispielsweise ein Halbleitersteuerelement in Form eines gesteuerten Siliciumgleichrichters oder SCR in Reihe geschaltet. Zwischen den Leitungen 9 und 10 liegt auch eine Reihenschaltung aus Widerständen 12 und 13, zwischen deren Verbindungspunkt und der Steuerelektrode des SCR 11 ein einstellbarer Widerstand 14, ein Widerstand 15, das Steuerelement 6. eine Diode 17 und ein Triggerelement 18 in Reihe geschaltet sind. Lin /wischen dem Steuerelement 6 und dem Heizelement 4 angeordneter Kondensator 19 wird während positiver Halbwellen der Wechselstromquellenspannung. in denen die Leitung 9 relativ /ti der Leitung 10 auf einem positiven Potential liegt, auf ein durch die Werte der Widerstände 12 und 13. des einstellbaren Widerstandes 14. des Widerstandes 15 und des Fühlers 5 bestimmtes Potential aufgeladen. Wenn das Potential des Kondensators 19 eine Durchbruchsspannung des Triggcrclciiicnies 18 erreicht, erhält die Steuerelektrode einen Triggerimpuls, durch den der SCR 11 leitend wird. Bei niedriger Temperatur des Heizelementes 4 und folglich hoher Impedanz des Fühlers 5 beträgt der Leitungsphasenwinke! des SfT?!! ungefähr 0", so daß dem Heizelement 4 die maximale elektrische Leistung zugeführt wird. Umgekehrt nimmt bei einer hohen Temperatur des 1 leizungselemcntes 4 und entsprechend niedriger Impedanz des Fühlers 5 der Leitungsphascnwinkcl ungefähr den Wert von 90 an, wodurch die Leistungszufuhr herabgesetzt wird. Der Phasenwinkel ist durch Einstellen des Widerstandes 14 veränderbar, so daß die gewünschte Temperatur der Heizdecke vorgegeben werden kann.

Da bei der dargestellten Temperaturstcucrvorrichtung der die Diode 17 einschließende Schaltkreis zu dem Fühler 5 parallelgeschaltet ist, ist die an diesem während positiver Halbweilen anliegende Wechselspannung von

■30 der während negativer Halbwellen anliegenden Wechselspannung verschieden. Es besteht damit die Gefahr einer Polarisation des Fühlers 5 mit einer daraus folgenden Erhöhung seiner Impedanz, wodurch die Gefahr einer Verschiebung der gesteuerten Temperatur /.u höheren Werten bestellt. Ferner ist nachteilhaft, daß bei einer Störung der einzelnen Schaltungskomponcnten. wie bei einem Kurzschluß des Triggerelementes 18, eine unkontrollierte Zufuhr maximaler elektrischer Leistung an das Heizelement 4 erfolgt, was zu einer gefährlichen Überhitzung führen kann. Die gleiche Gefahr tritt bei einem Kurzschluß oder einem Sclbsttriggerungsfchler des SCR 11 auf. Schließlich besteht auch ein Nachteil darin, daß durch die Phasenanschnittsteuerung Rauschstörungen erzeugt werden, die insbesondere einen gleichzeitigen Radioempfang des Benutzers stören können.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde eine automatische TemperaturMeuervorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die unter Vermeidung von

-,o Polarisationserschcinungcn am Fühler bei einem einfachen Aufbau eine erhöhte Betriebssicherheit besitzt.

Gemäß einem ersten Lösungsweg wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Temperaturerfassungsschaltkreis einen mit seiner Basis-Emitter-Strecke zu dem Fühler in Reihe geschalteten Transistor in Basisschaltung und eine mit ihrem PN-Übergang in entgegengesetzter Richtung zum Basis-Emitter-Übergang des Transistors geschaltete Diode aufweist, daß die aus dem Fühler und dem Temperaturerfassungs-

bo schaltkreis gebildete Reihenschaltung über die Wechsclstromquelle geschaltet ist, und daß das Ausgangssignal des Tcmperaturerfassungsschaltkreises durch den Kollektorstrom des basisgeschaltcten Transistors gebildet ist.

h5 Bei dieser Lösung erfolgt der Betrieb des Fühlers durch eine von Gleichspannungskomponenten freie Wechselspannung, so daß die Gefahr einer Polarisation des Fühlers ausgeschlossen ist. Dennoch wird als Aus-

gangssignal des Temperaturerfassungsschaltkreises auf einfache Weise ein Gleichstromsignal erhallen, das ohne weiteres mit dem Ausgangssignal des elektrischen Potentialeinstellschaltkreises verglichen werden kann. Selbst bei der Verwendung eines polarisierbarcn Plastikthermistors ist daher bei der erfindungsgemäßen Temperatursteuervorrichtung unter Beibehaltung eines einfachen Aufbaus eine hohe Betriebssicherheit gewährleistet.

Eine vorteilhafte Ausführungsform weist einen Integrationsschaltkteis zum Integrieren des Ausgangssignals des Temperaturerfassungsschaltkreiscs und zur Erzeugung eines dem Vergleicherschaltkreis zuzuführenden Integrationsausgangssignals auf. Durch diese Maßnahme wird ein stabiles und genaues Temperatursigna! erhalten.

In diesem Zusammenhang erweist es sich als besonders vorteilhaft, daß der Integrationsschaltkreis das Integrieren des Ausgangssignals des Temperaturerfassungsschaltkreises während positiver Halbwellen der Wechselspannung, während derer das Heizelement mit elektrischer Leistung beaufschlagt wird, unterbricht. Hierdurch wird der Einfluß von Wellenformverzerrungen, die durch die Leistungszufuhr bedingt sind, von dem Temperatursignal ferngehalten.

Im Zusammenhang mit einer automatischen Temperatursteuervorrichtung der eingangs genannten Art, bei der ein Impulsgeberschaltkreis zur Erzeugung eines Nulldurchgangsimpulses, durch den die schaltende Einrichtung in ihren Einschaltzustand getriggert wird, vorgesehen ist, ist ein weiterer, nebengeordneter Lösungsweg dadurch gekennzeichnet, daß der Vergleicherschaltkreis das Ausgangssignal des Temperaturerfassungsschaltkreises mit dem Ausgangssigna! des elektrischen Potentialeinstellschaltkreises synchron zu dem Nulldurchgangsimpuls vergleicht und bei unterhalb einer voreingestellten Temperatur liegender Temperatur des Heizelementes den Nulldurchgangsimpuls an einen Impulsdiskriminatorschaltkreis weiterleitet, der erfaßt, ob das an ihn angelegte Eingangssignal einen Impuls darstellt und als Ergebnis der Erfassung einen mit dem Eingangsimpuis in Phase befindlichen Ausgangsimpuls an die schaltende Einrichtung anlegt.

Der bei dieser Lösung vorgesehene Impulsdiskriminatorschaltkreis erweist sich als besondere vorteilhaft, weil sowohl im Falle eines durch Unterbrechung als auch eines durch Kurzschluß hervorgerufenen Schaltungsfehlers irgendeines der elektrischen Schaltkreise der Ausgangspegel des fehlerhaften Schaltkreises entweder Null wird oder einen kontinuierlichen Pegel annimmt, wogegen selbst bei einer eingangsseiligen AnIe-

uui \iigctitgjiinpui3i.3 laat in.^111 ι au

bar ist, in dem der fehlerhafte Schaltkreis ein auslaufendes Impulssignal erzeugt. Indem der Impulsdiskriminatorschaltki eis feststellt, ob das an ihn angelegte Eingangssignal ein Impulssignal ist, und nur im Falle eines Impulssignals ein mit dem eingehenden Impulssignal in Phase befindliches auslaufendes Impulssignal an die entsprechenden Schaltkreise anlegt, kann ein auftretender Fehler in fast allen Schaltkreiskomponenten synchron zu den Nulldurchgangsimpulsen erfaßt werden. Dadurch ist eine äußerst hohe Sicherheit im Betrieb sämtlicher Schaltkreiskomponenten gewährleistet

Die Betriebssicherheit ist in weiter ausgestalteter Ausführungsform dadurch zusätzlich erhöht, daß eine Anzahl von den Unterbrechungsfühlerschaltkreis, den Vergleicherschaltkreis usw. einschließenden elektrischen Schaltkreisen derart geschaltet sind, daß der Nulldurchgangsimpuls nacheinander durch die elektrischen Schaltkreise übertragen wird und ein Endausgangsimpuls von dem elektrischen Schaltkreis an den Impulsdiskriminalorschaltkreis angelegt wird. Durch diese seriel^r, Ie Anordnung findet eine Fehlerprüfung sämtlicher in dem Übertragungsweg der Nulldurchgangsimpulse befindlicher Schaltkreise statt, ohne daß hierfür besondere Hilfsschahungen erforderlich sind.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den übrigen Unteransprüchen.

In der folgenden Beschreibung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Hierin zeigt

Fig. 1 ein Schaltbild einer herkömmlichen automatisehen Temperatursteuervorrichtung für eine elektrische Heizdecke,

F i g. 2 den Aufbau eines in der herkömmlichen elektrischen Heizdecke verwendeten Leiters, der eine Doppelfunktion des Heizens und der Temperaturerfassung aufweist,

F i g. 3 eine graphische Darstellung der Beziehung zwischen der Impedanz und Temperatur eines in dem Leiter verwendeten Fühlers,

F i g. 4 ein Blockdiagramm einer Ausführungsform einer automatischen Temperatursteuervorrichtung für eine elektrische Heizdecke,

F i g. 5,6 und 7 Einzelschaltbilder der in F i g. 4 dargestellten Blöcke, und

F i g. 8 und 9 Zeitablaufdiagramme von Spannungs- und Stromwellenformen der in Fig.4 bis 7 dargestellten Schallkreise.

Wie aus dem in Fig.4 dargestellten Blockschaltbild einer automatischen Temperatursteuervorrichtung hervorgehl, wird durch einen über einen Schalter 2 an einer Spannung V,ic einer Wechselstromquelle 1 liegenden Stromkreis, der aus einer Diode 20, einem Widerstand 21 und einem Kondensator 22 besteht, eine Versorgungsgleichspannung Κ (für die Schaltkreise erzeugt. Ein Teinperaturcrfassungsschaltkreis 23 dient während negativer Halbwellen der Spannung Vac der Wechselstromquelle 1 zur Erfassung einr»s Stromes Is, der vom Erdanschluß der Wechselstromquelle 1 über den temperaturabhangigen Schaltkreis 23, einen Heizwiderstand oder Heizleiter 33 sowie das Steuerelement 6, den Fühler 5 und das Heizelement 4 des Leiters 3 zum anderen Anschluß der Wechselstromquclle 1 fließt und dessen Größe entsprechend der veränderlichen Impedanz des Fühlers 5 ebenfalls veränderlich ist. Als Ergebnis dieser Erfassung erzeugt der Temperaturerfassungsschaltkreis 23 als Ausgangssignal einen im wesentlichen mit dem Strom /.v identischen Strom It-

Da jedoch der Fühler 5 kapazitiv wirkt, eilt der Strom Is gemäß der Darstellung von F i g. 8 der Wechselstromquellenspannung ν_Λίιη der Phase um ungefähr 90° voraus und überlappt deshalb in der Phase deren positive Halbwellen, in denen eine der Steuerung der Leistungszufuhr zum Heizelement 4 dienende schaltende Einrichtung in Form eines gesteuerten Siliciumgleichrichters oder SCR 11 angeschaltet ist Hierdurch entsteht an dem Heizelement 4 ein Potentialgradient, durch dessen Einfluß die Wellenform des Stroms I_x gegenüber der in der Abschaltphase des SCR 1 1 vorliegenden Wellenform verzerrt ist. Durch diese während der Einschaltphase des SCR 11 verursachte Verzerrung ergibt sich eine unerwünschte Änderung in der Beziehung zwischen der Temperatur des Heizelementes 4 und dem Wert des Stromes Is-Aus diesem Grund wird ein der Integration des

Stroms Ir zur Erzeugung einer zur Temperatur des Heizelementes 4 umgekehrt proportionalen Ausgangsspannung Vi dienender Integrationssch.iltkreis 24 nur während solcher Perioden des Stromes Λ, aufgetastet, in denen keine Verzerrung auftritt. Im einzelnen fällt mit steigender Temperatur des Heizelementes 4 die Impedanz des Fühlers 5 ab, was ein Anwachsen des Stroms // und ein Abfallen der Spannung V₁ zur Folge hat.

Ein elektrischer Potentialeinstellschaltkreis 25 dient der Erzeugung eines Potentials Vs als Bezugspegel zur Vorgabe einer gewünschten Temperatur. Dieses Potential Vv ist vom Benutzer manuell einstellbar.

Durch einen Impulsgeberschaltkreis 26 werden nachstehend näher erläuterte Impulse Vo, V/ ι. Vr und Vn erzeugt, die mit der Wechselspannung V._u synchronisiert sind. Dabei stellt der Impuls V/ \ Nulldurchgangsimpulse dar, die an den Nulldurchgängen der Wechselspannung Vac von negativen Halbwcllen zu positiven Halbwellen erzeugt werden.

Ein Unterbrechungsfühlerschahkreis 27 führt dem Steuerelement 6 eine synchron zu den Nulldurchgangsimpulsen V/_ ι erzeugte Spannung V.\ zu, um dadurch eine etwaige Unterbrechung des Steuerelementes 6 zu erfassen und erzeugt nur im nichtunterbroehcnen Zustand des Steuerelementes 6 ausgangsseitig weitere Nulldurchgangsimpulse V/. 2, die mit den Nulldurchgangsimpulsen Vy 1 synchronisiert sind. Der Unterbrechungsfühlerschaltkreis 27 stellt somit eine bei einer Unterbrechung des Steuerelementes 6 auftretende Verringerung des durch den Fühler 5 fließenden Stromes l_s fest, die andernfalls eine verringerte Temperatur des Heizelementes 4 vortäuschen und einen gefährlichen Anstieg der zu steuernden Temperatur über den voreingesteilten Sollwert hinaus hervorrufen könnte.

Die von dem Unterbrechungsfühlerschaltkreis 27 herrührenden Nulldurchgangsimpulse V/ ₂ sind an einen Vergleicherschaltkreis 28 angelegt, der in Synchronbeziehung dazu die zu der Temperatur des Heizelementes 4 umgekehrt proportionale Ausgangsspannung V; des Integrationsschaltkreises 24 mit dem Potential Vs des elektrischen Potentialeinstellschaltkreises 25 vergleicht. In Abwesenheit der Nulldurchgangsimpulse V/. wird dabei der Momentanwert der Ausgangsspannung V_s des Potentialeinstellschaltkreises 25 auf einen Pegel von V<( — Vf-= VsTfestgelegt, wobei V/durch einen konstanten Spannungsabfall in Durchlaßrichtung einer Diode gegeben ist. Dagegen wird beim Eintreffen der Nulldurchgangsimpiilse V/; das elektrische Potential Ks-auf den tatsächlich eingestellten Wert Vs,- geschaltet und ein mit dem Nulldurchgangsimpuls V/> in Phase befindlicher auslaufender Nulldurchgangsimpuls V/1 erzeugt, sofern die erfaßte Temperatur unterhalb des kontinuierlichen Eingangssignals sein Ausgangssignal auf einen zur Triggerung des SCR 11 nicht ausreichenden, niedrigen Pegel von beispielsweise nicht mehr als 0,2 Volt herabgesetzt wird. Damit bleibt der SCRW

=> auch im Fall einer derartigen Kehlerbedingung ungetriggen. Schließlich ist der Impuisdiskriminatorsehaltkreis 29 intern derart aufgebaut, daß im Falle eines in dem Impulsdiskriminator 29 selbst auftretenden Fehlers sein Atisgangssignal verschwindet oder auf einen zur Triggerung des SCR 11 unzureichend niedrigen Pegel herabgesetzt wird.

Insgesamt werden also bei den¹ vorstehend beschriebenen .Schaltungsaufbau die von dem Impulsgeberschaltkreis 26 gelieferten Nulldurchgangsimpulse nacheinander durch den Unterbrechungsfühlerschahkreis 27 und den Vergleicherschaltkreis 28 an den Impulsdiskriminaiorschaltkreis 29 weitergcschaltet. der somit nur im Falle einer fehlerfreien Funktion dieser ihm vorgeschalteten Schaltkreise eine Triggerung des SCR 11 bewirkt.

Hierdurch wird eine hohe Eigensicherheit dieser automatischen Temperatursteuervorrichtung erreicht.

Darüber hinaus ist auch noch ein SO?-Fchlererfassungsschaltkreis 30 vorgesehen, durch den ein trotz einer Abwesenheit der von dem Vergleicherschaltkreis 29 herrührenden Nulldurchgangsimpulse V/ι auftretender leitender Zustand des SCR 11 erfaßt und als Ergebnis dieser Erfassung eine die Nennlast überschreitende hohe Last an einen Heizwiderstand 31 angelenki wird, so daß dieser Heizwiderstand 31 aufgeheizt und dadurch eine Schmelzsicherung 32 durehgesehmolzeii wird. Damit wird die Leistungszufuhr für das Heizelement 4 unterbrochen, so daß bei einem Kurzschluß oder einer Selbsttriggerung des SCRW kein Schaden entstehen kann.

Schließlich ist auch der Leiter 3 selbst mit einer Sichcrungsfunktion gegen eine unkontrollierte Aufheizung versehen. Wenn nämlich die Umgebungstemperatur des Heizelementes 4 infolge dessen unkontrollierter Aufheizung den Schmelzpunkt (1b7^cC) des aus einem Plastikthermistor bestehenden Fühlers erreicht, gelangt das Steuerelement 6 durch die infolge seiner wendeiförmigen Ausbildung vorhandene Zugspannung mit dem Heizelement 4 in einen Kurzschlußkontakt. Hierdurch wird der Heizwiderstand 33 unmittelbar von der Wech-

■ΓΊ selstromquellenspannung V_u beaufschlagt und zieht hierdurch einen seinen Nennstrom weit übersteigenden Laststrom. Durch die damit verbundene Aufheizung wird die Schmelzsicherung 32 durchgeschmolzen und die elektrische Leistungszufuhr für das Heizelement unterbrochen.

Während vorstehend das funktionell Zusammenwirken der versehi'^d^n^n ^''hüh.krets^ tn d^r i'Mtt^nvu.!-

voreingestellte.T Temperaturwertes liegt.

Die von dem Vergleicherschaltkreis 28 herrührenden Nulldurchgangsimpulse V>3 werden einem Impulsdiskriminatorschaltkreis 29 zugeleitet, der nur bei Anwesenheit der Nulldurchgangsimpulse V,-, damit in Phase befindliche Triggerimpulse V7» für die Steuerelektrode des SCR W erzeugt. Wenn also die erfaßte Temperatur den voreingestellten Wert übersteigt oder in dem Impulsgeberschaltkreis 26. Unterbrcchungsfühlerschaltkreis 27 oder Vergleichsschaltkreis 28 ein Fehler auftritt, bleibt der einlaufende Nulldurchgangsimpuls V/ _s für den Impuisdiskriminatorsehaltkreis 29 aus. Folglich wird auch kein Triggerimpuls V_/A erzeugt, so daß der SCR 11 in seinem nichtleitenden Zustand verbleibt. Der Impuisdiskriminatorsehaltkreis 29 hat ferner die Eigenschaft, daß beim Auftreten eines nichtimpulsförmigen.

sehen Tempc-ratursteuervorrichtung beschrieben ist, ist nachstehend der innere Aufbau der einzelnen Schaltkreise näher erläutert.

Gemäß F i g. 5 wird in dem Impulsgeberschaltkreis die Wechselspannung V_Ac durch ein von einem Widerstand 34 und einem Kondensator 35 gebildetes Filter in eine gemäß der Darstellung von F i g. 8 leicht phasen-

wt verzögerte Wechselspannung V'u-umgewandelt, die einem Punkt 36 zugeführt wird.

Wenn die Wechselspannung ν_ΛΓ während einer ansteigenden positiven Halbwolle eine durch eine Konstantstroniqucllc 37 und eine Diode 38 bestimmte Bc-

M zugsspannung V,-überschreitet, wird ein Verglcicher invertiert, wodurch eine Ausgangsspannung Vr erzeugt wird. Wenn danach die Wechselspannung V'_AC weiterhin ansteigt und einen Pegel gemäß der Summe der

Bezugsspannung Vf-und eines Basis-Emitter-Vorwärtsspannungsabfalls V/»-eines Transistors·«) erreicht, wird der Transistor 40 und ein Transistor 41 angeschaltet, wodurch ein auf Erdpotential abfallender Ausgangsimpuls Vi) erzeugt wird. Demzufolge ist der Punkt des Abfalls von Vo notwendigerweise gegenüber dem Punkt des Anstiegs von Vr verzögert, während der Punkt des Anstiegs von Vp notwendigerweise dem Punkt des Abfalls von V/> vorauseilt. Wenn die Wechselspannung V'ac in eine negative Halbwelle übergeht, wii J ein Transistor 43 angeschaltet, wodurch Transistoren 46 und 47, die infolge ihrer Speisung durch Konstantstromquellen 44 und 45 leitend gewesen sind, abgeschaltet werden und gleichzeitig ein Ausgangsimpuls V\· erzeugt wird, der auf Erdpotential abfällt. Das Bezugszeichen 49 bezeichnet einen Basis-Emitter-Widcrstand lür den Transistor 47 und die Bezugszcichen 42 und 48 Last widerstände für die Transistoren 41 bzw. 47.

Durch Anlegung der solchermaßen erzeugten Impulse V/· und Kv an einen Stell- bzw. einen Rückstellanschluß eines Flip-Flop 50 und sodann folgende Anlegung eines (?-Ausgangssignals des Flip-Flop 50 und des Impulses Vn an einen NOR-Schaltkreis 51, wird der Nulldurchgangsimpuls V/ ι an dem Ausgangsanschluß des NOR-SchaltkreiscsSI erzeugt.

Einzelheiten des Temperaturerfassungsschaltkreises 23, des Integrationsschaltkreises 24, des elektrischen Potentialeinstellschaltkreises 25, des Unterbrechungsfühlerschaltkreises 27, des Vergleicherschaltkreises 28 und des Impulsdiskriminatorschaltkreises 29 und deren Zusammenwirken ergeben sich aus Fig.6 in Verbindung mit F i g. 8.

Der Temperaturerfassungsschaltkreis 23 weist einen Transistor 52 in Basisschaltung und eine Diode 53 auf, die antiparallel zu dem Basis-Emitter-Schaltkreis des Transistors 52 miteinander verbunden sind, so daß der PN-Übergang der Diode 53 und der Basis-Emitter-Übcrgang des Transistors 52 umgekehrt parallel zueinander geschaltet sind. Während positiver Halbwcllcn der Wechselspannung V._u wird die elektrische Leistungszuführung für das Heizelement 4 gesteuert und während negativer Halbwellen der Wechselspannung V/u-wird die Impedanz des Fühlers 5 als ein Äquivalent für die Temperatur des Heizelementes 4 erfaßt. Der 52 im wesentlichen einander gleich sind und ferner beide der vorgenannten Spannungen viel kleiner sind als die Spannung V_A<, ist der Fühler 5 durch eine symmetrische Wechselspannung gespeist, wodurch eine fortschreiten- ^ri de Verschlechterung des Fühlers 5 durch einen Polarisationseffekt unterdrückt ist. Der Widerstand des Heizwiderstandes 33, der bei einem Kurzschlußkontakt zwischen dem Steuerelement 6 und dem Heizelement 4 durch seine Aufhcizung die Schmelzsicherung 32 durch-U) schmilzt (im vorliegenden Beispiel 390 0hm) ist viel kleiner als der Widerstand des Fühlers 5, so daß die Einfügung des Widerstandes 33 in dem Fühlerstrom Is keinen Fehler hervorruft.

Der Intcgrationsschaltkreis 24 weist einen Kondensator 54 zur Integration des Kollektorstroms /rdes Transistors 52 auf und einen Entladewiderstand 55 zur allmählichen Entladung einer auf dem Kondensator 54 vorhandenen elektrischen Ladung. Ein Transistor 56 ist zum Abschneiden der während der Leistungszufuhr zum Heizelement 3 auftretenden Verzerrungskomponente vorgesehen. Dieser Transistor 56, der unter der Steuerung einer Konstantstromquelle 58 in dem leitenden Zustand verbleibt, wird abgeschaltet, um die Verzerrungskomponente herauszuschneiden, wenn ein in den Basisschaltkreis des Transistors 56 geschalteter Transistor 57 durch den Impuls V/., der während positiver Halbwellen der Wechselstromquellenspannung Vac ansteigt, angeschaltet wird. Es ist eine Diode 59 vorgesehen, um die Abschaltung des Transistors 56 sicherzustellen, wenn der Transistor 57 angeschaltet worden ist. Durch den oben erwähnten Aufbau ergibt sich der folgende Zusammenhang zwischen der Temperatur des Heizelementes 4 und der Ausgangsspannung V/des Integrationsschaltkreises 24. Wenn die Temperatur des Heizelementes 4 ansteigt, sinkt die Impedanz des Fühlers 5 ab und der Fühlerstrom Is und der Koilektorstrom h steigen an. Folglich steigt die Integrationsspannung des Kondensators 54 an und sinkt die Ausgangsspannung V/des Integrationsschaltkreises 24 ab. Wenn andercrscits die Temperatur des Heizelementes 4 abfällt, kehrt sich die oben erwähnte Situation um und die Ausgangsspannung Vi des !ntegrationsschaltkreises 24 steigt an. Daher ändert sich die Ausgangsspannung V; des Integrationsschaltkreises 24 umgekehrt proportio-

während negativer Halbwellen der Wechselspannung 45 nal zu der Temperatur des Heizelementes 4.

ν,κ-durch den Fühler 5 fließende Strom /«,-ist gleich dem Emitterstrom des Transistors 52.

In F i g. 8 ist mit χ eine Periode bezeichnet, in der dem Heizelement 4 elektrische Leistung zugeführt wird und mit y eine Periode, in der die elektrische Leistungszufuhr für das Heizelement 4 unterbleibt. Da der Fühler wie in F i g. 3 dargestellt, eine kapazitive Impedanz aufweist, eilt die Phase des Fühlerstromes /s derjenigen der Wechselspannung V_AC um ungefähr 90° voraus, so daß ein Bereich des Fühlerstromes Is die Periode zur Steuerung der elektrischen Leistungszufuhr für das Heizelement 4 überlappt. Demzufolge beeinflußt ein in. dem Heizelement 4 während der elektrischen Leistungszufuhr für das Heizelement 4 hervorgerufener elektrischer Der elektrische Potentialeinstellschaltkreis 25 weist eine über die Schaltkreisgleichstromversorgung V« geschaltete Reihenschaltung aus einem Widerstand 60, einem einstellbaren Widerstand 61 und einem Widerstand 62 auf. Sein Ausgangspotential V_s wird an einem Verbindungspunkt des Widerstandes 60 und des einstellbaren Widerstandes 61 abgenommen. Der Widerstandswert des einstellbaren Widerstandes 61 kann durch den Benutzer verändert werden, um das Ausgangspotential Vy des elektrischen Potentialeinstellschaltkreises 25 einzustellen.

Der Unterbrechungsfühlerschaltkreis 27 weist einen Transistor 68 auf, der durch Speisung mit einem Konstantstrom aus einer Konsiantstromquelle 63 über Di-

Potentialgradient den Fühlerstrom I_s im Sinne einer «) öden 64, 65,66 und 67 angeschaltet ist, wenn der Null-Verzerrung der Wellenform des überlappenden Be- durchgangsimpuls V_x \ nicht an die Basis eines Transireichs des Fühlerstromes Is, wie es in F i g. 8 dargestellt stors 70 angelegt ist Ein Widerstand 69 stellt einen Baist Natürlich verschwindet die Verzerrung innerhalb sis-Emitter-Widerstand für den Transistor 68 dar. Wenn der Periode y von F i g. 8. Während positiver Halbwel- der Nulldurchgangsimpuls Vx \ an die Basis des Transilen der Wechselspannung V_AC geht der durch den Füh- b5 stors 70 angelegt wird, wird der Transistor 70 eingeler 5 hindurchfließende Strom Is durch die Diode 53 schaltet, was die Einschaltung eines Transistors 74 über hindurch. Da die Größe der Vorwärtsspannung der Di- einen Widerstand 71 und eine durch eine Diode 72 und ode 53 und die Basis-Emitter-Spannung des Transistors einen Transistor 73 gebildete StromsDieeelschaltune

verursacht und ein Ausgangspotential V, an dem Emitterausgang des Transistors 74 erzeugt. Wenn das Steuerelement 6 nicht unterbrochen ist, fließt ein Strom von der Konstantstromqvelle 63 durch das Steuerelement 6 und ruft gleichzeitig die Abschaltung des Transistors 68 hervor, wodurch der Nulldurchgangsimpuls Vy ₂ an dem Kollektor des Transistors 68 erzeugt wird. Wenn das Steuerelement 6 unterbrochen ist, kann durch das Steuerelement 6 kein Strom fließen, selbst wenn der Transistor 74 eingeschaltet ist, so daß der Transistor 68 weiterhin leitend bleibt und daher kein Nulldurchgangsimpuls Vz 2 erzeugt wird. Das Bezugszeichen 75 bezeichnet einen Basis-Emitter-Widerstand für den Transistor 74. Es sind Dioden 76, 77 und 78 vorgesehen, um den Transistor 74 gegen Spannungsstöße zu schützen. Die Dioden 64, 65, 66 und 67 sind vorgesehen, um die Abschaltung des Transistors 68 sicherzustellen, wenn der Transistor 74 eingeschaltet wird.

In Abwesenheit des von dem Unterbrechungsfühler

leitenden Zustand des Transistors 80 auf einen um dessen Emitter-Kollektor-Sättigungsspannung Vt&m niedriger als die Schaltkreisversorgungsspannung Vcc liegenden Pegel Vsf festgelegt ist, synchron zu der Erzeugung des Nulldurchgangsimpulses V^ 2 auf seinen nicht festgelegten Potentialpegel Vsrfreigegeben, so daß normalerweise die Beziehung V₁ > V_s aufrechterhalten bliebe, durch die der Ausgangspegel des Vergleichers 82 permanent auf hohen Pegel gelangt, wodurch die Erzeugung des ausgangsseitigen Nulldurchgangsimpulses Vy i durch den Vergleicherschaltkreis 28 verhindert wird. Doch weist der Vergleicher 82 eine Eingangsverschiebungsspannung Via auf, die im Falle der Beziehung V/o > (Vi- Vs) dazu führt, daß der Ausgangspegel des Vergleichers 82 beim Einschalten des Transistors 80 niedrig wird. Demzufolge wird in diesem Fall durch den Vergleicherschaltkreis 28 fortwährend der Nulldurchgangsirnpuls Vy j erzeugt, was eine gefährliche Überheizung des Heizelementes 4 zur Folge hat. Durch die Di-

schaltkreis 27 herrührenden Nulldurchgangsimpulses 20 ode 81 wird jedoch das Potential Ks durch den Wert des

Vz 2 bleibt der Transistor 68 leitend, wodurch ein Transi- Vorwärtsspannungsabfalls V/ über die Diode 81 weiter

stör 80 des Vergleicherschaltkreises 28 ebenfalls in dem auf den Pegel Vst herabgesetzt, selbst wenn der Transi-

leitenden Zustand verbleibt, wobei sein Basisstrom stör 80 leitend ist, wodurch der durch die Eingangsver-

durch einen Widerstand 79 gezogen wird. Dadurch ist schicbcspannu :g des Vergleichers 82 hervorgerufene

sichergestellt, daß das Ausgangspoiential Kv des elektri- 25 nachteilige Einfluß ausgeschaltet ist.

sehen Potentialcinstellschaltkreises 25 auf einen Pegel Ks/ festgelegt wird, der um den Vorwärtsspannungsabfall Vf einer Diode 81 niedriger ist als die Schaltkreisversorgungsspannung Vco Folglich besteht zwischen dem Ausgangspotential Kv des elektrischen Potentialeinstellschaltkreises 25 und dem Ausgangspotential K; des Integralionsschaltkreises 24 die Beziehung Kv > Ki, wodurch der Ausgangspegel eines Vergleichcrs 82 auf einen niedrigen Wert gebracht wird. Wenn der Nulldurchgangsimpuls Vy 2 durch die Abschaltung des Transistors 68 erzeugt wird, wird der Transistor 80 abgeschaltet und dadurch das Ausgangspotential Kv des elektrischen Potentialeinstellschaltkreises 25 aus seinem festgelegten Potentialpegel freigegeben, so daß das Wenn von dem Vcrglcicherschaltkreis 28 keine Nulldurchgangsimpulse Vy i an den Impulsdiskriminatorschaltkreis 29 angelegt werden (d. h. wenn der Ausgangspegel des Vergleichers 82 niedrig ist), sind Transistoren 84 und 85 nichtleitend, wodurch ein Kondensator 86 durch einen Widerstand 87 von der Schaltkreisversorgungsspannung Ktc allmählich aufgeladen wird. Nachdem die Basis des Transistors 84 die von dem Verglcicherschaltkreis 28 herrührenden Nulldurchgangsimpulse Vy i empfängt, wird einerseits der Transistor 84 durch einen Widerstand 88 und andererseits auch der Transistor 85 durch einen Widerstand 89 leitfähig gesteuert. Demzufolge entlädt sich eine in dem Kondensator 86 gespeicherte elektrische Ladung unter Bildung

Ausgangspotential V/des Integrationsschaltkreises 24 40 des Nulldurchgangsimpulses Vy 4 durch den Transistor

mit dem von dem elektrischen Potcntialeinstellschaltkreis 25 gelieferten vorangestellten Wert Vsr von Kv verglichen wird.

Bei diesem Vergleich gelangt während der in F i g. 8 dargestellten Periode x. in der die Temperatur des Heizelementes 4 unterhalb der vorangestellten Temperatur verbleibt, jedesmal wenn die Beziehung Ks < V/erfüllt wird, das Ausgangssignal des Vergleichers 82 auf einen hohen Pegel und erzeugt hierdurch den Nulldurchgangsimpuls Vy j. Andererseits gilt während der Periode y, während der die Temperatur des Heizelementes 4 auf einem höheren Wert verbleibt als die vorangestellte Temperatur, die Beziehung Kv > Vi. wodurch das Ausgangssignal des Vergleichers 82 auf einem niedrigen Pegel gehalten und die Erzeugung der Nulldurchgangsimpulse Vy i verhindert wird. Das Bezugszeichen 83 bezeichnet einen Basis-Emitter-Widerstand für den Transistor 80.

Die Diode 81 dient einer weiteren Erhöhung der Higensicherheit des Schaltkreises. Wenn nämlich in dem Temperaturerfassungsschaltkreis 23 oder dem Integrationssclialtkreis 24 ein Fehler auftritt, nämlich wenn beispielsweise in dem Transistor 52 ein Slromkieisöflniingsfeliler auftritt, nimmt das Ausgangspotential Vi des Integrationsschalikrcises 24 den gleichen Wert an wie die Si/Iialtkreisversorgiiiigsspaniunig K,,. /war würde bei Abwesenheit der Diode 81 das Ausgangspo· tential Vv des Potentialeinstellschaltkreises 25, das im 85 und einen Widerstand 90 auf das Gate des SCR 11. Das Bezugszeichen 91 bezeichnet einen Basis-Emitter-Widerstand für den Transistor 85 und das Bezugszeichen 92 einen Gatewiderstand für den SCR 11.

4^r) Der Impulsdiskriminatorschaltkreis 29 benutzt somit die spezielle Eigenschaft der augenblicklich ansteigenden Impulsflanken der Nulldurchgangsimpulse an den Nulldurchgangspunkten für die Impulsdiskrimination. Da ferner das Verhältnis einer Periode des Auftretens zu einer Periode des Niehtauftretens der Ntilldurchgangsimpulsc beispielsweise als I :42 oder mehr gewählt ist, kann selbst bei einem beträchtlich hohen Widerstandswert des Widerstandes 87 an Nulldurchgangspunkten der Impuls K/4 mit einer zur Triggerung des SCR 11 hinreichenden Größe erzeugt werden. Beispielhaft kann in diesem Falle, wenn die Schaltkreisversorgungsspannung Vcc 5 Volt und der Widerstandswert des Gatewiderstands 92 des SCR 11 1 ΚΩ beträgt, der Widerstand 87 einen Widerstandswert von 33 ΚΩ auf-

wi weisen. Demzufolge wird, selbst wenn ein den Transistor 85 fortwährend leitend steuernder Fehler auftritt (beispielsweise in den Fällen eines Slromkrcisöffnungsfelilcrs jeweils des Transistors 52. der Diode 64 und des Widerstandes 79, und eines Kiir/scliließungsfelileis des

1Γ1 Transistors 85) das (late des Si R 11 nur mit einer Span llung beaufschlagt, die iiichi größer ist als eine Teilung der Sehaltkreisvei'soigiingsspannung V₁ , durch die Widerstände 87, W und 92, in diesem Fall beispielsweise

0.15 Volt Da die angelegte Spannung eine Nichttriggerungsspannung Vco des SCR 11 nicht überschreitet, wird der SCR 11 nicht getriggert und die elektrische Leistungszufuhr für das Heizelement 4 unterbrochen. Dieser Zustand ist in F i g. 8 du; ^h eine Periode ζ angezeigt. Die Periode ζ von F i g. 8 ist unter der Annahme dargestellt daß in dem Transistor 52 ein Stromkreisöffnungsfehler aufgetreten ist

In F i g. 7 ist ein konkreter Aufbau des SC/?-Fehlererfassungsschaltkreises 30 dargestellt, dessen Funktionsweise auch aus F i g. 9 hervorgeht. In F i g. 9 bezeichnet die Periode »a« einen Zustand, in dem sich der SCR 11 normal verhält aber nichtleitend ist die Periode »6« einen Zustand, in dem sich der SCR 11 normal verhält und leitend ist, die Periode »c« einen Zustand, in dem bei dem SCR 11 ein Selbsttriggerungsfehler aufgetreten ist und die Periode »d« einen Zustand, in dem bei dem SCR 11 ein Kurzschließungsfehler aufgetreten ist. In F i g. 7 bilden Widerstände 93 und 94, ein Transistor 95, Dioden 96 und 97, ein Transistor 98, eine Konstantstromquelle 99, ein Widerstand 100 und ein Transistor

101 einen elektrischen Schaltkreis zur Bestätigung der Abschaltung des SCR 11. Während negativer Halbwellen der Wechselspannung V,_u-sind die Transistoren 95 und 98 abgeschaltet und der Transistor 101 eingeschaltet, so daß sich die Kollektorspannungswellenform V,_x) des Transistors 100 auf einem niedrigen Pegel befindet. Innerhalb der Periode »a« von F i g. 9, in der der SCR 11 nichtleitend ist, steigt mit ansteigenden positiven Halbwellen der Wechselspannung Vac auch eine Eingangswechselspannung Vo für die Transistoren 95 und 98 an, so daß sie eingeschaltet werden und der Transistor 101 abgeschaltet wird, wodurch seine Kollektorspannung Voo auf einen hohen Pegel ansteigt. Das Bezugszeichen

102 bezeichnet einen Flip-Flop-Schaltkreis, der zur Speicherung der Anwesenheit oder Abwesenheit des von dem Vergleicherschaltkreis 28 gelieferten Nulldurchgangsimpulses V/1 vorgesehen ist.

Innerhalb der Periode »a«, in der die Temperatur des Heizelementes 4 höher ist als die voreingestellte Temperatur, wird kein Nulldurchgangsimpuls V/ _t erzeugt und der Flip-Flop-Schaltkreis 102 durch den eingehenden Rückstellimpuls V_n rückgestelll gehalten, wodurch seine Ausgangsspannung Vy auf einem niedrigen Pegel verbleibt. Das Bezugszeichen 103 bezeichnet einen NOR-Schaltkreis, der eine Ausgangsspannung V, eines hohen Pegels liefert, wenn sich alle seine Eingangsspannungen auf einem niedrigen Pegel befinden, dessen Ausgangsspannung jedoch während der Periode »a« auf niedrigem Pegel bleibt, da an ihm während der Periode >;i«die Impulse Vo und/oder Voo mit hohem Pegel anliegen.

Innerhalb der Periode »b« wird der Impuls V/ j erzeugt, um den SCR 11 einzuschalten, wenn die Temperatur des Heizelementes 4 unter die voreingestelltc Temperatur abfällt. Die Eingangsspannung Vo steigt deshalb während positiver Halbwellen der Wechselspannung V_Ac nicht an, so daß die Transistoren 95 und 98 nichtleitend bleiben und der Transistor 101 leitend bleibt, wodurch seine Kollektorspannung Vor» auf einem niedrigen Pegel gehalten wird. Andererseits wird der Flip-Flop-Schaltkreis 102 durch den eingehenden Stellimpuls V/ j gesetzt und hält seine Ausgangsspannung V(j während positiver Halbwellen der Wechselspannung Vu auf einem hohen Pegel. Demzufolge werden die Hochpegeleingangssignale für den NOR-Schultkreis 10.3 durch die Impulse Vn und/oder Vy aufrechterhalten, wodurch die Urzeugung einer Hochpegel-Ausgangsspannung durch den NOR-Schaltkreis 103 verhindert wird. Auf diese Weise trit: im Normalbetrieb an dem NOR-Schaltkreis 103 keine Hochpegel-Ausgangsspannung auf.

Innerhalb der Periode »c«. in der der SO? 11 infolge seiner Selbsttriggerung trotz der Abwesenheit des Impulses V₇ j leitet, hält der Flip-Flop-Schaltkreis 102 seine Ausgangsspannung Vp wegen der Abwesenheit eines an ihn gerichteten eingehenden Siellimpulses auf einem

ίο niedrigen Pegel. Folglich tritt während positiver Halbwellen der Wechselspannung V_AC eine Periode auf, in der alle Eingangssignale für den NOR-Schaltkreis 103 einen niedrigen Pegel annehmen, wodurch die Ausgangsspannung V₁ des NOR-Schaltkreises 103 auf einen hohen Pegel angehoben wird. Folglich wird ein SCR 104 getriggert, wodurch der Heizwiderstand 31 mit einer hohen Last, die 17 χ so groß ist wie seine Nennlast beaufschlagt wird. Auf diese Weise wird der Heizwiderstand 31 aufgeheizt und die Schmelzsicherung 32 durchgeschmolzen, wodurch die elektrische Leistungszufuhr für das Heizelement 4 unterbrochen wird.

Innerhalb der Periode »d«, in der der SCR 11 infolge eines Kurzschließungsfehlers trotz der Abwesenheit des Impulses V/ j leitet, wird der SCR 104 auf dieselbe Weise getriggert wie in der Periode »c«, und der Heizwiderstand 31 zum Durchschmelzen der Schmelzsicherung 32 aufgeheizt, so daß die elektrische Leistungszufuhr für das Heizelement 4 unterbrochen wird.

In Fi g. 7 ist eine Diode 105 zum Schutz des Transi-

JO stors 95 und der Dioden 96 und 97 gegen eine hohe Rückwärtsspannung, die während negativer Halbwellen der Wechselspannung V_M auftritt, vorgesehen. Das Bezugszeichen 106 bezeichnet einen Gatewiderstand für den SCR 104.

Hierzu 6 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Automatische Temperatursteuervorrichtung für ein elektrisches Gerät, wie eine elektrische Heizdecke, mit einem zur Speisung durch eine Wechselstromquelle (1) mit dieser verbundenen Heizelement (4), einem aus einem thermosensitiven, eine mit dem Ausmaß der Temperaturänderung sich ändernde Impedanz aufweisenden Material bestehenden Fühler (5) zur Erfassung der Temperatur des Heizelementes (4), einem Temperaturerfassungsschaltkreis (23) zur Erfassung eines von dem Fühler (5) erzeugten Temperatursignals, einem elektrischen Potentia'einstellschaltkreis(25)zur Erzeugung eines elektrisehen Potentials für eine Einstellung einer gewünschten Temperatur, einem Vergleicherschaltkreis (28) zum Vergleichen eines Ausgangssignals des Temperaturerfassungsschaltkreises (23) mit einem Ausgangssignal des elektrischen Potentialeinstelischaltkreises (25), und einer durch ein Ausgangssignal des Vergleicherschaltkreises (28) gesteuerten und mit dem Heizelement (4) in Reihe geschalteten schaltenden Einrichtung (11) zur Regelung der elektrischen Leistungszufuhr für das Heizelement (4), dadurch gekennzeichnet, daß der Temperaturerfassungsschaltkreis (23) einen mit seiner Basis-Emitter-Strccke zu dem Fühler (5) in Reihe geschalteten Transistor (52) in Basisschaltung und eine mit ihrem PN-Übergang in entgegengesetzter Rieh- jo tung zum Basis-Emitter-Übergang des Transistors (52) über den Basis-Emitter-Übergang des Transistors (52) geschaltete Diode (53) aufweist, daß die aus dem Fühler (5) und dem Temperaturerfassungsschaltkreis (23) gebildete Reihenschaltung über die Wechselstromquclle (1) geschaltet ist, und daß das Ausgangssignal des Temperaturerfassungsschaltkreises (23) durch den Kollektorstrom des basisgeschalteten Transistors (52) gebildet ist.

2. Automatische Tcmperatursteuervorrichtung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß das thermosensitive Material des Fühlers (5) zwischen das Heizelement (4) und ein Steuerelement (6) eingebracht ist. wobei das Heizelement (4), der Fühler (5) und das Steuerelement (6) zu einem Leiter (3) zu- 4^ri sammengesetzt sind.

3. Automatische Tcmperatursteuervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2. gekennzeichnet durch einen Integrationsschallkreis (24) zum Integrieren des Ausgangssignals des Tcmperaturcrfassungsschalt- to kreises (23) und zur Erzeugung eines dem Vergleicherschaltkreis (28) zuzuführenden Integrationsausgangssignals.

4. Automatische Tcmperaturstcuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3. gekennzeichnet y, durch einen Slromzuführungsuntcrbreehungsschaltkreis mit einem zu der aus dem Sieuerclcmcnt (6) und dem Basis-Emitter-Schaltkreis des basisgeschalteten Transistors (32) bestehenden Reihenschaltung in Reihe geschalteten Heizwiderstand (33) und einer wi mit der Wechselstromquelle (1) in Reihe geschalteten Schmelzsicherung (32). wobei, wenn das thermosensitive Material des Fühlers (5) durch die Überhei-/ung dos Hei/eicinentes (4) zur Herstellung eines Kurzschlußkoniaktes /wischen dem Heizelement (4) ir> und dem Steuerelemeni (β) geschmolzen wird, die Schmelzsicherung (32) durch die von dein lleizwi derstiind (33) erzeugte Hitze ilmvhgcschmolzen wird und die elektrische Leistungszufuhr für das Heizelement (4) unterbricht.

5. Automatische Temperatursteuervorrichtung nach Anspruch 3 oder 4. dadurch gekennzeichnet, daß der Integrationsschaltkreis (24) das Integrieren des Ausgangssignals des Temperaturerfassungsschahkreises (23) während positiver Halbwellen der Wechselspannung, während derer das Heizelement (4) mit elektrischer Leistung beaufschlagt wird, unterbricht.

6. Automatische Tcmperatursteuervorrichtung für ein elektrisches Gerät, wie eine elektrische Heizdecke, mit einem zur Speisung durch eine Wechselstromquelle (1) mit dieser verbundenen Heizelement (4). einem aus einem thermosensitiven, eine mit dem Ausmaß der Temperaturänderung sich ändernde impedanz aufweisenden Material bestehenden Fühler (5) zur Erfassung der Temperatur des Heizelementes (4), einem Temperaturerfassungschallkreis (23) zur Erfassung eines von dem Fühler (5) erzeugten Temperatursignals, einem elektrischen Potcntialeinstellschaltkrcis(25)zur Erzeugung eines elektrischen Potentials für eine Einstellung einer gewünschten Temperatur, einem Vergleicherschaltkreis (28) zum Vergleichen eines Ausgangssignals des Temperaturerfassungskreises (23) mit einem Ausgangssignal des elektrischen Potentialcinstellscha'tkreises (25), einer durch ein Ausgangssignal des Vergleicherschaltkreises (28) gesteuerten und mit dem Heizelement (4) in Reihe geschalteten schaltenden Einrichtung (11) zur Regelung der elektrischen l.eistungszufuhr für das Heizelement (4), und mit einem Impulsgeberschaltkreis (26) zur Rrzeugung eines Nulldurchgangsimpulses, durch den die schaltende Einrichtung in ihren Einschallzustand getriggert wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Vcrgleicherschaltkreis (28) das Ausgangssignal des Temperaturerfassungsschaltkreises (23) mit dem Ausgangssignal des elektrischen Potcntialeinsicllschaltkreises(25) synchron zu dem Nulldurchgangsimpuls vergleicht und bei unierhalb einer voreingestellten Temperatur liegenden Temperatur des Heizelementes (4) den Nulldurchgangsimpuls an einen Impulsdiskriminalorschalikrcis (29) weiterleitet, der erfaßt, ob das an ihn angelegte Eingangssignal einen Impuls darstellt und als Ergebnis der Erfassung einen mildem Eingangsimpuls in Phase befindlichen Ausgangsimpuls an die schaltende f-.inrichtung(lt)anlegt.

7. Automatische Temperaturstcucrvorrichtung nach Anspruch 6. gekennzeichnet durch mindestens ein mit dem Fühler (5) zusammenwirkendes Steuerelement (6) zur Lieferung eines temperaturabhängigen elektrischen Stroms, der in Abhängigkeit von der Impedanz des Fühlers (5) veränderlich ist. wobei das thermosensitive Materia! des Fühlers (5) zwischen das Heizelement (4) und das Steuerelement (6) eingebracht ist und dadurch das Heizelement (4). der Fühler (5) und das Steuerelement (6) zur Bildung eines Leiters (3) zusammengesetzt sind.

8. Automatische Tempcratursteiiervoi richtung nach Anspruch 6 oder 7. dadurch jjekenr/t'i'-hnet. daß der Vcrgleicherschaltkreis (28) einen Sv.- .il.kreis (80, 81) aufweist, der bei Μην esa,hei· de' VjII-durchgiiiigsimpulses den AnsLMngspecvl ( \ ) c.'es elektrischen Po'.entialcinstelKchaltkrei'-cs (23) auf cm elektrisches Poiciuial lesilegi. das ;jii n;n v.>rbestimmte Größe (\)) niedriger is. als eine Vhalt-

kreisversorgungsspannung (V_n).

9. Automatische Temperatursteuervorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die schaltende Einrichtung (II) durch einen gesteuerten Siliciumgleichrichter oder SCR gebildet ist, und daß ein SCfl-Ft-hlererfassungsschaltkreis (30) vorgesehen ist, durch den ein Leiten des SCR 11 in seinem nicht getriggerten Zustand erfaßt und dadurch die elektrische Leistungszufuiir für das Heizelement (4) unterbrochen wird.

10. Automatische Temperatursteuervorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der lmpulsdiskriminatorschaltkreis (29) Widerstände (87 bis 91), einen Kondensator (86) und Schalterelemente (84,85) aufweist und der Kondensator (86) in der Abwesenheit des eingehenden Nulldurchgangsimpulses eine von der Schaltkreisgleichstromversorgung durch den Widerstand (87) zugeführte elektrische Ladung speichert und bei Empfang des Nulldurchgangsimpulses die Schalterelemente (84, 85) angeschaltet werden und dadurch die in dem Kondensator (86) gespeicherte elektrische Ladung zur schaltenden Einrichtung (11) hin entladen wird.

11. Automatische Temperatursteuervorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 10, gekennzeichnet durch einen Unterbrechungsfühlerschaltkreis (27) zur Verhinderung der Zuführung des Nulldurchgangsimpulses an den lmpulsdiskriminatorschaltkreis (29), wenn in dem Steuerelement (6) ein Bruchfehler auftritt.

12. Automatische Temperatursteuervorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß eine Anzahl von den Unterbrechungsfühlerschaltkreis (27), den Vergleicherschaltkreis (28) usw. einschließenden elektrischen Schaltkreisen derart geschaltet sind, daß der Nulldurchgangsimpuls nacheinander durch die elektrischen Schaltkreise übertragen wird und ein Endausgangsimpuls von dem elektrischen Schaltkreis an den lmpulsdiskriminatorschaltkreis (29) angelegt wird.