DE3235508C2

DE3235508C2 -

Info

Publication number: DE3235508C2
Application number: DE3235508A
Authority: DE
Inventors: Koichi Yao Osaka Jp Tateda
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1981-09-29
Filing date: 1982-09-24
Publication date: 1989-02-23
Also published as: US4626663A; GB2109944B; JPS5856006A; CA1196709A; GB2109944A; DE3235508A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Tempera turregelung einer Heizvorrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Derartige Temperaturregeleinrichtungen werden beispiels weise bei Elektro- oder Mikrowellenherden, Bügeleisen u. dgl. eingesetzt. Die Temperatur wird dabei mit einem Temperaturfühler gemessen. Um zu unterbinden, daß der im Falle eines Defektes (Drahtdurchbruch oder Kurz schluß) des Temperaturfühlers von diesem gelieferte falsche Tempraturwert nicht zur Temperaturregelung verwandt wird, ist eine Überwachungsschaltung vorgese hen. Diese Überwachungsschaltung überwacht den Tempera turfühler und schaltet die Energieversorgung für das Heizelement ab, sobald sie ein annormales Verhalten des Temperaturfühlers, d. h. einen Kurzschluß oder einen Durchbruch des Temperaturfühlers erkennt. Ein Defekt wird dabei anhand des Ausgangssignals des Temperatur fühlers erkannt, das dazu in einem Komparator mit einem Referenzwert verglichen wird. Je nach Art des verwen deten Temperaturfühlers wird ein Defekt dann festge stellt, wenn das Ausgangssignal gleich bzw. kleiner als der Referenzwert ist. Wird ein Defekt festgestellt, wird der Schalter zum Ein- und Ausschalten des Heiz elementes ausgeschaltet. Derartige Überwachungsschal tungen für Temperaturfühler sind aus DE-OS 20 10 288 und CH-PS 6 08 101 bekannt. Die Überwachung des Tempe raturfühlers kann jedoch zu fehlerhaften Resultaten führen, wenn die Heizvorrichtung bei niedrigen Umge bungstemperaturen betrieben wird. Dann nämlich liefert der Temperaturfühler aufgrund der niedrigen Umgebungs temperaturen zu Beginn eines Aufheizvorganges ein Signal, welches von der Überwachungsschaltung als Defekt des Temperaturfühlers interpretiert wird, tat sächlich aber nur auf die niedrige Anfangstemperatur zurückzuführen ist. In einem solchen Fall würde die Heizvorrichtung nicht in Betrieb genommen werden können, da sie unmittelbar nach dem Einschalten durch die Überwachungsschaltung wieder ausgeschaltet würde.

Aus der deutschen Patentanmeldung S 27 490 VIIId/21h, von der der Oberbegriff des Patentanspruchs 1 ausgeht, ist eine Temperaturregeleinrichtungen mit Überwachung des Temperaturfühlers bekannt, bei der die Überwachung zu Beginn eines Heizvorganges für eine durch eine Ver zögerungsschaltung bestimmte Zeit aufgehoben ist. Nach dem Einschalten der bekannten Temperaturregeleinrich tung wird das Heizelement aktiviert und erwärmt dabei den Temperaturfühler. Während dieser Zeit (Anfahrzeit) ist die Überwachungsschaltung unwirksam. Nach Ablauf der Anfahrzeit wird die Überwachungsschaltung wieder aktiviert. Das Unwirksamschalten der Überwachungsschal tung bzw. deren Wirksamschalten nach der Anfahrzeit geschieht durch aufwendige und störungsanfällige Umbeschaltungen der einzelnen Elemente des Schalt- bzw. Regelkreises. Die gesamte Temperaturregeleinrichtung weist einen komplizierten Aufbau auf.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrich tung zur Temperaturregelung einr Heizvorrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 zu schaffen, die einen einfachen Aufbau hat und zuverlässig arbeitet.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß mit der die Merkmale des Patentanspruchs 1 aufweisenden Einrichtung. Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfin dung ist durch die Merkmale des Patentanspruchs 2 gekennzeichnet.

Bei der erfindungsgemäßen Einrichtung weist die Ver zögerungsschaltung einen Zähler und eine diesem vor geschaltete Torschaltung auf, die bei Betätigung der Heizstarttaste den Zähler aktiviert, welcher seiner seits bei Erreichen eines bestimmten Zählerstandes ein Signal zum Wirksamschalten des Komparators abgibt. Der Ausgang des Komparators und der Ausgang der eigent lichen Temperaturregelschaltung sind mit dem Versor gungsschalter zum Ein- und Ausschalten der Energie versorgung des Heizelementes verbunden. Wenn der Komparator nach der durch die Zeitspanne bis zum Erreichen des Zählerstandes bestimmten Anfahr- oder Anheizzeit wirksam geschaltet wird, wird das vom Kom parator erzeugte Ausgangssignal auf den Versorgungs schalter gegeben. Dabei wird angenommen, daß die bei korrekter Arbeitsweise des Temperaturfühlers von diesem gemessene Temperatur innerhalb der Anheizzeit soweit angestiegen ist, daß das Ausgangssignal des Temperatur fühlers nicht auf einen Defekt schließen läßt. Gibt der Temperaturfühler dagegen unmittelbar nach Ablauf der Anheizzeit ein Ausgangssignal ab, das auf einen Defekt des Temperaturfühlers schließen läßt, wird infolge des Ausgangssignals des Komparators der Versorgungsschalter ausgeschaltet, so daß das Heizelement nicht länger stromdurchflossen und die gesamte Heizvorrichtung aus geschaltet ist.

Bei der erfindungsgemäßen Einrichtung wird unmittelbar nach der Anheizphase der Versorgungsschalter für das Heizelement über das Ausgangssignal des Komparators gesteuert, während er bei nicht defektem Temperatur fühler im weiteren Verlauf der Temperaturregelung in Abhängigkeit von dem Soll-/Istwertvergleich in der Temperaturregelschaltung ein- oder ausgeschaltet wird. Der Start des Heizvorganges, das Durchlaufen der Anheizphase und das Umschalten von der Anheizphase auf den eigentlichen Temperaturregelvorgang erfolgen also ohne aufwendige Umschaltungen und Veränderungen des Temperaturregelkreises, so daß die erfindungsgemäße Einrichtung zuverlässig und störungsfrei arbeitet. Aufgrund ihres einfachen Aufbaus kann die Einrichtung nach der Erfindung problemlos in Heizvorrichtungen aller Art eingebaut werden.

Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf die Figuren ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert. Im einzelnen zeigt

Fig. 1 eine grafische Darstellung der Widerstand/Tempe ratur-Charakteristik eines thermosensitiven Elementes und

Fig. 2 als elektrisches Blockschaltbild die erfindungs gemäße Temperaturregeleinrichtung.

Fig. 1 zeigt beispielhaft die Kennlinie eines thermo sensitiven Elementes. Bei niedrigen Temperaturen beträgt der ohmsche Widerstand R des thermosensitiven Elementes mehr als 1 MΩ und bei hohen Temperaturen liegt der Widersand R weit unter 1 kΩ. Übersteigt der Widerstand R den Wert R _A im Punkt A der Kennlinie I, wird ange nommen, daß das thermosensitive Element oder die Ver bindungsleitung zu Bruch gegangen ist (Bereich C). Ist andererseits der Widersand R kleiner als der Wert R _B im Punkt B der Kennlinie, wird angenommen, daß das thermosensitive Element oder seine Verbindungsleitung kurzgeschlossen ist (Bereich D). In Fig. 1 ist der Temperaturbereich, in dem keine Fehler des thermosensi tiven Elementes angenommen werden, durch P gekennzeich net, während der Temperaturbereich, bei dem die Heiz vorrichtung betrieben werden kann, mit Q bezeichnet ist.

Bei extrem niedrigen Umgebungstemperaturen (z. B. um -20°C) ist der Widerstandswert des thermosensitiven Elementes extrem hoch. Dieser Widerstandswert bewegt sich dabei im Bereich C, in dem eine Störung des ther mosensitiven Elementes angenommen wird. Daher würde eine Heizvorrichtung, die mit einer Temperaturregelung ohne Aufhebung der Überwachung des thermosensitiven Elementes zu Beginn eines Heizvorganges ausgestattet ist, bei niedrigen Umgebungstemperaturen nicht betrie ben werden können.

Unter Bezugnahme auf Fig. 2 wird nachfolgend anhand einer Kochvorrichtung die erfindungsgemäße Temperatur regeleinrichtung beschrieben.

Die Kochvorrichtung nach Fig. 2 weist generell einen Ofenraum 2, eine in dem Ofenraum 2 angeordnete und an eine Wechselstrom-Leistungsquelle angeschlossene Heizvor richtung 3 (Heizelement) und ein thermosensitives oder wärmesensitives Element 4, wie beispielsweise einen Thermistor o. dgl., auf, das ebenfalls in dem Ofenraum 2 angeordnet sein kann und die Temperaturen innerhalb des Ofenraumes 2 mißt. Das thermosensitive Element 4 ist in Reihe mit einem Widerstand 6 einer Zener-Diode 5 parallel geschaltet. Die Zener-Diode 5 ist in Reihe mit einem weiteren Widerstand 7 an eine Gleichstromquelle (-E) angeschlossen.

Die Ausgangsspannung der Zener-Diode 5 wird als Referenz spannung V ₀ zusammen mit der Ausgangsspannung V _TH des thermosensitiven Elementes 4 einer Schaltung LSI 8 (Large scale integrated circuit M58 845) zugeführt. Diese Schaltung 8 enthält einen (nicht dargestellten) Kompara tor. Die Schaltung 8 ist ferner mit einem Steuerteil 9 für die Kochvorrichtung verbunden. Der Steuerteil 9 enthält eine Tastatur 10 zum Einstellen der Heizzeit, der Heiztemperaturen oder des Heizbeginns und eine Anzeige vorrichtung 11 zur Anzeige der Heizzeit, der Heiztemperatu ren usw.

Zwischen die Schaltung 8 und die Tastatur 10 des Steuer teiles 9 ist eine Verzögerungsschaltung 12 geschaltet, die eine Torschaltung und eine Zählschaltung usw. zum Ein stellen einer bestimmten Verzögerungszeit nach dem Drücken einer Heizstarttaste an der Tastatur 10 enthält, wobei der Ausgang der Verzögerungsschaltung 12 mit der oben beschriebenen Schaltung 8 verbunden ist. Die Schaltung 8 ist ferner über eine als integrierte Schaltung ausge führte Treiberstufe 13, der das Ausgangssignal der Schaltung 8 zugeführt wird, mit der Reihenschaltung aus einem Wider stand und einer Diode verbunden. Der Diode ist ein Relais 14 parallel geschaltet, das von dem Ausgangssignal der Treiberstufe 13 gesteuert ist und die in dem Ofenraum 2 angeordnete Heizvorrichtung 3 schaltet. Der Relaiskontakt 15 des Relais 14 schaltet eine Wechselstrom-Leistungsquelle an die Heizvorrichtung 3 an. Die Treiberstufe 13 liefert ein Ausgangssignal, wenn in der Schaltung 8 durch Vergleich der Spannungen V _TH und V ₀ festgestellt worden ist, daß die Ausgangsspannung V _TH des thermosensitiven Elementes 4 gleich ist der Referenzspannung V ₀ (V _TH = V ₀).

Durch die oben beschriebene Anordnung wird die Kochvor richtung wie folgt gesteuert:

In einer ersten Stufe wird nach dem Starten des Aufheizens und der Steuerung durch die Tastatur 10 des Steuerteils 9 die Heizvorrichtung 3 im Ofenraum 2 durch die Wechsel strom-Leistungszufuhr erregt, während die von der Gleich stromquelle (-E) hervorgerufene Zener-Spannung dem thermosensitiven Element 4 zugeführt wird.

Anschließend verringert sich der Widerstandswert des thermosensitiven Elementes 4 stetig dadurch, daß die Temperatur in dem von der Heizvorrichtung 3 beheizten Ofenraum 2 sich erhöht, so daß die Ausgangsspannung V _TH des thermosensitiven Elementes 4 sich entsprechend verringert.

Wenn in diesem Zustand eine bestimmte Zeitspanne verstrichen ist (z. B. eine Zeitspanne von mehr als 10 Sekunden), nachdem die Aufheizung der Kochvorrichtung begonnen hat, werden die Referenzspannung V ₀ und die Ausgangsspannung V _TH des thermosensitiven Elementes 4 auf das Ausgangssignal der Verzögerungsschaltung 12 hin in der Schaltung 8 ver glichen, und wenn die Bedingung V _TH < V ₀ erfüllt ist, wird die Heizvorrichtung 3 von der Wechselstromquelle über die in Fig. 2 dargestellte Schaltung weitererregt, wobei das Steuerrelais 14 wiederholt ein- und ausschaltet, so daß die Temperatur im Ofenraum 2 auf einem voreinge stellten Wert bleibt.

Wenn andererseits die Bedingung V _TH = V ₀ erfüllt ist, so zeigt dies an, daß der Widerstandswert des thermo sensitiven Elementes 4 abnormal hoch ist, so daß auf diese Weise festgestellt wird, daß das thermosensitive Element 4 gestört ist. In diesem Falle wird das Relais 14 über die Treiberstufe 13 von dem Signal der Schaltung 8 so gesteuert, daß die Erregung der Heizvorrichtung 3 unterbleibt, indem der Relaiskontakt 15 geöffnet gehalten wird. Ferner erfolgt eine Fehleranzeige an der Anzeigevor richtung 11 des Steuerteiles 9, um der Bedienungsperson das Auftreten eines Fehlers am thermosensitiven Element anzuzeigen.

Da die Anordnung so getroffen ist, daß der Vergleich zwischen der Ausgangsspannung V _TH des thermosensitiven Elementes 4 und der Referenzspannung V ₀ in der Schaltung 8 durch die an der Verzögerungsschaltung 12 eingestellte Verzögerungszeit unmittelbar nach dem Heizbeginn durch geführt wird, wird ein Temperaturanstieg auf einen bestimm ten Wert in dem thermosensitiven Element 4 während der obengenannten Verzögerungszeit selbst dann festgestellt, wenn die Kochvorrichtung beispielsweise an einem Ort benutzt wird, an dem die Umgebungstemperatur extrem tief ist. Der der Beurteilung zugrundeliegende Vergleich wird daher in einem Bereich durchgeführt, in dem der Widerstandswert durch Aufheizung bereits erheblich verringert ist. Der Vergleich erfolgt also nicht mit dem relativ hohen Widerstandswert des thermosensitiven Elementes 4, der bei niedrigen Umgebungstemperaturen auftritt und der sonst als Drahtbruch in dem thermosensitiven Element 4 beurteilt werden würde. Aus diesem Grunde sind Fehlbeur teilungen infolge niedriger Umgebungstemperaturen überhaupt ausgeschlossen.

Die Erfindung ist generell auch bei Heizvorrichtungen anderer Art anwendbar, bei denen Ausfälle thermosensi tiver Elemente überwacht werden müssen.

Aus der obigen Beschreibung ergibt sich, daß etwaige Ausfälle der Temperatur-Steuereinrichtung sicher erkannt werden, da die Fehlererkennung durch Vergleich zwischen dem Ausgangssignal der Temperatur-Steuereinrichtung und dem Referenzsignal erst durchgeführt wird, nachdem die Temperatur-Steuereinrichtung für eine bestimmte Zeit lang in Funktion gesetzt wurde. Dies gilt insbesondere auch bei extrem tiefen Umgebungstemperaturen, so daß das erfindungsgemäße Verfahren einen weiten Anwendungsbe reich hat.

Claims

1. Einrichtung zur Temperaturregelung einer Heizvor richtung, mit einem Heizelement (3), einem Schal ter (14) zum Ein- und Ausschalten des Heizele mentes (3), einem Temperaturfühler (4), einem Komparator, der das Ausgangssignal des Temperatur fühlers (4) mit einem Referenzwert vergleicht und in Abhängigkeit von dem Ergebnis des Vergleichs den Schalter (14) ausschaltet, und einer Verzöge rungsschaltung (12), die bei Betätigung einer Heizstarttaste für eine Zeitspanne den Komparator unwirksam schaltet, dadurch gekennzeichnet, daß die Verzögerungsschaltung (12) einen Zähler und eine diesem vorgeschaltete Torschaltung ent hält, wobei bei Betätigung der Heizstarttaste durch die Torschaltung der Zähler aktiviert wird und bei Erreichen eines bestimmten Zählerstandes ein Signal zum Wirksamschalten des Komparators abgibt.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß zusätzlich eine Anzeige (11) für den Ausfall des Temperaturfühlers (4) und eine Tasta tur (10) zum Einstellen der Heizdauer und der Heiztemperatur in der Einrichtung integriert sind.