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Schaltung zur Steuerung des Schnellaufheizbetriebes elektri-
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scher Autositzheizungen.
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Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltung zur Steuerun oes Schnellaufheizbetriebes
elektrischer Autositzheizungen mit automatischen Schcltmitteln zum Zuführen entweder
des Normalstromes oder eines erhöhten Aufheizstromes zu mindestens enger Heizerement
der Autositzheizung, wobei diese Schaltmittel irw Abhängigkeit von oer Heizwirkuno
der Autositzheizunq thermstatisch gesteuert sind.
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Eine derartige Schaltung ist in der deutschen Patentanmeldung P 32
12 431.7 angegeben.
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Bei Schaltungen dieser Art ist es wänschenswert, einerseits bei niedrigen
Temperaturen und insbesondere einer niedrigen Temperatur des Autositzes sogleich
den Stellheizbetrieh aufnehmen zu können, andererseits aber irr Normalbetrieb ein
FIN-AUS-Regelung der gesamten Autositzheizung vorzunehmen, ohne daß der Schnellaufheizbetrieb
den einzelnen Einschaltphasen der Autositzheizung jeweils vorgeschaltet ist.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es demgemäß, rit einer vergleichsweise
einfachen Schaltung einerseits bei tiefen Temperaturen sogleich einen Schnellaufheizbetrieb
zu verwirklichen
und andererseits im Normalbetrieb eine Regelung
der Autositzheizung ohne Wiederaufnahme des Schnellaufheizbetriebes vorzunehmen.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß weitere Schaltmittel
in der Stromzuleitung zur Autositzheizung den erstgenannten Schaltmitteln vorgelagert
und von einer Normalbetriebs-Regelschaltung gesteuert sind, welcher ein Normalbetriebs-Temperaturfühler
zugeordnet ist, daß die erstgenannten Schaltmittel von einer Schnellaufheiz-Regelschaltung
großer Regelhysterese gesteuert sind, der ein Schnellaufheiz-Temperc-turfühler zugeordnet
ist, daß die Schnellaufheiz-Regelschaltung ein Zeitglied enthält, welches bei Inbetriebsetzung
in der Schnellaufheiz-Regelschaltung den Ausschaltpunkt der Regelhysterese zeitlich
begrenzt unabhängig vom Zustand des Schnelleufheiz-Temperaturfühlers simuliert und
daß ein ein Ventil enthaltender Koppelzweig VO Ausgang der Schnellaufheiz-Regelschaltung
zuw Ausgang der Normalbetrieb-Regelschaltung derart geführt ist, daß ein die erstgenannten
Schaltmittel erregendes Ausgangssignal der Schnellau heiz-Regelschaltuno auch die
weiteren Schaltrittel erregt, nicht jedoch ein die weiteren Schaltmittel erregendes
Ausgangssignal der ormalbetrieb-Regelschaltung die erstgenannten Schaltmittel erregt.
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Die Temperaturfühler können jeweils von Fühlerwderständen mit negativem
oder mit positivem Temperaturkoeffizienten des elektrischen Widerstandes (NTC-Widerstände
bzw. PTC-Widerstände) gebildet sein, wobei dann die Schaltunq entsprechend auszubilden
bzw. anzupassen ist.
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Schließlich wird hier auch eine Schaltung gemäß einer Weiterbildung
vorgeschlagen, bei der eine überwachung bezüglich Petriebsstörungen aufgrund von
Leitungsbruch zu den Temperaturfühlern vorgenommen wird.
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Nacfolgend werden Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf
die
Zeichnung näher erläutert. Es stellen dar: Fig. 1 ein Schaltbild einer Schaltung
der hier angegebenen Art mit NTC-Temperaturfühlern, Fig. 2 ein Schaltbild einer
gegenüber Figur 1 abgewandelten Schaltung mit PTC-Temperaturfühlern und Fig. 3 eine
der Ausführungsform nach Figur 1 ähnliche Schaltung mit Leitungsbruch-Überwachungskreisen.
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In Figur 1 ist das in das Sitzpolster eines Kraftfahrzeugsitzes eingebaute
Heizelement mit S und das in die Rückenlehne eingebaute Heizelement mit L bezeichnet.
Ist ein Schalter 1 gesch lossen, so können die Heizelemente S und L mittels eines
Umschalters 2 in der in Figur 1 gezeigten Schaltstellung dem t'mschalters in Reihenschaltung
an eine Stromguelle 3 angeschlossen werden oder aber es wird allein das im Sitzpolster
beçindliche Heizelement S an die Stromquelle 3 angeschlossen, wenn der t;mschalter
2 seine Schaltstellung wechselt. Die erstgenannte Schaltstellung entspricht dem
Normalbetrieb, in welcher. durch öffnen und Schließen des Schalters 1 eine EiN-AUs-Temperaturregelung
vorgenommen wird, worauf nachfolgend noch näher eingegangen werden soll, während
die an zweiter Stelle genannte Schaltstellung dem Stellaufheizbetrieb entspricht,
in welche das Heizelement S an der vollen Spannung der Stromquelle 3 liegt.
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Die Temperatur des in Figur 1 mit 4 bezeichneten Autositzes wird mittels
eines STC-Widerstandes 5 überwacht, der zusammen mit einem Widerstand 6 einen Spannungsteiler
bildet, der nach Schließen des Schalters 7 an der Spannung einer Spannungsquelle
8 liegt. Die Spannungsquellen 3 und 8 können auch von einer gemeinsamen Klemme gebildet
sein. Je nach Temperatur des Autositzes 4 ergibt sich eine bestimmte Spannung an
der Klemme 9 des Spannungsteilers aus den Widerständen 5 und 6, wobei diese Spannung
für steigende Temperaturwerte aufgrund der Kennlinie
des Fühlerwiderstandes
5 sinkt. Die Spannung des Schaltungspunktes 9 wird dem invertierenden.Eingang eines
Differenzverstärkers 10 zugeführt, der Bestandteil einer Normalbetrieb-Regelschaltung
bildet und dessentnichtinvertierendem Eingang eine Referenzspannung zugeführt wird,
die von einem die Widerstände 11 und 12 und ein Potentiometer 13 enthaltenden Spannungsteiler
einstellbaren Teilerverhältnisses abgegriffen wird.
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Steigt die Spannung an dem Schaltungspunkt 9 aufgrund eines Sinkens
der Autositztemperatur über den vermittels des Potentiometers 13 eingestellten Referenzspannungswert
am nichtinvertierenden Eingang des Differenzverstärkers 10 an, so sinkt dessen Ausgangssignal
ab, so daß dieses Signal, welches der Basis eines pnp-Transistors 14 zugeführt wird,
diesen Transistor freigibt und das Relais 15 anzieht um den Schalter 1, der von
Arbeitskontakten des Relais 15 gebildet ist, zu schließen. Die Heizelemente S und
L liegen dann in Reihenschaltung an der Spannungsquelle 3 und heizen den Autositz
4 auf, bis der memperaturfühlerwiderstand 5 zu einer Erniedrigung der Spannung am
Schaltungspunkt 9 führt, die in entsprechend umgekehrter Weise eine Sperrung des
Transistors 14 und ein Abfallen des Relais 15 bewirkt.
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Ein weiterer Temperaturfühlerwiderstand mit negative Temperaturkoeffizienten
ist in Figur 1 bei 16 angedeutet und spricht selektiv auf die Temperatur des Sitzpolsters
des Autositzes 4 an. Der ETC-Fühlerwiderstand 16 bildet zusammen mit einem lfi Widerstand
17 einen bei geschlossenem Schalter 7 an der Spannungsquelle 8 liegenden Spannungsteiler,
dessen sich an dem Schaltungspunkt 18 einstellende Spannung dem invertiererden Eingang
eines weiteren Differenzverstärkers 19 zugeführt wird, der Bestandteil einer Schnellaufheiz-Regelschaltung
bildet.
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Der nichtinvertierende Eingang des Differenzverstärkers 19 erhält
eine Referenzspannung von einem Spannungsteiler aus den Widerständen 20 und 21.
Der Widerstand 22 im Ruckkotrlunaszweig des Differenzverstärkers 19 sowie der Widers
and 23, welcher in der Zuleitung zum nichtinvertierenden Eingang des Differenzverstärkers
19
liegt, sind so gewählt, daß die Schnellaufheiz-Regelschaltung eine große Regelhysterese
aufweist. Das bedeutet, daß der Differenzverstärker 19 ein abfallendes, den pnp-Transistor
24 freigebendes Signal am Ausgang bei einer vergleichsweise hohen positiven Spannung
am Schaltungspunkt 18 entsprechend einer Temperatur von beispielsweise 8 C in der
Umgebung des Fühlerwiderstandes 16 abgibt und andererseits ein ansteigendes, den
Transistor 24 sperrendes Signal bei einer vergleichsweise niedrigen Spannung am
Schaltungspunkt 18 entsprechend einer Temperatur in der Umgebung der Fühlerwiderstandes
16 von beispielsweise 30° C liefert. in diesem Temperaturbereich also bewirkt die
den Differenzverstärker 19 enthaltende Schnellaufheiz-Regelschaltung eine Erregung
des dem Transistor 24 zuaeordneten Relais 25, dessen Umschaltkontakte den schalter
2 bilden und das im Einschaltzustand allein cas Heizeer..Pnt 5 an die Spannungsguelle
3 legt.
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Das den Transistor 24 freigebende Signal vom. Asconp des D erenzverstärkers
19 hält außerdem über den Koppelzweic rit der Diode 26 und dem Widerstand 27 den
Transistor 14 im Einschaltzustand, so daß das Relais 15 angezogen und der Schalter
1 aeschlossen bleibt, auch wenn der der Normalbetrieb-Regelschaltung angehörende
Differenzverstärker 10 kein entsprechenues Signal zur Verfügung hält.
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Gemäß einem bedeutsamen Merkmal der hier vorgeschlagenen Sc;,altung
enthält die Scftnellaufheiz-Regelschaltung ein Zeitglied in Gestalt eines Kondensators
28, welcher parallel zu dem Temperaturfhlerwiderstand 16 an den Schaltungspunkt
18 gelegt ist.
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Der Kondensator 18 ist im Moment des Einschaltens der gesamten Schaltung
noch nicht geladen und zieht daher die Spannung an dem Schaltungspunkt 18 auf einen
sehr niedrigen ert entsprechend dem Ausschaltpunkt der Regelhysterese der Schnellaufheiz-Regelschaltung.
Bei der allmählichen Aufladung des Kondensators 28 über den Widerstand 17 wird durch
die Spannung am Schaltungspunkt 18 nur dann der Einschaltpunkt der Regelhysterese
erreicht,
wenn der Temperaturfühlerwiderstand 16 einen ausreichend
hohen Wert hat, die Temperatur des Sitzpolsters des Autositzes 4 also tief genug
ist, um einen Schnellaufheizbetrieb zu rechtfertigen. Ist aber das"Sitzpolster der
Autositzheizung 4 ohnedies aufgrund ausreichend hoher Außentemperaturen oder aufgrund
von Sonneneinstrahlung bereits warm, so wird am Schaltungspunkt 18 nicht eine so
hohe Spannung erreicht, daß die Schnellaufheiz-Regelschaltung den Einschaltpunkt
erreicht und der Umschalter 2 bleibt in der in Figur 1 gezeigten Schaltstellung.
Die Normalbetrieb-Regelschaltung mit dem Differenzverstärker 10 nimmt dann ihren
regulären Betrieb auf. Freigabesignale iür den Transistor 14 vom Ausgang des Differenzverstärkers
10 können den Transistor 24 wegen der Sperrwirkung der Diode 26 nicht erreichen,
so daß während des Normalbetriebes die gezeiqte Schaltstellung des Umschalters 2
erhalten bleibt.
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Die Ausführungsform nach Figur 2 unterscheidet sich von der Schaltung
nach Figur 1 in erster Linie dadurch, daß anstelle der NTC-Fühlerwiderstände 5 und
16 der Schaltung nach Figur 1 PTC-Fühlerwiderstände 5a und 16a vorgesehen sind.
Diese Fühler widerstände waben in bestimmten Fällen gegenüber den NTC-Fühlerwiderständen
den Vorteil, daß bei einem Bruch der Zuleitungen den Regel schaltungen jeweils hohe
Temperaturen der Autositzpolster signalisiert werden und die Regelschaltungen daher
in den Ausschaltzustand gehen, während im. Falle von NTC-Fühlerwiderständen ein
Leitungsbruch für die Regelschaltungen niedrige Temperaturen des Autositzes simuliert,
so daß die Rese'sch21-tungen bei dieser Betriebsstörung ständig im Einschaltzustand
bleiben, wenn nicht besondere Maßnahmen ergriffen werden, worauf weiter unten noch
eingegangen wird.
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Eei der Schaltung nach Figur 2 liegt der die Schnellaufheiz-Regelschaltung
beim Einschalten unächst blockierende KondAensator 28a parallel zu dem Widerstand
20 des aus den WiderstCnden 20 und 21 gebildeten Spannungsteilers am nichtinvertierenen
Eingang des Differenzverstärkers 19, so daß im Einschalt ctent
jedenfalls
die Spannung des Schaltungspunktes 18a überwiegt und an dem invertierenden Eingang
des Differenzverstärkers 19 anliegt, der am Ausgang ein abfallendes Signal liefert,
das den npn-Transistor 24a gesperrt hält, um die in Figur 2 gezeigte Schaltstellung
des Relais 25 und damit des Umschalters 2 aufrecht zu erhalten. Ein Wechsel der
Schaltstellung erfolgt erst, wenn mit zunehmender Aufladung des Kondensators 28a
die an ihm auftretende Spannung in ausreichendem Maße größer als die Spannung am
Schaltungspunkt 18a aufgrund einer tiefen Sitzpolstertemperatur wird.
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Auch der der Normalbetrieb-Regelschaltung mit dem Differenzverstärker
10 zugeordnete Schalttransistor 14a ist ein npn-Transistor und wird bei kleiner
werdenden Temperaturen in der Ur.-gebung des Fühlerwiderstandes 5a und einem hiervon
verursachten, positiv gehenden Ausgang des Differenzverstärkers 10 freigegeben,
um den Schalter 1 mittels des Relais 15 zu schließen und die Zuleitung zur Spannungsquelle
3 zu vervollstänãiqen.
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Durch entsprechende Polung der Diode 26a ist dafür Sorge CFetragen,
daß in dem die Bauteile 26a und 27 enthaltenden Noppelzweig Freigabesignale vom
Ausgang des Differenzverstärkers 19 zu dem Transistor 14a fließen können, jedoch
nicht Freigabesignale von dem Ausgang des Differenzverstärkers 10 zu dem Transistor
24a fließen.
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Die Schaltung nach Figur 3 stellt gegenüber der in Figur 1 ar zeigten
Schaltung eine Weiterbildung dar, welche ein Einqeschaltetbleiben der Schnellaufheiz-Regelschaltung
bzw. der Normalbetrieb-Regelschaltung bei einem Bruch der Zuleitungen zu den Temperaturfühlerwiderständen
16 bzw. 5 verhindert. Zu diesem Zwecke sind Ersatzsignaltuellen in Gestalt der Differenzverstärker
29 und 30 vorgesehen, welche an die invertierenden Eingänge der Differenzverstärker
10 bzw. 19 im Falle des beitungsbruchs der Zuleitungen zu den Temperaturfühlerwiderstnden
5 bzw. 16 negativgehende Signale liefern, um von den Ausgängen
der
Verstärker 10 bzw. 19 positivgehende, die Transistoren 14 bzw. 24 sperrende Signale
zu erhalten. Um die negativgehenden Signale der Differenzverstärker 29 bzw. 30 an
den invertierenden Eingängen der Differenzverstärker 10 bzw. 19 wirksam werden zu
lassen, sind zwischen die genannten invertierenden Eingänge und die Schaltungspunkte
9 bzw. 18 jeweils Widerstände 31 bzw. 32 geschaltet. Die Ausgänge der Differenzverstärker
29 bzw. 30 sind an die invertierenden Eingänge der Differenzverstärker 10 bzw. 19
über Dioden 33 bzw. 34 gelegt.
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Schließlich sind die nichtinvertierenden Eingänge der Differenzverstärker
29 und 30 an eine Referenzspannungsquelle in Gestalt eines Spannungsteilers aus
den Widerständen 35 und 36 gelegt, wobei die Teilerspannung für die nichtinvertierenden
Eingänge der Differenzverstärker 29 und 30 über derjenigen Spannung liegt, die im
Normalbetrieb die Schaltungspunkte 9 bzw. 18. aufgrund der maximalen Betriebstemperatur
der Fühlerwiderstände 5 bzw. 16 annehmen können. Erst wenn ein Bruch der Zuleitungen
zu den Fühlerwiderständen 5 bzw. 16 auftritt, nehmen die Schaltungspunkte 9 bzw.
18 die Spannung der Spannungsquelle 8 an, so daß nur in diesem Falle ein negativgehendes
Ajsgangssignal der Differenzverstärker 29 bzw. 30 auftritt, das schließlich zu einer
Sperrung der Transistoren 14 bzw. 24 führt.