NO854331L - Elektronisk termostatregulator. - Google Patents

Abstract

En termostatregulator omfatter en stabilisert spenningslikeretter (1) koblet til et motstandsnettverk (2) i form av en Wheatstone-bro med en eller flere temperaturomformere (3). samt en eller flere innstillingspotensiometere (4). Regulatoren omfatter videre en eller flere spenningsbegrensende. dioder (5), en eller flere spenningsdiskriminatorer (6) samt et elektrostatisk eller elektromagnetisk rele (7), eventuelt. med tilstandsindikator.

Description

Foreliggende oppfinnelse angår termostatregulatorer og nær-mere bestemt elektroniske regulatorer med høy nøyaktighet.

Det er åpenbart ønskelig i mange tilfeller å opprettholde en gitt temperatur innenfor et visst romområde eller et legeme. Jo smalere temperaturområdet er jo mer kostnadskrevende blir vanligvis regulatoren.

I US-patentskrift nr. 4,405,080 er det beskrevet en elektronisk temperaturregulering ved hjelp av en mekanisk tempera-turfølsom innretning. Denne innretning anvender et bimetall til å avføle temperaturen og bringe et skivelegeme til å dreies, hvilken i sin tur bringer foreliggende kapasitive komponenter til å frembringe en ubalanse, som så forsterkes og overføres gjennom en fasediskriminator.

Nøyaktigheten i denne utførelse er ikke som høy som ved foreliggende oppfinnelsesgjenstand, da blant annet alle de anvendte komponenter i seg selv er gjenstand for temperatur-forandringer, og en bimetallføler har en iboende unøyaktig-het .

Som det er angitt i nevnte patentskrift, første avsnitt i første spalte, anvendes for tiden elektriske termostater med termistorer, men det er problemer med de anvendte komponenter som gjør sådanne innretninger ustabile. I henhold til det ovenfor nevnte patentskrift er det gjort førsøk på å løse dette problem ved å erstatte termistorene med kapasitive komponenter, men utførelsen er her gjort mer komplisert ved anvendelse av mindre nøyaktige komponenter, nemlig den benyttede bimetall-føler.

I henhold til oppfinnelsen er imidlertid det problem som er angitt i det ovenfor nevnte patentskrift løst ved å benytte en krets som gjør det mulig å oppnå en følsomhet innenfor en tusendel av en grad celsius ved hjelp av forholdsvis vanlige komponenter og en meget hensiktsmessig kretskombinasjon.

Andre patentskrifter som utgjør den nærmeste tidligere kjente teknikk, angir et antall mer eller mindre kompliserte trekk som ikke løser det foreliggende problem på effektiv og øko-nomisk måte. Ingen av disse patenter antyder de nye trekk i ■ henhold til foreliggende oppfinnelse.

I - GRUNNLEGGENDE TEKNISKE EGENSKAPER

■ 1) - Stabilisert spenningslikeretter som består av:

a) - Transformator med inngangsspenning i samsvar med nettspenningen, b) - Spenningslikeretter på transformatorens sekundær-side, c) - Nøyaktige spenningsstabilisatorer for effektfor-syningen til regulatorens komponenter, - eller eventuelt spenningsforsyning fra hvilken som helst stabiliserte likestrømkilde. 2) - Et mostandsnettverk koblet som Wheatstone-bro (eller eventuelt dobbelt Wheatstone-bro, alt etter forholdene) bestående av: a) - en eller flere motstander hvis motstandsverid varierer med den temperatur som skal reguleres

(omformere).

De anvendte omformere må være i samsvar med om-gi velsesforholdene på det sted hvor de skal in-stalleres, samt også være tilpasset det tempera-turområde som skal reguleres.

b) - en eller flere innstillbare potensiometere,

c) - en eller flere komplementære faste motstander.

3) - Diskriminatorer for Wheatstone-broen og som utgjøres av elektroniske spenningskomparatorer eller operasjonsforsterkere . 4) - Et utgangsrele som drives av de ovenfor nevnte diskriminatorer under 3), eventuelt med tilstandsanvisning.

5) - Beskyttelsestiltak:

a) - Inngangssikring for totalbeskyttelse.

b) - Sikring for beskyttelse av de elektroniske komponenter . c) - Spenningsbegrensende dioder for beskyttelse av diskriminatorne mot koblingsfeil ved temperatur-omformerne, idet effektiv beskyttelse oppnås ved korrekt forhold til motstandsverdiene i Wheatstone-broen. 6) - Temperatur-hysteresen liksom vendetakten er avhengig av for det første omformernes motstandsvariasjon og for det annet deres termiske treghet. 7) - Vendetakten for vedkommende utstyr er meget høyere enn den termiske treghet av de ovenfor angitte omformere, og har ingen praktisk betydning for reaksjonstiden for anordningen som helhet. 8) - For drift i absolutt-temperaturmodus er det tilstrekke-lig med en enkelt omformer.

For drift i differensial-temperaturmodus (relativ temperatur) benyttes to omformere.

II - EVENTUELLE UTFØRELSESFORMER

1) GRUNNLEGGENDE UTFØRELSESFORM (FIG. 1)

A) FYSISKE EGENSKAPER

Apparathus med stikk-kontakt og støpsel med eller uten

jordforbindelse.

Et innstillingspotensiometer og to bipolare kontakter (fortrinnsvis av koaksial type) for temperaturomfor-

mernes koblingsforbindelse.

Eventuell optisk tilstandsanvisning.

Eventuell hysterese-regulering ved bruk sammen med utstyr som ikke bør utsettes for hyppig kobling inn og ut.

B) TEKNISKE EGENSKAPER

Liten følsomhet for nettspenningsvariasjoner. Meget liten følsomhet for forandringer i omgivelsestemperaturen . - Når hysterese-regulering ikke er installert eller ikke er innkoblet er nøyaktigheten av denne regulator ved 25°C av størrelsesorden en hundredels grad celsius.

Hysterese kan lett iverksettes for temperaturforskjeller på flere grader, hvilket opprettholder den ovenfor angitte nøyaktighet under drift med på- og a vslag.

En utførelsesversjon med mindre hysterese er lett å

frembringe med tillegg av en elektronisk standard-komponent.

C) ANVENDELSESOMRÅDER

Dette utstyr har husholdings- og industrianvendelser på følgende områder: a) - Ved temperaturer over det regulerte nivå (f.eks. kjøleskapregulering, romkjøling og luftkondisjo-nering ) . b) - Ved temperaturer under det regulerte nivå (f.eks. ved oppvarming av enhver art). c) - Ved positive temperaturforskjeller over det regulerte nivå (f.eks. automatisk start og stopp av

kjøkkenventilatorer samt utstyr for uttrekk av varme gasser og fluider i sin alminnelighet.

d) - Ved negative temperaturforskjeller over det regulerte nivå (f.eks. regulert vinteroppvarming av

overgangssoner til gaten fra oppvarmede bygninger samt uttrekk av nedkjølte gasser og fluider).

2) - DOBBELTVERSJON (FIG. II)

A) FYSISKE EGENSKAPER

Denne versjon er en hybridversjon av grunnutførelsen. Den består hovedsakelig av en enkelt temperaturomformer, uavhengige styreorganer for å slå temperaturreguleringen av og på, to diskriminatorer og en dobbelt Wheatstone-bro.

B) TEKNISKE EGENSKAPER

- Prinsippielt den samme som i den grunnleggende utfør-elses variant. - Erstatter med fordel utstyret for hysterese-regulering i grunnutførelsen, da den sikrer en lettere innstilling og større temperatur-hysterese.

C) ANVENDELSESOMRÅDE

Åpen og lukket regulering av ventiler ved forskjellige temperaturnivåer, start- og stoppstyring av uttrekks-vifter ved forskjellige temperaturnivåer etc.

3) LABORATORIEVERSJON

A) FYSISKE EGENSKAPER

- Dette er en forfinet utførelse av den grunnleggende versjon, som den avviker fra ved følgende trekk: 1) - Den elektroniske krets, som ikke må påvirkes av om- givelsene, er installert i et kammer med konstant temperatur og elektromagnetisk avskjerming. 2) - Inngangs- og utgangsforbindelser er forsynt med elektriske filtere for å unngå forstyrrelser. 3) - Utgangssignaler fra Wheatstone-broen avføles av en totrinns diskriminator med høy nøyaktighet og utført som integrert krets. 4) - Spenningsstabiliseringen finner sted til et mer nøy-aktig nivå. 5) - Samtlige anvendte motstander (bortsett fra omformer-motstandene) er av høy standard.

B) TEKNISKE EGENSKAPER

Prinsippielt har denne utførelse forbedrede egenskaper i forhold til grunnutførelsen, nemlig en mer nøyaktig nivå-stabilisering av spenningstilførselen til de kritiske elektroniske kretser, ufølsomhet for omgivelsestempera-tur, ufølsomhet for sterke elektriske eller magnetiske felter, samt en reguleringsnøyaktighet som teoretisk er bedre enn en tusendels grad celsius ved 25°C.

C) ANVENDELSESOMRÅDER

Laboratorieregulatorer med meget høy nøyaktighet.

FIG. I

1 - Stabilisert spenningskilde.

2 - Motstandsnettverk i form av Wheatstone-bro.

3 - Omformere.

4 - Potensiometere.

5 - Spenningsbegrensende dioder.

6 - Diskriminator.

7 - Elektrostatisk eller elektromagnetisk rele.

FIG. II

1 - Stabilisert spenningskilde.

2 - Dobbelt motstandsnettverk i form av Wheatstone-bro.

3 -•Omformer.

4 - Potensiometere.

5 - Spenningsbegrensende dioder.

6 - Diskriminatorer.

7 - Elektrostatisk eller elektromagnetisk rele.

FIG.III

1 - Stabilisert spenningskilde.

la) - (annet trinn) spenningsstabilisator med høy nøyaktig-het .

2 - Motstandsnettverk i form av Wheatstone-bro.

3 - Omformere.

4 - Potensiometere.

5 - Spenningsbegrensende dioder.

6 - Første diskriminatortrinn.

6a) - Annet diskriminatortrinn.

7 - Elektrostatisk eller elektromagnetisk rele.

8 - Termostatisk kammer.

9 - Strømslukmotstand.

Claims (9)

1. Elektronisk termostatregulator for alminnelig anvendelse og med høy nøyaktighet, karakterisert ved at den omfatter en stabilisert spenningskilde koblet til et motstandsnettverk samt en spennings-sammenligner eller operasjonsforsterker forbun-det med et elektrostatisk eller elektromagnetisk rele.

2. Elektronisk termostatregulator som angitt i krav 1, karakterisert ved at den er innrettet for å utstyres med et styreorgan for temperatur-hysterese ved av-og påslag.

3. Elektronisk termostatregulator som angitt i krav 1, karakterisert ved at motstandsnettverket er en Wheatstone-bro med en eller flere mostander som varierer med temperaturen, samt minst et innstillingspotensiometer som kan anbringes i hvilken som helst av broarmene eller med den varierende kontakt som broens topp-punkt.

4. Termostatregulator som angitt i krav 1 og 3, karakterisert ved at de temperaturvariable motstander er temperaturomformere innrettet for å anbringes på passende steder utenfor regulatoren, men tilkoblet denne.

5. Elektronisk termostatregulator som angitt i krav 1, karakterisert ved at den, når den er bereg-net for uavhengig innstilling av temperaturen for av- og påslag med samme omformer, omfatter en dobbelt Wheatstone-bro som inneholder en temperaturvariabel motstand samt to innstillingspotensiometere anbragt i de ytre armer av dobbelt-broen.

6. Elektronisk termostatregulator som angitt i krav 1, karakterisert ved at den som bro-diskriminatorer benytter elektroniske spennings-sammenligningskretser eller operasjonsforsterkere.

7. Termostatisk regulator som angitt i krav 6, karakterisert ved at diskriminatorene er beskyttet mot kortslutning eller åpning av temperaturomfor-mernes forbindelser ved hjelp av spenningsbegrensende dioder samt ved hensiktsmessig valg av motstandsveridene i Wheatstone-broen.

8. Termostatregulator som angitt i krav 1, karakterisert ved at den er utstyrt med et elektrostatisk eller elektromagnetisk utgangsrele som drives av diskriminatorsignalet for å regulere effekttilførselen til forbrukere.

9. Termostatregulator som angitt i krav 1, karakterisert ved at den i en utførelse for høy reguleringsnøyaktighet (laboratorietype) er ufølsom for forandringer i omgivelsestemperaturen (innenfor alle prak-tiske grenser), da den er anbragt i et stabilisert termostatisk kammer, samt videre utstyrt med elektromagnetisk avskjerming .