Elektronische temperaturfühlergesteuerte Fernschalteinrichtung Die Erfindung betrifft eine elektronische tempera- turfühlergesteuerte Fernschalteinrichtung, mit einer ein temperaturabhängiges Schaltungselement enthaltenden elektrischen Brücke, einem elektrischen Verstärker und einer Speisespannungsquelle zur von Einflüssen der Umgebungstemperatur der Einrichtung sowie von sol chen von Speisespannungsschwankungn praktisch unabhängigen Auslösung von Schaltvorgängen bei einer vorbestimmten Temperatur.
Bei temperaturfühlergesteuerten Fernschalteinrich- tungen mit elektronischen Bauelementen steuert man im allgemeinen einen Eingangstransistor mit Hilfe eines temperaturabhängigen Widerstandes. Der Aus gangsstrom des Transistors wird dann weiter verstärkt, um den gewünschten Schaltvorgang auslösen zu kön nen. Es sind weiterhin elektrische Brückenanordnun gen bekannt, bei denen die Auslösung des gewünschten Schaltvorgangs bei Erreichen des Brückengleichgewich tes oder eines bestimmten Brückenstromes bzw. einer Brückenspannung erfolgt.
Bei der Benutzung von Transistoren als Verstärker hängt die Schaltgenauigkeit weitgehend von äusseren Einflüssen auf diese Transistoren ab, wie insbesondere von Temperaturschwankungen in ihrer Umgebung sowie von Spannungsschwankungen der Speisestrom quelle. Um zu erreichen, dass die Einrichtung unab hängig von solchen Einflüssen zuverlässig schaltet, muss man im allgemeinen erheblichen Schaltungsauf wand treiben.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Einfluss der Umgebungstemperatur auf die Arbeits weise der Transistoren sowie die Auswirkung von Schwankungen der Speisespannung weitgehend auszu- schliessen, so dass der gewünschte Schaltvorgang be wirkt wird, sobald der Temperaturfühler die ge wünschte Temperatur aufweist.
Die Einflüsse der Umgebungstemperatur des Steu ergerätes sowie solche von Schwankungen der Speise- cpannung werden durch eine elektrische Brückenan ordnung mit einem nachfolgenden übersteuerten Ver- stärker praktisch beseitigt;
dies wird erfindungsgemäss dadurch erreicht, dass die Brücke zwei Transistoren mit praktisch gleichen Betriebseigenschaften aber von entgegengesetztem Leitungstyp enthält, die von der Teilspannung je eines Spannungsteilers gesteuert wer den, der an die Speisespannungsquelle angeschaltet ist, wobei einer der Spannungsteiler aus einem ohmschen und einem temperaturabhängigen Widerstand als Tem peraturfühler besteht und die Spannungsteilerwider- stände so bemessen sind, dass die Brücke bei einer wählbaren vorbestimmten Temperatur im Gleichge wicht ist, welcher Betriebszustand von der die beiden Transistoren gleichermassen beeinflussenden Umge bungstemperatur unabhängig ist, ferner dadurch ge kennzeichnet,
dass der elektrische Verstärker, der zur Verstärkung des Fernschaltsignals dient, so eingestellt ist, dass er bei einer seine Eingangsspannung bildenden Brückenspannung übersteuert ist, wenn diese durch eine von der vorbestimmten Temperatur um weniger als 0,5 C abweichenden Temperatur hervorgerufen wird, so dass Einflüsse von Schwankungen der Speise spannung auf die Höhe des verstärkten fühlertempera- turabhängigen Fernschaltsignals vermieden sind.
Im folgenden wird anhand der beiliegenden Zeich nung ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher be schrieben. Es stellen dar Fig. 1 die Prinzipschaltung einer temperaturfühler- gesteuerten Fernschalteinrichtung, und Fig.2 einen Ausschnitt aus den Kennlinienfeldern der benutzten Transistoren.
Fig. 1 zeigt, dass die elektrische Brücke aus den ohm'schen Widerständen 10 und 20 sowie den beiden komplementären Transistoren 30 und 40 gebildet sind. Die Brücke wird von der Spannungsquelle 50 gespeist; die Ausgangsspannung der Brücke gelangt auf die Ein gangsklemmen 61 eines empfindlichen Verstärkers 60. Die Ausgangsklemmen 62 stellen die Schaltleitung dar.
Die Wirkungsweise der Brücke kann wie folgt be schrieben werden: Die Basis-Emitterstrecke des Transi stors 40 wird durch den aus den ohm'schen Widerstän- den 41 und 42 bestehenden und an den Batterieklem men 50 liegenden Spannungsteller mit einer konstanten Spannung beaufschlagt, so dass bei einer gegebenen Umgebungstemperatur des Transistors und einer gege benen Speisespannung der Stromquelle 50 ein durch die Transistorkennlinie bestimmter konstanter Strom fliesst. Diese Kennlinie ist in Fig.2 dargestellt,
und zwar stellt die Kurve U@F=K die Charakteristik des Transistors 40 mit dem durch den Buchstaben O ge kennzeichneten Arbeitspunkt Basis-Emitterspannung UBF=U, und Kollektorstrom Ic=I, dar. Es ist ferner angenommen, dass die Brücke im Gleichgewicht ist, so dass der gleiche Arbeitspunkt auch für den anderen Transistor gilt, abgesehen vom Vorzeichen.
Beide Transistoren weisen unter der Voraussetzung, dass die Brückenwiderstände 10 und 20 gleich sind, die bis auf das Vorzeichen gleichen Emitter-Kollektorspannungen auf. Der Transistor 30 liegt dagegen am Spannungstei- ler, der aus einem Ohm'schen Widerstand 31 und einem temperaturabhängigen Widerstand 32 besteht. Der Ausgangswiderstand des Transistors 30 ist dem nach mit der Temperatursteuerung veränderlich.
In Fig.2 stellt die Spannung UBF=U,1 die Ordinate dar, auf der der Arbeitspunkt des Transistors 30 liegt, unter der Voraussetzung, dass die Spannung U,.1 nur wenig höher ist als U, Da wegen der Serienschaltung beider Transistoren der durch beide fliessende Strom gleich ist, müssen die Arbeitspunkte beider Transistoren auf einer Horizontalen der Fig. 2 liegen, und zwar wird der Strom nunmehr etwas höher sein als vorher (I.), wo die Arbeitspunkte beider Transistoren identisch waren.
Die Arbeitspunkte der Transistoren verlagern sich daher auf den Punkt A für den Transistor 40 mit der Steuerspannung U, und auf den Punkt B für den Transistor 30 mit der Steuerspannung U,,. Die Hälfte der beiden Punkten entsprechenden Differenz der Emitter-Kollektorspannungen UCF = K+ 0 und UcF = K-A stellt die Steuerspannung für den Verstärker 60 dar.
Eine gleichsinnige Temperaturänderung beider Transistoren wirkt wie eine horizontale Parallelver schiebung der Steuerspannungsordinaten U,. und U,.1 in Fig. 2, wodurch sich an der Arbeitsweise der Brücke nichts ändert, solange die Änderungen so klein sind, dass man die Kennlinien als Gerade ansehen kann. Da der Verstärker 60 als empfindlich vorausgesetzt ist, genügen bereits kleine Abweichungen vom Brücken gleichgewicht, d. h. kleine Änderungen der Steuerspan nung Ufi, in Fig. 2 zum Auslösen des Schaltvorganges.
Da die Brückenspannung proportional der Speisespan nung ist, wirken sich deren Schwankungen an sich auf den Schaltpunkt aus. Bei der vorgesehenen hohen Ver stärkung des Verstärkers 60 ist die Differenz der bei den Transistorsteuerspannungen klein, so dass man im Kennlinienfeld mit geradlinigen Charakteristiken rech nen kann, wodurch die Arbeitspunkte in Fig. 2 in der Senkrechten verschoben werden, wenn sich die Speise spannung ändert.
Die Brückenspannung selbst ändert sich proportional der Speisespannungsänderung, was bei der Steilheit der Anordnung nur unwesentlichen Einfluss hat.
Der Vorteil der Erfindung besteht darin, dass die Einrichtung schon vor dem Erreichen eines Tempera turwertes, der vermieden werden soll, zur Funktion gebracht wird, wobei dieser Betriebszustand infolge der reproduzierbaren Genauigkeit sehr dicht an diesen un- erwünschten Temperaturwert gebracht werden kann.