DE2108218A1 - Schaltungsanordnung zur Temperatur regelung - Google Patents

Description

Anmelder: Philips Paienfverwalfung GrabH Akten Nr. PHD- 1555 Anmeldung vom ι 19. Febr. 1971

Philips Pptentverwaltung GmbH, Hamburg 1, Steindamm 94 Schaltungsanordnung zur Temperaturregelung

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Tem- | peraturregelung, enthaltend einen von einem Temperaturfühler gesteuerten Triac.

Derartige Schaltungen ermöglichen eine Regelung bzw. Steuerung der einem ohmechen Verbraucher aus einem Wechselstromnetz zugeführten Leistung. Dabei handelt es eich um eine Zwei-Punlct-Regelung mit dem Nachteil, daß etete die volle Leistung ein- bzw. ausgeschaltet wird, was bei sehr eng tolerierten Soll-Leistungen bzw. Soll-Temperaturen zu einem häufigen Bin- und Ausschalten des Stromes führt. Hierdurch treten jedoch im Energienetz Störungen auf, die sich z.B. bei eingeschalteten Lampen durch Helligkeits- _— Schwankungen bemerkbar machen. · ™

Eine Abhilfe wäre zwar möglich durch ein allmähliches Ein- bzw. Ausschalten der zugeführten Leistung, jedoch erfordert diese Lösung einen erheblichen Aufwand. Besse re Ergebnisse liefert die sogenannte Phasenanschnittsteue rung, die jedoch wiederum den Nachteil einer asymmetri schen Belastung des Netzes führt, was sich um so störender bemerkbar macht, je mehr phasenanschnittgesteuerte Verbraucher aus dem gleichen Netz betrieben werden. Denn dabei werden nur mehr oder weniger lange Abschnitte einer Phase ausgenutzt, während der Rest der Phasen ungenutzt bleibt,

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Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Regel- bzw. Steuerschaltung zu schaffen, bei der die Belastungsschwankungen durch ein periodisches Ein- bzw. Ausschalten der vollen Last beseitigt werden und die darüber hinaus eine genauere Steuerung bzw. Regelung ermöglicht.

Die Erfindung besteht darin, daß die Schaltung als Zwei-Stufen-Regler ausgebildet ist undjdie Schaltvorgänge nur während der Nulldurchgänge des Stromes erfolgen.

w Dadurch ergibt sich der Vorteil, daß je nach Abweichung des Istwertes von dem Sollwert dem Verbraucher entweder keine Leistung, die halbe Leistung oder die volle Leistung zugeführt wird, woraus sich eine genauere Einhaltung des Sollwertes ergibt. Darüber hinaus bringt das Schalten während des Nulldurchganges des Stromes den Vorteil, daß die Laständerungen im Netz nicht mehr plötzlich, sondern allmählich erfolgen.

Anhand der Zeichnung wird die Erfindung näher beschrieben. Darin zeigen:

Α Fig. 1 ein Schaltbild der Schaltungsanordnung und Fig. 2 ein Strom-Impuls-Diagramm.

Aua einem Wechselstromnetz wird über Klemmen 1,2 einem Verbraucher 3 über einen Triac 4 die elektrische Energie zugeführt. Parallel zu den Klemmen 1 und 2 liegt die Reihenschaltung sv/eier Widerstände !5,6 und zweier gegeneinander geschalteter Dioden 7,3, denen zwei weitere Widerstände 9₉1O parallel geschaltet sind. Der Verbindungspunkt der beiden Dioden 7,8 ist mit dem Emitter und der Verbindungspimkfc der beiden Widerstände 9,10 ist mit der Basis eines ersten TransLstora 11 verbunden. Vom Verbtndungspunkt der Wider- ' stände 5,6 wird eine Spannung abgegriffen, die mittels e

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Gleichrichterdiode 12 gleichgerichtet wird und eine Brückenschaltung aus Widerständen 13, 14·, 15, 16 speist. Dabei ist der Widerstand 13 einstellbar, während der Widerstand 14 als Temperaturfühler ausgebildet 1st und z.B. ein NTC-Widerstand sein kann. Die Diagonalpunkte dieser Brückenschaltung sind durch die Emitter-Basis-Strecke eines zweiten Transistors 17 verbunden, wobei die Basis dieses Transistors zugleich mit dem Kollektor des ersten Transistors 11 verbunden isir. * Der Kollektor des zweiten Transistors 17 liegt an der Basis eines dritten Transistors 18 von entgegengesetztem Leitungstyp, dessen Kollektor über einen Widerstand 19 mit der Steuerelektrode des Triac 4 verbunden ist. Der Emitter des dritten J Transistors 18 liegt am Brückenspeisepunkt.und ist außerdem über einenJKondensator 20 an die andere Klemme 2 gelegt.

Solange sich die aus den Widerständen 13, 14, 15, 16 bestehende Brücke im Gleichgewicht befindet oder solange der Wider etandswert des NTC-Widerstandee 14 im Verhältnis zu dem an dea einstellbaren Widerstand 13 eingestellten Wert niedriger 1st als das Widerstandöverhältnis der Widerstände 15, 16, ist der zweite Transistor 17 gesperrt. Ist dagegen der NTC-Widerstand 14 hochohmiger, d.h. ist die Soll-Temperatur noch nicht erreicht, so wird der Transistor 17 bei jedem Nulldurchgang des Stromes leitend und führt über die Baeis des dritten Transistors 18 Strom. Dieser Transistor 18 führt I somit einen um seinen Verstärkungsfaktor größeren Strom über den Widerstand 19 zur Zündelektrode des Triacs 4_. Dieser Triac 4 wird dabei in den leitenden Zustand versetzt. Im Gegensatz zu bekannten Triac-Schaltungen soll dieser hierbei nur während des Null-Durohganges des Stromes einen Zündstrom erhalten.

Dieses wird durch die im Eingang vorgesehene zweite Brückenschaltung, bestehend aus den Dioden 7, 8 und den Widerständen 9, 10, erreicht. Bei einer genau definierten und von Null in ' positiver oder negativer Richtung abweichenden Spannung an

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den Disgonalpunkten dieser Brückenschaltung wird der Transistor 11 leitend. Dadurch wird die Brückenschaltung 7, 8, 9, 10 so weit verstimmt, daß der zweite Tranaistor 17 gesperrt wird, wenn die Spannung an den Eingangskiemmen ungleich Null ist. De die Verstimmung dieser Brücke durch den Transistor 11 symmetrisch zu dem Null-Durchgong der Eingangsspannung erfolgt, erhält der Triac 4 Zündstrom, bevor der Haltestrom des Triacs 4 im Lastkreis unterschritten wird. Auf diese Weise wird verhindert, daß der Triac 4 durch Unterschreiten des Haltestroraes erlischt. Auf diese Weise werden auch diejenigen Störimpulse unterdrückt, die durch ein Löschen des Triacs zu anderen Zeitpunkten als dem Nulldurchgang auftreten würden.

Fig. 2a zeigt den Spannungsverlauf an den Eingangsklemmen 1, 2. Fig. 2b zeigt den Zündstrom durch den Widerstand 19, und Fig. 2c die Spannung am Kondensator 20, der nur während jeder positiven Halbwelle aufgeladen wird. Die Zündimpulse mit großer Amplitude (Fig. 2b) entstehen dabei zu Beginn einer jeden für den Triac 4 negativen Stromhalbwelle, also während dei Nulldurchganges.

Wenn sich die Brückenschaltung 13, 14, 15» 16 dem Gleichgewicht nähert, weil die Temperatur nahezu erreicht ist, so wird die Spannungsdifferenz zwischen den beiden Brückenzweigen immer niedriger, d.h., ihr Absolut-betreg wird damit abhängig von der Größe der zu dieser Zeit an dem Kondensator 20 anliegenden Ladespannung. Bei einer Annäherung bis zu einem bestimmten Grad, der durch die Kapazität des Kondensators 20 beeinflußt werden kann, werden die Zündimpulse für den Triac 4 zu Beginn einer jeden positiven Halbwelle dadurch unterbleiben, daB die Spannungsdifferenz der verstimmten Brücke zum Durchsteuern des Transistors 17 nicht mehr ausreicht. Infolgedessen wird der Triac 4 nur noch zu jeder negativen Halbwelle gezündet. An dem Lan+widerstend "Ί tritt somit nur noch die halbe Heizleistung auf. Steigt die Tempe-

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ratur noch weiter, so wird die Brücke 13» 14, 15, 16 den Gleichgewichtszustand erreichen, wodurch auch die Zündimpulse für die negativen Halbwellen unterdrückt werden. Das bedeutet, daß von diesem Zeitpunkt an dem Laetwiderstand 3 keine Leistung mehr zugeführt wird. Wenn daraufhin die Temperatur wieder absinkt, so werden zunächst wieder die negativen Halbwellen hindurchgelassen. Fällt die Temperatur noch weiter ab, kommen sodann auch die positiven Halbwellen hinzu, wie oben ausführlich dargelegt. Man erhält somit auf diese Weise eine Brei-Stufen-Regelung.

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Patentanspruch:

Claims (1)

Patentanspruch:

1.) Schaltungsanordnung zur Temperaturregelung einer aus einem Wechselstromnetz gespeisten ohmschen last, enthaltend einen von einem in einer Brückenschaltung liegenden Temperaturfühler gesteuerten Triac, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zu den Eingangsklemmen (1,2) eine über Vorwiderstände (5,6) gespeiste zweite Brükkenschaltung aus einer Reihenschaltung zweier entgegengesetzt gepolter Dioden (7,8) und einer Reihenschaltung zweier Widerstände (9,10) angeordnet ist, deren Diagonalpunkte mit der Emitter-Basis-Strecke eines ersten Transistors (11) verbunden sind,-dessen Kollektor an einem Diagonalpunkt der aus einem einstellbaren Widerstand (13), einem Temperaturfühler (14) und zwei weiteren Widerständen (15,16) bestehenden Brückenschal bung liegt, daß die Diagonalpunkte dieser Brückenschal tung (13,14,15,16) mit der Basis-Emitter-Strecke eines κ weiten Transistors (17) verbimdon sind, dessen Kollektor mit der Ba3is einen dritten Transistors (18) verbunden ist, dessen KoiLektor über einen Widerstand (19) zur Zündelektrode des Triac (4) führt und dessen Emitter mit einem Optiieepunkt der ersten BrUckenschnLtung (Π,14,15,Iß) und über einen Kondensator (20) mit der zweiten Klemme (2) der Stromquelle verbunden iiit.

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