DE2643658B2 - Temperature control device - Google Patents
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- DE2643658B2 DE2643658B2 DE19762643658 DE2643658A DE2643658B2 DE 2643658 B2 DE2643658 B2 DE 2643658B2 DE 19762643658 DE19762643658 DE 19762643658 DE 2643658 A DE2643658 A DE 2643658A DE 2643658 B2 DE2643658 B2 DE 2643658B2
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- G05D23/20—Control of temperature characterised by the use of electric means with sensing elements having variation of electric or magnetic properties with change of temperature
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Description
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Die Erfindung bezieht sich auf eine Temperaturregelvorrichtung mit einem Thermistor als Temperaturfühler, welcher in eine elektronische Brückenschaltung geschaltet ist, einer Temperaturregeleinheit mit einem Operationsverstärker, welcher eine Schalteinheit betätigt, und einer einen Verstärker enthaltenden, auf einen Thermistorbruch ansprechende Sicherheitsschaltung zwischen der elektronischen Brückenschaltung und dem Operationsverstärker. Derartige Temperaturregelvorrichtungen finden insbesondere Verwendung bei He=- zungsanlagen, Warmwasserbereitungsanlagen und dergleichen, können jedoch in modifizierter Form auch für Kühlanlagen verwendet werden.The invention relates to a temperature control device with a thermistor as a temperature sensor, which is connected to an electronic bridge circuit, a temperature control unit with a Operational amplifier, which operates a switching unit, and one containing an amplifier, on one Thermistor break responding safety circuit between the electronic bridge circuit and the Operational amplifier. Such temperature control devices are used in particular with He = - systems, hot water systems and the like, however, in a modified form, they can also be used for cooling systems.
Eine Temperaturregelvorrichtung dieser Art ist beispielsweise durch die DE-AS 22 63 018 bekanntgeworden. A temperature control device of this type has become known, for example, from DE-AS 22 63 018.
Weiter ist durch die DE-OS 15 88 431 eine Schaltungsanordnung zur Überwachung des Schaltzustandes von mindestens zwei Schaltstrecken bekanntgeworden, bei welcher Eingänge und Ausgange von Schaltverstärkern auf antivalenten Schaltzustand überwacht werden und die Nichterfüllung der Antivalenzbedingung das Vorliegen eines Fehlers bedeutet und von einer Überwachungsschaltung erfaßt wird. Hierzu liegen die Schaltstrecken in einem Zweig einer Brückenschaltung, in deren Diagonalen die Basis-Emitterstrecke eines Transistors angeordnet ist, während an dem Verbindungspunkt von zwei Widerständen eines anderen Zweiges der Brückenschaltung die Emitter-KoHektorstrecke eines weiteren Transistors angeschlossen istDE-OS 15 88 431 also provides a circuit arrangement for monitoring the switching state became known of at least two switching sections, in which inputs and outputs of switching amplifiers monitored for non-equivalent switching status and the non-compliance of the non-equivalent condition the The presence of an error means and is detected by a monitoring circuit. For this purpose, the Switching paths in a branch of a bridge circuit, in whose diagonals the base-emitter path of a Transistor is placed while at the junction of two resistors of another Branch of the bridge circuit is the emitter-KoHector path another transistor is connected
Infolge der geringen Sicherheit bekannter TemperaturregeWorrichtungen war es bisher üblich und teilweise vorgeschrieben, wenigstens zwei Temperaturfühler vorzusehen. Außerdem ist es bei bekannten Temperaturregelvorrichtungen üblich, eine Handrückstellung einer Sicherheitsschalteinheit vorzusehen.As a result of the poor safety of known temperature control devices it was previously common and sometimes required to have at least two temperature sensors to be provided. In addition, it is common in known temperature control devices to have a manual reset a safety switching unit to be provided.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Temperaturregelvorrichtung der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, welche einfacher zu warten und ggf. zu reparieren ist und welche eine größere Betriebs- und Abschaltsicherheit durch Anwendung des Antivalenzprinzips aufweist.The invention is based on the object of providing a temperature control device of the type described at the outset Art to create, which is easier to maintain and, if necessary, to repair and which is a larger operational and Has shutdown security through application of the non-equivalence principle.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß parallel zu der Temperaturregeleinheit eine über den gleichen Thermistor gesteuerte Sicherheitsschalteinheit mit einem weiteren Operationsverstärker vorgesehen ist und die beiden Operationsverstärker zwei entgegengesetzt schaltende Schalteinheiten betätigen, und daß der gleiche Thermistor ein Anzeigeinstrument für die Temperatur steuert.According to the invention, this object is achieved in that, in parallel with the temperature control unit, an over the same thermistor-controlled safety switching unit with another operational amplifier is provided and the two operational amplifiers operate two oppositely switching switching units, and that the same thermistor controls a temperature gauge.
Die Verwendung der elektronischen Brückenschaltung in Verbindung mit den beiden Operationsverstärkern stellt sicher, daß bei einem Versagen einzelner Schaltkreiselemente der Brückenschaltung ein Ausschaltbefehl gegeben wird. Dadurch, daß die Operationsverstärker zwei entgegengesetzt schaltende Schalteinheiten betätigen, ist andererseits sichergestellt, daß ein Versagen einer dieser Schalteinheiten zu einem Abschalten der gesamten Temperaturregelanlage führt. Die Verwendung eines einzigen Thermistors als Temperaturfühler hat den Vorteil, daß für alle Funktionen der Temperaturregelvorrichtung die exakt gleiche Meßgröße zugrunde liegt.The use of the electronic bridge circuit in conjunction with the two operational amplifiers ensures that if individual circuit elements of the bridge circuit fail, a switch-off command is issued is given. Because the operational amplifiers have two oppositely switching Actuate switching units, on the other hand, it is ensured that a failure of one of these switching units to a Shutdown of the entire temperature control system leads. Using a single thermistor as a Temperature sensor has the advantage that for all functions of the temperature control device the exact is based on the same measured variable.
Die Temperaturregelvorrichtung ist zweckmäßig so aufgebaut, daß die Schalteinheiten Relais sind und daß das Relais der Temperaturregeleinheit Ruhestromkontakte und das Relais der Sicherheitsschalteinheit Arbeitsstromkontakte aufweist. Bei einer derartigen Temperaturregelvorrichtung werden durch eine Einspeisung des Relais der Temperaturregeleinheit die zugehörigen Relaiskontakte geöffnet, was dazu führt, daß die Temperatur nicht weiter erhöht wird. Das Einspeisen des Relais der Sicherheitsschalteinheit führt zum Schließen von dessen Kontakten, was zu einem Abschalten der Anlage führt. Sollten sich die Kontakte des Relais der Temperaturregeleinheit miteinander verschweißen, so steigt die Temperatur so lange an, bisThe temperature control device is expediently constructed so that the switching units are relays and that the relay of the temperature control unit closed current contacts and the relay of the safety switching unit Has working current contacts. In such a temperature control device, a feed of the relay of the temperature control unit, the associated relay contacts open, which leads to that the temperature is not increased any further. The feed of the relay of the safety switching unit leads to close its contacts, which leads to the system being switched off. Should the contacts of the relay of the temperature control unit weld together, the temperature rises until
das Relais der Sicherheitsschalteinheit die Anlage abschaltet Sollten sich andererseits die Kontakte des Relais der Sicherheitsschalteinheit miteinander verschweißen, so führt dies zu einem Abschalten der Anlage.the relay of the safety switching unit switches off the system. If, on the other hand, the contacts of the If the relays of the safety switching unit are welded together, this leads to the System.
Die elektronische Brückenschaltung weist zweckmäßig wenigstens drei Spannungsteiler auf, von denen der zweite Spannungsteiler den Thermistor enthält, der erste und zweite Spannungsteiler eine erste Diagonalspannungsbrücke zum Steuern der Temperaturregelein- ι ο heit bilden und der zweite und dritte Spannungsteiler eine Diagonalspannungsbrücke zum Steuern der Sicherheitsschalteinheit bilden.The electronic bridge circuit expediently has at least three voltage dividers, of which the second voltage divider contains the thermistor, the first and second voltage divider a first diagonal voltage bridge for controlling the temperature control unit ι ο unit and the second and third voltage dividers form a diagonal voltage bridge for controlling the safety switching unit.
Weiter können der zweite Spannungsteiler und ein vierter Spannungsteiler eine Meßbrücke bilden, an welche das Anzeigeinstrument für die Temperatur angeschlossen ist Eine Änderung des Widerstandswertes des in dem zweiten Spannungsteiler enthaltenen Thermistors verstimmt die Meßbrücke und führt zu einer Temperaturanzeige an dem AnzeigeinstrumenL Further, the second voltage divider, and a fourth voltage divider may form a measuring bridge to which the meter is connected for the temperature of a change of the resistance value of the thermistor contained in the second voltage divider tune the measuring bridge and leads to a temperature display on the AnzeigeinstrumenL
Der Aufbau der elektronischen Brückenschaltung mit wenigstens drei Spannungsteilern, welche zwei Diagonalspannungsbrücken bilden, führt dazu, daß bei einem Kurzschluß des Thermistors die Sicherheitsschalteinheit anspricht und die Anlage abgeschaltet wird.The structure of the electronic bridge circuit with at least three voltage dividers, which form two diagonal voltage bridges, leads to the fact that in one Short-circuit of the thermistor, the safety switching unit responds and the system is switched off.
Weiter ist die elektronische Briickenschaitung der erfindungsgemäßen Temperaturregelvorrichtung vorzugsweise so aufgebaut, daß in dem ersten und dritten Spannungsteiler gemeinsam verstellbare Potentiometer vorgesehen sind. Diese Potentiometer dienen der jo gemeinsamen Einstellung des Regel- bzw. Ansprechbereichs der Temperaturregeleinheit und der Sicherheitsschalteinheit.Next is the electronic bridging of the Temperature control device according to the invention preferably constructed so that in the first and third Voltage divider jointly adjustable potentiometers are provided. These potentiometers are used for jo joint setting of the control or response range of the temperature control unit and the safety switching unit.
Schließlich ist zweckmäßig im Ausgang des Operationsverstärkers der Sicherheitsschalteinheit eine Schal- tung zum Überwachen des Operationsverstärkers vorgesehen. Diese Schaltung löst bei einem Kurzschluß im Eingang des Operationsverstärkers die Sicherheitsschalteinheit aus, wodurch die Anlage abgeschaltet wird.Finally, a switching unit is expedient in the output of the operational amplifier of the safety switching unit. device for monitoring the operational amplifier. This circuit releases in the event of a short circuit the safety switching unit in the input of the operational amplifier, whereby the system is switched off.
Die erfindungsgemäße Temperaturregelvorrichtung bietet den Vorteil eines sehr einfachen und billigen Aufbaus des Temperaturfühlers. Darüber hinaus läßt sich eine schnell ansprechende Regelung erreichen, welche auf elektromechanischen! Wege nicht erreichbar ist. Dies ist insbesondere wichtig für moderne Anlagen mit kleinem Wasserreservoir, bei welchem rasche Temperaturanstiege auftreten.The temperature control device according to the invention offers the advantage of being very simple and inexpensive Structure of the temperature sensor. In addition, a quickly responding control can be achieved, which on electromechanical! Path is not attainable. This is particularly important for modern systems with a small water reservoir, in which rapid temperature increases occur.
Die Schaltung der erfindungsgemäßen Temperaturregelvorrichtung weist die Sicherheit auf, daß die Anlage bei Temperaturfühler- oder Leitungsbruch, bei Temperaturfühlerkurzschluß, bei Versagen der Schaltkreiselemente und der Schalteinheiten bzw. Verschweißen der Relaiskontakte und bei Versagen der Operationsverstärker immer abschaltet Durch die Benutzung nur eines einzigen Temperaturfühlers für die Steuerung der Temperaturregeleinheit und der Sicherheitsschalteinheit ist gewährleistet, daß die Sicherheitsschalteinheit immer voll einsatzfähig ist Bei Auftreten von Fehlern schaltet die Temperaturregelvorrichtung immer auf die Sicherheitsseite, d. h. die Anlage wird immer bo abgeschaltet.The circuit of the temperature control device according to the invention has the security that the The system always switches off in the event of temperature sensor or line break, temperature sensor short circuit, failure of the circuit elements and the switching units or welding of the relay contacts and failure of the operational amplifier A single temperature sensor for controlling the temperature control unit and the safety switching unit ensures that the safety switching unit is always fully operational when Errors the temperature control device always switches to the safety side, i. H. the plant will always bo switched off.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. In der Zeichnung zeigtAn embodiment of the invention is shown in the drawing and will be described in more detail below described. In the drawing shows
F i g. 1 ein Blockschaltbild einer Tempexaturregelvor- b5 richtung gemäß der Erfindung,F i g. 1 is a block diagram of a temperature regulation provision b5 direction according to the invention,
F i g. 2 vier Spannungsteiler, welche in der Temperaturregelvorrichtung nach F i g. 1 zu zwei Diagonalspan-F i g. 2 four voltage dividers, which in the temperature control device according to F i g. 1 to two diagonal clamping nungsbrücken und einer Meßbrücke zusammengeschaltet sind, undvoltage bridges and a measuring bridge are interconnected, and
Fig.3 ein Schaltbild der TemperaturregelvorrichtungnachFig. 1.Fig. 3 is a circuit diagram of the temperature control device of Fig. 1.
In F i g. 1 ist das Blockschaltbild einer bevorzugten Ausführungsform einer Temperaturregelvorrichtung gemäß der Erfindung dargestellt Ein Netzteil 5 speist vier Spannungsteiler 1,2,3 und 4. Der Spannungsteiler 2 wird von einem Temperaturfühler 6 beeinflußt. Diese Beeinflussung erfolgt dadurch, daß als Temperaturfühler 6 ein Thermistor Rmv vorgesehen ist welcher einen Teil des Spannungsteilers 2 bildetIn Fig. 1 shows the block diagram of a preferred embodiment of a temperature regulating device according to the invention. A power pack 5 feeds four voltage dividers 1, 2, 3 and 4. The voltage divider 2 is influenced by a temperature sensor 6. This influencing takes place in that a thermistor Rmv is provided as the temperature sensor 6, which forms part of the voltage divider 2
Der Spannungsteiler 2 und der Spannungsteiler 4 bilden zusammen eine Meßbrücke, an welche ein Anzeigeinstrument 7 angeschlossen istThe voltage divider 2 and the voltage divider 4 together form a measuring bridge to which a Display instrument 7 is connected
Der Spannungsteiler 1 und der Spannungsteiler 2 bilden zusammen eine erste Diagonalspannungsbrücke, welche über eine Sicherheitsschaltung 8 auf einen ersten Operationsverstärker 9 geschaltet ist Der als Differenzverstärker ausgebildete Operationsverstärker 9 arbeitet auf ein Relais 10 mit Ruhestromkontakten. Bei Durchschalten des Operationsverstärkers 9 werden damit die Kontakte des Relais 10 geöffnet Der Operationsverstärker 9 samt zugehöriger Beschallung und das Relais 10 stellen die Temperaturregeleinheit 11 der Tempcraturregelvorrichtung dar. Durch das öffnen der Kontakte des Relais 10 wird das Hochfahren der Temperatur der Anlage unterbrochen.The voltage divider 1 and the voltage divider 2 together form a first diagonal voltage bridge, which is connected to a first operational amplifier 9 via a safety circuit 8. The operational amplifier 9, designed as a differential amplifier, operates to a relay 10 with closed-circuit contacts. When the operational amplifier 9 is switched through so that the contacts of the relay 10 open. The operational amplifier 9 and the associated sound system and the relay 10 set the temperature control unit 11 the Tempcraturregelvorrichtung represents. By opening the contacts of the relay 10, the startup of the System temperature interrupted.
Der Spannungsteiler 2 und der Spannungsteiler 3 bilden zusammen eine zweite Diagonalspannungsbrükke, welche über die bereits erwähnte Sicherheitsschaltung 8 auf einen ebenfalls als Differenzverstärker ausgebildeten zweiten Operationsverstärker 12 geschaltet ist Der Operationsverstärker 12 arbeitet auf ein zweites Relais 13, welches jedoch Arbeitsstromkontakte aufweist. Beim Durchschalten des Operationsverstärkers 12 werden die Kontakte des Relais 13 geschlossen und die Anlage abgeschaltet Ein erneutes Einschalten der Anlage kann erst dann erfolgen, wenn eine Einschaltsperre 14 manuell gelöst worden ist. Der Operationsverstärker 12 samt zugehöriger Beschallung, das Relais 13 und die Einschaltsperre 14 bilden zusammen die Sicherheitsschalteinheit 15 der Temperaturregelvorrichtung.The voltage divider 2 and the voltage divider 3 together form a second diagonal voltage bridge which, via the already mentioned safety circuit 8, also acts as a differential amplifier formed second operational amplifier 12 is connected. The operational amplifier 12 operates on second relay 13, which, however, has operating current contacts. When the operational amplifier 12 is switched through, the contacts of the relay 13 are closed and the system switched off. The system can only be switched on again if a Switch-on lock 14 has been released manually. The operational amplifier 12 including the associated sound system, the relay 13 and the switch lock 14 together form the safety switching unit 15 of the temperature control device.
In F i g. 2 sind die vier Spannungsteiler der elektronischen Brückenschaltung dargestellt Der Spannungsteiler 1 enthält einen Widerstand R\2 im einen Spannungsteilerzweig und im anderen Spannungsteilerzweig einen Widerstand /?u, welcher mit der Parallelschaltung eines Widerstands Am und eines einstellbaren Potentiometers P3.1 in Reihe geschaltet istIn Fig. 2 shows the four voltage dividers of the electronic bridge circuit The voltage divider 1 contains a resistor R \ 2 in one voltage divider branch and a resistor /? U in the other voltage divider branch, which is connected in series with the parallel connection of a resistor Am and an adjustable potentiometer P3.1
Der Spannungsteiler 2 enthält einen Widerstand R6 im einen Spannungsteilerzweig und die Parallelschaltung eines Thermistors Rntc mit einem Widerstand R7 im anderen Spannungsteilerzweig. Die Spannungsteiler 1 und 2 sind in der Brückenschaltung zu einer Diagonalspannungsbrücke zusammengeschaltet, deren Punkte B und D zum ersten Operationsverstärker 9 geführt sind.The voltage divider 2 contains a resistor R 6 in one voltage divider branch and the parallel connection of a thermistor Rntc with a resistor R7 in the other voltage divider branch. The voltage dividers 1 and 2 are interconnected in the bridge circuit to form a diagonal voltage bridge, the points B and D of which are led to the first operational amplifier 9.
Der Spannungsteiler 3 enthält einen Widerstand Rw in Reihe mit der Parallelschaltung eines Widerstands ßi5 und eines einstellbaren Potentiometers Pn im einen Spannungsteilerzweig und einen Widerstand An im anderen Spannungsteilerzweig. In der Brückenschaltung sind die Spannungsteiler 2 und 3 zu einer zweiten Diagonalspannungsbrücke zusammengeschaltet, deren Punkte C und D zu dem zweiten Operationsverstärker 12 geführt sind.The voltage divider 3 contains a resistor Rw in series with the parallel connection of a resistor ßi 5 and an adjustable potentiometer Pn in one voltage divider branch and a resistor An in the other voltage divider branch. In the bridge circuit, the voltage dividers 2 and 3 are interconnected to form a second diagonal voltage bridge, the points C and D of which are led to the second operational amplifier 12.
2(5 43 6582 (5 43 658
Der vierte Spannungsteiler besteht aus einem Widerstand Ra im einen Spannungsteilerzweig und einem Widerstand Ä9 in Reihe mit einem einstellbaren Potentiometer P2 im anderen Spannungsteilerzweig. Der Mittelabgriff des Spannungsteilers 4 ist über ein einstellbares Potentiometer P\ zu einem Punkt E geführt. Die Spannungsteiler 2 und 4 bilden zusammen eine Meßbrücke, zwischen deren Punkten fund D das Anzeigeinstrument 7 für die Temperatur liegt.The fourth voltage divider consists of a resistor Ra in one voltage divider branch and a resistor Ä9 in series with an adjustable potentiometer P2 in the other voltage divider branch. The center tap of the voltage divider 4 is led to a point E via an adjustable potentiometer P \. The voltage dividers 2 and 4 together form a measuring bridge, between whose points and D the display instrument 7 for the temperature is located.
In der elektronischen Brückenschaltung der Temperaturregelvorrichtung liegen die Punkte P der Spannungsteiler 1,2,3,4 an der vom Netzteil 5 kommenden positiven Zuleitung, während die Punkte N an der vom Netzteil 5 kommenden negativen Zuleitung liegen.In the electronic bridge circuit of the temperature control device, the points P of the voltage dividers 1, 2, 3, 4 are on the positive lead coming from the power pack 5, while the points N are on the negative lead coming from the power pack 5.
Temperaturregelvorrichtung. Über einen Sicherheitstransformator 7>i wird die Wechselspannung des Netzes einem Brückengleichrichter π 1 zugeführt, welcher die Wechselspannung gleichrichtet. Über den Ausgang des Brückengleichrichters η 1 ist ein Glättungskondensator C3 und unter Zwischenschaltung eines Widerstands R16 eine stabilisierende Zenerdiode Lh geschaltet Die soweit zu F i g. 3 beschriebenen Schaltkreiselemente bilden das Netzteil 5.Temperature control device. The AC voltage of the network is fed via a safety transformer 7> i to a bridge rectifier π 1, which rectifies the AC voltage. A smoothing capacitor C3 is connected across the output of the bridge rectifier η 1 and, with the interposition of a resistor R 16, a stabilizing Zener diode Lh is connected. The circuit elements described in FIG. 3 form the power supply unit 5.
An den Punkten P und N sind die vier im Zusammenhang mit F i g. 2 näher beschriebenen Spannungsteiler 1,2,3,4 angeschlossen. Die Spannungsteiler 1 und 2 bilden eine erste Diagonalspannungsbrücken, deren Ausgang die Punkte D und B sind. Die Spannungsteiler 2 und 3 bilden eine zweite Diagonalspannungsbrücke, deren Ausgang die Punkte D und C sind. Zwischen den Punkt D und den Punkt N ist eine Zenerdiode Λ in Reihe mit einem Widerstand /?!8 geschaltet Weiter ist der Punkt D über einen Widerstand Ra mit einem Punkt A verbunden. Zwischen dem Punkt A und dem Punkt N liegt die Emitter-Kollektorstrecke eines Transistors Ti, dessen Basis an dem Verbindungspunkt zwischen der Zenerdiode A und dem Widerstand R\s liegt.At points P and N are the four associated with F i g. 2 voltage dividers described in more detail 1,2,3,4 connected. The voltage dividers 1 and 2 form a first diagonal voltage bridge, the output of which is the points D and B. The voltage dividers 2 and 3 form a second diagonal voltage bridge, the output of which is the points D and C. Between the point D and the point N there is a Zener diode Λ in series with a resistor /? ! 8 switched Furthermore, the point D is connected to a point A via a resistor Ra . Between the point A and the point N is the emitter-collector path of a transistor Ti, the base of which is at the connection point between the Zener diode A and the resistor R \ s .
Die Schaltkreiselemente A, Äis, A4 und Γι bilden die Sicherheitsschaltung 8. Solang diese Sicherheitsschaltung 8 nicht anspricht, ist das Potential am Punkt A g!eich dem Potential am Punkt D. The circuit elements A, Äis, A 4 and Γι form the safety circuit 8. As long as this safety circuit 8 does not respond, the potential at point A is equal to the potential at point D.
Die erste Diagonalspannungsbrücke ist abgeglichen, wenn sich die Widerstandswerte der Spannungsteiler 1 und 2 derart entsprechen, daß die Ausgangsspannung zwischen den Punkten D bzw. A und B Null ist. In diesem Fall muß folgende Gleichung erfüllt sein:The first diagonal voltage bridge is balanced when the resistance values of voltage dividers 1 and 2 correspond in such a way that the output voltage between points D or A and B is zero. In this case the following equation must be fulfilled:
r7 ' rNTC r 7 'r NTC
rNTC r NTC
Pn +Pn +
Dabei sind hier wie auch im folgenden r und ρ die Widerstandswerte der entsprechenden Widerstände und Potentiometer mit gleichen Indices.Here, as in the following, r and ρ are the resistance values of the corresponding resistors and potentiometers with the same indices.
Die zweite Diagonalspannungsbrücke ist abgeglichen, wenn sich die Widerstandswerte der Spannungsteiler 2 und 3 derart entsprechen, daß die Ausgangsspannung zwischen den Punkten D bzw. A und C Null ist In diesem Fall muß folgende Gleichung erfüllt sein:The second diagonal voltage bridge is balanced when the resistance values of voltage dividers 2 and 3 correspond in such a way that the output voltage between points D or A and C is zero. In this case, the following equation must be fulfilled:
Pil ' r15 . r7 ' rKTC Pil 'r 15th r 7 'r KTC
P32 + ^5 P32 + ^ 5
= r6 - rn . = r 6 - r n .
Eine Temperaturänderung am Thermistor Rntc verstimmt die beiden Diagonalspannungsbrücken; hierdurch entstehen Spannungen an den Ausgängen der Diagonalspannungsbrücken zwischen den Punkten A, B und C Der Punkt A ist auf je einen invertierender Eingang der Operationsverstärker 9 und 12 geschaltet der Punkt B ist auf einen nicht invertierenden Eingang des Operationsverstärkers 9 und der Punkt C auf einen nicht invertierenden Eingang des Operationsverstärkers 12 geschaltet.A change in temperature at the thermistor Rntc detunes the two diagonal voltage bridges; this creates voltages at the outputs of the diagonal voltage bridges between points A, B and C. Point A is connected to an inverting input of each operational amplifier 9 and 12, point B is connected to a non-inverting input of operational amplifier 9 and point C is connected to a non-inverting input inverting input of the operational amplifier 12 switched.
Die Spannungsteilerzweige sind so dimensioniert, daß bei Erreichen einer für die Temperaturregeleinheit 11 eingestellten Temperatur das Potential am Punkt A unter das Potential am Punkt B sinkt Hierdurch schalte! der als Schwellenwertschalter betriebene Operationsverstärker 9 mit dem Ausgang auf H-Potential, wodurch das Relais 10 stromlos wird, d. h. dessen Ruhestromkontakte geöffnet werden.The voltage divider branches are dimensioned so that when a temperature set for the temperature control unit 11 is reached, the potential at point A falls below the potential at point B. This switches! the operational amplifier 9 operated as a threshold value switch with the output at H potential, whereby the relay 10 is de-energized, ie its closed current contacts are opened.
! 5 Übersteigt das Potential am Punkt Cdss Potential am Punkt A, so schaltet der Operationsverstärker 12 mit dem Ausgang auf //-Potential, wodurch seine Ausgangsspannung die Zenerspannung einer Zenerdiode D1 im Ausgang des Operationsverstärkers 12 übersteigt.! 5 If the potential at the point Cdss exceeds the potential at point A, the operational amplifier 12 switches the output to // potential, whereby its output voltage exceeds the Zener voltage of a Zener diode D 1 in the output of the operational amplifier 12.
Hierdurch entsteht am Gate eines folgenden Thyristors THYX Spannung. Der Thyristor THYX wird gezündet, das Relais 13 wird Stromdurchflossen, d. h. die Arbeitsstromkontakte des Relais 13 werden geschlossen. Hierdurch wird die Anlage abgeschaltet Dieser Zustand wird beibehalten, bis eine im Kreis des Thyristors THY1 und des Relais 13 liegende Drucktaste b 1 derart betätigt wird, daß der Thyristor für kurze Zeit stromlos wird, wodurch auch das Relais 13 stromlos wird. Der Thyristor THYX sperrt, bis an seinem Gate wieder Spannung ansteht Die Drucktaste b 1 ist so ausgebildet oder angebracht, daß sie nur mit Hilfe eines Werkzeugs oder Schlüssels betätigt werden kann. Die Zenerdiode A stellt sicher, daß der Thyristor THY \ nur dann zündet wenn der Operationsverstärker 13 aufThis creates voltage at the gate of a subsequent thyristor THYX. The thyristor THYX is ignited, the relay 13 has a current flowing through it, ie the operating current contacts of the relay 13 are closed. This switches off the system. This state is maintained until a push button b 1 located in the circuit of the thyristor THY 1 and the relay 13 is actuated in such a way that the thyristor is de-energized for a short time, whereby the relay 13 is also de-energized. The thyristor THYX blocks until voltage is present again at its gate. The pushbutton b 1 is designed or mounted in such a way that it can only be actuated with the aid of a tool or a key. The Zener diode A ensures that the thyristor THY \ only ignites when the operational amplifier 13 is on
j5 //-Potential gehtj5 // - potential goes
Entsteht ein Bruch in dem Temperaturfühler, d. h. dem Thermistor RNrc oder in der Fühlerleitung, so geht das Potential am Punkt D auf seinen maximalen Wert und übersteigt die Spannung der Zenerdiode A, so daß der Transistor 7Ί leitend wird und am Punkt A Null-Potential ansteht. Damit sind die Potentiale an den Punkten B und C größer als am Punkt A und die Operationsverstärker 9 und 12 schalten auf //-Potential, so daß das Relais 10 stromlos und das Relais !3 stromdurchflossen wird. Die Anlage wird abgeschaltet Dieser Zustand bleibt erhalten, bis der Fehler vom Fachmann behoben worden ist und die Einschaltsperre durch Betätigung der Drucktaste b 1 gelöst wird.If a break occurs in the temperature sensor, ie the thermistor R N rc or in the sensor line, the potential at point D goes to its maximum value and exceeds the voltage of Zener diode A, so that transistor 7Ί becomes conductive and at point A zero Potential is pending. This means that the potentials at points B and C are greater than at point A and the operational amplifiers 9 and 12 switch to // potential, so that the relay 10 is de-energized and the relay 3 is energized. The system is switched off. This state remains until the fault has been rectified by a specialist and the switch-on lock is released by pressing pushbutton b 1.
Werden der Temperaturfühler, d. h. der Thermistor Rntc bzw. dessen Anschlußklemmen kurzgeschlossen, so erreicht das Potential am Punkt A seinen niedrigsten Wert, während das Potential an den Punkten B und C steigt. Die Operationsverstärker 9 und 12 schalten wieder auf //-Potential, so daß das Relais 10 stromlos und das Relais 13 stromdurchflossen ist Die Anlage wird abgeschaltet Dieser Zustand bleibt bestehen, bis der Fehler behoben und die Einschaltsperre durch Betätigung der Drucktaste b 1 gelöst worden istIf the temperature sensor, ie the thermistor Rntc or its connection terminals, is short-circuited, the potential at point A reaches its lowest value, while the potential at points B and C increases. The operational amplifiers 9 and 12 switch to // potential again, so that the relay 10 is de-energized and the relay 13 is energized. The system is switched off.This state remains until the error has been rectified and the switch-on lock has been released by pressing pushbutton b 1
In dem Fall, daß der Operationsverstärker 9 versagt oder die Kontakte des Relais 10 verschweißen, arbeitet die Anlage so lange weiter, bis die maximal eingestellte Temperatur erreicht und das eingestellte Potential am Punkt C des Spannungsteilers 3 unterschritten wird.In the event that the operational amplifier 9 fails or the contacts of the relay 10 weld, the system continues to operate until the maximum set temperature is reached and the potential at point C of the voltage divider 3 is not reached.
Hierdurch schaltet der Operationsverstärker 12 auf //-Potential. Das Relais 13 wird stromdurchflossen, die Anlage wird abgeschaltet Dieser Zustand bleibt erhalten, bis der Fehler behoben und die Einschaltsperre durch Betätigung der Drucktaste b 1 gelöst wird.As a result, the operational amplifier 12 switches to // potential. The relay 13 has a current flowing through it, the system is switched off. This state remains until the error has been rectified and the switch-on lock is released by pressing pushbutton b 1.
Zum Überwachen des Operationsverstärkers 12 ist dessen Ausgang über einen Widerstand Λ20 auf die Basis eines Transistors T2 geschaltet. Die Emitter-Kollektorstrecke des Transistors 7} liegt am Punkt N und über einen Widerstand Ä19 sowie den Widerstand R\t am Punkt P. Im normalen Betrieb ist der Transistor T2 durch die Offsetspannung des Operationsverstärkers 12 leitend und hat somit keinen Einfluß auf die Funktion der Sicherheitsschalteinheit 15. Ist jedoch der Eingang des Operationsverstärkers 12 kurzgeschlossen, so tritt an dessen Ausgang keine Offsetspannung auf. In diesem Fall sperrt der Transistor Γ2, so daß die über eine Diode D6 an der Zenerdiode D1 anliegende Spannung deren Zenerspannung übersteigt. Dadurch wird der Thyristor THY \ durchgeschaltet, das Relais 13 ist stromdurchflossen und die Anlage wird abgeschaltet.To monitor the operational amplifier 12, its output is connected to the base of a transistor T 2 via a resistor φ20. The emitter-collector path of the transistor 7} is at the point N and via a resistor A19 and the resistor R \ t at the point P. In normal operation, the transistor T2 is conductive due to the offset voltage of the operational amplifier 12 and thus has no influence on the function of the Safety switching unit 15. If, however, the input of the operational amplifier 12 is short-circuited, no offset voltage occurs at its output. In this case, the transistor Γ2 blocks, so that the voltage applied to the Zener diode D 1 via a diode D 6 exceeds its Zener voltage. As a result, the thyristor THY \ is switched through, the relay 13 has current flowing through it and the system is switched off.
Die Spannungsteiler 2 und 4 bilden eine Meßbrücke. Die Meßbrücke ist abgeglichen, d.h. die Spannung zwischen den Punkten D und E ist Null, wenn folgende Gleichung erfüllt ist:The voltage dividers 2 and 4 form a measuring bridge. The measuring bridge is balanced, i.e. the voltage between points D and E is zero if the following equation is met:
'src +'src +
Ändert sich die Temperatur am Thermistor Rmtc, so wird die Meßbrücke verstimmt und das Anzeigeinstrument 7 ist stromdurchf'ossen, d. h. die Fühlertemperatur wird angezeigt.If the temperature at the thermistor Rmtc changes, the measuring bridge is detuned and current flows through the display instrument 7, ie the sensor temperature is displayed.
Um auch bei langsam auftretenden Temperaturänderungen ein exaktes Umschalten des Operationsverstärkers 9 zu erreichen, ist über dem Operationsverstärker 9 ein Rückkopplungswiderstand Ä17 vorgesehen. Durch diese Rückkopplung wird auch die Schwingneigung verringert. Die Schalthysterese ist durch die Dimensionierung der Schaltung auf etwa 2° C festgelegt und läßt sich durch Ändern, des Rückkopplungswiderstandes Ru variieren.In order to achieve an exact switching of the operational amplifier 9 even with slowly occurring temperature changes, a feedback resistor A17 is provided above the operational amplifier 9. This feedback also reduces the tendency to oscillate. The switching hysteresis is determined by the dimensioning of the circuit at about 2 ° C and can be varied by changing the feedback resistance Ru.
Weitere Einzelheiten der Schaltung gehen aus F i g. 3 hervor und bedürfen keiner ergänzenden Erläuterung.Further details of the circuit can be found in FIG. 3 and do not require any additional explanation.
Hierzu 2 Blatt ZeichnungenFor this purpose 2 sheets of drawings
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