Schaltgerät mit temperaturabhängigen Messwiderständen Die Erfindung betrifft ein Schaltgerät mit tempe raturabhängigen, mit einem Verstärker zusammenwir kenden Messwiderständen.
Zur Steuerung der Temperatur von Stoffen, z. B. der Lauge in Waschmaschinenbottichen, in Bädern zur Oberflächenbehandlung von Teilen und bei Kunststoff- spritzmaschinen hat man seither Temperaturmessstellen vorgesehen, die das Ergebnis der Messung angezeigt und/oder aufgrund des Erreichens eines bestimmten Messergebnisses einen Vorgang eingeleitet haben.
Da man bisher in solchen Fällen stets nur Vorrichtungen verwendet hat, die aufgrund der Wärmeausdehnung ei nes Mediums arbeiten (Bourdonrohr, Kapillarrohr mit Druckdose usw.) hatte man mit langen und schlecht verlegbaren Flüssigkeitsleitungen und dem hohen Preis dieser Vorrichtungen zu kämpfen. Man hat deshalb die Temperatur nur an sehr wenigen Stellen gemessen und ausgewertet, jedoch an vielen wichtigen Stellen darauf aber verzichten müssen.
Das Ziel der Erfindung ist, ein Gerät zu schaffen, bei dem die Kosten pro Temperaturmessstelle bei stei gender Anzahl dieser Messstellen sogar fällt und bei der die Verbindung zwischen den einzelnen Teilen leicht zu verlegen ist.
Diese Vorteile erhält man erfindungsgemäss da durch, dass je Messstelle mindestens ein Messwider- stand vorgesehen ist, der während eines Messzyklus über die Kontakte eines mechanischen Kontrollers mit einem elektrischen Verstärker verbunden wird, der ei nen ersten Schalter steuert, welcher mit einem zweiten, vom Kontroller betätigten Schalter in Serie angeordnet ist und zusammen mit diesem das Ein- bzw. Ausschal ten eines dem Messwiderstand zugeordneten Heizwider standes im Stromkreis einer Stromquelle bewirkt.
Es hat sich nämlich herausgestellt, dass durch die Verbindung eines elektrischen Verstärkers mit einem mechanischen Kontroller auf wirtschaftliche Weise ein Schaltgerät hergestellt werden kann, bei dem gegen über den bisher bekannten Geräten die Kosten pro Nlessstelle sehr niedrig sind. Ausserdem erhält man durch die bekannte Flexibilität elektrischer Leitungen eine bequeme Anschlussmöglichkeit, so dass sowohl der Verstärker als auch der Kontroller an Stellen unter gebracht werden können, die nicht von der Konstruk tion der Messfühler abhängig sind.
Vorteilhaft ist, wenn der Messwiderstand im glei chen Zeitraum an den elektrischen Verstärker an- schliessbar ist, in dem der zweite Schalter geschlossen ist. Man kann damit das Messergebnis direkt zu einer Betätigung des zweiten Schalters benützen und braucht das Messergebnis nicht zu speichern.
Zweckmässig ist, wenn ein von der Serienschaltung des ersten Schalters und des zweiten Schalters ansteuer- bares Relais vorgesehen ist, das ein in der Stromver sorgung des Heizwiderstandes liegendes Leistungsschütz betätigt. Man stellt damit sicher, dass nur dann, wenn der zu einem Heizwiderstand zugehörige Messfühler abgefragt wird, der Heizwiderstand an Spannung liegt und dass die als Steuerschalter ausbildbaren ersten und zweiten Schalter nicht als Leistungsschalter, sondern nur als Steuerschalter ausgelegt sein müssen.
Günstig ist, wenn parallel zur Serienschaltung des ersten und des zweiten Schalters die Serienschaltung eines mindestens angenähert synchron mit dem zwei ten Schalter betätigten dritten Schalters mit gegenüber dem zweiten Schalter inversen Schaltfunktionen und ei nes vom Relais gleichzeitig mit dem Leistungsschütz betätigbaren vierten Schalters liegt. Damit hat man eine Halteschaltung gestattet, die es erlaubt, den Heizwider- stand so lange an Spannung zu legen, bis der von ihm aufgeheizte Stoff eine bestimmte Temperatur erreicht hat, und ihn dann beim Erreichen dieser Temperatur abschalten kann.
Man erhält dann viel kürzere Auf- heizzeiten für den Heizwiderstand als wie beim Impuls betrieb. Förderlich ist, wenn der Messwiderstand ein Teil eines Basisspannungsteilers eines Transistorverstärkers ist und wenn der andere Teil des Basisspannungstei- lers umschaltbar ist. Man kann dann die Basisspan nungsteilung so einstellen, dass der Verstärker bei ei ner beliebigen erhöhten Temperatur anspricht.
Die Erfindung wird an einem Ausführungsbeispiel anhand der nachfolgenden Beschreibung und der Zeich nung näher erläutert.
In der Zeichnung bedeuten: Fig. 1 ein Schaltbild des Schaltgerätes, Fig. 2 einen Plan für die Schaltzeiten der Kontakte dieses Gerätes.
An zwei Leitungen MP (null Volt) und R (220 Volt) einer Stromversorgung ist mit seiner Primärwick lung 10 ein Transformator 12 angeschlossen, dessen Sekundärspule 14 mit einem Doppelweggleichrichter 16 verbunden ist. Parallel zu ihm liegt ein Glättungskon- densator 18 und ein an sich bekannter Transistordif- ferenzverstärker 20, der ein Relais 22 antreibt. Seine Steuerspannung erhält er von einem Vorverstärkertran- sistor 24, dessen Basis über einen Basisspannungstei- ler vorgespannt wird.
Der Basisspannungsteiler umfasst einen Festwiderstand 26, sowie wahlweise NTC-Wider- stände 28, 30, 32 und 34.
An die Leitung R ist die eine Klemme 36 eines ersten Schalters 38 angeschlossen, der so lange geschlos sen bleibt, wie der Strom durch das Relais 22 nicht eine bestimmte Höhe erreicht hat. Die andere Klemme 40 des ersten Schalters 38 ist mit den zueinander pa rallel geschalteten Kontakten 42, 44, 46 und 48, die je weils den einen Kontakt von Schaltern 50, 52, 54 und 56 bilden, verbunden. Ausserdem ist die Leitung R mit Kontakten 58, 60, 62 und 64 verbunden, die den einen Kontakt von Schaltern 66, 68, 70 und 72 bilden. Von den Leitungen MP und R wird ein Motor 74 mit Strom versorgt, der die Schalter 66, 50, 52, 68, 54, 70, 56 und 72 antreibt. Zu welchen Zeiten diese Schalter geschlossen und geöffnet sind, gibt das Diagramm in Fig. 2 an. Die ausgezogenen Linien bedeuten dabei die Schliesszeiten.
Immer wenn die Schalter 50, 52, 54 und 56 geschlossen sind, sind jeweils die NTC-Widerstände 28, 30, 32 und 34 als Basisspannungsteiler-Teilwider- stände eingeschaltet. Dieses Einschalten geschieht durch nicht gezeigte Schalter, die ebenso wie die Schalter 66, 50, 52, usw. vom Motor 74 synchron angetrieben wer den und in einer weiteren Schaltebene liegen. Die Lei tung MP ist ausserdem jeweils mit dem Eingang eines Relais 76, 78, 80 und 82 sowie mit der einen Klemme eines Heizwiderstandes 84, 86, 88 und 90 verbunden. Der andere Eingang der Relais 76, 78, 80 und 82 liegt jeweils an der Klemme 92 des Schalters 50, der Klemme 94, des Schalters 52, der Klemme 96 des Schalters 54 und der Klemme 98 des Schalters 56.
Mit den glei chen Klemmen sind auch jeweils die einen Klemmen 100 eines Schalters 102, die Klemme 104 eines Schal ters<B>106,</B> die Klemme<B>108</B> eines Schalters 110, die Klemme 112 eines Schalters 114 verbunden. Es wer den jeweils die Schalter 102 vom Relais 76, der Schal ter<B>106</B> vom Relais 78, der Schalter 110 vom Relais 80 und der Schalter 114 vom Relais 82 betätigt. Die Klemme 116 des Schalters 66 ist mit der Klemme 118 des Schalters 102, die Klemme 120 ist mit der Klemme 122 des Schalters 106, die Klemme 124 ist mit der Klemme 126 des Schalters<B>110</B> und die Klemme 128 mit der Klemme 130 des Schalters 114 verbunden. Von den Relais 76, 78, 80 und 82 wird ausserdem jeweils noch ein Schalter 132, 134, 136, 138 konphas mit den Schaltern 102, 106, 110 und 114 betätigt.
Erstere sind jeweils über die Klemmen 140, 142, 144 und 146 an die Leitung R anlegbar, während jeweils ihre Klem men 148, 150, 152 und 154 mit den Heizwiderstän- den 84, 86, 88 und 90 verbunden sind, deren Auf gabe es jeweils ist, ein zugehöriges Wasservolumen auf zuheizen.
Die Wirkungsweise des Geräts ist folgendermassen, wobei zunächst die Verhältnisse an der ersten Mess- und Heizstelle mit dem NTC-Widerstand 28 und dem zugehörigen Heizwiderstand 84 untersucht werden soll: Wenn der Motor 74 läuft, bleibt der Schalter 66 ge schlossen und öffnet nur vom Zeitintervall achtzehn. Ein kurzes Stück vor und nach dem Zeitintervall, näm lich von der Zeit sieben bis zur Zeit elf schliesst der Kontakt 50. Wenn während dieses letzteren Zeitinter valls auch der Schalter 38 geschlossen ist, so erhält das Relais 76 über die Schalter 38 und 50 Strom und zieht an.
Damit wird auch der Schalter 132 geschlossen, wo durch der Heizwiderstand 84 an Spannung gelegt wird und aufh izt. Wenn der Schalter 50 sich öffnet, hat der Schalter 66 sich schon wieder geschlossen. Da vom Re lais 76 auch der Schalter 102 geschlossen worden ist, erhält nun das Relais 76, trotzdem der Schalter 50 wieder offen ist, über den Schalter 66 und 102 Strom, so dass das Relais 76 angezogen bleibt. Dieser Zustand hält so lange an, bis sich während der Schliesszeit des Schalters 50 der Schalter 38 öffnet. In diesem Augen blick wird der eine Haltekreis für das Relais 76 un terbrochen, der Schalter 102 und 132 öffnet sich.
Die Folge davon ist, dass der Heizwiderstand 84 nicht mehr an Spannung liegt, und da sich auch der Schalter 102 geöffnet hat, das nachfolgende Schliessen des Schalters 66 das Relais 76 nicht mehr erregen kann.
Dieser Vorgang wiederholt sich zeitlich verschoben für die Schalter 68, 52 und den NTC-Widerstand 30, den Schalter 70, 54 und den NTC-Widerstand 32, den Schalter 72, 56 und den NTC-Widerstand 34 sowie die dazu gehörigen Hilfsschalter. Ob nun der Schalter 38 geöffnet ist oder nicht, hängt davon ab, ob im Re lais 22 der Strom eine bestimmte Höhe erreicht hat. Dies wiederum ist eine Folge des Widerstandsverhält nisses, das zwischen dem Widerstand 26 einerseits und in zeitlich versetzter Folge zwischen dem ohmschen Widerstand der NTC-Widerstände 28, 30, 32 und 34 besteht. Hat z.
B. der Heizwiderstand 84 seine Um gebung so aufgeheizt, dass der NTC-Widerstand 28 ei nen bestimmten Gleichstromwiderstand hat, so teilt die ser im Basisspannungsteiler die vom Gleichrichter 16 erzeugte Spannung so, dass in einem Zweig des Dif ferenzverstärkers 20, in dem das Relais 22 liegt, ver stärkt durch den Transistor 24, der Strom gerade ei nen solchen Wert erreicht, dass dieses Relais 22 an spricht und den Kontakt 38 öffnet.
Da die NTC-Widerstände 28, 30, 32 und 34 im gleichen Rhythmus abgefragt werden, wie die Schalter 50, 52, 54 und 56 sich öffnen, stellt der Schaltzustand des Schalters 38 eine Aussage dafür dar, ob die ge wünschte Temperatur erreicht worden ist oder nicht. Falls sie nicht erreicht worden ist, bleibt, wie oben beschrieben, der Heizwiderstand 84 an Spannung, an dernfalls wird er abgeschaltet.
Die Ausbildung des Basisspannungsteilers für den Transistor 24 kann noch auf mannigfache Weise ab gewandelt werden. Es kann z. B. der Widerstand 26 nicht fest eingeschaltet sein, sondern man kann für je den NTC-Widerstand einen besonderen zugehörigen Festwiderstand vorsehen, der jedes Mal mit ihm ge schaltet werden kann. Ausserdem könnten der Wider stand 26 oder die Festwiderstände variabel gemacht werden, um so je nach Einstellung die Heizwiderstände 84 bis 90 bei verschiedenen Temperaturen zu schal ten. Ausserdem ist es möglich, NTC-Widerstände ver schiedener Charakteristik oder auch PTC-Widerstände einzusetzen.
Es ist somit ein Gerät geschaffen worden, bei dem trotz einer Vielzahl von Messstellen nur ein einziger das Relais 22 betätigender Verstärker und nur ein ein ziger Motor 74 vorgesehen sein müssen. Durch die Verbindung von Elektronik und Mechanik erhält man ein Gerät, das wirtschaftlich hergestellt werden kann und bei dem trotz irgendwelcher Änderungen der Mess- stellenzahl die Hauptbestandteile stets gleich bleiben. Infolge der einfachen Schaltungssystematik eignet es sich auch für die Baukastenbauweise.