DE2023824B2 - Temp. control circuit for heating element - has temp. dependent resistor controlling pulse generator that triggers thyristor - Google Patents
Temp. control circuit for heating element - has temp. dependent resistor controlling pulse generator that triggers thyristorInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Regelung der Temperatur eines elektrischen HeizeleThe invention relates to a device for regulating the temperature of an electrical heating element mentes gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs.mentes according to the preamble of the claim.
Eine solche Einrichtung ist bekannt (GB-PS 10 52 813).Such a device is known (GB-PS 10 52 813).
Zur Steuerung des Zündzeitpunktes, d. h. zur zeitgerechten Auslösung des Zündimpulses, auch Auslöseim-To control the ignition timing, i. H. for timely triggering of the ignition pulse, also triggering puls genannt sind eine Reihe von Schaltungencalled puls are a series of circuits bekanntgeworden (vgl. »Allgemeine Elektrotechnik undbecame known (see »General Electrical Engineering and
sowie »Electronic Design«, 30. August 1966, S. 38-42).and "Electronic Design", August 30, 1966, pp. 38-42).
jn menten spielt aber das Problem der Erwärmung nicht nur wegen der thermischen Überlastung des Halbleitermaterials eine besondere Rolle sondern auch wegen des Temperaturganges, d. h. wegen der meist unerwünschten Änderung des gesteuerten Stromes in AbhängigkeitAt present, however, the problem of warming does not play a role only because of the thermal overload of the semiconductor material a special role but also because of the Temperature response, d. H. because of the mostly undesirable change in the controlled current as a function
r> von der Temperatur des Halbleitermaterials.r> the temperature of the semiconductor material.
Die bisher bekanntgewordenen Einrichtungen zur Erzeugung von Auslöseimpulsen (vgl. z.B. GB-PS 10 52 813) haben das Problem der Temperaturregelung, d. h. der Minimisierung des Terr!!jeraturganges nochThe previously known devices for generating trigger pulses (see e.g. GB-PS 10 52 813) have the problem of temperature control, d. H. the minimization of the terrestrial process
4Ii nicht zufriedenstellend gelöst. Die Einrichtung nach der genannten britischen Patentschrift, ist zudem aufgrund ihres höheren Komponentenaufwandes unwirtschaftlicher und auch unzuverlässiger, so daß sich hier Nachteile ergeben, die ebenfalls durch die vorliegende4Ii not solved satisfactorily. The establishment after the called British patent, is also more uneconomical and unreliable due to its higher component costs, so that here Disadvantages result, also by the present
ti Erfindung überwunden werden sollen.ti invention should be overcome.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zur Erzeugung von Auslöseimpulsen für die Ansteuerung von steuerbaren Gleichrichtern anzugeben, die über einen gegenüber den bekanntenThe invention is therefore based on the object of a Specify device for generating trigger pulses for the control of controllable rectifiers, which have a compared to the known
Vi Schaltungsanordnungen wesentlich verbesserten Temperaturgang verfügt, hinsichtlich des Komponentenaufwandes wirtschaftlicher und bezüglich der Zuverlässigkeit besser sein soll.Vi circuit arrangements have significantly improved temperature response, should be more economical in terms of component costs and better in terms of reliability.
γ, gekennzeichneten Merkmale gelöst. γ, marked features solved.
sich aus einer hervorragenden Temperaturkompensa-is based on an excellent temperature compensation
ho tion, die den Temperaturgang der elektronischen Steuerschaltung nahezu beseitigt. Insbesondere lassen sich mit der vorgeschlagenen Schaltungsanordnung Temperaturen auf einstellbare Werte einregeln, die dann in einem eng bemessenen Toleranzbereich nahezuho tion showing the temperature response of the electronic Control circuit almost eliminated. In particular, the proposed circuit arrangement Adjust temperatures to adjustable values, which are then almost within a narrow tolerance range
h-, konstant gehalten werden.h-, be kept constant.
Da die Schaltungsanordnung auch mit einer optimal geringen Anzahl von Bauelementen aufgebaut werden kann, ergeben sich weitere Vorteile hinsichtlich derSince the circuit arrangement can also be constructed with an optimally small number of components can, there are further advantages in terms of
Wirtschaftlichkeit ihrer Herstellung und Zuverlässigkeit ihres Betriebs.Economics of their manufacture and reliability of their operation.
Im folgenden wird die Erfindung anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels beschrieben. Es zeigt sIn the following the invention is described with reference to an embodiment shown in the drawings. It shows s
F i g. 1 eine Temperaturregelschaltung gemäß der Erfindung,F i g. 1 a temperature control circuit according to the invention,
Fig.2 eine modifizierte Schaltungsanordnung nach F i g. 1, bei der der Zweipol durch einen Dreipol ersetzt ist und ίο2 shows a modified circuit arrangement according to F i g. 1, where the two-pole is replaced by a three-pole is and ίο
F i g. 3 ein Diagramm zur Darstellung des zeitlichen Verlaufs einiger interessierender Spannungen.F i g. 3 is a diagram showing the time course of some voltages of interest.
Im folgenden wird die in F i g. 1 dargestellte Schaltungsanordnung für die Temperaturregelung erläutert Bei nicht gezündetem Thyristor Thy ergibt sich über den Widerstand R 5 und den Kondensator C3 eine Phasenverschiebung der Netzspannung Un, so daß sich die trapezförmige Spannung t/3 (vgL F i g. 3) je nach Dimensionierung des Kondensators C3 derart verschieben läßt, daß sich beim Nulldurchgang der Netzspannung Un; U1 in Fig.3; schon eine Spannung U2 von ca. 70% der Dachspannung ergibt. Vie F i g. 3 weiter zeigt, kann die Spannung U5 erst dann ansteigen, wenn in der aus den Dioden Dl bis D 3 bestehenden Reihenschaltung die Zenerdiode DZ mit 2"< der Stromübernahme beginnt. Dieses ist dann der Fall, wenn die Spannung i/3 am Kondensator Cl ihren Maximalwert nahezu erreicht hat. Dieses bedeutet, daß die Spannung US erst dann positiv ist (1,4 V), wenn der Kondensator Cl fast aufgeladen ist. Wenn die jo Spannung US nun weiter ansteigt, erfolgt auch der Aufbau der Spannung t/6 und zwar im Verhältnis der Widerstände R \IR2IRt, wobei vorausgesetzt wird, daß der Widerstand der Diode D 4, die zwischen die Widerstände R2 und Rt eingeschaltet ist, praktisch r, vernachlässigbar klein ist. Diese Verhältnisse lassen sich folgendermaßen ausdrücken:In the following, the in F i g. 1 explained circuit arrangement for the temperature control. When the thyristor Thy is not triggered, there is a phase shift in the mains voltage Un via the resistor R 5 and the capacitor C3, so that the trapezoidal voltage t / 3 (vgL F i g. 3) depending on the dimensioning of the Capacitor C3 can be shifted in such a way that at the zero crossing of the mains voltage Un; U 1 in Figure 3; a voltage U 2 of approx. 70% of the roof voltage already results. Vie F i g. 3 further shows, the voltage U5 can only rise when the Zener diode DZ begins to take over current with 2 "<in the series circuit consisting of the diodes D1 to D3. This is the case when the voltage i / 3 on the capacitor C1 This means that the voltage US is only positive (1.4 V) when the capacitor C1 is almost charged. If the voltage US now rises further, the voltage t / 6 also builds up namely in the ratio of the resistances R \ IR2IRt, whereby it is assumed that the resistance of the diode D 4, which is connected between the resistors R2 and Rt , is practically r, negligibly small. These ratios can be expressed as follows:
U6 = Ui U6 = Ui
RiRi
Ri +R2+RIRi + R2 + RI
Wenn die Spannung t/6 hoch genug ist (etwa 0,6 V), dann beginnt der npn-Transistor Tl Strom zu ziehen, wodurch er auch den pnp-Transistor Π leitend werden 4-, läßt. Durcii die Rückkopplung übet den Kondensator C2 wird diese Aufsteuerwirkung erheb'ich beschleunigt, so daß sich daher am Widerstand R β ein Spannungsimpuls mit steiler Anstiegsflanke aufbaut, bis der Kondensator Cl praktisch entladen ist. Diese -,0 Impuisspannung zündet über die Steuerelektrode 7 den Thyristor Thy. When the voltage t / 6 is high enough (about 0.6 V), the npn transistor Tl begins to draw current, whereby it also lets the pnp transistor Π become conductive. Durcii the feedback capacitor C2 is übet this gating effect accelerated erheb'ich, so that therefore the resistor R β builds a voltage pulse with a steep rising edge is practically discharged until the capacitor Cl. This -, 0 pulse voltage ignites the thyristor Thy via the control electrode 7.
Die gewünschte Temperaturregelung kommt nun dadurch zustande, daß der Widerstand Rt, der als Heißleiter mit negativem Temperaturkoeffizient ausge- -,--, bildet ist, mit dem Verbraucherwiderstand RL, z. B. einer Heizspirale, in Wärmeverbindung gebracht ist. Wenn der Verbraucherwiderstand RL noch kalt ist, dann hat der mit ihm thermisch verbundene Widerstand Rt einen sehr hohen Wert, wodurch die Spannung t/6 h< > so groß ist, daß die aus den Transistoren Ti und Tl gebildete Auslöseschaltung bei jeder Halbwelle zündet. Wenn der Verbraucherwiderstand RL und mit ihm der Thermowiderstand Rt immer heißer wird, dann sinkt der Widerstandswert des Thermowiderstandes immer *,-, mehr ab, bis durch das Teilverhältnis Ri/R 2/Rt bedingt, die Spannung Ur> nicht mehr ausreicht, um den Transistor T2 zu öffnen. Deshalb entsteht auch keine Spannungsimpulsspitze mehr längs des Widerstandes R 6, so daß auch der Thyristor nicht mehr zünden katin. Auf diese Weise ergibt sich also eine Stabilisierung der Temperatur des Verbraucherwiderstandes RL Damit die Schaltung einen Temperaturgang von praktisch der Größe Null erhält, muß der Temperaturkoeffizient der Spannung US dem Temperaturkoeffizient des Transistors Tl proportional gemacht werden. Dieses läßt sich am einfachsten dadurch bewirken, daß die Dioden des Zweipols D XID 2 aus dem gleichen Material wie der Transistor T2 hergestellt wird.The desired temperature control is achieved in that the resistor Rt, which is designed as a thermistor with a negative temperature coefficient -, - is formed, with the consumer resistance RL, z. B. a heating coil, is brought into thermal connection. When the load resistor RL is still cold, the resistor Rt thermally connected to it has a very high value, which means that the voltage t / 6 h <> is so great that the trigger circuit formed by the transistors Ti and Tl ignites at every half-wave. If the consumer resistor RL and with it the thermal resistor Rt gets hotter and hotter, then the resistance value of the thermal resistor always falls *, -, more until the voltage U r > is no longer sufficient due to the partial ratio Ri / R 2 / Rt to open the transistor T2. This is why there is no longer a voltage pulse peak along the resistor R 6, so that the thyristor can no longer ignite. In this way, the temperature of the consumer resistor RL stabilizes. In order for the circuit to have a temperature response of practically zero, the temperature coefficient of the voltage US must be made proportional to the temperature coefficient of the transistor T1. The easiest way to achieve this is that the diodes of the two-terminal network D XID 2 are made of the same material as the transistor T2 .
Bei einer geeigneten Dimensionierung der Schaltungsanordnung ergibt sich eine Stabilisierung der eingestellten Temperatur von 1000C mit ±0,25° C. Die gewünschte Temperatur des Verbraucherwiderstandes RL kann mit Hilfe des veränderbaren Widerstandes R 1 eingestellt werden. Zur Oberkompensation kann eine Diode DA vorgesehen werden, die bei einem geeigneten Temperaturkoeffizienten die Auslöseschaltung so steuert, daß bei heißer werdendem Oerät die Leistung bereits früher gedrosselt wird.With a suitable dimensioning of the circuit arrangement results in a stabilization of the set temperature of 100 0 C and ± 0.25 ° C. The desired temperature of the consumer resistor RL can be set with the aid of the variable resistor R. 1 For overcompensation, a diode DA can be provided which, with a suitable temperature coefficient, controls the trigger circuit in such a way that the output is throttled earlier when the device becomes hotter.
Der in F i g. 1 mit 8 bezeichnete Trigger-Impulsgenerator, auch Auslöseimpulsschaltung genannt, besitzt eine Schwellwertcharakteristik, wobei der Zustand dieser Schaltung von der Spannung U6 am temperaturabhängigen Widerstand abhängig ist. Diese den Auslöseimpuls erzeugende Schaltung kann entweder als monostabile Kippstufe ausgebildet sein oder mit einem Unijunction-Transistor, einem Thyristor oder einer äquivalenten Schaltungsanordnung aufgebaut sein.The in F i g. 1 with 8 designated trigger pulse generator, also called trigger pulse circuit, has a threshold value characteristic, the state of this circuit is dependent on the voltage U6 at the temperature-dependent resistor. This circuit generating the trigger pulse can either be designed as a monostable multivibrator or be constructed with a unijunction transistor, a thyristor or an equivalent circuit arrangement.
Der Auslöseimpulsschaltung 8 in F i g. 1 wird an der Steuerelektrode, das ist der Basisanschluß des Transistors 7"2, ein in seiner Phasenlage veränderlicher Steuerimpuls zugeführt, der einer zeitlich vorgegebenen, sich ändernden Gleichspannung überlagert ist. Diese ist hierbei so gepolt, daß sie der Impulsspannung entgegengerichtet ist.The trigger pulse circuit 8 in FIG. 1 will be at the Control electrode, that is the base connection of transistor 7 "2, a variable in its phase position Control pulse supplied, which is superimposed on a time-predetermined, changing direct voltage. This is polarized in such a way that it is directed opposite to the pulse voltage.
Wie F i g. I weiter zeigt, ist ein aus den Widerständen R 4 und R 7 gebildeter Spannungsteiler vorgesehen, der über den Kondensator C3 und den Lastwiderstand RL an ''st Netzspannung Un liegt. Der Verbindungspunkt der beiden Widerstände ist mit dem Emitteranschluß des Transistors T2 in der Auslöseimpulsschaltung 8 verbunden. Diese Spannungsteilung ergibt sehrgünstige Worte bezüglich des Ausgleichs von Netzspai.nungsschwankungen. Like F i g. I further shows, is formed of the resistors R 4 and R 7 voltage divider is provided, which via the capacitor C3 and load resistor RL to '' st mains voltage Un is located. The connection point of the two resistors is connected to the emitter connection of the transistor T2 in the trigger pulse circuit 8. This voltage division results in very favorable words with regard to the compensation of fluctuations in the mains voltage.
Zur Verbesserung der Flankensteilheit des Auslöseimpulses an der Steuerelektrode 7 des Thyristors Thy ist in die Verbindung der Basis des Transistors T2 mit dem Kollektor des Transistors 7*1 ein Kondensator C2 eingeschaltet. Diest Kondensatorkopplung kann aber auch durch eine /?C-Kopplung oder durch eine Schaltung ersetzt werden, bei der der Basisanschluß direkt mit dem Kollektor verbunden ist.To improve the edge steepness of the trigger pulse at the control electrode 7 of the thyristor Thy , a capacitor C2 is connected in the connection between the base of the transistor T2 and the collector of the transistor 7 * 1. This capacitor coupling can, however, also be replaced by a /? C coupling or by a circuit in which the base connection is directly connected to the collector.
Das automatische Einregeln der Tempentur auf den eingestellten Wert kann auch mit einnr bestimmten Zeitkonstante durchgeführt werden. Dieses kann dadurch erfolgen, daß die Zeit zum Aufbau der Gleichspannung di /ch die Aufladung einer Anordnung, bestehend a<is der Reihenschaltung eines Kondensators und eines Widerstandes, gewonnen wird. Diese Reihenschaltung läßt sich ohne weiteres in die Ansteuerleitung des Transistors Tl einfügen. Es kann hierbcii für manche Fälle vorteilhaft sein, die Gleichspannung langsam au/zubauen.The automatic adjustment of the temperature to the set value can also be carried out with a specific time constant. This can be done by gaining the time to build up the direct voltage di / ch the charging of an arrangement consisting of the series connection of a capacitor and a resistor. This series connection can easily be inserted into the control line of the transistor T1. In some cases it can be advantageous to build up the DC voltage slowly.
F i g. 2 zeigt nun eine Möglichkeit, wie der Zweipol in der Schaltungsanordnung nach F i g. 1 durch einen DreiDol ersetzt werden kann. Dieser Dreipol bestehtF i g. 2 now shows a possibility of how the two-terminal network in the circuit arrangement according to FIG. 1 through a DreiDol can be replaced. This three-pole exists
aus einem Transistor 73, der einen Basisspannungsteiler besitzt, der aus den Widerständen Ä8 und R 9 aufgebaut ist. Ferner ist ein Kollektorwiderstand R 11 vorhanden, der zwischen den Kollektor und den Verbindungspunkt zur Zenerdiode D 3 eingeschaltet ist. Zwischen diesem zuletzt genannten Verbindungspunkt und dem Basisanschluß des Transistors 73 ist ferner eine Reihenschaltung aus einem Widerstand R10 undfrom a transistor 73, which has a base voltage divider, which is made up of the resistors A8 and R9 . There is also a collector resistor R 11 which is connected between the collector and the connection point to the Zener diode D 3. Between this last-mentioned connection point and the base connection of the transistor 73 there is also a series connection of a resistor R 10 and einem Kondensator CA eingefügt. Der Kollektorwiderstand Λ 11 ist auch hier wieder so bemessen, daß er Netzspannungsschwankungen im Dreipol ausgleicht.a capacitor CA inserted. The collector resistance Λ 11 is again dimensioned so that it compensates for mains voltage fluctuations in the three-pole.
Schließlich ist es auch möglich, als Einstellelemente R 1 für die Einstellung der gewünschten Temperatur solche Bauelemente zu verwenden, die ihren Widerstand in Abhängigkeit von mehr oder weniger intensiven Lichtstrahlen oder Magnetfeldern verändern.Finally, it is also possible to use such components as setting elements R 1 for setting the desired temperature, which change their resistance as a function of more or less intense light beams or magnetic fields.
Hier/u 2 Blnii /.eiclimiiiüenHere / u 2 Blnii /.eiclimiiiüen
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DE19702023824 DE2023824C3 (en) | 1970-05-15 | 1970-05-15 | Device for regulating the temperature of an electrical heating element |
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Publications (3)
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DE2023824A1 DE2023824A1 (en) | 1971-11-25 |
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DE2023824C3 DE2023824C3 (en) | 1981-01-29 |
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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DE19702023824 Expired DE2023824C3 (en) | 1970-05-15 | 1970-05-15 | Device for regulating the temperature of an electrical heating element |
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DE (1) | DE2023824C3 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3235940A1 (en) * | 1981-11-13 | 1983-06-01 | VEB Elektromechanische Werkstätten Woltersdorf, DDR 1255 Woltersdorf | Temperature control electronics unit for soldering irons |
Families Citing this family (1)
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WO2011121617A2 (en) * | 2010-05-05 | 2011-10-06 | India Nippon Electricals Limited | Voltage control system |
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1970
- 1970-05-15 DE DE19702023824 patent/DE2023824C3/en not_active Expired
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3235940A1 (en) * | 1981-11-13 | 1983-06-01 | VEB Elektromechanische Werkstätten Woltersdorf, DDR 1255 Woltersdorf | Temperature control electronics unit for soldering irons |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
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DE2023824A1 (en) | 1971-11-25 |
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