DE2915797A1

DE2915797A1 - Temperatursteuersystem

Info

Publication number: DE2915797A1
Application number: DE19792915797
Authority: DE
Inventors: Hirofumi Aoyagi; Hidenobu Hasegawa; Hiroshi Horii; Kunio Kimata; Shun Ichiro Mori
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1978-04-20
Filing date: 1979-04-19
Publication date: 1979-10-25
Also published as: US4277670A; DE2915797C2; JPS54138978A; DE2915796A1; US4277671A; DE2915796C2

Description

DIPL.-CHEM. dr. HARALD STACH 0 Q 1 K 7 Ω

PATENTANWALT L S I O / ί? /

ADENAUERALLEE 30 · 2Ο0Ο HAMBURG 1 · TELEFON (040) 24 45 23

Aktenzeichen: Neuanmeldung

Anmelderin; Matsushita Electric Industrial Co., Ltd.

Temperatursteuersystem

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Temperatursteuersystem für elektrische Heizkissen, elektrische Bettdecken, Fußbodenheizungen, elektrische Teppiche u.a.. Das System besitzt gegenüber herkömmlichen Systemen folgende Vorteile:

1) Es besitzt ein elektronisches Temperatursteuersystem, das mit hoher Genauigkeit und hoher Zuverlässigkeit betätigt wird.

2) Das System ist geeignet für eine Temperaturhysteresis, was es ermöglicht, daß die Temperatur des zu erwärmenden Gegenstandes, beispielsweise eines Heizkissens, über einen vorbestimmten Bereich variieren kann, so daß im Gegensatz zu herkömmlichen Systemen dem menschlichen Körper eine stimulierende und komfortable Wärme übertragen wird.

Da herkömmliche elektronische Temperatursteuersysteme die Temperatur des zu erwärmenden Gegenstandes auf einem konstanten Wert unter Proportionalsteuerung erhalten, haben sie den Nachteil, daß sie während Jahreszeiten wie z.B. Frühling und Herbst übermäßig oder unzureichende Wärme liefern, wenn die Raumtemperatur auf einem verhältnismäßig hohen Wert ist, ohne daß die Temperatur des Gegenstandes genau in Übereinstimmung mit der Körpertemperatur eingestellt ist, um die beiden Temperaturen im Gleichgewicht zueinander zu halten.

Im Hinblick auf den obigen Nachteil sieht die vorliegende Erfindung eine Temperaturhysteresis vor, um die Temperatur

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des Gegenstandes über einen vorbestimmten Bereich schwanken zu lassen, so daß die Temperatur des Gegenstandes periodisch auf einen Wert gesetzt werden kann, der ausreichend höher als die Körpertemperatur ist, selbst wenn die Temperatur des Gegenstandes im Durchschnitt niedrig ist. Dies stellt sicher, daß an den menschlichen Körper eine stimulierende Wärme abgegeben wird.
3) Außer der üblichen Temperatureinstellung kann das System manuell oder automatisch auf eine höhere Temperatur gesetzt werden, um mit hoher Aussteuerung für einen speziellen Zeitraum zu arbeiten,und danach aus dem Hochaussteuerungsbetrieb in einen Betrieb mit üblicher Einstellung und Aussteuerung gebracht werden.

Wenn der Temperaturwahlschalter bei konventionellen elektronischen Temperatursteuersystemen auf eine höhere Temperatur gesetzt wird, erhält das Temperatursteuersystem die Temperatursteuerung auf dieser hohen Temperatur. Falls es gewünscht ist, das System in dieser hohen Aussteuerung nur für einen gewissen Zeitraum zu betreiben und danach bei einer niedrigeren Einstellung als der hohe Wert, muß der Benutzer den Schalter in die Normalstellung zurückstellen. • Wenn beispielsweise eine elektrische Decke unter Verwendung des üblichen Steuersystems derart verwendet wird, daß die Decke in der hohen Voreinstellung für einen bestimmten Zeitraum vor dem Schlafen zur Erzeugung einer besseren Durchwärmung vorgehend wird, muß der Temperaturwahlschalter von dem höheren Wert auf den Normalwert durch den Benutzer nach einem geeigneten Zeitraum zurückgestellt werden, wenn das Vorheizen oder die Durchwärmung beendet ist. Die Benutzung ist daher unbequem, außerdem treten EnergieVerluste auf, bis der Schalter in die Normalstellung zurückgestellt wird, und es kann evtl. eine leichte Verbrennung des menschlichen Körpers auftreten, wenn das Erwärmen des Körpers in der hohen Aussteuerung für einen zu langen Zeitraum auf-

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rechterhalten wird.

Im Gegensatz dazu arbeitet das erfindungsgemäße System mit der hohen Aussteuerung für einen speziellen Zeitraum und kehrt danach automatisch in den Betrieb der Normaleinstellung zurück. Dies macht die elektrische Vorrichtung leicht zu verwenden und gewährleistet Energieeinsparungen und eine verbesserte Sicherheit.

k) Ein weiteres Merkmal der vorliegenden Erfindung ist die Wahl einer proportionalen Temperatursteuerung oder einer Temperatursteuerung mit Hysteresecharakteristik durch einen Schalter o.a. je nach Wunsch des Benutzers zum gewünschten Zeitpunkt, und auch TemperaturSchwankungen, um eine einstellbaren Bereich zu ermöglichen.

5) Nachdem die Temperatur des Gegenstandes den vorgewählten Wert erreicht hat, wird die Stromversorgung des Heizelements oder der ähnlichen, wärmeerzeugenden Last eingestellt, woraufhin die Temperatur des Gegenstandes um einen vorbestimmten Differenzbereich abfallen kann, woraufhin ein Zeitgeber betätigt wird. Beim Ablauf der durch den Zeitgeber gesetzten Zeit erzeugt der Zeitgeber ein Ausgangssignal, das die Energieversorgung erneut die wärmeerzeugende Last ansteuern läßt. Wenn der Gegenstand gute Wärmeisolationseigenschaften gegen Wärmeableitung besitzt, fällt die Temperatur des Gegenstandes langsam mit dem Ergebnis, daß die Zeit, die für den Temperaturabfall um den speziellen Differenzbereich benötigt wird, relativ langer als die Zeit, die durch den Zeitgeber vorgegeben wird, ist. Somit schwankt die Temperatur des Gegenstandes im wesentlichen über den Differenzbereich. Wenn umgekehrt der Gegenstand schlechte Wärmerückhaitungseigenschaften besitzt, fällt die Temperatur des Gegenstandes schnell um den Differenzbereich in sehr viel kürzerer Zeit. Dementsprechend schwankt die Temperatur über einen Bereich, der nur durch die von dem Zeitgeber gesetzte Zeit bestimmt

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wird.

Im Gegensatz dazu tritt bei einem Hysteresissteuersystem, bei dem die wärmeerzeugende Last ein- und ausgeschaltet wird, um die Temperatur nur über dem angegebenen (Differenz) Temperaturbereich zu erhalten, ein häufiges Schalten des Energiesteuerelementes unter manchen Bedingungen auf. Dieses beeinträchtigt nachteilig die Lebensdauer der Kontakte und führt zu Schwierigkeiten mit der Energieversorgung.

Die vorliegende Erfindung überwindet diese Probleme und schafft eine geeignete TemperaturSchwankung selbst unter wechselnden Bedingungen, unter denen der Gegenstand verwendet werden könnte.

6) Die TemperaturSchwankung zur Hysteresissteuerung ist durch ein Abändern des Differenztemperaturbereiches für den Gegenstand oder die Zeit, die durch den Zeitgeber gesetzt worden ist, variabel. Dies ermöglicht es, das System unterschiedlichen Bedingungen anzupassen.

7) Das System besitzt eine Schaltung zum Halten einer hohen Aussteuerung, die mit einem anderen als dem gewöhnlichen Temperaturwahlschalter versehen ist. Der Schalter steuert das System zu hoher Temperatur aus, wenn ex/gezogen wird, und führt das System zur üblichen Temperatureinstellung zurück, wenn er gedrück wird. Die Schaltung hält das System im Hochaussteuerungsbetrieb für einen speziellen Zeitraum, wenn der Knopf gezogen ist. Für den Hochtemperaturbetrieb wird die Decke üblicherweise auf eine Temperatur von etwa 50 C erhitzt, die leichte Verbrennungen auf dem menschlichen Körper verursachen könnte. Da das System auf Hochtemperaturbetrieb durch das Ziehen eines Knopfes gesetzt werden kann und dieser Betrieb durch ein Drücken des Knopfes wieder eingestellt werden kann, kann der Hochaussteuerungsbetrieb unverändert unterbrochen werden, wenn der Knopf unbeabsichtigt während des Schlafens gedrückt wird. Dies führt zu einer

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wesentlich höheren Sicherheit, als wenn der Knopf dazu ausgelegt wäre, einen Hochaussteuerungsbetrieb beim Niederdrücken zu bewirken.

8) Venn der Schalter zum Einstellen des Systems für einen Hochtemperaturbetrieb automatisch betätigbar ist, wie beispielsweise durch ein Erfassen der Lufttemperatur (Zimmertemperatur), kann das System im Hochbetriebszustand in einer Niederigtemperaturumgebung gehalten werden.

9) Das System kann manuell aus dem Hochaussteuerungsbetrieb gebracht werden, oder automatisch mit einem Ausgangssignal, das nach einem bestimmten Zeitraum nach dem Vorheizen durch ein Öffnen des Schalterkontaktes mit einer Spule oder ähnlichem, die durch das Ausgangssignal angesteuert wird, erzeugt wird. Somit ist das System für einen sehr verschiedenartigen Gebrauch geeignet.

10) Die Hysteresistemperatursteuerung oder die proportionale Temperatursteuerung ist wahlweise, je nach Vunsch des Benutzers, wählbar, während der Hochaussteuerungsbetrieb für einen speziellen Zeitraum aufrechterhalten bleiben kann. Das System erfüllt somit die verschiedensten Bedürfnisse des Benutzers.

Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden im folgenden unter Bezugnahme auf die zugehörigen Figuren beschrieben.

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Fig. 1 ist eine Ansicht, die ein elektrisches Kissen oder eine elektrische'Decke zeigt, bei der die vorliegende Erfindung angewendet wird;

Fig. 2 ist ein Schaltdiagramm, das eine Ausführungsform der Temperatursteuerungsschaltung, die für ein Kissen oder eine Decke verwendet werden kann, in ihrer Gesamtheit zeigt;

Fig. 3 ist eine Darstellung, die den Aufbau eines Temperatursensors zeigt;

Fig. h ist eine Darstellung, die den Aufbau eines Heizelementes zeigt;

Fig. 5 ist eine Darstellung, die die Temperaturimpedanzcharakteristik des Temperatursensors zeigt;

Fig. 6 ist eine Darstellung, die die Eigenschaften eines Proportionalsteuerverfahrens und eines Hysteresissteuerverfahrens zeigt;

Fig. 7 ist ein Diagramm, das ein Verfahren mit großer Aussteuerung zeigt;

Fig. 8 ist eine Schaltung, in der die Steuerschaltung im Blockdiagramm dargestellt ist;

Fig. 9 ist eine Schaltung, die die logischen Schaltungen des Blocks einschließlich der Steuerschaltung zeigt;

Fig. 10 ist ein Schaltungsdiagramm, daß eine erfindungsgemäße Schaltung zur Erfassung der Rückstellspannung zeigt;

Fig. 11 ist eine Schaltung, die eine weitere erfindungsgemäße Schaltung zur Erfassung der Rückstellspannung zeigt;

Fig. 12a
und 12b sind Darstellungen, die die zu dem Betrieb der Spannungserfassungsschaltungen zugehörigen Wellenformen darstellen;

Fig. 13 ist eine Schaltung, die eine weitere erfindungsgemäße Rückstellspannungserfassungsschaltung darstellt;

Fig. ik ist eine Darstellung, die eine Nullspannungserfassungs· schaltung zeigt;

Fig. 15 ist ein Impulsfolgendiagramm, das die Operation der Schaltung

Fig. l6 ist eine Darstellung, die eine erfindungsgemäße Impulsfolgenformschaltung zeigt;

Fig. 17 ist eine Darstellung, die eine weitere erfindungsgemäße Impulsfolgenformschaltung darstellt; Fig. 18 ist eine Darstellung, die eine erfindungsgemäße

Pulserfassungsschaltung zeigt; Fig. 19 ist ein Impulsfolgendiagramm, das den Betrieb der

Pulserfassungsschaltung darstellt; Fig. 20 ist eine Schaltung, die einen Aufladeverstärker gemäß

der vorliegenden Erfindung darstellt; Fig. 21 ist eine Darstellung, die eine Hysteresissteuerwahl-

schaltung gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt; Fig. 22 ist eine Darstellung, die eine erfindungsgemäße

Schaltung zur Wahl einer hohen Aussteuerung zeigt; Fig. 23 ist eine Schaltung, die einen erfindungsgemäßen

selbsttriggernden Ausgangsverstärker darstellt; Fig. Zk ist eine Darstellung, die eine Spannungserfassungsschaltung und eine Erfassungszeitschaltung für die erfindungsgemäße Einheit zur Erfassung der Selbst-

triggerung darstellt;
Fig. 2$ ist ein Impulsfolgendiagramm, das den Betrieb der obigen Schaltung zeigt;

Fig. 26 ist eine Darstellung, die eine Zwischenausgangsschaltung gemäß der vorliegenden Erfindung für einen

ersten Zähler zeigt;
Fig. 27 ist ein ImpuJsfolgendiagramm, das einen Betrieb im

Proportionalsteuerverfahren zeigt; Fig. 28 ist ein Impulsfolgendiagramm, das einen Betrieb

unter Hysteresissteuerung darstellt; Fig. 29 ist ein Impulsfolgendiagramm, das den Betrieb der

Selbsttriggerungserfassung darstellt; Fig. 30 ist eine Schnittansicht, die eine Schaltereinheit zum Aufrechterhalten des Betriebs hoher Aussteuerung

und zur Unterbrechung dieses Betriebs darstellt; Fig. 31 ist eine Darstellung, die eine Schaltung zum Halten des Hochaussteuerungsbetriebs und zur Unterbrechung des Betriebs zeigt;

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Fig. 32 ist eine Darstellung, die eine weitere Schaltung zum Aufrechterhalten der hohen Aussteuerung und zur Unterbrechung dieses Betriebs zeigt;

Fig. 33 ist eine Gesamtdarstellung, die eine weitere Ausführungsform darstellt, in der der Strom durch das Heizelement durch ein Relais gesteuert wird;

Fig. 3^a
bis 3^d sind Impulsfolgendiagramme;

Fig. 35 ist eine Gesamtdarstellung, die eine weitere Ausführungsform zeigt, in der der Strom durch das Heizelement durch ein Relais gesteuert wird;

Fig. 36 ist ein Impulsfolgendiagramm, das den Betrieb dieser Ausführungsform zeigt; und

Fig. 37 ist eine Gesamtschaltungsdarstellung, die eine Ausführungsform mit einem Heizelement und einem Temperatursensor darstellt, die in der Form eines Drahtes avisgebildet sind.

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In Fig. 1 ist mit dem Bezugszeichen 1 ein Stecker zur Verbindung mit einer 100 V Wechselstromquelle dargestellt, mit dem Bezugszeichen 2 ein Steuerkasten und mit 3 der zu erwärmende Gegenstand, beispielsweise ein Tuch zur Verwendung als elektrisches Heiztuch oder eine Bettdecke zur Verwendung als elektrisch erwärmbare Heizdecke. Die Figur zeigt weiterhin ein Verbindungskabel k_t ein Verbindungsstück 51 einen Erwärmer 6, einen Temperatursensor 7 zur Erfassung der Temperatur des zu erhitzenden Gegenstandes 3» einen Stromversorgungsschalter 8, eine Einstellscheibe 9 zum Wählen der Temperatur des Gegenstandes 3t und einen Schalter 10, um eine der beiden Steuerarten für die Temperatur des Gegenstandes 3· wie aus Fig. 6 zu entnehmen, einzustellen. Eine der beiden Steuerarten ist eine proportionale Steuerung, in der die Temperatur des Gegenstandes 3 auf einem konstanten Wert zu jeder Zeit gehalten wird, während das andere Steuerverfahren eine Hysteresis-Steuerung ist, bei der die Temperatur des Gegenstandes 3 innerhalb eines vorgegebenen Temperaturbereichs variiert. Mit 11 ist ein Schalter bezeichnet, der zum Start einer anfänglich starken Temperaturerhöhung dient. Der Schalter 11, wenn er nach Wunsch betätigt wird, wählt eine der beiden Steuerarten, die in Fig. 7 dargestellt sind, ais. Eine der beiden Arten ist eine Arbeitsweise, bei der die Temperatur hochgehalten wird, d.h., der Gegenstand 3 wird auf eine Temperatur hohen Wertes für einen angegebenen Zeitraum erhitzt, unabhäig.g von der durch die Einstellung 9 angegebenen Temperatur, und wird danach auf die Temperatur, die durch die Wahleinstellung 9 angegeben wird, zurückgeführt. Die andere Arbeitsweise ist eine übliche Weise, bei der, im Gegensatz zu der eben erwähnten, die Temperatur auf den Wert gesteuert wird, der durch die Vorwahl 9 angegeben wird. Mit 12 ist eine Netzanzeigeleuchte bezeichnet, mit 13 eine weitere Netzlampe, die dann aufleuchtet, wenn die Heizvorrichtung 6 eingeschaltet ist.

Fig. 2 zeigt die gesamte elektrische Schaltung für eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. In der Figur sind der Stromver-

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sorgungsstecker 1, der Netzschalter 8, eine Temperatursicherung lh und ein Rauschfilter 15 für die Stromversorgung mit einer Drosselspule 16, einem Kondensator T7 und einem Überspannungsschutz 18 gezeigt. Mit 6h ist ein Schutzwiderstand für die Netzlampe 12 dargestellt und mit 19 eine Schaltung bezeichnet, die eine Steuerspannungsversorgung Vco abgibt. Die Schaltung 19 umfaßt eine Diode 20, Widerstände 21 und 22, Kondensatoren 23 und Zh und eine Zenerdiode 25· Eine Temperatureinstellschaltung 26 umfaßt einen verstellbaren Widerstand 27, der einen verstellbaren Widerstandswert in Übereinstimmung mit der Einstellung der Vorwahlscheibe 9 besitzt, und einen Begrenzungswiderstand 28. Eine Schaltung 29 zur Erfassung der Temperatur besitzt eine Neonlampe 30» die als Impulstriggerelementdient, einen Kondensator 31» einen Widerstand 32, einen Impulsumformer 33 und einen Temperatursensor 7· Der Temperatursensor 7 besitzt den in Fig. 3 dargestellten Aufbau und ist in der Form eines Stranges ausgebildet. Der Sensor 7 umfaßt einen Kerndraht 39» eine Wicklung 36 um den Kerndraht 39» ein temperaturempfindliches Element 38 mit einem Kunststoffthermistor, der die Wicklung 37 bedeckt, eine weitere Wicklung 37 um das Element 38 und eine Abdeckung, die die Wicklun-g 37 bedeckt. Da die Charakteristika des temperaturempfindlichen Elements 38 sich mit der Temperatur ändern, hat die Schichtimpedanz Z_ zwischen den Wicklungen 36 und 37 die in Fig. 5 dargestellten Eigenschaften. Mit der Temperaturerfassungsschaltung 29 wird die Spannung in Übereinstimmung mit dem vorgegebenen Widerstand R , der durch den Temperatureinstellwiderstand 27 (d.h. der Summe der Werte R₃₇ des Widerstands 27 und des

Wertes R_oQ des Begrenzungswiderstandes 28, R *

AO X

R _+R ο) und mit der Impedanz Z_ dem Temperatursensors 7 geteilt. Wenn die Spannung V _ über den Wicklungen 36 und 37 größer als die Entladeanfangsspannung V_ß0 der Neonlampe ist, d.h. ν_Ώη< V _ wird die Neonlampe 30 getriggert, wodurch der

xJU Z /

Impulsübertrager 33 über den Kondensator 31 und den Widerstand 32 einen Ausgang liefern kann. Dies findet bei niedriger Temperatur des Gegenstandes 3 statt. Die Neonlampe 30 wird nicht getriggert, wenn V,,-. > V _ ist, nämlich wenn der

JjU *^ Z j

Gegenstand 3 sich auf einer hohen Temperatur befindet. Eine Steuerschaltung hl führt einen Hauptsteuerbetrieb durch

909843/0982 _ΛΛ

■An -

und besitzt eine integrierte Schaltung (im folgenden einfach als "IC" bezeichnet). Das IC besitzt 16 Anschlüsse. Ein Widerstand 42 erfaßt die Wechselspannung und setzt das IC 41 in Zeitbeziehung zur Wechselspannung. Der Schalter 11 besitzt Kontakte 56· und 56", die durch ein Betätigen des Hebels des Schalters 11 geschlossen werden und an Pin 3 des IC 4i gelegt werden. Eine C-R Schaltung 43 zur Triggerung eines Thyristors 471 der später beschrieben wird, umfaßt einen Widerstand 44 und einen Kondensator 45· Der Ausgang der Temperaturerfassungsschaltung 29 (wenn der Gegenstand 3 auf einem niedrigeren Temperaturwert als der vorgegebene Wert liegt) wird dem Pin 2 des IC 4i zugeführt, das einen Ausgang von dem Pin 14 zur Trigger C-R Schaltung 43 liefert, uai den Kondensator 45 über den Widerstand 44 aufzuladen. Wenn die Vech si spannung danach sich dem positiven Zyclus nähert und den Nullpunkt überschreitet, wird der Kondensator über Pin 13 entladen und der Thyristor k7 wird über Pin 12 beim Nulldurchgang getriggert. Der Thyristor 47 steuert den Heizer 6 an. Mit 46 ist ein Gatewiderstand bezeichnet. 0 Der Heizer 6, der den in Fig. 4 dargestellten Aufbau besitzt, besitzt ein Kerrdiäat 51, eine W arme wicklung 48, die um den Kerndraht 51 gewickelt ist, einen schmelzbaren Harzüberzug 50, der um die Drahtwicklung 48 gepaßt ist, einen Sicherheitsdraht 49 um den Überzug 50 und eine Hülle 52, die die Wicklung 49 bedeckt. Der Heizer hat die Form eines Stranges. Falls der Heizer 6 unbeabsichtigterweise auf eine abnorm hohe Temperatur erhitzt wird, schmilzt der Harzüberzug 50, so daß der Heizungsdraht 48 in Kontakt mit dem Sicherheit«» draht 49 kommt, woraufhin ein großer Strom durch folgende Schaltung fließt: Punkt A - Heizdraht 48 - Kontaktabschnitt - Sicherheitsdraht 49 - Widerstand 55 - Punkt B, der in Fig. 2 dargestellt ist, was den Widerstand 55 aufheizt, was seinerseits die Sicherung i4 erwärmt, die thermisch schmilzt und den Stromfluß aus Sicherheitsgründen unterbricht. Unter üblichen Bedingungen fließt ein kleiner Strom zur Erfassung des Temperatursignals durch folgende Schaltung: Widerstand "55 - Sicherheithdraht 49 - Temperatursensor 7 - Temperatur-

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- Alt -

einstellwiderstand 27; mit diesem Stromfluß wird von dem Widerstand 55 keine Wärme erzeugt. Der Pin 10 des IC kl ist ein Ausgangsanschluß zur Unterbrechung des Betriebs mit Anhebung der Temperatur. Wenn ein Gatewiderstand 53 und ein Thyristor 5k getriggert werden, wird eine Spule 56 angesteuert, wodurch die Kontakte 56¹ und 56" des Schalters 11 geöffnet werden. Als nächstes wird eine Anordnung zur Gewährleistung der Sicherhät bei selbsttriggernde Zustande des Thyristors k7 beschrieben. Ein Widerstand 57 prüft die Anschlußspannung des Thyristors 47 zur Versorgung des Heizers 6. Wenn der Tb/ristor 47 sich in einem eine Halbwelle leitenden Zustand trotz der Abwesenheit eines Ausgangssignals der Temperaturerfassungsschaltung 29 befindet und somit trotz der Abwesenheit eines Eingangssignals am Pin 2 des IC kj, ist der Thyristor k7 im selbsttriggernden Zustand, was gefährlich ist. In diesem Zustand wird die Anschlußspannung des Thyristors k7 am Pin 15 des IC 4i über den Widerstand 57 erfaßt und einer logischen Verarbeitung innerhalb des IC kl unterworfen, um einen Triggerausgang für einen Thyristor 58 von Pin 11 aus zu liefern. Das Ausgangssignal bringt den Thyristor 58 in den leitenden Zustand, wodurch ein Widerstand 59 Wärme erzeugt , die die Temperatursicherung 14 erwärmt und schmelzt. Wenn der Thyristor k7 vollständig aufgrund eines Kurzschlusses ausfällt, wird die Sicherheit auf folgende Weise gewährleistet. Da zu diesem Zeitpunkt übermäßig viel Strom durch den Heizer 6 läuft, was zu einer Gefährdung führt, wird die negative Halbzyklusspannung an einen Widerstand 62 über eine Diode 61 gelegt, wodurch dor Widerstand 62 Wärme abgibt, die die Sicherung ik thermisch unterbricht, um den Stromfluß zu unterbrechen.

Fig. 8 zeigt den Steuerblock des IC 41. In Fig. 8 ist das Innere des IC 41 durch eine strichpunktierte Linie dargestellt, und die äußeren Teile des IC, die für die Merkmale dieser Erfindung irrelevant sind, sind nicht dargestellt. Fig. 8 zeigt eine Reseteinheit A und einen Null-Impul»generator B, der durch den Widerstand kZ den Spannungs-Nulldurchgang der Wech-

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seispannung erfaßt, der als Zeitbasis für die IC-Steuerung¹ dient, um die Null-Durchgangsimpulse zu bilden. Eine Impulsfolge-Formungseinheit C erhält das Ausgangssignal des Temperatursensors 7 von dem Impulstransformator 33 in der Form von Impulsen und formt den Ausgang zu einer speziellen Impulsfolge. Ein 2-Bit Frequenzteiler D empfängt Temperaturerfassungsausgangssignale von der Vellenformeinheit C und erzeugt Triggerimpulse beim Durchgang, wenn die Wechselspannung negativ oder positiv wird. Ein Aufladeverstärker E lad den Kondensator k5 über den Widerstand kk auf. Ein Entladeverstärker empfängt die in dem Kondensator k5 gespeicherte Ladung über den Pin 13 und gibt die Ladung zur Triggerung des Thyristors ^7 über Pin 12 ab. Ein Hysteresis-Steuerwähler G empfängt über Pin h ein Signal von Schalter 10, der sich bei Wahl der Hysteresissteuerung schließt. Eine Hysteresissteuerlogikeinheit H hält den 2-Bit Frequenzteiler D für einen Zeitraum t an, der in Fig. 6 dargestellt ist, um ein Auf- und Ab der Temperatur des Gegenstandes 3 zu liefern. Ein erster Zähler E umfaßt T-Flip-Flops, die miteinander in η-Stufen verbunden sind, und zählt die Stromversorgungsfrequenz für die Zeit t , die bezüglich der

Hysteresissteuerlogikeinheit H erwähnt wurde, um den Thyristor 47 für diesen Zeitraum stillzulegen. Wenn die für den Zähler E angegebene Zeit verstrichen ist, schaltet die Reseteinheit A die Hysteresissteuerlogikeinheit H in den Resetzustand, um den Thyristor k7 wiederum zu triggern. Ein zweiter Zähler K mit T-Flip-Flops, die in Endstufen miteinander geschaltet sind,bestimmt den später zu beschreibenden Zeitaum t„ für hohe Temperatur.

Mit J ist ein Wählschalter für den Hochtemperaturzustand bezeichnet. Wenn der Hochtemperaturhebel 11 betätigt wird, schließen die Kontakte 56· und 56". Ist der Kontakt 56· geschlossen, wird der die Temperatur einstellende Widerstad 27 überbrückt, so daß die höchste Temperatur unabhängig von der Einstellung des Widerstandes 27 eingestellt wird. Da der Pin 3 8Ji den geschlossenen Kontakt 56" angeschlososen ist, bringt der Hochteraperaturwähler J den Hysteresissteuerzähler E in direkte Verbindung mit dem Hochtemperaturzähler K, so dau die Zähler T und K den in Fig. 7 dargestellten Hochtempe-

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raturzeitrauin t„ zählen. Wenn der Wähler J auf Hochtemperatur ti

bei Hysteresissteuerung gesetzt wird, ist der Hysteresisateu·- rungswähler G funktionslos, was eine proportdcnaleSteuerung während dieses Hochtemperaturbetriebs, wie aus Fig. 7 zu ersehen ist, ermöglicht. Mit L ist ein Speicher zum Halten der Hochtemperatur bezeichnet. Der Speicher L macht den ersten Zähler X auch als Abwärtszähler zum Halten der Hochtemperatur nutzbar, so daß während des Hochtemperaturbetriebs der Speicher L das Signal speichert, das anzeigt, daß der erste Zähler seinen Zählvorgang beendet hat und ein Ausgangssignal an den zweiten Hochtemperaturzähler K abgibt. Ein Ausgangsverstärker M zur Unterbrechung des Hochtemperaturbetriebs liefert ein Ausgangssignal, um den Thyristor $k zu triggern, wodurch die Spule 56 die Hochtemperaturkontakte 56¹ und 56" öffnet. Das Diodenfehlverhalten, nämlich die Selbsttriggerung des Thyristors 47,wird durch die Logik zwischen der Impulsfolgeformeinheit C und einem Detektor N zur Erfassung der Anschlußspannung des Thyristors 47 erfaßt. Wenn beispielsweise keine Eingangsspannung an dem Spannungsdetektor trotz der Abwesenheit des Ausgangssignals der Impulsfolgeformeinheit C liegt, befindet sich der Thyristor ^7 in einem selbsttriggernden Zustand, so daß in einem zeitlich abgestimmten Verhältnis zu dem Zeitdetektor 0, der in einer geeigneten Phase des positiven Zyklus der Spannungsversorgung geschaltet ist, ein Ausgangssignal zu einem selbsttriggernden Verstärker P geführt wird. Das verstärkte Ausgangssignal des Verstärkers P triggert den Thyristor, und die Temperatursicherung 14 wird thermisch durch die von dem Widerstand ^9 erzeugte Wärme unterbrochen.

Fig. 9 zeigt das 3«gische Bild der elektrischen Schaltung. Die Blöcke A bis Q in Fig. 8 sind von einer gebrochenen Linie

2 in Fig. 9 umgeben. Gates G bis G__R sind durch das I L Verfahren vorgesehen. Der Eingang entspricht der Basis eines Transistors, während der Ausgang einem MuItitransistor mit offenem Kollektor entspricht. Reset-Set-Flip-Flops BS bis RS_ sind eben-

-Zf-

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falls durch das I L Verfahren vorgesehen. Mit T 1st ein T-Flip-Flop bezeichnet, der Eingang liegt bei T und die Ausgänge bei Q und Q. Die durchgezogenen rechtwinkligen Blöcke a bis Q sind Analogschaltungen des üblichen bipolaren Aufbaus. Die bipolaren Einheiten a bis Q werden im folgenden vor der Beschreibung der

auf
Logik unter Bezugnahme Fig. 9 beschreiben.

Die Schaltung & zur Erfassung der Resetspannung mit der Steuer-βtromversorgung V der Reseteinheit A wird zuerst beschrieben. Die Fig. 10 und 11 zeigen Ausführungsformen der Schaltung, und die Fig. 12a und 12b zeigen die zugehörigen Impulsfolgen. Venn in den Fig. 10 und 11 die Steuerspannung V am Pin 1 von Null V ansteigt, bleibt der Transistor a_ ausgeschaltet, bis ein Schwellenwert V_D_ erreicht wird, er wird jedoch durchgeschaltet, wenn V_Rg überschritten wird. V_Rg » 3'V , wobei V_ die BaaLs-Emitterspannung der Transistoren a_p bis a. ist. Die Transistoren a. und a_ in der Schaltung nach Fig. 10 liefern eine Stromspiegelschaltung. Venn V gleich oder größer als

C C

V₁₁₀ wird, beginnt ein Strom I₁ durch einen Viderstand a„ zu

KtS 1 1

fließen, und im wesentlichen der gleiche Strom wie I₁ wird zwischen den Kollektor und den Emitter des Transistors a_ eingeführt. In der Schaltung in Fig. 11 ist die Stromspiegelschaltung nach Fig. 10 geeignet, als Stromverstärker zu dienen, indem der Transietor a. durch einen Viderstand a^- ersetzt wird.

Dia Fig. 12a und 12b zeigen den Betrieb der Schaltungen. Venn der Netzschalter 8 geschlossen wird, dienen die Kondensatoren 23 und Zh der Stromversorgung 19 zu einem Ansteigen der Steuerstromversorgung V innerhalb des Zeitraums, der in Fig. 12

^cc Venn
bei ν dargestellt ist. V__c die Resetspannung ist, bleibt der Transistor a_ vor dem Zeitpunkt tR , wie durch die Impulsfolge in Fig. 12b dargestellt ist, im nichtleitenden Zustand. Naph dem Zeitpunkt tR ist V größer als V «,, so daß der

*c CC KD

Transistor a, in der Zeit ^t voll durchschaltet. Es soll angenommen werden, daß die Betriebsspannung der logischen Einheit V. ist, dann wird die logische Einheit in ihren Normalbetrieb

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zu dem Zeitpunkt tR₁ gebracht, jedoch durch den Transistor a_ im Resetzustand gehalten. Zum Zeitpunkt tR„ schaltet der Transistor a~ durch, um die logische Einheit aus dem Resetzustand zu bringen. Weiterhin, wenn der Stronnspiegel in einen Stromverstärker geändert wird, ist die Schaltzeit ^t für den Transistor a_ verkürzt, wie aus der Wellenform in Fig. 12b zu entnehmen ist, was zu einem zufriedenstellenden Betrieb führt.

Fig. 13 zeigt eine weitere Ausführungsform der Resetspannungserfassungsschaltung a. Wenn durch die Transistoren a_ und ag ein Differenzverstärker vorgesehen ist, wird die Resetschwellepannung V _ durch die Transistoren a_o, a_ und a. dargestellt*

HO A J H

Die Spannung V und ν , abhängig von der Spannung aus dem

.Ko C C

Spannungsteiler der Widerstände a _ und a j, wird erfaßt, um den Betrieb des Transistors a_ zu bestimmen.

Kurz gesagt, erfaßt die Resetspannungsdetektorschaltung a den Spannungsanstieg ν der Steuerspannungsversorgung V , die

CC CC

mit dem Schließen der Spannungszuführung beginnt, und hält den Transistor a_ in nichtleitendem Zustand, wenn die Steuerspannung V niedriger als der gesetzte Schwellenwert V_D_

C C Ku

ist, um die Logikschaltung im Resetzustand zu halten.

Eine Schaltung b zur Erfassung einer Spannung von Null V für den Nullpulsgenerator B wird im folgenden beschrieben. Fig. Ik zeigt eine Ausführungsform der Schaltung und Fig. 15 zeigt die zu dem Betrieb gehörige Impulsfolge. Bei der Schaltung nach Fig. 1^ sollen die Impulsfolgen, die in Fig. 15 als ⁿV__E von b . " und "V__E von ^₁q" dargestellt sind, etwa dann erhalten werden, wenn die Versorgungsspannung V-, die über dem Pin 16 und dem Pin 5 liegt, durch Null geht. Der Betrieb der Schaltung nach Fig. 14 wird im folgenden beschrieben, wobei von einem Referenzzeitpunkt t ausgegangen wird, zu dem die Versorgungsspannung V in Fig. 15 Null ist. Wenn die Spannung

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V._ am Pin 16 positiv wird, beginnt der in Fig. 15 dargestellte AO

Strom "I-- von b, " zwischen dem Kollektor und dem Emitter des

Oi/ 1 1

des Transistors b zu fließen. Zu diesem Zeitpunkt übersteigt die Spannung V.„ die Basisspannung des Transistors b , nämlich die Badsemitterspannung V _g eines Transistors bg, eingestellt durch einen Widerstand b_, eine Vorspannung, plus der Basisemitter spannung V__ des Transistors b_11f also 2V₁₃₁. « V„_ + V

ab, 1Ί dcj DL·

Der Zeitpunkt^itp ist durch folgende Gleichung dargestellt:

^Atp "-φτ ⁸ⁱⁿ "¹

wobei f die Stromversorgungsfrequenz ist. Der Strom I_CE . , den Transistor b steuert durch einen Transistor b _ einen Stromspiegel an, der aus den Transistoren b.- und b . aufgebaut ist, was das ¹¹V-,,, von b,. " in Fig. 15 ergibt. Die Ver-

OJS 1H

sorgungsspannung V _ erreicht danach einen Spitzenwert und beginnt in Richtung auf einen negativen Wert abzunehmen, jedoch bis direkt vor den Zeitpunkt t.,, nämlich solange V._ « 2V„_ist,

1 AO DL·

bleibt der Transistor b . leitend. Wenn anschließend V._ kleiner als 2V__ wird, sperrt der Transistor b.,·,, was die Impulsfolge "V__ von b,.," in Fig. 15 ergibt. Ein Transistor b,,. bildet

OJJ IH IU

einen Stromspiegel in Verbindung mit dem Transistor b ₁. Der

Stromspiegel ist derart, daß der Basisstrom I_n durch einen

Jj

Widerstand b etwa gleich dem Kollektorstrom I_ durch einen

1 O

Widerstand b„ ist. Eine Impulsfolgenformschaltung b _Q ist

vorgesehen, um eine verbesserte Schaltgeschwindigkeit des Transistors b , zu schaffen, sie besitzt einen später im Zusammenhang mit den Fig. 16 und 17 beschriebenen Aufbau. Di· Eingangsspannung und die Ausgangsspannung dieser Schaltung sind in Phase zueinander. Wenn die Versorgungsspannung V^ in Fig. 15 von ihrem Nullwert zum Zeitpunkt t negativ wird, wird die Basisspannung eines Transistors b auf der Basisspannung des Transistors b„ gehalten, nämlich der oben erwähnten Vorspannung V _. Wenn die Basisemitterspannung des

Transistors b V_ßE ist, findet, falls V_fiE> V_BEg und

_Ώ_ = -AV-,-, die folgende Operation statt. Der Transistor

UlL *-* HL·

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b,_ wird leitend, wenn |V\ ,J^ 1V_O„ I . Zu diesem Zeitpunkt fließt 15 AC · BÜi I

der Basisstromdes Transistors b von der Steuerversorgungespannung V durch den Widerstand b_, dann durch die Basis und

CC I

den Emitter des Transistors b, , weiter durch den Widerstand b zur Stromversorgung V, _c< Dies findet einen Zeitraum nach, den Zeitraum t statt. Entsprechend fließt der Strom ^aI__ von b„.*, der in Fig. 15 dargestellt ist, durch den Kollektor des Transistors t>.._, betätigt die Transistoren b g, b _ und b g, b _, die Stromspiegel darstellen, und ergibt die Impulsfolge der Spannung ^MV__ von b.," in Fig. 15· Dieser Zustand wird für einen Zeitraum bis direkt vor dem Zeitraum '%■ aufrechterhalten. Falls V_fiE β ^vbes ^{Und V}BES~^VBE =0, findet folgender Betrieb statt. Da die Transistoren ta--

und b.o identisch in V__, sind, arbeitet der Transistor b,_., 10 BIS 15

wenn V._ gleich Null V ist. Somit ist die Zeit t„ in Fig.

AVj JN

Null. Dementsprechend werden '¹I-- von b " Un(I¹V.,. von b "

t>Js» 15 OJ!» 1 y

in Fig. 15 zu den Zeitpunkten t und t erhalten. Falls weiterhin V_M< V^₈ und V^-V^ = ₊^V_BE, liegt der Zeitpunkt Λ t„ in Fig. 15 auf der linken Seite von t , jedoch etwas nächst . Dies ist die umgekehrte Beziehung zu dem Fall, in dem V^ > V^₅ und

Kurz gesagt, bewirken die Transistoren b . und b _ den in Fig. 15 dargestellten Schaltbetrieb. Die Ausgangsimpulsfolgen werden weiterhin durch die Formeinheiten b„_o und b_., die in den Fig. 16 und 17 dargestellt sind, geformt.

In der in Fig. 16 dargestellten Schaltung besitzt der Transistor b 1 einen Multikollektor, und ein RS Flip-Flop (zusammengesetzt aus den Gates G_ und G₁₂) und bewirkt zusammen mit einem Gate G„_o eine Wellenformung. Das Gate G... liefert als Ausgangssignal eine scharfe Wellenform.

Die in Fig. 17 dargestellte Schaltung besitzt einen Verstärker vom HL Aufbau, der als Wellenformeinheit bpn dient und ein Gate aufweist, das aus einem Injektorwideretand b und den

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Transistoren b und b „ zusammengesetzt ist, sowie Transistoren b . und b zur Stromverstärkung.

Die Pulserfassungeschaltung c_ der Wellenformeinheit C wird in folgenden beschrieben. Figur 18 zeigt eine Ausführungsform der Schaltung, und Fig. 19 die zugehörige Wellenform. Wenn der zu erhitzende Gegenstand 3 eine niedrige Temperatur hat, ist die Impedanz Z_ über den Wicklungen j6 und 37 des Sensors 7» der in Fig. 18 dargestellt ist, niedrig. Dementsprechend, wenn die Versorgung spannung V^ _{±n Fig>} ^ _ftuf ^_n _{spezif izierten} Wert ansteigt, übersteigt die Schichtspannung V _ des Sensors 7 die Entladeanfangsspannung der Neonlampe 30 und triggert die Lampe. Demzufolge gibt die Sekundärwicklung 35 des Impulstransformators 33 Pulse dar Wellenform t in Fig. 19 ab. Beim Transformator 33 ist die Polarität der Wicklungen so bestimmt, daß die Pulse von der Neonlampe 30, wenn die Versοrgungsspannung V- sich im negativen Halbzyklus befindet, negativ umgekehrt werden bei der Übertragung von der Primär- zur Sekundärwicklung, wodurch die Sekundärwicklung dementsprechend Pulse positiver Spannung in einer Wellenform t abgibt. Somit ist die Schaltung dazu ausgelegt, die Temperaturen zu erfassen, wenn die Versorgungsspannung V- die negativen Halbwellen zeigt. Die Wellenform t „, die während der positiven Zyklen erzeugt wird, besteht aus einer negativen Spannung und ist für die nachfolgende Operation irrelevant. Die Pulsspannung t , die an den 2. und 5. Pin, wie in Fig. 18 dargestellt, angelegt wird, betätigt einen Emitterfolgertransistor C„, der seinerseits einen Stromspiegel ansteuert, der aus den Transistoren C. und C_ zusammengesetzt ist. Als Ergebnis arbeitet ein Transistor C für einen Zeitraum Λ t , wie aus Fig. 19 zu sehen ist. Die negativen Spannungspulse t laufen durch einen Transistor

CV und einen Widerstand C,, laufen in Sperrichtung des Trano 1

sistors C_ und betätigen nicht den Transistor C_. Während des Zeitraums von t bis t^, wie in Fig. 19 dargestellt, wird die Noonlampe 30 nicht getriggert, wenn der Transistor C_

sperrt.

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Kurz gesagt, empfängt die Impulserfassungsschaltung £ in Fig. die Pulse t , die während des negativen Zyklus der Versorgungsspannung V erzeugt werden, als effektive Temperaturerfassungssignale.

Die Verstärker E und F zur Triggerung des Thyristors 47 werden nunmehr beschrieben. Fig. 20 zeigt Ausführungsformen dieser Schaltungen. In Fig. 20 sind, wenn der Ausgang des Gates G_n auf "0" abfällt, die Transistoren E. und Ε_ς des Verstärkers E leitend und werden über die Widerstände E und E betrieben, um den Kondensator 45 über den Widastand 44 aufzuladen. Wenn die Versorgungsspannung V „ durch Null läuft, fällt das Gate G₁ für einen Moment auf Null ab, wodurch die Transistoren F und F^ des Verstärkers F angesteuert werden und durch die Widerstände F und F leitend gemacht werden. Auf diese Weise wird die Ladung des Kondensators 45 in Pulsform für einen Augenblick entladen, um den Thyristor 47 über den Pin 12 zu triggern. Während der Kondensator 45 über das Gate G _ aufgeladen wird, wird das Gate G auf "1" gehalten und empfängt kein Entladesignal, wie im folgenden beschrieben wird.

Die Erfassungsschaltungen g und j_ für den Hysteresissteuerwähler G und für den Wähler J zum Erhalten der höchsten Einstellung wird im folgenden beschrieben. Fig. 21 zeigt eine Ausführungsform der Schaltung für den Hysteresissteuerwähler G, und Fig. eine Ausführungsform für die Schaltung des Wählers J. In Fig. liefern Widerstände g., g„ und g„ und die Transistoren g. und g„ einen Stromspiegel. Der Hysteresissteuerwahlschalter 10 bringt beim Schließen den Transistor g in leitenden Zustand, um das System zur Hysteresissteuerung einzuschalten. Die in Fig. 22 dargestellte Schaltung für den Wähler J ist im Aufbau mit der in Fig. 21 dargestellten Schaltung für den Wähler G vollkommen identisch. Der Kontakt 56" des Schalters zum Halten dar hohen Einstellung sperrt beim Schließen den Transistor j_.

Als nächstes werden der selbsttriggarnde Ausgangsverstärker P und der Verstärker M zur Unterbrechung des Betriebs der hohen

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Aussteuerung beschrieben. Fig. 23 zeigt eine Ausführungsform der Schaltung des selbsttriggernden Ausgangsverstärkers P. Wenn der Ausgang eines Gates G in Fig. 23 auf "0^M abfällt, werden die Transistoren P und P,- betrieben und triggern den Thyristor 58 über den Pin 11. Der Schaltungsaufbau des Ausgangsverstärkers M zur Unterbrechung des Betriebs mit hoher Aussteuerung ist der gleiche wie der in Fig₀ 23 beschriebene und wird nicht im einzelnen aufgeführt.

Als nächstes wird die Spannungserfassungsschaltung N zum Erfassen der Selbsttriggerung des Thyristors 47 und die Erfassungszeitschaltung 0 beschrieben. Fig. 24 zeigt Ausführungsformen der beiden Schaltungen und Fig. 25 die zum Betrieb der Schaltungen gehörigen Vellenformen. Die Schaltung N in Fig. 24 überprüft, ob dir Thyristor 47 leitet oder nicht. Sie weist die Widerstände η , η und die Transistoren n_ bis n_ auf. Wenn der Transistor n, sich im leitenden Zustand befindet, ist die Span-

j ülier

nung/jVa (aem 15.und 5. Pin gleich oder größer als die Basis-Emitterspannung 3V"_B_, der drei Transistoren n. , n.» und ng. Auf der anderen Seite ist der Spannungsabfall V_ in Durchlaßrichtung zwischen der Anode und der Kathode des Thyristors 471 wenn er sich im leitenden Zustand befindet, kleiner als JW„„, Da die

tiCj

Spannungsversorgung V.„ über der Schwellspannung 3V„_ des

AO JoJj,

Transistors n. nach dem Überschreiten der Spannungsschwelle im Zeitpunkt ^t liegt, wenn der Thyristor 47 im "Aus "-Zustand

(kein Signaleingang am Gate) ist, wie aus Fig. 25 zu sehen ist, fließt der Kollektorstrom "I„_ von n, ", der in Fig. 25 gezeigt ist, durch den Transistor n.. Dementsprechend ist die Kollektorspannung "V\„ von η ", „. des Trunsistors n_, wie in Fig. 25 gezeigt ist, Null"} zum Zeitpunkt ^J t vor dem Zeitpunkt t , wenn die Versorgungsspannung V_„ am Nullpunkt negativ wird, bleibt "V-,, von η " Null. Als nächstes, wenn der Thyristor 47

Ct (

leitend wird, sind die Transistoren n. und n_ im "AUS"-Zustand und "V-,„ von η " wird, wie in Fig. 25 dargestellt, über den Zeitraum von t bis t„ aufrechterhalten. Tn der Zeiterfassungsschaltung O wird die Versorgungsspannung V . an den Pin 16 ge-

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— <**— —

legt» Die Referenzspannung der· Transistoren ο und ο , die einen Differenzverstärker bilden, ist die Spannung V_Cn, am Verbindungspunkt zwischen den Widerständen o„ und o. . V__ = 2,5V_,_,

j Hol JJÜ»

wobei ν.,-, die Basis-Emitterspannung des Transistors o_ft ist. Diese Spannung wird durch die Widerstände ο und o. (o = o, ) geteilt, so daß man 0,5 V__ erhält. Wenn dementsprechend die Spannung am Pin -1 6 aufgrund der Versorgungsspannung V._ die Spannung V_o_, übersteigt, bilden die Transistoren ο , ο „ und

o.i einen Stromspiegel und die Transistoren o„_ und ο „ _£ ,. 14 . '5 Ib, die

gleichermaßen einen Stromspiegel liefern, werden leitend. Dieser Zustand ist in Fig. 25 über einen Zeitraum t dargestellt. Wie aus Fig. 9 zu sehen, dient die Spannung am Pin als Eingangssignal für den Nullpulsgenerator B. Wenn dementsprechend die Versorgungsspannung V- 2V_BE Übersteigt, wie es in Fig. 15 dargestellt ist, fließt der Strom geteilt zum Nullpulsgenerator B durch den Widerstand b , der in Fig. 14 dargestellt ist, so daß die Spannung über dem i6. und dem 5· Pi*¹ allmählich von 2V_R„, wie in Fig. 25 zu sehen, ansteigt. Diese Spannung liegt über 2,5Vt₃₁, (der Schwel !spannung V_oat des Differenzver-

OCj bl

stärkers, der aus den Transistoren O₁₁ und ο _ zusammengesetzt ist), wie in Fig. 25 dargestellt, während eines Zeitraums J t Bei dieser Schaltung muß ^t länger als βt sein.

Die Schaltung Q zur Entfernung eines Zwischenausgangssignals von dem ersten Zähler I der Vielfachstufe wird beschrieben. Fig. 26 zeigt eine Ausführungsform der Erfindung, in der der erste Zähler E ein T-Flip-Flop aufweist, das in η-Stufen angeschlossen ist und in zwei Blöcke aufgeteilt ist, d.h. einen

Block von T_T, bis T_T und in einen Block von T_T bis T_ . In 11 ix ly in

diesem Zähler I schaffen der Ausgang Q_T des einen Blocks und der Eingang T des anderen Blocks, wenn sie direkt miteinander verbunden sind, einen direkt verbundenen Zähler. Wenn jedoch dia Funktion des Gesamtzählers, der viele Stufen besitzt,überprüft werden soll, erhebt sich ein Problem insofern, als es zu lange dauert, das Ausgangssignal Q_T der Endstufe zu erhalten,

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selbst wenn ein Rechteckimpuls als Eingang mit hoher Geschwindigkeit T in der ersten Stufe zugeführt wird. Dementsprechend wird der erste Block einschließlich T_T bis T_T für den Betrieb überprüft, wobei der Eingang T (Ausgang des 8. Pins, der zur Beurteilung verwendet wird) zugeführt wird, und zwar getrennt von der Überprüfung des zweiten Blocks mit T_T bis T_T , was durch die Zuführung eines Rechteckimpulses als Eingang zum 9· Pin (Auegang von Q_T , verwendet zur Überprüfung) erreicht wird. Um somit die zur Überprüfung nötige Zeit abzukürzen, wird die Schaltung Q in den Mittelabschnitt des Zählers I eingefügt. In Fig. 26 liefern die Transistoren q. und q_ eine Konstant-Spannungsquelle. Ein Transistor q,- dient als Ausgangspuffer, während die Transistoren q_ und q~ Eingangspuffer bilden und einen Stromspiegel darstellen. Der Überprüfung»oetrieb wird weiter unten unter Bezugnahme auf Fig. 9 beschrieben.

Zuerst wird die in Fig. 6 beschriebene Proportionalsteuerweise beschrieben. Dazu ist der Hysteresissteuerwahlschalter 10 geöffnet und die Kontakte 56' und 56" des Schalters zur Erhaltung des hohen Aussteuerungszzustandes sind geöffnet. In diesem Zustand ist der Netzschalter 8 geschlossen, und wenn der zu erhitzende Gegenstand 3 auf einer niedrigen Temperatur ist, bewirkt das System den Betrieb, der in Fig. 27 dargestellt ist. Das Gate G „ des Nullpulsgenerators B in Fig. 9» wenn es auf ^M0" ist, wie in Fig. 27 zu sehen, schaltet das Flip-Flop RS der Impulsfolgeformeinheit C in den Resetzustand. Somit wird während eines positiven Halbzyklus der Versorgungsspannung V _ und während eines kurzen Zeitraums des negativen Zyklus RS im Resetzustand gehalten. Venn daraufhin der Temperatursensor 7 einen Puls t emittiert, wird das Flip-Flop RS. gesetzt, woraufhin der Ausgang Q des Flip-Flop RS. von "1" auf ^M0" wechselt, so daß das Gate G_ von "0" auf "1" wechselt und Gate G von "1" auf ^Μ0". Mit der Änderung des Gates G₁₀ auf "0^H wird der Verstärker E angesteuert, wodurch der Kondensator k5 durch den Widerstand kk aufgeladen wird. Mit an-r deren Worten triggert der Temperatursensor 7 die Neonlampe 30, die ihrerseit-s zu eine« Aufladen des Kondensators k$

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führt. Direkt vor dem Zeitpunkt t«, wenn die Versorgungsspannung V.p vom negativen zum positiven Wert wechselt, ändert sich das Gate G _ von "1" auf "0", wodurch das Flip-Flop RS wiederum in den Resetzustand geschaltet wird. Mit diesem Reset ändert sich der Ausgang Q des Flip-Flops RS von "0" auf "1". Dementsprechend wird das Signal, das am Gate G_„ von"1" auf "0" umgekehrt wurde, dem Eingang T des T-Flip-Flops T zugeführt, dessen Ausgang Q demzufolge von ¹¹O" auf "1" an der Abfallkante des Eingangs T wechselt. Da der Ausgang Q des T-Flip-Flops T "1" wurde, erhält man am Gate G eine "0", was das Gate G _Q auf den Wert ^H1" ändert, so daß das Aufladen des Kondensators 45 unterbrochen wird, während der Entladungsverstärker F dazu gebracht wird, ein Ausgangssignal an den Pin 12 abzugeben. Direkt nachdem die Versorgungsspannung V _ nach dem Zeitpunkt t„ positiv wurde, ändert sich das Gate G₁₂ von "0" nach "1" mit dem Ergebnis, daß der AND-Ausgang der Gates G . und G _ vonⁿ1" auf "0" abfällt. Der Zeitraum, wähenddessen der Ausgang von G . und G "1" ist und der Gates G und G _ "0", ist ^T. Selbst nach dem Zeitraum Zi T ist der Ausgang Q des T-Flip-Flops T "1", da jedoch der AND-Ausgang der Gates G . und G _ "O" ist, wechselt das Gate G auf "1ⁿ, was das Aufladen des Kondensators 45 unterbricht. Dementsprechend wird von Pin 12 ein Ausgangs signal nur während ^ T zum Zeitpunkt des Nulldurchgangs der Versorgungsspannung V nahe des Zeitpunkts t erzeugt, und der Thyristor 47 getriggert, der seinerseits die Heizvorrichtung 48 ansteuert. Bei Beendigung des Zeitraums Λ Τ ändert sich das Gate G₁₁ von "0" auf ^W1^M, so daß der Aus-

1 ι

gang des Gates G_n von "1" auf "0" wechselt, wodurch die Aufladung des Kondensators 45 über den Widerstand 44 beginnt. Nahe des Zeitpunkts t„, zu dem die Versorgungsspannung V._p vom positiven zum negativen Wert wechselt« treten ein Nulldurchgangsimpuls T und ein AND-Ausgang am Ausgang Q des Flip-Flops RS und des Ausgangs des Gates Gj, wiederum auf. Direkt bevor der Zeitpunkt t erreicht ist, we-chselt der AND-Ausgang der Gates G . und G von "O" auf "1",wodurch

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der Ausgang Q des Flip-Flops T auf "1" wechselt. Das Gate G fällt auf "0" ab, um den Kondensator 45 wiederum zu entladen. Venn das Gate G₀ von "0" auf ⁸¹1" gewechselt hat, wird das Aufladen des Kondensators k$ zu diesem Zeitpunkt unterbrochen. Zur gleichen Zeit ändert sich der AND-Ausgang des Ausgangs Q des Flip-Flops RS und der Ausgang des Gates G . von ^M0^M auf "1". Dieses Ausgangssignal ist einer AND-Operation mit dem Ausgang Q des T-Flip-Flops T unterworfen und dem Gate G. zugeführt, das sich von "1" auf "O" ändert, und Gate G „ wechselt von "0" auf "1". Das erhaltene Ausgangssignal wird dem Eingang T des T-Flip-Flops T hinzugeführt. Zu einem Zeitpunkt 4t nach der Zeit t fällt der AND-Ausgang des Ausgangs Q des Flip-Flops RS und der Ausgang des Gates G₁- von "1" auf "0" ab. Dementsprechend ändert sich das Gate G. von "0" auf "I" und Gate G„„ von "1" auf "O¹¹. An der Abfallkante des Ausgangs von Gate G „ wird der Ausgang Q des T-Flip-Flops T von" 1" auf "O" umgeschaltet. Kurz gesagt führt das T-Flip-Flop T einenLZählvorgang durch die Set- und Resetsignale vom Flip-F*lop RS durch und bewirkt zwei Zählsignale und Rückführungen mit dem AND-Ausgang des Setausgangs Q des Flip-Flops T und dem Nulldurchgangspuls T, der erzeugt wird, wenn die Spannung Vp negativ wird. Mit anderen Worten wird die Temperatur während eines positiven oder negativen Zyklus der Spannung V erfaßt und in Ansprache auf das so erhaltene Signal ein einen zwei-Bit Thyristor triggernder Puls beim Nulldurchgang, wenn die Spannung sich zum Positiven oder Negativen ändert, emittiert. Obwohl ein siliciumgesteuerter Gleichrichter als Thyristor ^7 in Fig. 9 verwendet wird, kann vorteilhafterweise ein TRIAC für diesen Zweck verwendet werden, wenn er für die in Rede stehende spezielle Vorrichtung geeignet ist. Fig. zeigt, daß während des Zeitraums t_ bis t_o keine Pulse vom Sensor 7 zur Triggerung der Neonlampe 30 vorliegen, da die Temperatur des Gegenstandes 3 höher als der vorgewählte Wert ist. Der obige Betrieb findet wahrend dieser Periode nicht statt, da das Flip-Flop RS im Resetzustand gehalten wird. Wenn das Gate G _ im "1" Zustand ist, wird der Konden-

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eator k5 nicht geladen, während der Ausgang Q des T-Flip-Flops "C" ist und das Gate G sich im "1" Zustand befindet, so daß der Entladeverstärker F außer Betrieb bleibt. Dementsprechend ist die Spannung am Pin 12 Null. Wenn die Neonlampe 30 wiederum getriggert wird bei einer Verminderung der Temperatur des Gegenstandes 3> findet der obengenannte Betrieb wiederum statt. Der Thyristor k7 wird getriggert, um den Heizer k8 anzusteuern. Somit kann die Temperatur in der in Fig. 6 dargestellten proportionalen Steuerung durch die Reihenfolge der Operationsabläufe, wie oben beschrieben, gesteuert werden.

Nunmehr wird die Hysteresissteüerung, die in Fig. 6 dargestellt ist, beschrieben. Dazu ist der Hysteresissteuerwahlschalter 10 geschlossen. Mit dem Schließen des Schalters 10 ändert sich das Gate G von "1" auf ¹¹O" und das Gate G _ von "0" auf "1". Da das Gate G bereits im "1"-Zustand ist, ändert sich das Gate G von "0" auf ¹¹I" und das Gate G von "I" auf ¹¹O". Der erste Zähler für die Hysteresissteuerung ist deshalb nicht mehr im Resetzustand. Wenn das Gate G_ von "0" auf ¹M" zum gleichen Zeitpunkt wechselt, werden die Flip-Flops RS., und RS^ der Hysteresissteuerlogikeinheit H ebenfalls aus dem Resetzustand geschaltet. Für die Beschreibung des Betriebs im Hysteresissteuerverfahren wird Bezug genommen auf die Fig. 9 und 28, wobei in Fig. 28 der Zeitpunkt t₁ als Startpunkt angenommen wird. Während des Zeitraums von t bis t_ führen die Schaltungen den unter Bezugnahme auf Fig. 27 beschriebenen Betrieb durch.

Der Pin 12 gibt einen genügend großen Ausgang, um den Thyristor hl zu triggern, wodurch der Heizer 48 angesteuert wird. D.h., daß bei den Pulsen t , die von der Neonlampe 30 erzeugt werden, die Temperatur des Gegenstandes ansteigt. Wenn die Temperatur des Gegenstandes 3 den vorgegebenen Wert erreicht hat, wird die Lampe 30 nicht länger getriggert und die Pulse t _, die zyklisch erzeugt wurden, werden eingestellt. Das Erreichen der vorgewählten Temperatur des Gegenstandes 3 wird dadurch erfaßt, daß das Einstellen der Pulse zum Zeitpunkt t erfaßt wird, woraufhin der Ausgang vom 12. Pin zum Thyristor kj keine Signale mehr liefert, um den Heizer 48

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abzuschalten. Da jedoch die Temperatur des Gegenstandes den gesetzten Wert leicht übersteigt, werden für einen Zeitraum keine Pulse abgegeben. Die Temperatur fällt danach und erreicht den vorgewählten Wert Τ_ς oder Τ_ς-ΛΤ_ς, wenn ein derartiges TemperaturdifferentialATg vorgegeben ist, woraufhin die Neonlampe in der Nähe des Zeitpunkts t_fi getriggert wird und Pulse t erzeugt. Der Zeitpunkt T_D, der in Fig. 28 angegeben ist, hängt von dem Aufbau und der Temperatur des Gegenstandes 3 ab. Obwohl der Zeitpunkt T_ so dargestellt ist, daß er verschiedenen Zyklen der Spannung V entspricht, ist in Wirklichkeit dieser Zeitraum erheblich länger. Die wiederum erzeugten Pulse t „ werden erfaßt und durch den ersten Zähler I gezählt. Während der erste Zähler I die Pulse zählt, ist der Thyristor 47 nicht leitend. Die Vorwärtszeitsignale des ersten Zählers I steuern den Gateausgang des Thyristors kj an, mit dem Ergebnis, daß der Thyristor 47 wiederum getriggert wird. Während der Hysteresissteuerwahlschalter 10 geschlossen gehalten wird, wird der obige Betrieb wiederholt, wodurch ein Temperaturschwanken von/T_n, das in Fig. 6 dargestellt ist, erhalten wird. Fig. 28 ist ein Zeitlaufplan, der den obigen Betrieb zeigt. Wenn keine Pulse t abgegeben werden, während die Spannung V_ negativ ist, während des Zeitraums t_ bis tg in Fig. 28, ist das Flip-Flop RS₁ der Impulsfölgenformeinheit C nicht int Setzustand und hält den Ausgang Q von "1¹¹ aufrecht, so daß das T-Flip-Flop T nicht angesteuert wird. Da sich zum Zeitpunkt/J t nach dem Zeitpunkt tg das Gate G von "O" auf " 1 " ändert, werden dem Gate G,- als Eingang das AND-Ausgangssignal des Ausgangs Q des Flip-Flops RS und der Ausgang Q des T-Flip-Flops T und der Ausgang des Gates G _ zugeführt, wodurch ein Wechsel von "1" auf "0" erhalten wird. Das Gate Gg schaltet das Flip-Flop RS„ in den Setzustand, so daß der Ausgang Q sich von "0" auf "1" ändert, und das Gate Gg ändert sich von "1" auf "0". Das T-Flip-Flop weist am Ausgang Q ¹¹O" auf. So gibt das Gate G₁ unkonditioniert eine "1" ab und schaltet den Entladungsverstärker F ab, wodurch kein Triggerausgang an den Thyristor k*l von dem Pin 12 geliefert wird. Während

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die Spannungsversorgung V.„ während des Zeitpunkts t_ bis t_o

AU / O

negativ ist, fällt die Temperatur des Gegenstandes 3 at>» wo^a durch die Neonlampe 30 einen Puls t _ erzeugt, der das Flip-Flop RS₁ in den Setzustand schaltet und den Ausgang Q des Flip-Flops RS von "0" auf "1" ändert. Da der Ausgang Q des Flip-Flops RS„ zu diesem Zeitpunkt "1" ist, ändert sich das Gate G von "1" auf "0". Dieser Ausgang schaltet das Flip-Flop RS. in den Setzustand und ändert dessen Ausgang Q von "0" auf "1". Der Ausgang Q des Flip-Flops RS_ ändert sich von "0" auf "1" für einen Zeitraum von T für einen Nulldurchgang₉ bei dem sich die Spannung V._r etwa sum Zeitpunkt t_q zum Negativen ändert. Dementsprechend ist der Ausgang Q des Flip-Flops RSk "1" und der Ausgang Q ist ¹¹I", so daß der Ausgang des Gates G , nämlich der Eingang T des ersten Flip-Flops Τ_χ des ersten Zählers I für den Hysterosissteuerzähler für einen Augenblick, d.h. für/[T, auf Null fällt. Am Ende des Abfalls des Eingangs T von "1" auf "0" ändert sich der Ausgang Q des ersten Zähler-Flip-Flops Τ_χ von "O" auf "1". Beim Nulldurchgang, wenn die Versorgungsspannung V._, zum Zeitpunkt T₁₁ negativ wird, ändert sich der Eingang T des ersten Flip-Flops Τ_χ von "1" auf "0", dementsprechend geht der Ausgang Q des ersten Flip-Flops Τ_χ von "1" auf ¹¹O" zurück, so daß zwei Frequenzteiloperationen durchgeführt werden. Da der erste Zähler I ein Vielfachstufenzähler ist, wie in Fig. 9 dargestellt, wird der obige Betrieb aufeinanderfolgend wiederholt. Direkt vor dem Zeitpunkt t , nämlich bevor die Zeit bis zur Endstufe, dem η-ten Flip-Flop T am Ende des Abfalls des Eingangs T des ersten Flip-Flops Τ_χ von "1" auf "Ο" durchgeführt ist, ändert sich der Ausgang Q des End-Flip-Flops T_ von "0" auf "1". Diese Änderung des Ausgangs Q auf "1" gibt an den ersten Zähler I, T_x bis T_x ein Resetsignal.

JL 1 J. 2t

Zum gleichen Zeitpunkt ändert sich der Ausgang des Gates G von "1" auf "0", wodurch die Flip-Flops RS₁, und RS. der Hysteresissteuerlogikeinheit H durch ein Reset auf ihren Anfangszustand geschaltet werden. Somit geht das Gate Gq von ¹¹O" auf ¹M" und gibt den Atisgang Q des T-Flip-Flops T frei.

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Dieser Resetzustand dauert einige Zeit (PeriodeA t ) vor dem Zeitpunkt t +1 an. Mit dem Ansteigen, d.h. von "O" auf "1" eines positiven Nulldurchgangspulses Λ T (wenn die Spannung

V _ vom Negativen zum Positiven durchgeht), der von dem AND-AO

Ausgang des Ausgangs Q des Flip-Plops RS_ und des Ausgangs dos Gates G geliefert wird, ändert sich Gy- von "1" auf ¹¹O" und G _ von "O" auf "1", wodurch das AND-Flip-Flop T

ersten Zählers I ein Resetsignal erhält. Dementsprechend fällt der Ausgang des" -Flip-Flops T_x von "1" auf ¹¹O", wodurch die

Xn

Flip-Flops T_x bis T_x des ersten Zählers I aus dem Resetzustand gebracht werden. Somit werden während des Zeitraums von t bis

t , ,, während die Spannung V._ im negativen Halbzyklus η + ι AO

bleibt, die Flip-Flops T_x bis T_x im Resetzustand gehalten, womit sie zuverlässig zu ihrem Anfangszustand zurückgeschaltet werden. Wenn weiterhin der Ausgang Q des End-Flip-Flops T_x von "1" auf "0" abfällt, ändert sich der Eingang des Gates Gg von "1" auf "0", wodurch der Resetimpule des End-Flip-Flops T_x eliminiert wird, das somit sich selbst zurückstellt. Der Zeitpunkt von T bis T ist der Zählzeitpunkt T₁ für den ersten Zähler I zur Hysteresissteuerung. Da die Temperatur des Gegenstandes 3 während des Zeitraumes T_x abfällt, wurde ein Puls

t bereits während des Zeitraums t bis t , der der Zeitpn η n+1

Periode T_x folgt, erzeugt. Das Flip-Flop RS der Impulsfolgeformeinheit C wird in Ansprache auf den Puls t gesetzt und niaimt den Normalbetrieb an. Der Thyristor k7 wird getriggert, um den Heizer 48 anzusteuern. Die Temperatur des Gegenstandes 3 wird über den Bereich^T , der in Fig. 6 gezeigt ist, durch ein Wiederholen der Operationsreihenfolgen, die oben beschrieben wurden, variiert. Wenn der Hysteresissteuerwahlschalter geöffnet ist, schaltet das Gate G _ die Flip-Flops RS„ und RS, der Hysteresissteuerlogikeinheit H und des ersten Zählers

O I in den Resetzustand und das System wechselt in die proportio-

O₀ nale Steuerung.

"*·*· Der Betrieb der hohen Temperaturaussteuerung und die Unteres !
to brechung des in Fig. 7 dargestellten Betriebes werden im

j^ folgenden beschrieben* Die Temperaturvorwahl 9 wird eingestellt, um dem verstellbar· η Widerstand kl einen Wideretands- «■

wert zu erteilen, der eine Temperatur T__,, die in gewellter Linie in Fig. 7 dargestellt ist, ergibt. Ein Hebel 11 zum Einhalten eines Betriebs mit hoher Aussteuerung wird dann betätigt, um die Kontakte 56' und 56" des Wahlschalters zu schließen. Wenn das System im Betrieb ist, und der Netzschalter geschlossen ist, soll angenommen werden, daß der Hysteresisateuerwahlschalter 10 geöffnet ist, um eine proportionale Steuerung einzuschalten. Das Gate G₁₇ des Wählers J zum Halten der hohen Einstellung wird auf "O" gesetzt und das Gate G₁₈ auf "1". Das Gate G _ bringt den zweiten Zähler zum Halten des hohen Aussteuerungszustandes aus dem Resetzustand, während das Gate G _g das Flip-Flop RS_ des Speichers L aus dem Resetzustand schaltet. Das Gate G₁- setizt auch den Eingang des Gates Gg auf "0". Das Gate Gg hält demzufolge als Ausgang eine "1" aufrecht. Dementsprechend ist der Ausgang Q des T~Flip-Flops T nicht gesperrt, und dieser Ausgang wird kontinuierlich dem Thyristor kj zugeführt, um eine proportionale Steuerung zu liefern. Mit anderen Worten, selbst wenn die Hysteresissteuerung dadurch, daß der Wahlschalter 10 geschlossen ist, gewählt ist, führt die Wahl des hohen Aussteuerungszuständes automatisch zur Proportionalsteuerung, wie in der Impulsfolge in Fig. 7 (B) dargestellt ist. Da der erste Zähler I auch als Teil des Zählers zum Halten des hohen Aussteuerungszustands anstatt als Hysteresissteuerungszähler verwendet wird, wird der Zähler in der gleichen Weise gestartet, wie wenn er als Hysteresissteuerung verwendet wird. Genauer gesagt, unter Bezugnahme auf Fig. 28, wenn die Pulse t , die durch die Neonlampe 30 erzeugt werden, aufeinanderfolgen, ißt die gewellte Temperatur (hochausgesteuert) erreicht, woraufhin die Pulse t verschwinden. Beim Erfassen eines

P
Pulses t „, der nachfolgend emittiert wird, beginnt der

erste Zähler I eine Frequenzteilung zum Zeitpunkt t_. Danach läuft während eines Zeitraums von t bis t ., die Zeit bis

η n+1

zum End-Flip-Flop des ersten Zählers I, wie aus Fig. 28 zu sgihen ist, so daß zum Zeitpunkt^ t_w vor dem Zeitpunkt t der End-Flip-Flop T in Resetzustand geschaltet wird.

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Ist das System für die hohe Aussteuerung eingerichtet, weist das Gate Gg einen |usgang von "1" auf, so daß der Ausgang Q des End-Flip-Flops T_T dem Eingang T des ersten Flip-Flops T„, des

Xn A.1

zweiten Zählers K zugeführt wird. Wie aus Fig. 28 zu sehen, ändert sich der Ausgang Q des ersten Flip-Flops T des zweiten

Λ. ι

Zählers K von "0" auf "1·· an der Abfallkante von "1" auf "O" des Ausgangs Q des End-FlipFlops T . Dies bedeutet, daß der Ausgang des ersten Zählers I zur Hysteresissteuerung dem Flip-Flop T_v übertragen wird. Der Ausgang Q, der dem Flip-Flop Ty übertragen ist, ändert den Ausgang des Gates G . von "1" auf "0", wodurch das Flip-Flop RS ein Reset erhält. Wenn eich der Ausgang Q des Flip-Flops RS_ von"1"auf "O" geändert hat, wird der Setanschluß des Flip-Flops RS. auf "0" gehalten, um den Ausgang Q des Flip-Flops RS. auf "1" zu halten, so daß negative "0" Durchgangspulse^ T dem ersten Zähler I aufeinanderfolgend zugeführt werden können. Wenn weiterhin das Flip-Flop RS den Ausgang Q auf ^M0^M hat, ist der Eingang zum Gate Gg sowie zum Resetanschluß R des ersten Zählers I "0", was das Zuführen irgendeines Resetsignals zu dem Zähler verhindert. Die Zeit, die zur Druchführung der obigen Operation nach dem Zeitpunkt T_ notwendig ist, ist t , die die gleiche ist, wie die Zählzeit für die Hysteresissteuerung. Da negative Nulldurchgangspulse T aufeinanderfolgend dem Eingang T des ersten Flip-Flops T_ zugeführt werden, zählt der Zähler progessiv, selbst wenn der Ausgang Q des letzten Flip-Flops T von "0" auf "1" wechselt, ohne Reset (Flip-Flop RS gesperrt). Am Ende des Zeitraumes T^, wie in Fig. 7 gezeigt, ändert sich der Ausgang Q des End-Flip-Flops T_v des zweiten

JvTl

Zählers K von "0" auf "1". Als nächstes wird in dem positiven Zyklus der Spannung V , wenn das Gate G sich von "0^M auf "1" ändert, der AND-Ausgang des Ausgangs Q des End-Flip-Flops

T„ und der Ausgang des Gates G _ dem Gate G _ zugeführt, nn ι <c a /

dessen Ausgang dadurch von "1" auf "0" abfällt, was den Verstärker M betätigt, dur seinerseits den Thyristor $k über den 10. Pin triggert. Die Spule 56 wird angesteuert. Der Thyristor 5* wird durch das Gate G _ nur bei den positiven

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Halbwellen getriggert. Die angesteuerte Spule öffnet die Kontakte 56' und 56" des Schalters zum Halten des hoch ausgesteuerten Zustande. Dementsprechend fällt die Temperatur auf den durch den Widerstandswert des Widerstands 27t der durch den Wähler 9 eingestellt wurde, bestimmten Wert und wird somit auf den üblichen Wert eingestellt. Durch ein Öffnen des Kontaktes 56" kehrt der Wähler J für den Hochaussteuerungsbetrieb wieder in den Anfangszustand zurück. Wenn sich das Gate G₇ auf "1" ändert und das Gate Gg auf "0", gibt das Gate G._ ein Reset an den zweiten Zähler K in dessen Anfangszustand ab.

Als nächstes wird der Betrieb beschrieben, der dann durchgeführt wird, wenn die Kontakte 56' und 56" des Schalters zum Einhalten des Hochaussteuerungszustandes geschlossen sind, beispielsweise zum Zeitpunkt t_n in Fig. 7 während des Betriebs in Hysteresissteuerung, wobei der Hysteresissteuerwahlschalter 10 geschlossen ist. Zu diesem Zeitpunkt ist der erste Zähler I für die Hysteresissteuerung im Zählbetrieb. Beim Schließen der Kontakte 56' und 56" ändert sich der Ausgang des Gates G_ von "1" auf '¹O", was den zweiten Zähler K aus dem Resetzustand herausschaltet und ihn für den Empfang eines Eingangssignals fertig macht. Der Eingang zum Gate G_R ist nicht blockiert und der Ausgang ändert sich von ¹¹O" auf "1". Gate G arbeitet unmittelbar in Übereinstimmung mit dem Ausgang Q des T-FlipFlops T, wodurch der Verstärker F den Thyristor 47 triggert, der seinerseits den Heizer ansteuert. Somit beginnt die Temperatur des Gegenstandes 3 zum Zeitpunkt t_D anzusteigen. Das Gate Gg bringt das Flip-Flop RS„ des Speichers L aus dem Resetzustand. Dennoch zählt der erste Zähler X weiter. Wenn die Zeit für das End-Flip-Flop T_ des ersten Zählers I abgelaufen ist, wird der Ausgang dem ersten Flip-Flop T

Hl

des zweiten Zählers K zugeführt, das einen Ausgang Q von "1" liefert. Der Ausgang Q des Flip-Flops T„ setzt das Flip-Flop RS , dessen Ausgang Q sich von "1" auf ^w0^M ändert. Zu diesem Zeitpunkt, wie bereits bezüglich dar Hysteresissteuerung beschrieben wurde, wird der erste Zähler I vollständig in einen'

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-H-

Resetzustand geschaltet und zugleich die Flip-Flops RS„ und RS. der Hysteresissteuerlogikeinheit H. Wenn die Temperatur des Gegenstandes 3 die angegebene hohe Temperatur erreicht, gibt die Neonlampe 30 nicht länger Pulse t ab. Wenn ein Puls t ,. abgegeben wird, werden die Flip-Flops RS„ und RS. der Hysteresissteuerlogikeinheit H durch den Betrieb, wie er bereits unter Bezugnahme auf Fig. 28 beschrieben wurde, gesetzt. Im Setzustand des Flip-Flops RS, ändert sich der Ausgang Q des Flip-Flops RS. von "0" auf "1", wodurch ein positiver Nulldurchgangspuls ^T wiederum dem Eingang T des ersten Flip-Flops T-. des ersten Zählers I zugeführt wird, der seinerseits eine Frequenzteilungsoperation bewirkt. Bei Vervollständigung der angegebenen'Zähloperation endet die Zeit für das End-Flip-Flop T des zweiten Zählers K₁ woraufhin die Gates G _ und G_? den Verstärker M ansteuern, der seinerseits den Thyristor 5^ triggert, wodurch die Spule 56 die Kontakte 56' und 56" in der gleichen Weise wie bereits oben beschrieben öffnet. Während des Zustande hoher Aussteuerung wird das System auf Proportionalsteuerung, wie in Fig. 7 dargestellt gesetzt, und gibt die größtmögliche Wärme ab. Somit, wenn die Kontakte 56' und 56" zum Zeitpunkt t_D, der in Fig. 7 dargestellt ist, während der Hysteresissteuerung geschlossen sind, ist die effektive Operationsperiode der hohen Aussteuerung die Dauer T_x des Betriebs des zweiten Zählers K, die um^t, kürzer ist im Vergleich zu der Zeit, wenn der Schalter von Anfang an betätigt ist. Der Widerstand 66 und der Kondensator 671 die in den Fig. 2 und 9 als parallel zu dem Kontakt 56" geschaltet dargestellt sind, verhindern das Prellen des Kontaktes 56", wenn er durch die Spule 56 geöffnet wird, wodurch ein Fehlverhalten des Kontaktes 56" ausgeschlossen wird, das sonst auftreten würde. Verschiedene Zyklen der Versorgungsspannung V werden benötigt, um die Kontakte 56" geeignet offenzuhalten. Dementsprechend würde ohne den Kondensator 67 der Wähler J zum Halten des hochausgesteuerten Zustande in dem Augenblick arbeiten, wenn der Kontakt 56" geöffnet ist, den ersten Zähler I in den Resetzustand schalten und den zweiten Zähler K in den Zählzustund, was eine verlängerte Periode des hochaup^esteuerten Zustandes ergeben würde»

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Die Verwendung des Kondensators 67 stellt einen stabilen Batrieb dar.

Ein Diodenfehlverhalten des Thyristors 47 und Sicherheitsbetrieb gegen eine Selbsttriggerung werden im folgenden beschrieben. In diesem Zustand ist der Thyristor 47 leitend unabhängig von dem Ausgang des Temperatursensors 7 und hält den Heizer 48 unter Strom, was ein kontinuierliches Ansteigen der Temperatur des Gegenstandes 3 verursacht und evtl. einen Wärmeanstieg bis zu einem Brennen oder einem ähnlichen Unfall verursachen könnte. Das System muß deshalb mit Maßnahmen ausgerüstet werden, die eine Sicherheit gegen einen solchen Unfall darstellen. Fig. zeigt ein Zeitdiagramm der Sicherheitsoperation in dem selbsttriggernden Zustand. Während eines Zeitraums von t bis t_ in Fig. 29 ist das System im Normalzustand, in dem der Gegenstand 3 eine niedrige Temperatur hat, und Pulse t von der Neonlampe 30 sorgen dafür, daß Pin 12 ein Ausgangseignal führt, das üblicherweise den Thyristor 47 triggert. Während des folgenden Zeitraums t bis t_ erreicht die Temperatur des Gegenstandes den vorgewählten Wert und der Thyristor 47 ist im ^MAUS"-Zustand, wenn keine Pulse t erzeugt werden. Dabei ist der Eingag des selbsttriggernden Verstärkers P von Gate G_r der AND-Ausgang des Ausgangs von Gate G--, des Ausgangs der Spannungserfassungseinheit N und des Ausgangs des Gates G__, und ist somit "O". Das System ist so ausgelegt, daß während des positiven Zyklus der Spannung V _ vom Zeitpunkt t,- bis t in Fig. 29 das Gate G _ von "0" auf "1" wechselt mit einer Zeitverzögerung von It ,das Gate G r von "0" auf "1" mit einer Zeitverzögerung fat' und der Ausgang der Einheit N sich von "1" auf "0" mit einer Zeitverzögerung von/I t-, ändert, da der Thyristor 47 sich im "AUS"-Zustand (s. Fig. 24 und 25) befindet. Dies bebautet, daß die Schaltung der Spannungserfassungseinheit N (zur Bestimmung der Zeltet ) und der Selbsttriggerungserfassungsschaltung O (zur Bestimmung der Zeit^^g.) so ausgelegt ist, daß Λ t < At_ ist. Dementsprechend besitzt das Gate G . als Eingang "Oⁿ und einen Ausgangswert von "1". Da der Verstärker P ein Eingangssignal von "1" empfängt, ist der

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Ausgang ¹¹O", so daß der Thyristor 58 (s. Fig. 23) kein Ausgangssignal erhält. Der Zustand des Systems ist während der Periode t_ bis t dargestellt, wenn ein Fehlverhalten des Thyristors k7 auftritt, beispielsweise ein Diodenfehler oder eine Selbsttriggerung. Zu diesem Zeitpunkt soll angenommen werden, daß die Neonlampe JO keine Pulse t abgibt, d.h. daß der Gegenstand eine Temperatur hat, die höher als die vorgewählte ist. Während der Periode von t_Q bis t , in der die Spannung V sich im

ö y AL·

positiven Zyklus befindet, kommt der Thyristor **7 unmittelbar in den leitenden Zustand, selbst bei der Abwesenheit eines Signals an dem Gate, so daß die Spannungsdetektorschaltung N sich im "AUS^w-Zustand befindet, was ein Ausgangssignal von "1^M ergibt. Das Gate G _ wechselt von "O" auf "1" zu einem Zeitpunkt, der um/ltjj nach dem Zeitpunkt t„ liegt. Das Gate G^ der Erfassungszeitgeberschaltung 0 ändert von "0" auf "1" mit einer Zeitverzögerung vonZit_c. Demgemäß ändert sich der Ausgang des Gates G . , der dem Verstärker P zugeführt werden muß, der der AND-Ausgang des Ausgangs von Gate G„g, des Ausgangs der Einheit N und der Ausgang des Gates G _, wie oben erwähntj ist, von "1" auf "0" mit einer Zeitverzögerung von /\t_. Als Ergebnis ändert sich der Ausgangsverstärker P von "Ο" auf "1" mit einer Zeitverzögerung von ^j t„ und triggert den Thyristor 58 über den Pin 11, so daß ein Aufwärmen des Widerstandes 59 beginnt. Während der Zeitperiode t_q bis t _Qt in der die Spannung V „ sich im negativen Halbzyklus befindet, ist der Thyristor 58 nicht im leitenden Zustand und heizt den Widerstand 59 nicht auf. Während des Zeitraums von t _Q bis t ., wenn die Spannung V positiv ist, wird die obige Operation während der Periode t_R bis t_q wiederholt, zum Zeitpunkt^t_g nach dem Zeitpunkt t_1Q, ist der Thyristor 58 im leitenden Zustand, um den Widerstand 59 aufzuheizen. Die Temperatur des Widerstandes 59 steigt durch diese Operation und unterbricht thermisch die Temperatursicherung lh, um die Stromversorgung aufzuhalten.

Obwohl die Kombination des Widerstandes 59 und der Sicherung Ik in dem System, wie in den Fig. 8, 9 und 29 dargestellt, verwendet wird, ist auch eine 'Unterbrechung, wie beispielsweise auf magnetischer Basis mit einer Einschalt- und einer Ausschalt-

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spule möglich.

Eine weitere Sicherheit wird dadurch erreicht, daß der Ausgang einer erfassungsachaltung mit einem Stroms teuere lenient oder Transistor verstärkt wird und der verstärkte Strom durch eine Stromsicherung läuft, um die Stronversorgung des Heizers aufzuhalten.

Venn weiterhin der Thyristor 47 selbsttriggernd ist, und wenn die Temperatur des zu erwärmenden Gegenstandes 3 niedriger als die Temperatur T ist, die durch den Einsteller 9 eingestellt worden ist, wird der selbsttriggernde Zustand nicht sofort erfaßt und der Widerstand 59 wird nicht erhitzt. Erst nachdem die Temperatur des Gegenstandes 3 die vorgewählte Temperatur überschritten hat, was ein Erlöschen der Neonpulse bewirkt, wird der selbsttriggernde Zustand erfaßt, um den Widerstand 59 anzusteuern. Um die Sicherheit gegen die Selbsttriggerung des Thyristors 57 zu gewährleisten, wird der Temperatursensor am Ausgang überprüft, um dieses Ausgangssignal mit dem Ausgang des Thyristors 47, der dadurch betrieben wird, zu vergleichen, so daß der Botrieb des Thyristors 47 trotz der Abwesenheit des Ausgangs des Temperatursensors 7 erfaßt wird, um die Sicherungsschaltung zu erregen. Um eine geeignete Sicherheitsfunktion einzuhalten, wird der Selbsttriggerungserfassungszeitraum/[ t„ und und die Zeit ^ t_ mj.t der die Sapnnungserf as sungs einheit N arbeitet, während der Thyristor 47 sich im "AUS"-Zustand berindet, in dem Verhältnis von /\ t^\ /S t„ gehalten, wodurch der Thyristor 47 überprüft wird, ob ar sich im normalen Arbeitsbereich befindet oder nicht, nachdem der Gegenstand 3 die vorgewählte Temperatur erreicht hat.

Die Schaltung zur Triggerung des Thyristors 47 zur Ansteuerung des Heizers 48 besitzt folgende Sicherheitsmerkmale gegen Fehlverhalten, d.h. Fehlsicherheitsmerkinale. Vorrichtungen zur Erwärmung des menschlichen Körpers in Berührung mit ihm müssen für eine genaue Temperatursteuerung und hohe Sicherheit ausgelegt sein. Allgemein erfordert eine tsoh© und genaue Vielfachsteuerung eine komplexe Schaltung, dia aus @iner prroßen Anzahl

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von Teilen zusammengesetzt ist. Dementsprechend ist die Schaltung leicht einem Fehlverhalten von Einzelteilen unterworfen. Diese hohe Genauigkeit und Vielseitigkeit widerspricht der Sicherheit. Um die elektrische Schaltung gemäß der vorliegenden Erfindung mit hoher Genauigkeit für eine Vielzahl von Funktionen betriebsfähig zu machen, während sie frei vom Fehlverhalten einiger Teile sein soll, besitzt die Triggerungsschaltung für den Thyristor 47 ein Oszillatorsystem, das ein "0" oder "1" Eingangs- oder Ausgangssignal abgibt, und der Thyristor 47 ist so ausgelegt, daß er nur durch die Ladung, die in dem Kondensator 45 gespeichert ist, getriggert wird. Zuerst wird das Fehlsicherheitsmerkmal des Betriebs zur Triggerung des Thyristors 47 beschrieben . Während des negativen Halbzyklus der Versorgungsspannung V vom Zeitpunkt t bis t in Fig. 27 ist das Flip-Flop RS der Xmpulsfolgenformeinheit D im Resetzustand, wodurch der Ausgang Q "0" und der Ausgang Q "1" ist, bevor die Neonlampe JO einen Impuls t abgibt. Da der Ausgang Q des T-Flip-Flops T "0" ist und der Ausgang Q "1", hat das Gate G_ als Ausgang "Ο" und das Gate G_n den Ausgang "1". Der Verstärker E arbeitet nicht, so daß der Kondensator 45 nicht geladen wird. Da weiterhin das T-Flip-Flop T als Ausgang Q "0" hat, 1st das Gate G "1", so daß auch der Verstärker F sich nicht in Betrieb befindet. Danach gibt die Neonlampe 30 einen Puls t ab, der das Flip-Flop RS in den Setzustand schaltet, mit dem Ergebnis, daß der Ausgang Q des Flip-Flops RS sich von "1 ·· nach "0" ändert und der Ausgang des Gates G von "1" nach "0", wodurch der Kondensator 45 aufgeladen wird. Da das Flip-Flop RS beim Nulldurchgang durch das Gate G- in den Resetzustand geschaltet wird, ändert sich der Zustand des T-Flip-Flops T, dessen Ausgang Q von "0" nach "1" wechselt und der Ausgang Q von "1" nach "0". Wenn das Gate G von "1" nach ^w0^H wechselt, lädt der Verstärker F den Kondensator 45 und der Thyristor 47 wird getriggert. Diese folgenden Operationen werden wie folgt zusammengefaßt :

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M3

1) Während das Flip-Flop RS nicht im Betriebszustand ist (Reset), wird der Triggerkondensator 45 nicht geladen} der Kondensator ist geladen, wenn das Flip-Flop RS₁ in den Betriebszustand (Set) gebracht wird.

2) Das Flip-Flop RS wird durch einen Nulldurchgangspuls aus dem Betriebszustand (Reset) geschaltet. Der Reset Set - Reset des Flip-Flops RS erzeugt Änderungen in dem Ausgang Q des Flip-Flops RS von "1" nach "0" nach "1"· Diese Wechselspannungimpulsfolge (oszillierende Wellenform) wird einer Frequenzteilung durch das T-Flip-Flop unterworfen.

3) Der Wechsel des Ausgangs Q des T-Flip-Flops T entlädt die Energie, die in dem Kondensator 45 gespeichert ist.

Mit diesen Merkmalen 1 bis 3 werden die folgenden Ergebnisse, wenn beispielsweise einige Teile ausgefallen sind, erreicht. Falls das Flip-Flop RS₁ ausgefallen ist, während es sich im Resetzustand befand, bleibt der Q Ausgang "1". Demgemäß bleibt der Eingang des Gates G_q "1", so daß Gate G- _Q sich im "1" Zustand befindet. Der Kondensator 45 wird nicht geladen und sperrt den Thyristor 47. Falls das Flip-Flop RS während des Betriebs (im Setzustand) ausfällt, ist■der Ausgang Q des Flip-Flops RS "1" und der Ausgang Q "0". Da jedoch der Ausgang Q des Flip-Flops RS sich nicht abwechselnd von ^M1^M nach "0" nach "1 " ändert, kann das T-Flip-Flop T, dessen Eingang T unverändert bleibt, keine Frequenzteilung durchführen und bleibt im Resetzustand, so daß der Ausgang Q "0" und der Ausgang Q "1" ist. Zu diesem Zeitpunkt steuern die Gates G und G_n den Verstärker E an, um den Kondensator aufzuladen, da jedoch das T-Flip-Flop T als Ausgang Q "0^H hat, ändert sich das Gate G nach "1", so daß der Verstärker F nicht angesteuert wird, und der Thyristor 47 nicht getriggert wird. Somit findet für den Fall eines Fehlers im Flip-Flop RS kein Triggerausgang für den Thyristor 47 statt. Falls das T-Flip-Flop T defekt ist und nicht betrieben wird (Reset)

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bleibt der Ausgang Q des T-Flip-Flops T "0" und der Ausgang Q "1". In Ansprache auf Pulse t wird das Flip-Flop RS abwechselnd zu diesem Zeitpunkt gekippt, und nur wenn der Ausgang Q des Flip-Flops RS auf "0" abfällt, wird der Kondensator 45 über die Gates G_Q und G_n geladen, da jedoch der Ausgang Q des T-Flip-Flops T "0" bleibt, ändert sich das Gate G nach "1", so daß der Verstärker F nicht angesteuert wird. Es wird kein Ausgangssignal zur Triggerung des Thyristors 47 erzeugt, somit ist die Sicherheit gewährleistet. Falls das T-Flip-Flop T ausfällt und im Operationszustand (Set) bleibt, bleibt der Ausgang des T-Flip-Flops T "I" und der Ausgang Q "0". Da der Ausgang Q "0^rt ist, halten die Gates G_q und G₁₀ den Verstärker E im Betriebszustand und laden den Kondensator 45 über den Widerstand 44. Wenn sich der Ausgang Q des Flip-Flops T im "1" Zustand befindet, hält Gate G den Entladeverstärker F in Betrieb. In diesem Zustand wird der Strom

I , der durch den Widerstand 44 fließt, nicht in dem Konden-Sl

sator 45 gespeichert, sondern fließt in das Gate des Thyristors

47. Der Strom I ist durch folgende Gleichung gegeben: a

V - V
_τ cc IGK

a R,.+Er + Fr

wobei V die Spannung der Zenerdiode 25 in der Steuerschaltung, V_„ der Spannungsabfall über dem Gate und der Kathode des

Thyristors 47, Rjik der Wert des Widerstands 44, Er der interne Widerstand des Verstärkers E und Fr der interne Widerstand des Entladeverstärkers F ist. Allgemein ist ein nichttriggernder Strom I_fi (Gatestrom, der in keinem Zustand triggert), I _v = 0,2 mA für den Fall eines 2A Thyristors. Dementsprechend

ist der Wert des Widerstandes 44 so bestimmt, daß I ^ ^rV so daß der Strom, der durch den Ladeverstärker E fließt^ insgesamt durch den Entladeverstärker F als Nebenfluß selbst dann fließt, wenn das T-Flip-Flop T während des Betriebs (im Setzustand) ausfällt. Die Sicherheit ist gewährleistet, da dieser Strom I den Thyristor 47 nicht triggert. Das gleiche gilt für die Gates G„, G₁₀ und G , den Ladeverstärker E und

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den Entladeverstärker F, um die Sicherheit zu gewährleisten. Als nächstes soll betrachtet werden, daß die Hysteresissteuerlogikeinheit H ausfällt, während sie sich nicht im Betrieb befindet. Gate Gn erzeugt als Ausgang "I", und das System kehrt zur Proportionalsteuerung zurück. Wenn die Einheit H während des Betriebs (Kurzschluß) ausfällt, ist der Ausgang des Gates Gg "0", was das Gate G₁₁ in den Zustand ¹M" bringt und den Entladeverstärker P aus dem Betriebszustand hält. Der Thyristor 47 wird nicht getriggert, somit ist die Sicherheit gegeben. Wenn der Nullpulsgenerator B, der die Taktpulse erzeugt, die als Zeibasis für das Steuersystem dienen, ausfällt, existieren keine Signale, die abwechselnd die Änderungen von "0" nach "1" nach "0" verursachen, die die Zeitbasis schaffen. Dementsprechend halten die logischen Gates "1" oder "0" aufrecht, und es können keine Triggerpulse für den Thyristor 47 abgegeben werden, die Sicherheit bleibt erhalten.

Kurz gesagt, umfaßt die elektrische Schaltung gem'aß der vorliegenden Erfindung eine Reihe von Teilen, die zyklisch in Reset-, Set- und Resetzustände geschaltet werden und der Kondensator wird aufgeladen (keine Entladung während des Aufladens) und entladen (keine Aufladung während des Entladens), um den Thyristor kj zu triggern, wodurch Sicherheit für den Fall eines Fehlverhaltens von Teilen gewährleistet ist.

Die Sicherheit wird in der folgenden Weise garantiert, wenn der Thyristor 47 durch einen Kurzschluß vollständig ausfällt. Wie in den Fig. 2 und 8 dargestellt ist, arbeitet der Thyristor über die Gesamtwelle der Versorgungsspannung V _. Für den Fall eines Fehlers steuert die Diode 6i den Widerstand 62 an, um diesen während des negativen Halbzyklus der Spannung V aufzuheizen. Die Temperatur des

AL»

Widerstandes 62 steigt an, um thermisch die Sicherung 14 zu unterbrechen und die Stromversorgung abzuschalten.

Eine weitere Sicherheit wird durch ein Verstärken des Ausgangssignales von einer Pehlerfassungsschaltung mit einem Stromsteuerelement oder Transistor und dem Durchführen des verstärkten Stromes durch eine Stromsicherung gewährleistet, um die Stromversorgung Tür den Heizer einzustellen.

Selbst wenn sich die elektrische Schaltung, die in Fig. 2 dargestellt ist, im Normalzustand befindet, kann eine lokale Überhitzung des Heizers 6 stattfinden. Für diesen Fall ist Sicherheit auf folgende Weise garantiert. Fig. 4 zeigt den Aufbau des Heizers 6, in dem ein schmelzbares Harz 50 zwischen dem Heizdraht 48 und dem Sicherheitsdraht 49 untergebracht ist. Falls sich aus irgendeinem Grunde eine Temperatur lokal aufbaut, beispielsweise, wenn der Heizer lokal an einer Wärmeabgabe gehindert wird, und wenn dieser Betrieb weiter dauert und die Temperatur weiter ansteigt, bringt das Schmelzen des Harzes 50 den Sicherheitsdraht 49 in Kontakt mit dem Heizdraht 48. Als Ergebnis fließt ein starker Strom durch folgende Schaltung: A - Heizdraht 48 - Kontaktabschnitt - Sicherheitsdraht 49 - Widerstand 55 - Punkt B, wie in Fig. 2 dargestellt ist, so daß der Widerstand 55 Wärme abgibt, die thermisch die die Temperatursicherung 14 unterbricht, so daß die Stromversorgung aus Sicherheitsgründen abgeschaltet wird. Alternativ kann die Sicherheitsschaltung so ausgelegt werden, daß der Kurzschlußstrom, der aus dem Kurzschluß des Heizers mit einem Leiter entsteht, durch eine Stromsicherung geführt wird, um die Energieversorgung zu dem die Wärme erzeugenden Lastwiderstand zu unterbrechen.

Mit Go in den Fig. 8 und 9 ist ein Testelement zur Überprüfung der Steuereinheit 41 für die geeignete Funktion dargestellt, insbesondere, wenn sie in einer integrierten Schaltung auf einem Chip ausgeführt ist. Das IC kann beispielsweise durch ein Überprüfen von hFE und ICBO zwischen dem 6. und dem 7« Anschluß getestet werden. Falls die Eigenschaften zwischen diesen Anschlüssen in den speziellen Bereichen liegen, wird die Schaltung in der gewünschten Weise arbeiten.

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Die Lampe 13 in Fig. 2 ist nur eingeschaltet, wenn sich der Thyristor Λ7 im leitenden Zustand befindet, was eine Stromversorgung des Heizers 48 anzeigt.

Fig. 30 zeigt die Anordnung einer Spule 56 zur Unterbrechung des Hochaussteuerungsbetriebs und der dafür vorgesehenen Kontakte 56' und 56". Wenn der Knopf 11 niedergedrückt wird in die durchgezogen eingezeichnete Stellung in Fig. JQ, wird eine Blattfeder 66 nach unten gebogen und mit einer unteren Grenzstellung durch eine Schraubenfeder 67 gehalten. In dieser Stellung sind die Kontakte 56· und 56" geöffnet. Venn der Knopf 11 nach oben in die gebrochen gezeichnete Stellung gezogen wird, wird die Blattfeder 66 nach oben gebogen und in ihrer oberen Grenzstellung gehalten. Der Knopf 11, selbst wenn er nach einem Aufwärtsziehen freigegeben wird, bleibt in d eser erhobenen Stellung. Zu diesem Zeitpunkt sind die Kontakte 56¹ und 56" geschlossen. Wenn der Thyristor 5^, der in Fig. 2 dargestellt ist, getriggert ist, wird die Spule angesteuert, zieht den Knopf 11 nach unten und hält den Knopf 11 in der unteren Grenzstellung der Blattfeder 66 und der Schraubenfeder 67. Die Kontakte 56' und 56" sind in dieser Stellung geöffnet. Falls der Knopf 11 in dieser angehobenen Stellung niedergedrückt wird durch eine äußere Kraft, beispielsweise durch die Hand, wird der Knopf 11 in die untere Grenzstellung abgesenkt und darin festgehalten. Somit wird der Hochaussteuerungsbetrieb manuell unterbrochen.

Fig· 31 zeigt eine weitere Ausführungsform zum Einhalten des Zustandes vor Aussteuerung und zur Unterbrechung desselben. In Fig. 31 ist die Spule 56 durch ein Relais ersetzt, das eine Setspule 56I und eine Resetspule 562 aufweist, und der Knopf 11 ist durch einen Druckknopfschalter 111 in Verbindung mit einem üblicherweise offenen Kontakt 112 ersetzt. Wenn das System für den Zustand hoher Aussteuerung gesetzt wird, wird der Knopf 111 gedrückt, die Setspule 56I über den Kontakt 112 angesteuert, wordurch die Kontakte 56· und 56"

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geschlossen werden, um das System in den Hochaussteuerungsbetrieb zu schalten. Das System wird aus dem Hochaussteuerungsbetrieb durch das Triggern des Thyristors 5^ über den 10. Pin gebracht, um die Resetspule 562 anzusteuern, die die Kontakte 56· und 56" öffnet.

Fig. 32 zeigt eine Abänderung der in Fig. 31 dargestellten Schaltung. Die abgeänderte Schaltung besitzt weiterhin einen Druckknopf II3 zur manuellen Rückstellung in Kombination mit einem üblicherweise offenen Kontakt Wk. Die Resetspule 562 kann von außen über den Kontakt I1U zur manuellen Rückstellung angesteuert werden.

Fig. 33 zeigt eine elektrische Schaltung, in der die Last ein Induktionsrelais ist. Die Teile, d^e die gleiche Funktion wie die in der Schaltung nach Fig. 2 darstellen, sind durch die gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet. In Fig. 33 versorgt der Thyristor ^7 ein Übertragungsrelais 69, das zwei Wicklungen 691 und 692 hat, um die Versorgung des Heizers 6 bei üblicherweise offenem Kontakt 70 zu steuern. Die Spannung an der Sekundärwindung des Übertragungsrelais 69 ist einer VoIlwellengleichrichtung einer Vollwellendiodenbrücke 71 unterworfen. Wenn der Thyristor 47 getriggert wird, fließt ein Kurzschlußstrom durch die Sekundärwicklung mit einem verstärkten Stromfluß durch die Primärwicklung 691» um den Kontakt 70 zu schließen.

Die Fig. 3^a bis 3^d zeigen die Spannung und den Strom, zuge hörig zu der Schaltung nach Fig. 33. Fig, 3^a zeigt, daß der Strom durch die Sekundärwindung 692 um einen Winkel θ bezügr lieh der Spannungswelle verzögert ist. Der Winkel θ ist ein Yerzögerungswinkel (Löschungswinkel des Thyristors), der durch R/L bestimmt wird, wobei R der Widerstand des entfernten Steuerrelais ist, das als Last dient, und L die Induktanz ist. Fig. 3^t> zeigt einen Fall, in dem der Trigger-

-11-

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MS

puls (Ausgang- von Pin 12) für den Thyristor 47 an einem Punkt erzeugt wird, wenn die Spannungswelle den Nullpunkt kreuzt, Zu diesem Zeitpunkt ist der Löschwinkel (Punkt an dem der Strom auf Null abfällt) des Thyristors 47 θ und erstreckt sich in den nächsten Zyklus. Mit anderen Worten, wenn ein Triggerpuls zum Zeitpunkt t gegeben wird, fließt Strom über den Zeitraum von t + 0 . Falls weiterhin ein Triggerpuls zum Zeitpunkt t„ gegeben wird, schwindet der Puls vor θ , so daß der Thyristor 47 während des Zeitraums von t_p bis t„ nicht leitet. Somit ist der Thyristor 47 selbst dann, wenn die Triggerpulse für den Thyristor 47 zyklisch in den Punkten abgegeben werden, in denen die Spannung den Nullpunkt kreuzt, in jedem Zyklus in Halbwellenleitung, wie es durcn Schraffur gekennzeichnet ist. Dementsprechend tritt an den Kontakten des Übertragungsrelais 49 ein Vibriren oder Prellen auf, was einen korrekten Betrieb stört« Um diesen Nachteil zu überwinden, wird die Erzeugung der Triggerpulse für den Thyristor 47 stark durch θ verzögert, was lastabhängig ist, wenn die Triggerung des Thyristors wie in Fig. 34c dargestellt, stattfindet, denn dann kann der Thyristor zuverlässig über die Gesamtwelle getriggert werden, was einen sanften Betrieb des Übertragungsrelais 69 sicherstellt, Fig. 34dzeigt einen Fall, bei dem die Eingangsspannung an Pin 16 beispielsweise durch einen Kondensator in Fig« 33 verzögert ist zur Ansteuerung der Steuerschaltung 4i, um die Triggerpulse um den Winkel θ zu verzögern. Fig. 33 zeigt eine Phasenverzögarungseinheit 75» di© einen Widerstand 76 und einen Kondensator aufweist, um diese Funktion durchzuführen. Pin 16 ist mit der Phasenverzögerungsschaltung 75 über den Widerstand 42 verbunden.

Durch die Steuerschaltung 41, die in der erfindungsgemäßen Schaltung vorgesehen ist, wird di© Temperatur während des Halbsyklus der Spannung V erfaßt» und der Puls t „ der

während des Halbzyklus erzeugt wird, liefert feinen 2-Bit Thyristor triggernden Puls, wie bereits festgestellt, so daß der Thyristor k7 unverändert über die Gesamtwelle getriggert wird und nicht nur halbwellengetriggert. Falls die Temperatur während der positiven Halbwelle erfaßt wird und der Thyristor nur während der negativen Halbwelle getriggert, und die Temperatur dann während der folgenden negativen Halbwelle erfaßt wird, um den Thyristor nur in der positiven Halbwelle zu triggern, kann sich evtl. folgendes Problem entwickeln. Hingegen entsteht kein Problem, falls die Entladespannung V„_nT.

DUr

der Neonlampe 30 der Erfassungseinheit 29 während des positiven Halbzyklus gleich der Entladespannung V_nmr während des

Es dann ^B0N negativen Halbzyklus ist. existiert (ein Bereichen dem die N-eonlampe 30 nur während des negativen oder des positiven Halbzyklus der Spannung V zusammenbricht, wenn die Temperatur des Gegenstandes 3 nahe dem vorgewählten Wert ist, und

wenn V nicht gleich ν_Ώ__χτ ist. In diesem Fall wird der DUr tJUN

Thyristor ^7 nur dann getriggert, wenn die Spannung V im positiven oder negativen Zyklus ist, so daß, wenn die Last ein Relais ist, das Relais klappert, was einen Anstieg der thermischen Belastung des Relaiskontaktes mit sich bringt. Falls weiterhin die Belastung ein Induktionsmotor ist, würde der Motor sich nicht drehen, da nur ein Halbwellenstrom fließt, während der direkte Stromanteil unter Umständen den Motor thermisch zerstört. Wenn jedoch die Steuerschaltung Ή der vorliegenden Erfindung vorgesehen ist, werden 2-Bit Triggerpulse erzeugt, um den Thyristor unverändert über die Gesamtwelle zu triggern, wodurch der Fluß eines Wechselstromes sichergestellt wird. Die Schaltung ist demzufolge für Induktionslasten geeignet.

Die Temperatureinstelleinheit 26, die in Fig. 33 dargestellt ist, besitzt einen Widerstand 79, der verwendet wird, um die Hysteresis der Temperatur während des Betriebs unter der Hysteresissteuerung zu ermöglichen. Wie bereits unter Bezugnahme auf die Fig. 2, 9 und 28 beschrieben, beginnt erster Zähler I zur Hysteresissteuerung den Zählbetrieb, . i-iii Puls t wiederum erzeugt ist_t nachdem die auf ein-

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anderfolgend erzeugten Pulse t aufgehört haben, wenn die Temperatur des Gegenstandes 3 den vorgegebenen Wert, wie in Fig. 28 gezeigt, errreicht hat, in der diese Periode durch T_n bezeichnet ist. Der Widerstand 79 in Fig. 33 bestimmt diese Periode T_n und ermöglicht die Erzeugung eines Pulses t , wenn die Temperatur des Gegenstandes 3 durch^tAUS von der vorgewählten AUS-Temperatur TAUS abgenommen hat, wodurch ein Temperaturunterschied erzeugt ist. Genauer gesagt, hat das Übertragungsrelais 69 geschlossene Kontakte, während der Gegenstand 3 durch den Heizer k8 erwärmt wird. Dies bringt den Widerstand 79 in Parallelverbindung mit dem Widerstand 28 und dem einstellbaren Widerstand 27· Der Parallelwiderstandswert Ry. ist gegeben durch

(^R28 * ^R27V χ ^R79

y - R₂₈₊ R₂₇-R₇₉

wobei R_g vernachlässigt ist. Wenn die Temperatur TAUS, die durch IL, (kleiner als R_p7 plus H„o) bestimmt ist, erreicht wurde, sperrt der Thyristor k7, das Übertragungsrelais 69 und der Heizer 48 werden nicht mehr angesteuert. Zu diesem Zeitpunkt ÜBgt der Widerstand 79 auf der gleichen Seite wie der Widerstand 27 (über dem Heizer 48) an der Impedanzschicht Z_ .der Wicklungen 36 und 37 des Sensors 7· Wenn demzufolge die Temperatur des Gegenstandes 3 durch^tAUS abfällt, vergrößert sich die Impedanz Z_, um die Neonlampe JO zu entladen, was einen Impuls t erzeugt. Wenn der Wert des Widerstandes 79 abnimmt, steigt tAUS, und falls der Wert zunimmt, nimmt AtAUS ab. Mit der Anordnung nach Fig. 33 ist die AUS-Periode /^t,. des Thyristors 47 in der Hysteresissteuerung demzufolge die Summe der Periode T_n abhängig von dem Temperaturunterschied und der Zeit T_T, die durch die Zählzeit in dem ersten Zähler I zur Hysteresissteuerung bestimmt ist. Dieses System hat folgende Merkmale:

1) Wenn der Gegenstand 3 gute Wärmeisolierungseigenschaften besitzt, ermöglicht die verringerte Wärmeabgabe es, daß die Temperatur des Gegenstandes langsam abfällt. Die Periode /l"t in Fig. 6 ist im wesentlichen durch das

A- " - M

Toraperaturdi TPerenti al /\ tAUS bestimmt. Somit ist die Zeit

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T_D für tAUS >>" Zeit T_± für den ersten Zähler K. 2) Wenn der Gegenstand 3 eine gute Wärmeleitfähigkeit und Wärmeabgabe ermöglicht, fällt die Temperatur des Gegenstandes 3 schnell mit dem Ergebnis, daßfa t in Fig. 6 im wesentlichen durch die Zelt des ersten Zählers I bestimmt ist.

Somit ist die Zeit T_ß für tAUS «/<. Zeit

T_T für den ersten Zähler I.

Insbesondere, wenn der Heizer 48 dazu ausgelegt ist, durch ein Relais oder eine ähnliche Vorrichtung mit einem Kontakt «in- und ausgeschaltet zu werden, macht das System den Kontakt für einen längeren Zeitraum arbeitsfähig und verlängert somit die Lebensdauer, da die Vorrichtung während des Zeitraumes T_T nicht betrieben wird. Weiterhin kann eine Stromversorgung mit weniger Fehlerquellen bewirkt werden, da ein häufiges Ein- und Ausschalten nicht notwendig ist.

Wenn der Widerstand 79 in Fig. 33 einstellbar gemacht ist, ist die Temperaturoszillation^ T_n in Übereinstimmung mit den Umgebungsbedingungen bestimmbar, unter denen der Gegenstand verwendet wird oder die durch den Benutzer gewünscht werden. Obwohl es nicht dargestellt ist, ist die Temperaturoszillation / T variabel, wenn die Anzahl der Flip-Flops, die für den ersten Zähler I, in Figo 9 gezeigt, wahlweise variabel gemacht wird.

Die gleichen Vorteile wie oben beschrieben, können auch durch eine andere Ausführungsform, die unten beschrieben wird, erhalten werden. In dieser Ausführungsform wird die Anzahl der Pulse t , die durch die Neonlampe 30 erzeugt werden, durch einen ersten Zähler I gezählt. Wenn die erfaßte Temperatur durch den Sensor 7 niedrig ist, ist die Impedanz der Schicht Z- groß, so daß die Neonlampe 30 gegenüber einer früheren Phase der Spannung V getriggert

Atf

wird, was mehrere Pulse t in einem Halbzyklus der Spannung

V „ erzeugt. Wenn die Temperatur ansteigt und sich dem vor-AC

gewählten Wert nähert, wird nur ein Puls t zu einer

CJ » P

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Spätphase des Halbzyklus der Spannung V" emittiert. Der Puls

t wird durch den Zähler gezählt und während des Zählens wird

der Heizer 48 unversorgt gelassen, um den gleichen Effekt wie oben zu erreichen.

Die oben beschriebene Hysteresissteuerung ist temperaturabhängig insofern, als die Periode, in der der Heizer außer Betrieb gehalten wird, in Übereinstimmung mit dem Abfall der Temperatur des Gegenstandes 3 von der gewählten Temperatur TAUS abfällt, nämlich mit der Wärmeabgabe.

Entsprechend einer unten beschriebenen weiteren Ausführungsform wird die Ausperiode des Heizers 48 nur mit der Zeit bestimmt. Das Flip-Flop RS. wird von der Hysteresiseteuerlogikeinheit H in Fig. 9 weggelassen und der Eingang des Gates G₉₁, das mit dem Ausgang des Flip-Flops RS. zu verbinden ist, wird an den Ausgang Q des Flip-Flops RS _ gelegt. Das bringt nicht länger die Zeit T„ mit sich, und ermöglicht es somit, den ersten Zähler I bei Löschung der Pulse t zu betreiben. Im Gegensatz zu herkömmlichen Temperatursteuersystemen, in denen Temperaturunterschiede verwendet werden, kann der Heizer 48 unverändert außer Betrieb gehalten werden für einen Zeitraum, der durch den Zeitgeber T_T bestimmt ist, wodurch Fehler vermieden werden, wie beispielsweise Ärger mit der Stromversorgung aufgrund eines ständigen Ein- und Ausschaltens und einer Vibration oder eines "Klapperns" des Relais 60, das in dem Fall einer niedrigen Haushaltsenergiekapazität auftritt. Insbesondere unter Bezugnahme auf Fig. 33 ist festzuhalten, daß wenn der Temperaturunterschied /\ tAUS nur mit Verwendung des Widerstands 79 erhalten wird, die Versorgungsspannung V abfällt, wenn der Heizer 48 bei Erregung des Übertragungsrelais 69 angesteuert wird, was einen vergrößerten Wert für den Widerstand 79 ergibt, so daß der Spannungsabfall die Neonlampe 30, die eingeschaltet war, abfallen läßt. Der Thyristor 47 sperrt deshalb, wodurch das Relais 69 abgeschaltet ist und der Heizer 48 nicht angesteuert wird, woraufhin die Spannung V „ wieder auf den uasprünglichen Wert zurückkehrt,, Dies wiederum schaltet die Neonlampe 30 ein

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und erregt das Relais über den Thyristor 47· Auf diese Weise ist das Relais einem Klappern unterworfen. Dies wird unvermeidlich, wenn der Heizer 48 viel Energie zieht. Um diesen Nachteil Zu vermeiden, besteht die Notwendigkeit, einen Widerstand R~_q von im wesentlichen niedrigem Wert zu verwenden, um ein zu großes Temperaturdifferential 4 tAUS zu vermeiden. Die Schaltung der vorliegenden Erfindung besitzt das Merkmal, daß der obige Nachteil durch einen einfachen ersten Zeitgeber I überwunden wird, der den Heizer 48 im Nichtbetriebszustand hält.

Die Schaltung nach Fig. 33 arbeitet auf die folgende Weise, um die Sicherheit, wenn Teile ausgefallen sind, zu gewährleisten. Wenn der Kontakt 70 des Übertragungsrelais 69 thermisch festklebt, wird der Heizer im erregten Zustand gehalten, und somit gefährlich. Wenn die Temperatur des Gegenstandes 3 den vorgewählten Wert in diesem Zustand erreicht hat, gibt die Neonlampe 30 keine weiteren Pulse t ab. Dementsprechend werden keine Triggerpulse dem Thyristor 47 vom 12. Pin zugeführt. Der Thyristor 47 wird in den "AUS"-Zustand gebracht, so daß der Widerstand 74 den Thyristor 58 triggert und zu einer Erwärmung des Widerstandes 59 führt. Die Temperatur des Widerstandes 59 baut sich daraufhin auf, mit dem Ergebnis, daß die Tsmperatursicherung 14 thermisch unterbrochen wird, um die Stromversorgung zu unterbrechen und die Sicherheit herzustellen. Wenn weiterhin der Thyristor 47 kurzgeschlossen wird, arbeitet das Übertragungsrelais 69 weiter, so daß der Heizer 6 über den Kontakt 70 angesteuert bleibt, was gefährlich wird. In diesem Fall wird die Spannung des Thyristors 47 über den Widerstand 57 erfaßt, und die Selbsttriggerungsschaltung der Steuereinheit 4i tritt in Kraft und gibt einen Triggerimpuls an den Thyristor 58 über Pin 11. Der Thyristor 58 wird in den leitenden Zustand gebracht, wodurch der Widerstand 59 Wärme erzeugt, die thermisch die Sicherung i4 unterbricht, um die Stromversorgung zu unterbrechen und die Sicherheit zu gewährleisten. Wenn weiterhin der Heizer 6 örtlich überhitzt wird, kommt der Heizdraht 48 in Berührung mit dem Sicherheitsdraht 49, so daß Strom durch die Widerstände 55 und 62 über die Dioden 61 und 68 auf die gleiche Weise, wie sie bereits unter Bezug-

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SS

nähme auf Fig. 2 beschrieben wurde, fließt. Als Ergebnis erzeugen die Widerstände 55 oder 62 Wärme, die thermisch die Sicherung 78 unterbricht, um den Heizer 6 aus Sicherheitsgründen abzuschalten.

Eine weitere Ausführungsform wird unten beschrieben, bei der die Last eine induktive Last ist. Fig. 35 zeigt die Schaltung. Die Teile, die die gleiche Funktion wie die in Fig. 33 dargestellten aufweisen, sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Die Schaltung nach Fig. 35 unterscheidet sich von der nach Fig. insofern, als der Thyristor **7 mit Gleichstrom unter der Verwendung eines Transistors 80 getriggert wird. Fig. 36 zeigt Impulsfolgen, die zum Betrieb der in Fig. 35 dargestellten Schaltung gehören. Die Schaltung arbeitet, wie aus Fig. 36 zu ersehen, auf folgende Weise. Wenn ein Puls t während des negativen Zyklus der Stromversorgung V _ erzeugt wird, besitzen der Ausgang vom 14. Fin der Steuereinheit 41 und der Ausgang vom 12. Pin die in Fig. 36 dargestellte Wellenform, wie bereits festgestellt. Während der Pin 12 Triggerpulse für den Thyristor k7 in den Schaltungen nach dem Fig. 2 und 33 liefert, liefert der Pin 12 in der Schaltung nach Fig. 35 keine Triggerpulse. Die Anschlußspannung über dem Kondensator 45 zur Aufladung oder Entladung des Kondensators wird durch den Transistor 80, der als Emitterfolger geschaltet ist (s. Fig. 36, Anschlußspannung C. ς) erfaßt. Bei der Spannung über den Widerständen 81 und 82, während "Anschlußspannung C. " in Fig. 36 erzeugt wird, wird der Thyristor hj mit Gleichstrom getriggert. Als Ergebnis gehört zum Betrieb des Übertragungsrelais 69 die in Fig. 36 dargestellte Wellenform, so da.ß ein zuverlässiger Betrieb unabhängig von den R/L Werten des Relais 69 erhalten wird. Beim Ansteigen der Temperatur des Gegenstandes hören die Neonpulse t auf, die Anschlußspannung C. des Kondensators ^5 fällt ab, wie aus Fig. 36 zu sehen, wodurch dann der Thyristor k7 zum Zeitpunkt t_R in Fig. 36 gesperrt wird, um das Übertragungsrelais 69 abzuschalten.

-Pi-

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Die Schaltung nach Fig. 35 weist ein Sicherheitsmerkmal insofern auf, als die Anschlußepannung des Kondensators 45 nur dann erzeugt wird, wenn alle Teile normal, wie bereits ausführlich beschrieben, funktionieren. Die Spannung wird durch eine Verstärker, der als Emitterfolger geschaltet ist, verstärkt, wobei der Transistor 80 den Thyristor 47 mit Gleichstrom triggert. Somit arbeitet die Schaltung zuverlässig auch bei induktionsabhängigen Lasten, während die Sicherheitsmerkmale aufrechterhalten werden. Bezüglich der anderen Merkmale arbeitet die Schaltung genau auf die gleiche Weise, wie die von Fig. 33·

Fig. 37 zeigt eine Schaltung, die einen Heizer 6 und einen Temperatursensor 7 besitzt, die in der Form eines Drahtes zusammengesetzt sind, wohingegen die Schaltungen, die in Fig. 2, 33 und 35 dargestellt sind, einen Sensor 7 und einen Heizer 6 darstellen, die getrennt als zwei Drähte angeordnet sind. Das Teil das zwischen einem Heizerdraht 48 und einem Sicherheitsdraht 49 vorgesehen ist, ist aus einem temperaturempfindlichen organischen Halbleiter zusammengesetzt, der die Charakteristika nach Fig. 5 aufweist. Die Schaltung aus Fig. 37 arbeitet exakt auf die gleiche Weise wie die Schaltung des Zweidrahttyps, die in Fig. 2 dargestellt ist. Während des negativen Zyklus der Versorgungsspannung V_p wird die Schichtspannung zwischen dem Heizdraht und dem Sicherheitsdraht 49 zur Erfassung der Temperatur durch die Neonlampe 30 verwendet, und der erhaltene Puls t wird zur Steuerung der Temperatur benutzt. Die Eindrahtschaltung nach Fig. 37 besitzt das Merkmal, daß sie im Aufbau einfacher als die Zweidrahtschaltung ist. Obwohl die oben beschriebenen Ausführungsformen einen Thyristor als Energiesteuerungselement aufweisen, ist die Erfindung nicht auf die Verwendung eines Thyristors allein begrenzt und der Thyristor ist natürlich ersetzbar durch ein Zweirichtungshalbleitersteuerelement, ein Relais oder ähnliches.

-a-

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Das erfindungsgemäße System des obigen Aufbaus besitzt folgende Vorteile:

1) Die Kombination verschiedener elektrischer Schaltungen, die zur proportionalen Steuerung, zur Hysteresissteuerung, zürn Hochaussteuerungsbetrieb usw. geeignet sind und Halbleiter aufweisen, machen die elektronische Temperatursteuerung sehr genau und in hohem Grade zuverlässig.

2) Die Hysteresisfunktion, die die Temperatur der Decke oder eines ähnlichen Artikels, der erwärmt werden soll, um einen vorbestimmten Bereich schwanken lassen kann, ergibt eine stimulierende und komfortable Wärme für den menschlichen Körper, wie sie aus bisherigen Systemen nicht bekannt ist.

3) Außer der üblichen Temperatureinstellung kann das System manuell oder automatisch auf einen Hochtemperaturbereich gestellt werden, um mit hoher Temperatur für einen speziellen Zeitraum betrieben zu werden, und wird danach aus diesem Hochaussteuerungszustand in den Bereich üblicher Einstellung gebracht. Dieses erleichtert die Handhabung des Systems und gewährleistet Energieeinsparung und verbesserte Sicherheit.

h) Das System verwirklicht eine Hysteresistemperatursteuerung oder eine übliche proportionale Temperatursteuerung, je nach Wahl des Benutzers, und ist auch dazu ausgelegt den Hochaussteuerungsbetrieb für einen speziellen Zeitraum aufrechtzuerhalten, um die verschiedenartigsten Benutzungswünsche des Benutzers zu erfüllen.

5) Das System besitzt eine Hysteresissteuerschaltung, durch die, nachdem die Temperatur des Gegenstandes den gewählten Wert erreicht hat, die Energieversorgung zu dem Heizelement oder einer ähnlichen, wärmeerzeugenden Last unterbrochen wird, woraufhin die Temperatur des Gegenstandes um einen vorbestimmten Differenzbereich abfallen kann, und die Energieversorgung zur wärmeerzeugenden Last wird nach einem Zeitraum, der durch den Zeitgeber gesetzt ist, wieder aufgenommen. Die Schaltung hat folgende Vorteile. Wenn der Gegenstand gute Wärmeisoliereigenschaften besitzt, schwingt die Temperatur des Gegenstandes im wesentlichen über den Differenzbereich, wohingegen, wenn.der Gegenstand schlechte Temperaturisoliereigenschaften hat, die Temperatur über einen Bereich schwankt,

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der durch den Zeitgeber bestimmt wird. Unter jeder dieser beiden Bedingungen jedoch weist das System keine häufigen Schaltaktionen des Energiesteuerelementes auf, das nachteilig die Lebensdauer der Kontakte beeinträchtigen würde und zu Energieversorgungsschwierigkeiten und anderen Problemen führen würde. Die Schaltung schafft weiterhin eine geeignete Temperaturechwankung.

6) Die Temperaturechwankung ist durch ein Ändern des Differenztemperaturbereichs für den Gegenstand oder durch die Zeiteinstellung des Zeitgebers veränderbar. Dies ermöglicht es, das System'unterschiedlichen Gegebenheiten anzupassen.

7) Der Zeitgeber ist eine Zählerschaltung, bei der die Zeit mit höherer Genauigkeit als bei einem CR Zeitgebersystem einstellbar ist.

8) Wenn der Schalter zum Einstellen des Systems für die hohe Temperatur automatisch, beispielsweise durch ein Erfassen der Umgebungstemperatur betätigbar gemacht wird, kann das System im Hochaussteuerungszustand bei niedriger Umgebungstemperatur gehalten werden.

9) Das System, wenn es in hoher Aussteuerung eingestellt ist, kann manuell während des Betriebs zurückgestellt werden. Dadurch ist das System für verschiedenartige Anwendungen geeignet .

10) Die durch den Zeitgeber eingestellte Zeit ist leicht veränderbar durch ein Zuführen eines Ausgangssignales von einer Oszillatorschaltung mit unterschiedlicher Frequenz vor dem Eingangsanschluß eines Zählers zum Zählen der Differenzfrequenz der IC Steuerschaltung.

11) Das System besitzt eine Halteschaltung für die hohe Aussteuerung, die einai Schalter aufweist, der das System auf den Hochtemperaturbetrieb einstellt, wenn er herausgezogen wird, und das System abschaltet, wenn er gedrückt wird. Die Schaltung hält das System in dem Hochbetriebszustand für einen speziellen Zeitraum, wenn der Schalter gezogen ist. Somit kann der Hochtemperaturzustand unverändert abgeschaltet sein, wenn der Knopf zufällig während des Schlafens gedrückt wird. Dies führt zu einer bedeutend höheren Sicherheit, als wenn der Knopf dazu ausgelegt ist, den Hochtemperaturbe-

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triebszustand durch Niederdrücken zu bewirken,

12) Der Ausgang zur Unterbrechung des Hochtemperaturzustands steuert eine Spule an, die die Steuerkontakte öffnet, wobei das Material und die Form der Kontakte je nach Wunsch und Übereinstimmung mit der Belastung der Kontakte ausgewählt werden kann.

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Leerseite

Claims

DIPL.-CHEM. DR. HARALD STACH

PATENTANWALT ADENAUERALLEE 30 · 200O HAMBURG 1 .TELEFON (040) 244523

Aktenzeichen; Neuanmeldung

Anmelderin: Matsushita Electric Industrial Co., Ltd.

PATENTANSPRÜCHE

' 1)jTemperatursteuersystem, gekennzeichnet durch ^v—' eine wärmeerzeugende Last,

ein Energiesteuerelement zur Steuerung der Energieversorgung

zu der wärme erzeugenden Last, ■-...-i

eine Temperaturerfassungsschaltung zur Erzeugung eines "EIN"-Signals, wenn die Temperatur, die durch einen Temperatursensor

erfaßt wird zur Aufnahme der Wärme von der wärmeerzeugenden LastYSiedriger als eine Temperatur ist, die durch eine Temperatureinstelleinheit vorgegeben ist, und zur Erzeugung eines "AUS"-Signals, wenn die erfaßte Temperatur die gewählte Temperatur erreicht hat, und

eine Steuerschaltung zur Zuführung eines "EIN"- oder "AUS"-Signals zum Energiesteuerelement in Ansprache auf das "EIN"- oder "AUS"-Signal der Temperaturerfassungsschaltung, wobei die Steuerschaltung eine Hysteresissteuerschaltung besitzt, die, wenn die Temperaturerfassungsschaltung erfaßt,. daß die Temperatur die vorgewählte Temperatur erreicht hat, es der Steuerschaltung ermöglicht, "AUS"-Signale dem Energiesteuerelement für einen geeigneten Zeitraum auch dann zuzuführen, wenn die Temperatur nachfolgend sich auf einen Wert abgesenkt hat, bei dem das Signal der Temperaturerfassungsschaltung sich in ein "EIN"-Signal ändert, wodurch die Hysteresissteuerschaltung danach die Steuerschaltung ein "EIN"-Signal dem Energiesteuerelement in Ansprache auf ein "EIN"-Signal von der Temperaturerfassungsschaltung zuführen läßt.
2) Temperatureteuersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hysteresissteuerschaltung ein Hysteresiseinstellungselement zum einstellbaren Variieren der Zeitperiode aufweist, in der die Steuerschaltung "AUS"-Signale dem Energie-

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steuerungselement zuführt, obwohl die Temperaturerfassungsschaltung ein "EIN"-Signal erzeugt.
3) Temperatursteuersystem nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Hysteresissteuerschaltung einen Zeitgeber betätigt, wenn das Signal von der Temperaturerfassungsschaltung sich von einem "EIN"-Signal in ein "AUS"-Signal oder von einem "AUS"-Signal in ein "EIN"-Signal geändert hat, um das Energiesteuerelement die "AUS"-Signalθ empfangen zu lassen, während der Zeitgeber trotz des von der Temperaturerfassungsschaltung abgegebenen ⁿEIN"-Signales betätigt ist und um ein ^HEIN^M-Signal in Ansprache auf ein ^HEIN"-Signal von der Temperaturerfassungsschaltung nach dem Verstreichen des durch den Zeitgeber gesetzten Zeitraumes empfangen zu lassen.
4) Temperatursteuersystem nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Hysteresissteuerschaltung eine Zählerschaltung ansteuert, wenn das Signal von der Temperaturerfassungsschaltung sich von einem "EEN^-Signal in ein "AUS"-Signal oder von einem "AUS"-Signal in ein ^HEIN"-Signal geändert hat, um das Energiesteuerelement "AUS"-Signale empfangen zu lassen, während die Zählerschaltung sich im Zählbetrieb befindet, und zwar auch dann, wenn die Temperatur sich auf einen Wert abgesenkt hat, bei dem das Signal von der Temperaturerfassungsschaltung sich auf ein "EIN"-Signal ändert,und um ein "EIN^W-Signal in Ansprache auf ein "EIN^W-Signal von der Temperaturerfassungsschaltung nach der Durchführung des Betriebs der Zählerschaltung zu empfangen.
5) Temperatursteuersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Hysteresiseinstellvorrichtung zum Einstellen der Temperaturschwankung der Hysteresissteuerung.
6) Temperatursteuersystem, gekennzeichnet durch eine wärmeerzeugende Last, ein Energiesteuerelement zur Steuerung der Energie-

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zuführung zu der wärmeerzeugenden Last, eine Temperaturerfassungsschaltung zur Erzeugung eines "EIN"-Signals, wenn die

en
Temperatur, die durch ein Temperatursensor zur Aufnahme der Wärme von der wärmeerzeugenden Last empfangen wurde, niedriger als eine Temperatur ist, die durch eine Temperatureinstelleinheit gesetzt worden ist, und zur Erzeugung eines "AUS"-Signals, wenn die erfaßte Temperatur die vorgewählte Temperatur erreicht hat, und eine Steuerschaltung zur Zuführung eines "EIN"- oder 'AJS"-Signals zu dem Energiesteuerelement in Ansprache auf das "EIN"- oder "AUS"-Signal von der Temperaturerfassungsschaltung, wobei die Steuerschaltung einen Schalter zum Einstellen der Temperaturwähleinheit auf einen hohen Temperaturwert und zum Zurückstellen der Einheit auf die anfänglich vorgewählte Temperatur aufweist,und eine Schaltung zum halten der hohen Einstellung einen Zeitgeber startet, wenn der Schalter auf den hohen Wert eingesetzt worden ist, um den Schalter während des Betriebs des Zeitgebers auf den hohen Wert zu halten und den Schalter zu der ursprünglichen Stellung nach Ablauf des durch den Zeitgeber gesetzt^en Zeitraumes zurückzustellen, um den Betrieb auf der hohen Einstellung zu unterbrechen.
7) Temperatursteuersystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Schalter durch den Benutzer manuell betätigbar ist.
8) Temperatureteuersystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Schalter durch ein Erfassen der Umgebungstemperatur automatisch betätigbar ist.
9) Temperatursteuersystem nach Anspruch 7« dadurch gekennzeichnet, daß der Schalter auf den hohen Wert durch ein Ziehen eines Knopfes gesetzt werden kann,und durch ein Drücken des Knopfes wieder zurückgestellt werden kann.
10) Temperatursteuersystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Schalter auf einen hohen Wert gesetzt werden kann, wo-

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bei seine Kontakte durch das Ziehen eines Knopfes geschlossen werden, und zurückgestellt werden kann, wenn die Kontakte durch ein Drücken des Knopfes geöffnet werden, wobei die Kontakte zum Zurückstellen durch eine Spule geöffnet werden können, die mit einem Abstellausgangssignal angesteuert wird, das beim Ablauf des durch den Zeitgeber gesetzten Zeitraumes der Schaltung zum Halten des hohen Aussteuerungszustandes erzeugt wird.
11) Temperatursteuersystem nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch eine Schaltung zur Unterbrechung des Betriebs hoher Aussteuerung während des Betriebs des Zeitgebers, wenn der Schalter manuell zurückgestellt wird, während die Schaltung zur Einhaltung des hohen Aussteuerungsbetriebs weiterhin in Betrieb ist.
12) Temperatursteuerschaltung, gekennzeichnet durch eine wärmeerzeugende Last, ein Energiesteuerelement zur Steuerung der Energieversorgung zu der wärmeerzeugenden Last, eine Temperaturerfassungsschaltung zur Erzeugung eines "EIN"-Signals, wenn die von einem Temperatursensor, der die Wärme von der wärmeerzeugenden Last empfängt, erfaßte Temperatur niedriger als die Temperatur ist, die von einer Temperaturvorwahleinheit gewählt wurde, und zur Erzeugung eines "AUS"-Signals, wenn die erfaßte Temperatur die vorgewählte Temperatur erreicht hat, und-eine Steuerschaltung zur Zuführung eines EIN"- oder "AUS"-Signals zum Energiesteuerelement in Ansprache auf das ^EIN"- oder "AUS"-Signal von der Temperaturerfassungsschaltung, ein Schalter in der Steuerschaltung zur alternativen Wahl einer proportionalen Steuerung oder einer Hysteresissteuerung, eine proportionale Steuerschaltung zur Zuführung eines "EIN^H- oder "AUS"-Signals zum Energiesteuerelement exakt in Ansprache auf das "EIN¹¹- oder "AUS"-Signal von der Temperaturerfassungsschaltung, während der Schalter auf proportionaler Steuerung steht, eine Hysteresissteuerschaltung, die betätigbar ist, wenn der Schalter auf Hysteresissteuerung steht, um einen Zeitgeber zu betätigen, wenn das Signal von der Temperaturerfassungsschaltung sich von einem "EIN^N-Signal in ein "AUS·¹-

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-5-

Signal ode.? von einem "AUS"-Signal in ein "EIN"-Signal geändert hat, wodurch das Energiesteuerelement "AUS"-Signale erfassen kann, während der Zeitgeber trotz eines "EIN"-Signals, das von der Temperaturerfassungsschaltung emittiert wird, in Betrieb ist, wobei die Hysteresissteuerschaltung weiterhin das Energiesteuerelement "EIN"-Signale in Ansprache auf ein "EIN"-Signal von der Temperaturerfassungsschaltung nach dem Ablauf des durch den Zeitgeber gesetzten Zeitraums empfangen läßt, einen weiteren Schalter zum Einstellen der Temperatureinstelleinheit auf einen hohen Temperaturwert und zum Zurückstellen der Einheit auf die anfangs eingestellte Temperatur, und eine Schaltung zum Halten der hohen Einstellung zum Starten eines Zeitgebers, wenn der zweite Schalter auf den hohen Wert gesetzt worden ist, um den gleichen Schalter auf den hohen Wert während des Betriebs des zweiten Zeitgebers zu halten und den zweiten Schalter beim Ablauf der Zeit, die durch den Zeitgeber bestimmt ist, zurückzustellen, um den Hochaussteuerungsbetrieb zu unterbrechen.
13) Temperatursteuersystem nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Hysteresissteuerzeitgeber auch als Zeitgeber zur Bestimmung der Dauer des Betriebs mit hoher Einstellung verwendet wird.

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