Technisches Gebiet
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Die Erfindung betrifft Applikatoren für Heißschmelz-
Klebstoff (auch genannt Schmelzkleber) und insbesondere
Mittel, um die Regelung der Arbeitstemperaturen des
Applikators zu gewähren.
Hintergrund der Technik
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Die Heizelemente der gegenwärtig verfügbaren
Applikatoren für Schmelzkleber werden über kommerzielle
Wechselstromquellen gespeist, wobei die Regelung der Temperatur der
Schmelzcharge des Klebers durch Anwendung eines
Thermostatschalters vom Bimetall-Typ erzielt wird. Der
Thermostatschalter wird im Inneren des Applikatorgehäuses angebracht,
um auf die Temperatur der Schmelzcharge zu reagieren.
Temperatureinstellbare Thermostaten vom Bimetall-Typ sind zwar
für Anwendungen höherer Energien verfügbar (etwa bis 3
Ampere), sie sind jedoch groß und können kostspielig sein.
Außerdem ist die Einstellgenauigkeit schlecht. Aus diesen
Gründen sind Applikatoren für Schmelzkleber, die
thermostatische Temperaturregelung vom Bimetall-Typ verwenden,
meistens insgesamt Einfachtemperaturgeräte. Das typische
Vorgehen bei einem Mehrfachtemperatur-Applikator besteht
darin, daß zwei oder mehrere Einfachtemperatur-Thermostaten
verwendet werden, die umschaltbar sind. Selbst dann gewährt
ein Thermostatschalter vom Bimetall-Typ keine sehr genaue
Regelung der Temperatur der Düse. Bei einer gewählten
Temperatureinstellung können normalerweise Schwankungen von
± 8,5 ºC bis ± 14 ºC erwartet werden. Es besteht ein Bedarf
nach einem System zur Temperaturregelung, das eine sehr
stark verringerte Schwankung um eine gewählte
Temperatureinstellung aufweist, da eine geringere Temperaturschwankung
die Anwendung einer höheren Heizelementleistung zur
Herabsetzung der Zeit erlaubt, die zum Erlangen einer
angestrebten Temperatur benötigt wird und ermöglicht, daß von einem
Applikator in einer vorgegebenen Zeitdauer mehr Kleber
aufgebracht werden kann. Eine kleinere Temperaturschwankung
erzeugt darüber hinaus gleichmäßigere und angestrebte
Durchflußmengen für einen Kleber, um ein gewünschtes
Ergebnis eines Auftrags zu gewähren. Ebenfalls wird
angestrebt, daß die Wahl der verschiedenen
Temperatureinstellungen in einer wiederholbaren Form vorgenommen werden kann.
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Ein Integrierter Schaltkreis (IC) mit Triac zur
Heizungsregelung ist in der von Motorola, Inc., Phoenix,
Arizona, im Zusammenhang mit dem Nullspannungsschalter vom
Motorola-Typ CA 3079 veröffentlichten Applikationsliteratur
dargestellt. Der Schaltkreis ist für die Regelung der
Temperatur bei nur einer Einstellung geeignet, kann jedoch
auch eine nichtgeregelte Betriebsart bieten, wenn gewünscht
wird, die gehaltene Temperatur durch Betrieb eines
Heizelementes bei mehr als einem Wert zu regeln. Wenn die
Steuerschaltung zur Regelung von nur einem Temperaturwert
ausgelegt ist, und der Sollwert zu einer Temperatur auf
einen niedrigeren Wert geändert wird, der ausreichend ist,
um zu bewirken, daß die Spannung an dem positiven Eingang
eines Differentialverstärkers relativ zu der Spannung an dem
negativen Eingang ausreichend negativ wird, so übernimmt der
Differentialverstärker das Bereitstellen eines Signals,
welches das Einschalten und Eingeschaltetbleiben des Triacs
oder Thyristors der Schaltungsanordnung bewirkt, welche den
Stromschluß durch eine Last (wie beispielsweise ein
Heizelement) regelt, und welches Einschalten damit ein
Instabilwerden bewirkt.
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Es ist ein Nullspannungsschalter vom Motorola-Typ CA
3059 verfügbar, der dem CA 3079 ähnlich ist, bei dem jedoch
ein Schutzkreis vorgesehen ist. Der Schutzkreis dient zur
Entfernung des Treibstroms von dem Triac oder Thyristor, die
mit der CA 3059-Vorrichtung verwendet werden, wenn der bei
dem CA 3059 verwendete Sensor öffnet oder schließt. Die
Applikationsliteratur nennt eine Einschränkung beim Einsatz
des Schutzkreises. Bei ihr wird von dem Temperaturmeßelement
und einem zugehörigen Widerstand, der mit dem Meßelement
einen Spannungsteiler darstellt, gefordert, daß sie
Widerstandswerte zwischen 2.000 und 100.000 Ohm haben. Diese
Einschränkung bedeutet eine Grenze für die Einstellungen des
Temperaturbereichs, der verwendet werden kann. Wenn
beispielsweise eine Temperaturregelung zwischen etwa 265 ºC
und 99 ºC angestrebt wird und als Sensor ein Thermistor mit
100.000 Ohm (bei 25 ºC) ausgewählt wird, um den Vorteil des
oberen Endes der Widerstandsgrenze zu nutzen, stellt der
Thermistor einen Widerstand von etwas 75 Ohm dar, wenn der
Regelkreis auf eine Regelung bei 265 ºC eingestellt wird,
was zur Folge hat, daß der von dem Thermistorschaltkreis
gezogene Strom für die als ein Bestandteil der Einrichtung
vorgesehene Stromversorgung zu groß ist, um einen
funktionsfähigen Wert für die Ausgangsspannung aufrechtzuerhalten.
Offenbarung der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung überwindet die im
Zusammenhang mit dem Stand der Technik aufgetretenen Probleme bei
der Anwendung eines Nullspannungsschalters, bei welchem ein
Differentialverstärker zur Regelung des Betriebs eines mit
einem elektrischen Heizelement verbundenen Triac einbezogen
ist und worin ein breiter Bereich der Temperaturregelung
angestrebt wird. Es wird das in der Technik bekannte Problem
des Instabilwerdens bei temperatursteuernden
Halbleiterschaltung (Motorola-Typ CA 3079) des Typs gelöst, bei dem
ein elektronischer Schalter in Reihe mit einem Heizelement
und einem Differentialverstärker mit zwei Eingängen
geschaltet ist, von denen der eine ein Eingangssignal von einem
Spannungsteiler empfängt, der einen Temperatursensor zum
Erfassen einer Temperatur aufweist, die von der
Energiezufuhr zu dem Heizelement abhängig ist, und wobei der
Differentialverstärker ein Ausgangssignal bereitstellt, wenn
der mit dem Spannungsteil verbundene Eingang positiv oder
gegenüber dem anderen Eingang zu negativ ist, und ein
Ausgangssignal von dem Differentialverstärker für die
Leitfähigkeit des elektronischen Schalters benötigt wird. Das
Lösen des Problems des Instabilwerdens macht es möglich,
einen mit Wechselstrom gespeisten Applikator für
Schmelzkleber zu schaffen, indem eine solche temperatursteuernde
Halbleiterschaltung der bekannten Technik verwendet wird, um
einen mit Mehrfachtemperatur geregelten Betrieb des
Applikators zu gewähren. Die Lösung des Problems des
Instabilwerdens durch Schaffung eines Mehrfachtemperaturbetriebs
umfaßt die Verwendung eines einstellbaren oder wählbaren
Widerstands als einen Teil des Spannungsteilers zum
Auswählen der zu regelnden Temperaturwerte und eine
Klemmschaltung, die mit dem einen Eingang des Diff
rentialverstärkers verbunden ist, der einen Eingang vom
Spannungsteiler empfängt, wobei die Klemmschaltung an dem einen
Eingang des Differentialverstärkers eine Spannung anlegt,
die verhindert, daß dieser Eingang in bezug auf den anderen
der beiden Eingänge zu negativ ist, um zu bewirken, daß der
Operationsverstärker ein Ausgangssignal erzeugt.
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Die Klemmschaltung kann einen Spannungsteiler und eine
Diode umfassen, bei welcher der Spannungsteiler ein
Spannungssignal bereitstellt, das an den einen Eingang des
Differentialverstärkers über die Diode angelegt wird, wenn
diese Schaltungen eingeschaltet sind.
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Der einstellbare oder wählbare Widerstandsteil kann die
Form einer Mehrzahl von in Reihe geschalteten Widerständen
plus einem Schalter annehmen, der mindestens einen der
Widerstände überbrückt und beim Schließen kurzschließt, und
mindestens einen weiteren Schalter, der eine Kombination aus
dem einen der Widerstände und mindestens einen zusätzlichen
der Widerstände überbrückt und im geschlossenen Zustand
kurzschließt, so daß, wenn alle genannten Schalter offen
sind, alle der genannten Mehrzahl der Widerstände einen
Temperatursollwert für die Steuerschaltung bestimmen, wobei
durch das Schließen jedes der genannten Schalter ein anderer
Temperatursollwert bestimmt wird. Ohne die Lösung dieses
Problems des Instabilwerdens gemäß der Erfindung könnte eine
solche Anordnung mit der beschriebenen temperatursteuernden
Halbleiterschaltung nicht verwendet werden, da der Betrieb
bei einem Temperatursollwert, gefolgt von der Wahl eines
niedrigeren Temperatursollwerts eine Instabilität schaffen
würde.
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Eine weitere Verbesserung umfaßt die Verwendung von
zwei Thermistoren mit ähnlichen Ansprechcharakteristiken,
die in Reihe geschaltet sind, um die auf die Temperatur
ansprechfähigen Sensoren der Steuerschaltung zu schaffen.
Zwei Thermistoren ermöglichen eine genauere (bessere
Genauigkeit für eine Gesamtheit von Applikatoren) gewählte
Temperatur, als dies mit Verwendung eines Einfachsensors
möglich wäre. Damit ist die Regelung einer gewählten
Temperatur innerhalb von 4 ºC möglich.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Die neuartigen Merkmale und Vorteile der vorliegenden
Erfindung werden dem Fachmann anhand der folgenden
Beschreibung offensichtlich, die sich auf die beigefügten
Zeichnungen bezieht. Es zeigen:
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Fig. 1 eine schematische Teilansicht eines
Applikators für einen Schmelzkleber als Gegenstand der Erfindung;
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Fig. 2 ein Blockschaltplan mit einem
Nullspannungsschalter zur Verwendung in dem Applikator nach Fig. 1 und
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Fig. 3 ein schematischer Schaltplan für den
Applikator nach Fig. 1.
Detaillierte Beschreibung
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Bezug nehmend auf Fig. 1 der Zeichnungen wird die
Erfindung durch einen mit Wechselstrom gespeisten Applikator
für einen Schmelzkleber verkörpert, der schematisch
dargestellt ist und in dem eine temperatursteuernder
Halbleiterschaltung für den Applikator in einem Gehäuse 20 enthalten
ist, das sich an einer von dem Applikatorkörper 21
entfernten Stelle befindet. Die Steuerschaltung in dem
Gehäuse 20 ist mit einem stromgespeisten Heizelement 22 und
einem Temperatursensor 23 verbunden, der sich in dem
Applikatorkörper 21 befindet. An dem Gehäuse 20 ist ein
dreipoliger Wechselstromstecker 25 vorgesehen, von dem zwei
seiner Klemmen 32 und 33 direkt mit der Steuerschaltung in
dem Gehäuse 20 verbunden sind. Die elektrisch neutrale
Klemme 24 des dreipoligen Wechselstromsteckers 25 ist über
einen Leiter 26 direkt mit der Schmelzcharge (nicht gezeigt)
des Applikators verbunden, wie durch den Anschluß 27 in dem
Applikatorkörper angezeigt wird. Zwei Leiter 28 und 29
werden zum Verbinden des Heizelements 22 mit dem Teil der
Steuerschaltung in dem Gehäuse 20 verwendet, wobei zwei
Leiter 30 und 31 zur Verbindung mit dem Temperatursensor 23
an einen solchen Teil der Steuerschaltung verwendet werden.
Der Sensor 23 hat einen negativen Temperaturkoeffizienten
des Widerstands. Der Leiter 26, der an dem einen Ende die
Verbindung mit der Schmelzcharge in dem Applikator bei 27
herstellt, verläuft insgesamt durch das Gehäuse 20, während
sein anderes Ende mit der elektrisch neutralen Klemme 24 des
Steckers 25 verbunden ist. Die Leiter 26 und 28-31 sind
untereinander isoliert und in ihrer gesamten Länge in einem
Kabelmantel aus Gummi oder PVC eingeschlossen. Ein Teil
eines solchen Mantels ist mit der gestrichelten Linie 34
dargestellt. Die beschriebene Anordnung ermöglicht die
Verwendung einer temperatursteuernden Halbleiterschaltung
zur Regelung der Temperatur der Schmelzcharge in einem
Applikator für Schmelzkleber.
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Bezug nehmend auf Fig. 2 wird in Form eines
Blockschaltplans eine Schaltung für einen Nullspannungsschalter
35 gezeigt, der in der Schaltung nach Fig. 3 verwendet
wurde. Er ist unter der Bezeichnung CA 3079 bei Motorola,
Inc., P.O. Box 20912, Phoenix, Arizona 85036, erhältlich.
Die mit den Bezugszahlen 2, 4, 5, 7-11 und 13 bezeichneten
Anschlußstellen entsprechen den Bezugszahlen, die in der von
Motorola, Inc., für den Nullspannungsschalter CA 3079
veröffentlichten Applikationsliteratur verwendet wird. Die
Schaltung für den Nullspannungsschalter nach Fig. 2 umfaßt
einen Begrenzer 36 und eine Stromversorgung 37, mit der die
Schaltung direkt von einer Wechselstromquelle betrieben
werden kann. Die Wechselspannung wird zwischen der
Anschlußstelle 5 für den Begrenzer 36 und der Masse bei 50
angelegt, mit denen die Anschlußstellen 7 und 8 verbunden
sind. Der Ausgang der Stromversorgung 37 liefert etwa 6,5
Volt Gleichspannung an der Anschlußstelle 2. Die Schaltung
nach Fig. 2 umfaßt ferner einen Nullspannungsdetektor 38,
einen Differentialverstärker 39, einen AND-Schaltkreis 40,
eine Triac-Ansteuerung 41 und zwei Widerstände 42 und 43.
Der Nullspannungsdetektor ist zwischen dem einen Eingang des
AND-Schaltkreises 40 und dem Anschluß geschaltet, den der
Begrenzer 36 und die Stromversorgung 37 gemeinsam haben und
der zum Bereitstellen eines Signals bei jedem Nulldurchgang
der Wechselspannung dient. Der Ausgang des
Differentialverstärkers 39 ist an einem zweiten Eingang des
AND-Schaltkreises 40 angeschlossen, um immer dann ein Signal an den
AND-Schaltkreis zu legen, wenn der positive Eingang des
Differentialverstärkers, der mit der Anschlußstelle 13
verbunden ist, in bezug auf den negativen Eingang des
Operationsverstärkers positiv ist. Der negative Eingang des
Operationsverstärkers 39 hat eine über die Anschlußstelle 9,
die ebenfalls mit den Anschlußstellen 10 und 11 verbunden
ist, angelegte positive Spannung. Die Widerstände 42 und 43
liefern einen Widerstand von 10 kOhm bzw. 9,6 kOhm und sind
zwischen Masse 50 und dem Ausgang 2 der Stromversorgung 37
in Reihe geschaltet, um einen Spannungsteiler zu bilden. Die
über dem Widerstand 43 liegende positive Spannung liegt an
dem negativen Eingang des Differentialverstärkers 39 an.
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Fig. 3 zeigt einen Schaltkreis, der einen Teil einer
Schaltung umfaßt, die für die innerhalb des Gehäuses 20 des
im Zusammenhang mit Fig. 1 beschriebenen Applikators für
Schmelzkleber befindliche Steuerschaltung verwendet werden
kann. Der innerhalb der gestrichelten Linie 44 gezeigte Teil
kann zum Einsetzen in das Gehäuse 20 auf einer Leiterplatte
untergebracht werden. Die Schaltung umfaßt einen
Nullspannungsschaltkreis 35, der in Übereinstimmung mit der in
Fig. 2 gezeigten Schaltung steht. Die in Fig. 1 und 2
verwendeten Bezugszahlen werden in Fig. 3 zur Kennzeichnung der
gleichen oder entsprechender Bauelemente oder
Anschlußstellen verwendet. Die innerhalb der gestrichelten Linie 44
erscheinenden kleinen Rechtecke kennzeichnen
Anschlußstellen, die zwischen der Leiterplatte und den Bauelementen
hergestellt sind, die sich außerhalb des Gehäuses 11
befinden.
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Der Ausgang 4 der Triac-Ansteuerung 41 des Null
spannungskreises 35 wird zur Steuerung des Betriebs eines
elektronischen Schalters verwendet. In dem Fall der
Schaltung nach Fig. 3 ist der Ausgang 4 mit dem Gate eines
Triacs (Doppelweggleichrichter mit Triode) 45 als einem
elektronischen Schalter verbunden. Der Leiter 28 verbindet
die eine Seite des Triacs 45 mit dem einen Ende des
stromgespeisten Heizelements 22, das sich im Inneren des
Applikatorkörpers 21 entsprechend Fig. 1 befindet. Die andere Seite
des Triacs 45 ist mit der Masse 50 des Kreises verbunden,
die an dem Stift 33 des Wechselstromsteckers 25 (Fig. 1)
angeschlossen ist. Der Stift 32 des Wechselstromsteckers ist
mit dem Leiter 29 verbunden, der an dem anderen Ende des
Heizelements 22 angeschlossen ist. Dementsprechend wird ein
Stromweg hergestellt, wenn der Wechselstromstecker an eine
Wechselstromquelle angeschlossen ist, in welchem das
Heizelement 22 und Triac 45 mit dem für einen Halbtakt der
Wechselspannung eingeschalteten Heizelement 22 unter der
Voraussetzung liegen, daß der Triac einen Tastimpuls von dem
Ausgang 4 der Triac-Ansteuerung 41 erhalten hat, was bei
jedem Nulldurchgang der Wechselspannung erfolgt, und
vorausgesetzt, daß der Differentialverstärker der Schaltung
35 dann ebenfalls ein Ausgangssignal an den AND-Schaltkreis
40 der Schaltung 35 bereitstellt.
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Der Stift 32 des Wechselstromsteckers ist ebenfalls
über einen strombegrenzenden Widerstand 48 mit der
Anschlußstelle 5 der Wechselspannungsquelle der Stromversorgung 37
(Fig. 2) der Schaltung 35 über den Begrenzer 36 verbunden.
Der Ausgang 2 der Stromversorgung 37 ist an einem allgemein
mit 49 bezeichneten Abschnitt einer Schaltung angeschlossen,
der einen Widerstand darstellt, welcher über den Leiter 31
in Reihe mit dem Temperatursensor 23 verbunden ist, der sich
innerhalb des Applikatorkörpers 21 (Fig. 1) befindet. Das
andere Ende des Sensors 23 ist über einen Leiter 30 mit der
Masse 50 der Schaltung und dem Stift 33 des
Wechselstromsteckers verbunden. Der dem Schaltungsabschnitt 49 und dem
Sensor 23 gemeinsame Anschluß ist über einen Leiter 64 mit
der Anschlußstelle 13 verbunden, die der positive Eingang
des Differentialverstärkers 39 des
Nulldurchgangsschaltkreises 35 ist. Die Stromversorgung 37 des in Zusammenhang
mit Fig. 2 beschriebenen Nullspannungsschalters 35 hat
keinen Ausgangsfilterkondensator. Ein Kondensator 65 ist
zwischen dem Ausgang 2 der Stromversorgung 37 und der Masse
50 geschaltet, um einen solchen Ausgangsfilterkondensator zu
schaffen.
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Betrachtet man den Schaltungsabschnitt 49 als einen
einzelnen Widerstand, so arbeitet die bis zu diesem Punkt
beschriebene Schaltungsanordnung nach Fig. 3 entsprechend
dem Funktions-Blockschaltplan, der für den
Nullspannungsschalter CA 3079 von Motorola, Inc., in der
Applikationsliteratur (DS 9450) gezeigt wird. Wenn der durch den Sensor
23 gebotene Widerstand, der einen negativen
Temperaturkoeffizienten hat, größer ist als der von dem
Schaltungsabschnitt 49 gebotene Widerstand, wird an dem positiven
Eingang 13 des Operationsverstärkers 39 ein Spannungssignal
gelegt, welches den Eingang 13 positiver macht als die
positive Spannung, die an dem negativen Eingang 9 des
Operationsverstärkers gelegt ist. Dieses hat zur Folge, daß
der Operationsverstärker 39 ein Eingangssignal an den AND-
Schaltkreis 40 liefert, der, wenn der
Nulldurchgangsdetektor 38 bei Beginn jedes Halbtaktes des
Wechselspannungseingangs an den Schaltkreis einen Impuls erzeugt,
ein Ausgangssignal erzeugt, das die Triac-Ansteuerung 41
veranlaßt, den Triac 45 einzuschalten. Der Triac 45 wird
damit bei jedem Halbtakt der Wechselspannung solange
eingeschaltet, bis die durch den Stromfluß durch das
Heizelement 22 erzeugte Wärme die von dem Sensor 23 erfaßte
Temperatur ansteigen läßt, um zu bewirken, daß der
Widerstand des Sensors 23 bis zu einem Wert reduziert wird,
bei welchem die über dem Sensor 23 liegende Spannung nicht
mehr länger positiver ist als die an dem negativen Eingang 9
des Operationsverstärkers 39 bereitgestellte Spannung. Der
Ausgang des Operationsverstärkers 39 für den AND-Schaltkreis
40 ist daher terminiert, so daß der Triac 45 für jeden
Halbtakt der Wechselspannung solange offen bleibt, wie diese
Bedingung besteht. Wenn die von dem Sensor 23 erfaßte
Temperatur abfällt (da der Stromdurchfluß durch das
Heizelement bei abgeschaltetem Triac aufhört), erhöht sich
der Widerstand des Sensors 23 und bewirkt, daß das Signal an
dem Eingang 13 des Operationsverstärkers ausreichend stark
wird, um wiederum einen Ausgang bereitzustellen, der das
Einschalten des Triacs 45 bei Beginn jedes Halbtakts zur
Folge hat und bewirkt, daß das Heizelement eingeschaltet
wird und die von dem Sensor 23 erfaßte Temperatur bis zu
einem Wert ansteigt, bei dem der Triac wiederum abgeschaltet
wird.
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Der Schaltungsabschnitt 49 zeigt sieben Widerstände 51-
57, die zwischen der Anschlußstelle 2 und dem einen Ende des
Leiters 31 in Reihe geschaltet sind zusammen mit sechs
einpoligen Schaltern 58-63, die zum selektiven Kurzschließen
von eins, zwei, drei, vier, fünf oder sechs der sieben
Widerstände 51-57 verwendet werden, um sieben mögliche
Temperatursollwerte zu wählen. Eine Seite jedes Schalters
ist mit dem Anschluß verbunden, den der Schaltungsabschnitt
49 und der Sensor 23 gemeinsam haben. Die andere Seite des
Schalters 58 ist mit dem Anschluß verbunden, den die
Widerstände 51 und 52 gemeinsam haben. Die Schalter 59-63
sind in ähnlicher Weise mit den Anschlüssen verbunden,
welche die Widerstände 52 und 53; 53 und 54; 54 und 55 bzw.
56 und 57 gemeinsam haben.
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Bei dem Versuch der Anwendung einer ohmschen Anordnung
entsprechend Fig. 3, indem die in der für den CA 3079
veröffentlichten Literatur beschriebene Schaltanordnung
benutzt wird, um sieben Temperatursollwerte zu gewähren, und
wenn die Temperaturregelung zur Aufrechterhaltung eines
Temperaturwerts erfolgen und danach ein niedrigerer Wert
gewählt werden würde, so würde die über dem Sensor 23
liegende Spannung infolge des zusätzlichen Reihenwiderstands
(Widerstände 51-57), der in den Schaltungsabschnitt 49 für
die Einstellung der niedrigeren Temperatur einbezogen wurde,
ausreichend niedrig sein, um zu bewirken, daß der Eingang 13
des Operationsverstärkers 39 ausreichend negativ in bezug
auf den negativen Eingang 9 ist, um den Operationsverstärker
zur Erzeugung eines Ausgangssignals zu veranlassen, mit dem
der Triac 45 eingeschaltet wird. Dieses führt
selbstverständlich nur dazu, daß die von dem Sensor 23 erfaßte
Temperatur ansteigt, seinen Widerstand verringert, um den
Eingang 13 des Operationsverstärkers in bezug auf den
negativen Eingang 9 noch negativer zu machen und zu
bewirken, daß eine Instabilität besteht. Die beschriebene
Schaltung ist daher nicht anwendbar, wenn mehr als ein
Temperatursollwert verwendet werden soll und die Wahl eines
Temperatursollwerts für einen niedrigeren Temperatursollwert
erfolgt, nachdem die Steuerung bei einem höheren
Temperatursollwert betrieben worden ist.
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Das hier beschriebene Betriebsproblem wird durch
Verwendung einer zusätzlichen Schaltungsanordnung gelöst,
die als eine Klemmschaltung arbeitet und dazu dient, den
positiven Eingang 13 des Operationsverstärkers 39 davor zu
bewahren, ausreichend negativ in bezug auf den negativen
Eingang 9 zu werden, welcher, wenn dies möglich wäre, wie
bereits beschrieben den Operationsverstärker 39 mit einem
Ausgang versehen würde, der das Einschalten des Triacs 45
und das Eingeschaltetbleiben zur Folge hätte. Die
zusätzliche Schaltungsanordnung umfaßt zwei in Reihe geschaltete
Widerstände 66 und 67, die zwischen dem Ausgang 2 der
Stromversorgung 37 und der Masse 50 geschaltet sind, um
einen Spannungsteiler sowie eine Diode 68 bereitzustellen.
Die Anode der Diode 68 ist mit dem Anschluß verbunden, den
die Widerstände 66 und 67 gemeinsam haben, während ihre
Kathode mit dem Eingang 13 zum Differentialverstärker
verbunden ist. Weitere Spannungsklemmschaltungen können
ebenfalls zur Ausführung der Aufgabe der beschriebenen
zusätzlichen Schaltungsanordnung unter Voraussetzung
verwendet werden, daß sie die Stromversorgung für den
Nullspannungsschalter nicht überlasten, um ein zu tiefes
Abfallen seines Ausgangs zu bewirken. Eine mögliche andere
Klemmschaltung wird durch Austausch des Widerstands 67 gegen
eine Zener-Diode geschaffen. Der Widerstand 66 und die Diode
68 würden dann noch benötigt. Es muß eine externe
Stromversorgung verwendet werden, da die in den CA 3079
eingebaute Stromversorgung für eine Zener-Diode nicht
genügend Strom liefern kann.
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Bei Verwendung der beschriebenen zusätzlichen
Schaltungsanordnung ist die Verwendung der
Schaltungsanordnung nach Fig. 3 zur Regelung der Betriebstemperatur des
Applikators für Schmelzkleber an einer Reihe von Stellen
möglich, ohne daß ein Instabilwerden auftritt, wenn von
einem Betrieb bei einer hohen Temperatur auf eine niedrige
Temperatur umgeschaltet wird. Obgleich ein solches
Umschalten von einem hohen zu einem niedrigen Temperatursollwert
einen höheren Widerstand in den Zweig des
Schaltungsabschnitts 49 des Spannungsteilers einführt, wird die Spannung
an dem Eingang 13 des Differentialverstärkers 39 von dem
durch die Widerstände 66 und 67 sowie die Diode 68
bereitgestellten Klemmschaltungsabschnitt bestimmt.
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Eine Steuerschaltung unter Verwendung der nachfolgend
angegebenen Schaltungsbauelemente und -werte gewährt einen
Betrieb von einer 120 Volt-Wechselspannungsquelle für eine
Temperaturregelung bei den angegebenen Temperaturen mit den
entsprechend den Angaben eingesetzten Schaltern 58-63.
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Alle Schalter aus - 99 ºC
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Schalter Nr. 58 geschlossen - 127 ºC
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Schalter Nr. 59 geschlossen - 177 ºC
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Schalter Nr. 60 geschlossen - 196 ºC
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Schalter Nr. 61 geschlossen - 212 ºC
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Schalter Nr. 62 geschlossen - 238 ºC
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Schalter Nr. 63 geschlossen - 265 ºC
Bauelement
Wert oder Typ
Nullspannungsschalter 35
Triac
Kondensator 65
Sensor 23
Heizelement 22
Widerstand
Diode 68
Schalter 51-57
MOT Typ
220 µF und 16 V Gleichspannung
2 NTC-Thermistoren mit jeweils 500.000 Ohm bei 25 ºC (Fenwal)
Dale Typ
26 Ohm Nichrome-Drahtwiderstand (stationärer Betrieb)
DIP-Schalter, 6 Positionen (Grayhill Teil-Nr. 765B065RA)
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In der Liste der Bauelemente ist festzustellen, daß die
zwei Thermistoren zur Schaffung des Sensors 23 verwendet
werden. Während ein einzelner Thermistor verwendet werden
kann, der einen Widerstand gleich dem gemeinsamen Widerstand
der zwei Thermistoren ist, wird in einer Gesamtheit von
Applikatoren für einen ausgewählten Temperatursollwert durch
Verwendung von zwei Thermistoren anstelle eines einzelnen
Thermistors eine kleinere Temperaturschwankung erhalten. Die
zwei Thermistoren sind so angepaßt, daß sie auf ihren Kurven
der Temperatur in Abhängigkeit vom Widerstand die kleinste
Abweichung gewähren. Durch Verwendung der zwei Thermistoren
ist die Regelung einer ausgewählten Temperatur über eine
Gesamtheit von Applikatoren innerhalb eines Bereichs von
± 4 ºC möglich.
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Es muß ebenfalls festgestellt werden, daß, obgleich ein
Potentiometer verwendet werden könnte, um die verschiedenen
gewählten Temperatursollwerte zu erzeugen, eine größere
Genauigkeit und Wiederholbarkeit durch Verwendung der
Festwiderstände und Schalter erhalten werden, wie sie in
Fig. 3 dargelegt wurden.
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Die Schaltungsanordnung nach Fig. 3 wurde so
beschrieben, daß das neutrale Ende der Wechselstromleitung
normalerweise an die Masse 50 der Schaltung (Stift 33)
geschaltet wird. Dieses ist keine absolute Bedingung unter
der Voraussetzung, daß der Sensor 23, der sich an der
Schmelzscharge (nicht gezeigt) in dem Applikatorkörper 21
befindet, von der Schmelzcharge zusammen mit den Leitern in
dem unmittelbaren Bereich des Sensors elektrisch isoliert
ist. Um die gewünschte Isolation zu erzielen, kann
Hochtemperatur-Isolierrohrmaterial mit einer Wandstärke von
0,01 cm verwendet werden, das unter der Handelsbezeichnung
"Kapton" bei E.I. duPont de Nemours and Company, Wilmington,
Delaware 19898, verfügbar ist. Das beschriebene Rohmaterial
hält der auftretenden Außentemperatur stand. Unter diesen
Bedingungen kann ein für den US-Markt hergestellter
Applikator an eine ungepolte Steckdose angeschlossen werden,
selbst wenn der Wechselstromeingang dann umgekehrt werden
könnte und bewirken würde, daß der Sensor relativ zur
Schmelzcharge auf dem Wechselspannungspotential liegen
würde. Die Verwendung des Isolierrohrs wäre von gleicher
Bedeutung für einen Applikator, der für den europäischen
Markt hergestellt wird.
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Die Einzelheiten zu der vorstehenden Beschreibung
werden lediglich zum Zwecke der Veranschaulichung ausgeführt
und bieten einen erheblichen Spielraum für Modifikationen,
ohne von der hierin offenbarten neuartigen Lehre
abzuweichen. Während die in der vorstehenden Beschreibung
dargelegte Steuerschaltung für den Sensor 23 z.B. einen
Thermistor mit negativem Temperaturkoeffizienten verwendet,
kann für den Sensor 23 auch ein ohmsches Element mit
positivem Temperaturkoeffizienten verwendet werden. Dieses
erfordert selbstverständlich ein Auswechseln der Positionen
in der Schaltungsanordnung für den Sensor 23 und den
Schaltungsabschnitt 49 mit allen geschlossenen Schaltern 58-
63, um den niedrigsten Temperatursollwert zu erhalten, wobei
der höchste Temperatursollwert ausgewählt wird, wenn alle
Schalter 58-63 geöffnet sind. Die Wahl eines ohmschen
Elements mit positivem Temperaturkoeffizienten erfordert
selbstverständlich eine Neuberechnung der Werte der
Widerstände 51-57, um die gewünschten Temperatursollwerte zu
erhalten. Dementsprechend soll der Umfang der vorliegenden
Erfindung lediglich wie in den beigefügten Ansprüchen
festgelegt begrenzt sein, denen im Rahmen der vorliegenden
Beschreibung eine Interpretationsbreite eingeräumt wird.