Schaltungsanordnung zur selbsttätigen kontinuierlichen Temperaturregelung
in elektrothermischen Kühl- und Wärmevorrichtungen Die Kühl- und Wärmewirkung elektrothermischer,
auf dem Prinzip des Pelztierelements beruhender Kühl- und Wärmevorrichtungen läßt
sich bekanntlich durch die zugeführte elektrische Leistung regeln. Bei solchen Vorrichtungen
ist es bekannt, im Stromkreis der Thermoelemente einen steuerbaren Halbleitergleichrichter
(Transistor oder eine gittergesteuerte Röhre) anzuwenden, wobei der Steuerelektrode
ein von- der zu regelnden Temperatur abhängiger Strom mittels eines einen negativen
Temperaturkoeffizienten aufweisenden Widerstandes (NTC-Widerstand) zugeführt wird,
der an geeigneter Stelle des zu kühlenden Raumes untergebracht ist. Bei den bekannten
Anordnungen muß auf die Steuerelektrode Gleichstrom einwirken. Ziel der Erfindung
ist es, eine solche selbsttätige kontinuierliche Temperaturregelung in derartigen
Kühl- und Wärmevorrichtungen besonders einfach auszubilden.Circuit arrangement for automatic continuous temperature control
in electrothermal cooling and heating devices The cooling and heating effect of electrothermal,
Can be based on the principle of the fur animal element cooling and heating devices
are known to regulate themselves through the electrical power supplied. With such devices
it is known to have a controllable semiconductor rectifier in the circuit of the thermocouples
(Transistor or a grid controlled tube) apply, the control electrode
a current dependent on the temperature to be controlled by means of a negative one
Temperature coefficient having resistance (NTC resistance) is supplied,
which is housed in a suitable location in the room to be cooled. With the known
Arrangements must act on the control electrode direct current. Object of the invention
is to such an automatic continuous temperature control in such
To train cooling and heating devices particularly easy.
Die Erfindung betrifft daher eine Schaltungsanordnung zur selbsttätigen
kontinuierlichen Temperaturregelung in elektrothermischen Kühl- oder Wärmevorrichtungen,
die von einem durch Gleichrichtung einer zugeführten Wechselspannung erzeugten,
gegebenenfalls pulsierenden Gleichstrom gespeist werden und bei der der Steuerelektrode
eines steuerbaren Gleichrichters ein von der zu regelnden Temperatur abhängiger
Strom zugeführt wird.The invention therefore relates to a circuit arrangement for automatic
continuous temperature control in electrothermal cooling or heating devices,
generated by a rectified alternating voltage,
optionally pulsating direct current are fed and when the control electrode
a controllable rectifier dependent on the temperature to be regulated
Electricity is supplied.
Die Erfindung weist einen Weg, für diese Zwecke auch Wechselstrom
verwenden zu können. Gemäß der Erfindung ist der der Steuerelektrode des steuerbaren
Gleichrichters zugeführte Strom ein in seiner Phasenlage zur gleichzurichtenden
Wechselspannung von der zu regelnden Temperatur abhängiger Steuerwechselstrom, der
den Stromflußwinkel des Gleichrichters steuert. Auf diese Weise kann der Steuerstrom
aus dem bei diesen Geräten im allgemeinen vorhandenen Netztransformator in geeigneter
Form entnommen werden.The invention has a way of using alternating current for these purposes
to be able to use. According to the invention, that of the control electrode is the controllable one
Rectifier supplied current a in its phase relation to the rectified
AC voltage control AC current dependent on the temperature to be regulated, the
controls the current conduction angle of the rectifier. In this way the control current
from the mains transformer generally present in these devices into a suitable one
Form can be taken.
Die temperaturabhängige Phasendrehung des Steuerwechselstroms gegenüber
der gleichzurichtenden Wechselspannung kann auf verschiedene Weise erzielt werden.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung dienen hierfür ein oder
mehrere zumindest teilweise aus temperaturabhängieen Bauelementen zusammengesetzte
RC-Glieder. Da bei völlig geöffnetem Gleichrichter der Steuerwechselstrom und die
gleiclazuricl.tende Wechselspannung in Phase sein müssen, jedes Phasendrehglied
aber immer eine gewisse Mindestphasendrehung verursacht, wird in Weiterbildung der
Erfindung vorgeschlagen., die Phase des Steuerwechselstroms zunächst einmal um 360°
zu verschieben. Zum Betrieb von Halbleiterkühlelementen aus dem Wechselspannungsnetz
ist in den meisten Fällen eine Abwärts-Spannungstransformation erforderlich, so
daß ein Teil der Phasendrehung durch Entnahme des Steuerwechselstroms aus einer
besonderen Wicklung eines den Gleichrichter speisenden Transformators, z. B. des
Netztransformators. gegeben ist. Auf diese Weise läßt sich eine Phasendrehung von
180° erreichen. Ein weiteres Schaltungsmittel zur Erzielung einer Phasendrehung
ist eine sogenannte Phasenbrückenschaltung, die aus mehreren Blind- und gegebenenfalls
Wirkwiderständen zusammengesetzt ist. Eine solche Phasenbrückenschaltung kann gleichzeitig
zur temperaturabhängigen Phasendrehung herangezogen werden, wenn ein `feil der Brückenglieder
temperaturabhängige Eigenwerte (Widerstand, Kapazität, Induktivität) aufweist. Die
temperaturempfindlichen Schaltungselemente werden dann in bekannter Weise mit dem
in seiner Temperatur zu regelnden Medium, z. B. einem Raum oder einem Bauteil in
guten Wärmekontakt gebracht.The temperature-dependent phase shift of the alternating control current opposite
the alternating voltage to be rectified can be achieved in various ways.
According to an advantageous embodiment of the invention, an or are used for this
several at least partially composed of temperature-dependent components
RC elements. Since when the rectifier is fully open, the control alternating current and the
The same alternating voltage must be in phase, every phase rotating element
but always causes a certain minimum phase shift, the
Invention proposed., The phase of the alternating control current first of all by 360 °
to move. For operating semiconductor cooling elements from the AC voltage network
a step-down voltage transformation is required in most cases, see above
that part of the phase rotation by taking the control alternating current from a
special winding of a transformer feeding the rectifier, e.g. B. des
Power transformer. given is. In this way, a phase shift of
Reach 180 °. Another circuit means for achieving a phase rotation
is a so-called phase bridge circuit, which consists of several blind and possibly
Resistances is composed. Such a phase bridge circuit can simultaneously
can be used for temperature-dependent phase rotation if the bridge members
has temperature-dependent eigenvalues (resistance, capacitance, inductance). the
temperature-sensitive circuit elements are then in a known manner with the
medium to be controlled in its temperature, e.g. B. a room or a component in
brought good thermal contact.
Zur Erläuterung der Erfindung ist in der Zeichnung ein Ausführungsbeispiel
dargestellt. Das Kühlelement 1 wird über den als gesteuerter Gleichrichter geschalteten
Leistungstransistor 5 aus der Sekundärwicklung 4 des Netztransformators 2 gespeist,
dessen Primärwicklung 3 an die Netzwechselspannung anaeschlossen ist. Der Arbeitspunkt
des Transistors 5 ist durch den aus den Widerständen 6 und 7 bestehenden Spannungsteiler
festgelegt. Zur Glättung des hinter den gesteuerten Gleichrichter 5 auftretenden
pulsierenden Gleichstroms ist ein Ladekondensator S vorhanden. Der Steuerstrom für
die Basis des Transistors 5 wird einer besonderen, mit einer Mittenanzapfung versehenen
Tertiärwicklung 9, 10 des Netztransformators
2 entnommen.
Die beiden Hälften 9
und 10 der Tertiärwicklung sind zugleich Bestandteile
einer Phasenbrückenschaltung, deren andere beiden Brückenzweige durch einen einstellbaren
Widerstand 11 und einen Kondensator 12 gebildet werden. Die temperaturabhängige
Phasendrehung wird durch ein oder mehrere RC-Glieder nach Art des Kondensators
13 und des Widerstandes 14 bewirkt. Der Widerstand 14 weist
einen negativen Temperaturkoeffizienten auf (NTC-Widerstand) und ist in bekannter
Weise an geeigneter Stelle des zu kühlenden Raumes untergebracht.To explain the invention, an embodiment is shown in the drawing. The cooling element 1 is fed via the power transistor 5, which is connected as a controlled rectifier, from the secondary winding 4 of the mains transformer 2, the primary winding 3 of which is connected to the mains AC voltage. The operating point of the transistor 5 is determined by the voltage divider consisting of the resistors 6 and 7. A charging capacitor S is provided to smooth the pulsating direct current occurring after the controlled rectifier 5. The control current for the base of the transistor 5 is taken from a special tertiary winding 9, 10 of the network transformer 2 which is provided with a center tap. The two halves 9 and 10 of the tertiary winding are at the same time components of a phase bridge circuit, the other two bridge branches of which are formed by an adjustable resistor 11 and a capacitor 12. The temperature-dependent phase rotation is brought about by one or more RC elements in the manner of the capacitor 13 and the resistor 14 . The resistor 14 has a negative temperature coefficient (NTC resistor) and is accommodated in a known manner at a suitable location in the room to be cooled.
Der in seiner Phasenlage von der Temperatur der mit dem Widerstand
14 in Wärmekontakt stehenden Bauteile bzw. des diesen umgebenden Raumes abhängige
Steuerwechselstrom wird der Basis des Transistors 5 über den Koppelkondensator 15
zugeführt. Die durch den Kondensator 15 und den Widerstand 7 - beide bilden zusammen
ein weiteres RC-Glied -hervorgerufene zusätzliche Phasendrehung kann mit Hilfe des
Einstellwiderstandes 11 kompensiert werden. Bei Zimmertemperatur beträgt die Summe
der Phasendrehungen durch den Netztransformator, die Phasenbrückenschaltung und
die RC-Glieder gerade 360°. Mit zunehmender Abkühlung wird der Widerstand
14 hochohmiger und die Phasenlage des Steuerwechselstroms gegenüber der gleichzurichtenden
Wechselspannung an der Sekundärwicklung 4 immer mehr über 360° hinaus verschoben.
Damit nimmt der Stromflußwinkel des Gleichrichters 5 ab, so daß auch die Stromaufnahme
des Kühlelements 1 vermindert wird.The alternating control current, which is dependent in its phase position on the temperature of the components in thermal contact with the resistor 14 or of the space surrounding it, is fed to the base of the transistor 5 via the coupling capacitor 15. The additional phase rotation caused by the capacitor 15 and the resistor 7 - both together form a further RC element - can be compensated for with the help of the setting resistor 11. At room temperature the sum of the phase rotations by the mains transformer, the phase bridge circuit and the RC elements is just 360 °. With increasing cooling, the resistor 14 becomes more highly resistive and the phase position of the alternating control current relative to the alternating voltage to be rectified on the secondary winding 4 is shifted more and more beyond 360 °. The current conduction angle of the rectifier 5 thus decreases, so that the current consumption of the cooling element 1 is also reduced.
Als gesteuerte Gleichrichter eignen sich außer Leistungstransistoren,
insbesondere Siliziumtransistoren, bekanntermaßen auch Vierschichtendioden od. dgl.In addition to power transistors, the controlled rectifiers
in particular silicon transistors, as is known, also four-layer diodes or the like.